14 端口

1、我们前面讲过，各种存储器都和CPU的地址线、数据线、控制线相连，CPU在操控他们的时候，把他们都当作内存来看待，把他们总的看作一个由若干尊处单元组成的逻辑存储器，这个逻辑存储器我们称之为内存地址空间

在PC机系统中，和CPU通过总线相连的芯片除各种存储器之外，还有以下三种芯片

（1）各种接口卡（比如网卡，显卡）上的接口芯片，他们控制接口卡进行工作；

（2）主板上的接口芯片，CPU通过他们对部分外设进行访问；

（3）其他芯片，用来存储相关的系统信息，或进行相关的输入输出处理。

在这些芯片中，都有一组可以由CPU读写的寄存器。这些寄存器，他们在物理上可能处于不同的芯片中，但是他们在以下两点上相同。

（1）都和CPU的总线相连，当然这种连接是通过他们所在的芯片进行的；

（2）CPU对他们进行读或写的时候都通过控制线向他们所在的芯片发出端口读写命令

可见，从CPU的角度，将这些寄存器都当作端口，对他们进行统一编址，从而建立了一个统一的端口地址空间。美哟个端口在地址空间中都有一个地址。

CPU可以直接读写以下3个地方的数据。

（1）CPU内部的寄存器；

（2）内存单元；

（3）端口。

 

2、端口的读写

在访问端口的时候，CPU通过端口地址来定位端口。因为端口所在的芯片和CPU通过总线相连，所以端口地址和内存地址一样，通过地址总线来传送。在PC系统中，CPU最多可以定位64KB个不同的端口。则端口地址的范围为0～65535

对端口的读写不能用mov、push、pop等内存读写命令。端口的读写指令只有两条：

in和out，分别用于从端口读取数据和往端口写入数据

我们看一下CPU执行内存访问指令和端口访问指令的时候总线上的信息：

（1）访问内存

mov ax.ds:[8]           ；假设执行前（ds）=0

执行时与总线相关的操作如下所示。

• CPU通过地址线将地址信息8发出；
• CPU通过控制线发出内存读命令，选中存储器芯片，并通知它，将要从中读取数据；
• 存储器将8号单元中的数据通过数据线送入CPU

（2）访问端口：

in al,60h                  ;从60h号端口杜如一个字节

执行时与总线相关的操作如下。

• CPU通过地址线将地址信息60h发出；
• CPU通过控制线发出端口读命令，选中端口所在的恶心篇，并通知它，将要从中读取数据；
• 端口所在的芯片将60h端口中的俄数据通过数据线送入CPU

注意，在in和out指令中，只能用ax或al来存放从端口中读入的数据或要发送到端口的数据，访问8位端口时用al，访问16位端口时用ax

 

3、CMOS RAM芯片

下面的内容中，我们通过对CMOS RAM的读写来体会以下对端口的访问

PC机中，有一个CMOS RAM芯片，一般简称为CMOS。此芯片的特征如下

（1）包含一个实时钟和一个有128存储单元的RAM存储器（早期的计算机为64个字节）

（2）该芯片靠电池供电。所以，关机后其内部的实时钟仍正常工作，RAM的信息不丢失

（3）128个字节的RAM中，内部实时钟占用0～0dh单元来保存时间信息，其余大部分单元用于保存系统配置信息，供系统启动时BIOS程序读取。BIOS也提供了相关的程序，使我们可以在开机的时候配置CMOS RAM中的系统信息

（4）该芯片内部有两个端口，端口地址为70h和71h，CPU通过这两个端口来读写CMOS RAM

（5）70h为地址端口，存放要访问的CMOS RAM单元的地址；71h为数据端口，存放从选定的CMOS RAM单元中读取的数据，或要写入到其中的数据。可见，CPU对CMOS RAM的读写分两步进行，比如，读CMOS RAM的2号单元：

• 将2送入端口70h；
• 从端口71h读出2号单元的内容

 

4、shl和shr指令

shl时逻辑左指令，他的功能为

（1）将一个寄存器或内存单元中的数据向左移位；

（2）将最后移出的一位写入CF中；

（3）最低位用0补充

指令：

mov al,01001000b

shl al,1                               ;将al中的数据左移一位

执行后al=10010000b

如果移动位数大于1时，必须将移动位数放在cl中

可以看出，将X逻辑左移一位，相当于执行X=X*2

shr时逻辑右指令，他的功能为

（1）将一个寄存器或内存单元中的数据向右移位；

（2）将最后移出的一位写入CF中；

（3）最高位用0补充

指令：

mov al,10000001b

shr al,1                               ;将al中的数据左移一位

执行后al=01000000b

如果移动位数大于1时，必须将移动位数放在cl中

可以看出，将X逻辑右移一位，相当于执行X=X/2