汇编：int指令、BIOS与DOS中断、端口

int指令

一、int 指令的核心定义

int（Interrupt，中断指令）是 x86 汇编中的核心指令，用于主动触发软件中断，本质是 “自愿” 调用中断处理程序（中断服务例程，ISR）。它会暂停当前程序执行，切换到操作系统 / BIOS 预设的中断处理逻辑，完成后再返回原程序继续执行。

指令格式

int n   ; n为中断号（0~255，8位立即数）

其中n是中断向量号，对应中断向量表（IVT） 中存储的中断处理程序入口地址（实模式下 IVT 位于内存 0x0000~0x03FF，每个中断占 4 字节：段地址 + 偏移地址）。

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二、int 指令的执行过程（实模式为例）

CPU 执行int n时，会自动完成以下步骤（保护模式逻辑类似，但中断表为 IDT，地址结构不同）：

1. 标志寄存器入栈：将 FLAGS 寄存器压栈，随后清除 IF（中断使能）和 TF（单步）标志，避免嵌套中断干扰。
2. 返回地址入栈：先压栈 CS（代码段寄存器），再压栈 IP（指令指针），保存当前执行位置（中断处理完成后通过iret恢复）。
3. 查找中断处理程序：计算中断向量表地址：地址 = n * 4，从该地址读取 4 字节（高 2 字节 = CS，低 2 字节 = IP）。
4. 跳转到中断处理程序：将读取的 CS/IP 加载到寄存器，执行中断服务例程。
5. 中断返回：处理程序执行iret指令，反向恢复 IP、CS、FLAGS，回到原程序继续执行。

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三、常见用途（经典场景）

int指令是 DOS/BIOS 时代与系统交互的核心方式，典型中断号及功能：

中断号	功能	调用示例（DOS 实模式）
0x00	除法错误（除零）	被动触发（CPU 自动），非手动调用
0x03	断点中断（调试）	调试器（如 DEBUG）用int 3设置断点
0x10	BIOS 视频服务	mov ah,0x0E; mov al,'A'; int 0x10（打印字符）
0x20	DOS 程序退出	int 0x20（终止当前程序）
0x21	DOS 系统调用	mov ah,0x01; int 0x21（读取键盘输入）
0x80	Linux 系统调用（32 位）	mov eax,1; int 0x80（进程退出，对应 exit）

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int 21H  DOS中断例程的应用

这段 8086 汇编代码的核心功能是：在 DOS 环境下，将字符串 Welcome to masm! 显示在屏幕的第 5 行、第 12 列位置。整体流程分为三步：设置光标位置 → 输出字符串 → 程序退出。

assume cs: code  ; 声明代码段寄存器cs关联到code段
data segment     ; 定义数据段，存放要显示的字符串
    db ' Welcome to masm!','$'  ; 字符串以'$'结尾（DOS中断int 21h的09h功能要求）
data ends        ; 数据段结束

code segment     ; 定义代码段，存放执行逻辑
start:           ; 程序入口标签

mov ah,2         ; ah=2：功能号，调用int 10h的光标位置设置功能
mov bh,0         ; bh=0：指定显示页为第0页（DOS默认显示页）
mov dh,5         ; dh=5：光标行号（从0开始计数，第5行对应屏幕实际第6行）
mov dl,12        ; dl=12：光标列号（从0开始计数，第12列）
int 10h          ; 调用BIOS中断，完成光标定位

mov ax, data     ; 将数据段段地址送入ax（8086不能直接给ds赋值，需通过ax中转）
mov ds, ax       ; ds=data：设置数据段寄存器，指向字符串所在的段
mov dx,0         ; dx=0：字符串在数据段内的偏移地址（字符串从data段偏移0处开始）
mov ah,9         ; ah=9：调用DOS中断int 21h的字符串输出功能
int 21h          ; 执行中断，输出ds:dx指向的字符串（直到'$'结束）

mov ax,4c00h     ; ax=4c00h：ah=4Ch（退出功能号），al=00h（返回码，通常设为0）
int 21h          ; 调用DOS中断，终止程序并返回DOS系统

code ends        ; 代码段结束
end start        ; 汇编结束，指定程序入口为start标签

关键：int 21h的09h功能 要求字符串必须以'$'结尾，否则会输出乱码。

运行效果：

关键知识点总结

中断 / 功能号	功能	寄存器参数要求
int 10h (ah=2)	设置光标位置	bh = 显示页，dh = 行号，dl = 列号
int 21h (ah=9)	输出字符串	ds:dx 指向字符串首地址，字符串以 '$' 结尾
int 21h (ah=4Ch)	程序退出	al = 返回码（通常为 0）

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I/O端口的读写

在 8086 CPU 中，I/O 端口具有独立的地址空间，这被称为 “独立 I/O 编址”（也称为 “端口映射 I/O” 或 “Port-Mapped I/O, PMIO”）。
具体说明：

    8086 CPU 使用 16 位地址线 来寻址 I/O 端口，因此最多可以寻址 2^16 = 65536（即 64KB）个 I/O 端口地址，地址范围为 0x0000 到 0xFFFF。
    这个 I/O 地址空间 与内存地址空间是分开的。也就是说，I/O 端口地址和内存地址互不冲突，各自独立编址。
    访问 I/O 端口使用专门的指令：
        IN 指令：从 I/O 端口读取数据（如 IN AL, DX）。
        OUT 指令：向 I/O 端口写入数据（如 OUT DX, AL）。

对比：统一编址（Memory-Mapped I/O）

在某些其他体系结构（如 ARM、现代 x86 的部分外设）中，I/O 设备被映射到内存地址空间中，称为 统一编址 或 内存映射 I/O（MMIO）。这种情况下，访问 I/O 就像访问普通内存一样，使用 MOV 等内存访问指令。

但在 8086 架构中采用的是独立 I/O 编址方式，这是其设计特点之一。

✅ 总结：

8086 CPU 中，I/O 端口确实拥有 独立于内存的地址空间，使用专用的 IN/OUT 指令进行访问，地址范围为 0x0000 ~ 0xFFFF（共 64KB）。

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8086CPU的CMOS端口

8086CPU 通过70H（地址端口）和71H（数据端口）两个专用 I/O 端口与 CMOS RAM 芯片交互，这两个端口采用地址 - 数据分离的访问方式，是操作 CMOS 实时钟和系统配置信息的核心通道。

一、CMOS 端口的核心结构与功能

CMOS RAM 芯片内置 128 字节 RAM（早期为 64 字节），包含实时钟、系统配置信息等，靠电池供电保证断电后数据不丢失。8086CPU 通过 70H 和 71H 端口实现对 CMOS 的读写，具体分工如下：

端口地址	类型	权限	功能
70H	地址端口	只写（8bit）	写入要访问的 CMOS RAM 单元地址（低 6 位为有效地址，对应 CMOS 的 00H~3FH 单元）
71H	数据端口	可读可写（8bit）	读取或写入 70H 端口指定的 CMOS RAM 单元数据

二、8086CPU 访问 CMOS 端口的流程

访问 CMOS RAM 需分两步执行OUT和IN指令，先指定地址，再读写数据：

1. 写地址到 70H 端口：用OUT 70H, AL指令将要读取的目标CMOS 单元地址送入地址端口；
2. 读写 71H 数据端口：
   • 读操作：用IN AL, 71H读取指定单元的数据；
   • 写操作：用OUT 71H, AL将数据写入指定单元。

示例：读取 CMOS 的 “分钟” 信息（CMOS 02H 单元存储分钟）

; 读取CMOS 02H单元的分钟数据
MOV AL, 02H       ; 将CMOS单元地址02H送入AL
OUT 70H, AL       ; 输出到地址端口70H
IN AL, 71H        ; 从数据端口71H读取分钟数据（BCD码格式）

三、CMOS 端口的典型应用场景

CMOS 的 00H~0DH 单元用于存储实时钟信息，其余单元保存系统配置（如硬盘类型、内存容量等），通过 70H/71H 端口可实现以下操作：

• 读取系统时间：访问 00H（秒）、02H（分）、04H（时）等单元；
• 修改系统配置：向 10H（软盘类型）、12H（硬盘类型）等单元写入配置数据；
• 控制实时钟工作模式：通过 0AH（状态寄存器 A）、0BH（状态寄存器 B）设置时钟频率、中断使能等。

四、BCD码

在 x86 架构的 PC 系统中，CMOS RAM（通常由 RTC 芯片如 Motorola MC146818 或其兼容芯片实现）使用一组固定的 I/O 端口（0x70 为索引端口，0x71 为数据端口）来访问内部寄存器。时间信息以 BCD 格式（默认，除非设置为二进制模式）存储在特定地址（偏移）中。

以下是 当前时间（2025年12月10日，星期三 21:30） 在 CMOS RAM 中的存放形式，包括 寄存器地址、字段含义、十进制值、BCD 编码（十六进制表示） 的完整表格：

注：年、月、日、秒、分、时，每个信息的长度为1个字节。

问题：从CMOS RAM的8号单元中读出当前月份的BCD码，以十进制形式显示到屏幕上

assume cs:code
code segment
start:
    ; 步骤1：读取CMOS 8号寄存器（小时数，BCD码）
    mov al,8           ; CMOS地址寄存器端口70H写入要读取的寄存器号8
    out 70h,al         ; 将寄存器号写入70H端口
    in al,71h          ; 从71H数据端口读取8号寄存器的值到AL

    ; 步骤2：拆分高4位（十位）和低4位（个位）
    mov ah,al          ; 暂存AL的值到AH
    mov cl,4           
    shr ah,cl          ; AH右移4位，得到十位（高4位）
    and al,00001111B   ; AL与运算，得到个位（低4位）

    ; 步骤3：BCD码转ASCII码（+30H是数字0-9的ASCII偏移）
    add ah,30h         ; 十位转ASCII
    add al,30h         ; 个位转ASCII

    ; 步骤4：写入显存（B800H是文本模式显存段地址）
    mov bx,0B800H      
    mov es,bx          ; 修正：原ex是笔误，应为es（段寄存器）
    ; 屏幕第12行40列：显存偏移=160*行 + 2*列（每个字符占2字节：ASCII+属性）
    mov byte ptr es:[160*12 + 40*2], ah   ; 十位ASCII写入40列
    
    mov byte ptr es:[160*12 + 40*2 + 2], al   ; 个位ASCII写入41列
    

    ; 步骤5：程序退出
    mov ax,4c00h       
    int 21h            ; DOS中断，程序正常退出

code ends
end start

关键逻辑解释

步骤	详细说明
CMOS 读取	CMOS 时钟的端口：70H 是地址端口（写入要读取的寄存器号），71H 是数据端口（读取对应值）。8 号寄存器存储小时数（BCD 格式，如 15 点存储为 0x15）。
拆分高低 4 位	shr ah,4 将 AH（原 AL）右移 4 位，提取高 4 位（十位），即：0001 0010->0000 0001，12月中的1；and al,0x0F 保留低 4 位（个位），即：0001 0010 -> 0000 0010，12月中的2。
BCD 转 ASCII	数字 0-9 的 ASCII 码是 0x30-0x39，因此加 0x30 即可完成转换。
显存写入	文本模式显存段地址为 0xB800，每个字符占 2 字节：第 1 字节是 ASCII 码。第 12 行 40 列的偏移计算：160*12 + 2*40（每行 80 字符，共 160 字节）。