workflow: chapter 17 磁盘读写

Author: 7kms

doc/17-使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写.md

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+# 使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写
+键盘输入是最基本的输入, 磁盘最最常用的存储设备. BIOS为这两种外设的I/O提供了最基本的中断例程
+
+## int9中断例程对键盘输入的处理
+键盘输入将引发9号中断, BIOS提供了int9中断例程. CPU在9号中断发生后, 执行int9中断例程, 从60端口读出扫描码, 并将其转化为相应的ASCII码或状态信息, 存储在内存的指定空间(键盘缓冲区或状态字节)中
+
+## 使用int 16h中断例程读取键盘缓冲区
+int 16h中断例程的0号功能:
+1. 检测键盘缓冲区中是否有数据
+2. 没有则继续做第1步
+3. 读取缓冲区第一个字单元中的键盘输入
+4. 将读取的扫描码送入ah, ASCII码送入al
+5. 将已读取的键盘输入从缓冲区中删除
+
+BIOS的int 9中断例程和int 16h中断例程是一对相互配合的程序. int 9中断例程向键盘缓冲区中写入, int 16h中断例程从缓冲区中读出.
+
+
+编程, 接收用户的键盘输入, 输入"r","g","b", 将屏幕上的字符设置为红色,绿色, 蓝色;
+
+```s
+assume cs:code
+code segment
+start: mov ah,0
+       int 16h
+
+       mov ah,1
+       cmp al,'r'
+       je red
+       cmp al,'g'
+       je green
+       cmp al,'b'
+       je blue
+       jmp short sret
+
+  red: shl ah, 1
+green: shl ah, 1
+
+blue:  mov bx,0b800h
+       mov es,bx
+       mov bx,1
+       mov cx,2000
+    s: and byte ptr es:[bx], 11111000b
+       or es:[bx],ah
+       add bx,2
+       loop s
+
+sret:  mov ax,4c00h
+       int 21h
+
+code ends
+end start
+```
+
+## 字符串输入
+最基本的字符串输入程序:
+1. 在输入的同事需要显示这个字符串
+2. 一般在输入回车符后,字符串输入结束
+3. 能够删除已经输入的字符
+
+分析:
+1. 可以用栈的方式来管理字符串的存储空间
+2. 在输入回车符后,可以在字符串中加入0, 表示字符串结束
+3. 每次有新的字符输入和删除的时候, 应该重新显示字符串
+
+过程:
+1. 调用int 16h读取键盘输入
+2. 如果是字符, 进入字符栈, 显示字符栈中所有字符; 继续执行1
+3. 如果是退格键, 从字符栈中弹出一个字符, 显示所有字符; 继续执行1
+4. 如果是enter键, 向字符栈中压入0, 返回
+
+子程序: 字符栈的入栈,出栈,显示
+参数: (ah)=功能号, 0表示入栈,1表示出栈,2表示显示
+      ds:si指向字符栈空间
+      0: (al)=入栈字符
+      1: (al)=返回字符
+      2: (dh),(dl)=字符串在屏幕上显示的行,列位置
+
+```s
+charstack: jmp short charstart
+
+    table dw charpush,charpop,charshow
+    top   dw 0                          ;栈顶
+
+charstart: push bx
+           push dx
+           push di
+           push es
+
+           cmp ah,2
+           ja  sret
+           mov bl,ah
+           mov bh,0
+           add bx,bx
+           jmp word ptr table[bx]
+
+charpush:  mov bx,top
+           mov [si][bx],al
+           inc top
+           jmp sret
+
+charpop:   cmp top 0
+           je sret
+           dec top
+           mov bx,top
+           mov al,[si][bx]
+           jmp sret
+
+charshow:  mov bx,0b800h
+           mov es,bx
+           mov al,160
+           mov ah,0
+           mul dh
+           mov di,ax
+           add dl,dl
+           mov dh,0
+           add di,dx
+
+           mov bx,0
+
+charshows: cmp bx,top
+           jne noempty
+           mov byte ptr es:[di], ' '
+           jmp sret
+noempty:   mov al,[si][bx]
+           mov es:[di],al
+           mov byte ptr es:[di+2], ' '
+           inc bx
+               add di,2
+           jmp charshows
+
+sret:      pop es
+           pop di
+           pop dx
+           pop bx
+           ret
+```
+
+接收字符串输入的子程序:
+```s
+
+getstr:     push ax
+
+getstrs:    mov ah,0
+            int 16h
+            cmp al,20h
+            jb nochar           ;ASCII码小于20h, 说明不是字符
+            mov ah,0
+            call charstack      ;字符入栈
+            mov ah,2
+            call charstack      ;显示栈中的字符
+            jmp getstrs
+
+nochar:     cmp ah,0eh          ;退格键的扫描码
+            je backspace
+            cmp ah,1ch          ;enter键的扫描码
+            je enter
+            jmp getstrs
+
+backspace:  mov ah,1
+            call charstack      ;字符出栈
+            mov ah,2
+            call charstack      ;显示栈中的字符
+            jmp getstrs
+
+enter:      mov ah,0
+            mov al,0
+            call charstack      ;0入栈
+            mov ah,2
+            call charstack      ;显示栈中的字符
+            pop ax
+            ret
+```
+## 应用int 13h中断例程对磁盘进行读写
+
+以3.5英寸软盘为例, 分为上下两面, 每面有80个磁道, 每个磁道又分为18个扇区, 每个扇区的大小为512个字节. `2面*80磁道*18扇区*512字节=1440KB`. 
+
+只能以`扇区`为单位对磁盘进行读写. 在读写扇区的时候, 要给出面号(0开始),磁道号(0开始),扇区号(1开始).
+
+BIOS提供是访问磁盘的中断例程是int 13h. 读取0面0道1扇区的内容到0:200的程序如下:
+
+入口参数:
+(ah)=int 13h的功能号(2 表示读扇区)
+(al)=读取的扇区数
+(ch)=磁道号
+(cl)=扇区号
+(dh)=磁头号(对于软盘即面号,因为一个面用一个磁头来读写)
+(dl)=驱动器号   软驱从0开始, 0:软驱A, 1:软驱B
+               硬盘从80h开始, 80h:硬盘C, 81h: 硬盘D
+
+ex:bx指向接收从扇区读入数据的内存区
+
+返回参数:
+操作成功: (ah)=0, (al)=读入的扇区数
+操作失败: (ah)=出错代码
+```s
+  mov ax,0
+  mov es,ax
+  mov bx,200h
+
+  mov al,1    ;读取的扇区数
+  mov ch,0    ;磁道号
+  mov cl,1    ;扇区号
+  mov dl,0    ;驱动器号
+  mov dh,0    ;磁头号(面号)
+  mov ah,2    ;int 13h的功能号
+  int 13h
+```
+
+将0:200中的内容写入0面0道1扇区
+
+入口参数:
+(ah)=int 13h的功能号(3 表示写扇区)
+(al)=写入的扇区数
+(ch)=磁道号
+(cl)=扇区号
+(dh)=磁头号(面)
+(dl)=驱动器号
+ex:bx指向将写入的磁盘的数据
+
+返回参数:
+操作成功: (ah)=0, (al)=写入的扇区数
+操作失败: (ah)=出错代码
+```s
+mov ax,0
+mov ex,ax
+mov bx,200h
+
+mov al,1
+mov ch,0
+mov cl,1
+mov dh,0
+mov dl,0
+
+mov ah,3
+int 13h
+```
+
+编程: 将当前屏幕的内容保存在磁盘上
+
+分析: 1屏的内容占4000个字节, 需要8个扇区, 用0面0道的1-8扇区存储显存中的内容
+
+```s
+assume cs:code
+code segment
+start: 
+      mov ax,0b800h
+      mov ex,ax
+      mov bx,0
+
+      mov al,8
+      mov ch,0
+      mov cl,1
+      mov dh,0
+      mov dl,0
+
+      mov ah,3
+      int 13h
+
+      mov ax,4c00h
+      int 21h
+code ends
+end start
+```
+## 实验17 编写包含多个功能子程序的中断例程
+
+用面号, 磁道号, 扇区号来访问磁盘不太方便. 可以考虑对位于不同磁道,面上的所有扇区进行统一编号. 编号从0开始,一直到2879,我们称这个编号为逻辑扇区编号
+
+`逻辑扇区编号 = (面号*80 + 磁道号)*18 + 扇区号-1`
+
+根据逻辑扇区号算出物理编号:
+- int(): 描述性运算符, 取商
+- rem(): 描述性运算符, 取余数
+- 逻辑扇区号=(面号*80 + 磁道号)*18 + 扇区号-1
+- 面号=int(逻辑扇区号/1440)
+- 磁道号=int(rem(逻辑扇区号/1440)/18)
+- 扇区号=rem(rem(逻辑扇区号/1440)/18)+1
+
+安装一个新的int 7ch中断例程, 实现通过逻辑扇区号对软盘进行读写
+
+参数说明:
+1. 用ah寄存器传递功能号: 0表示读, 1表示写
+2. 用dx寄存器传递要读写的扇区的逻辑扇区号
+3. 用es:bx指向存储读出数据或写入数据的内存区
+
+分析: 用逻辑扇区计算出面号, 磁道号, 扇区号后, 调用int 13h中断例程进行实际的读写
+(ah)=int 13h的功能号(3 表示写扇区)
+(al)=写入的扇区数
+(ch)=磁道号
+(cl)=扇区号
+(dh)=磁头号(面)
+(dl)=驱动器号
+
+子程序:
+```s
+assume cs:code
+
+stack segment
+  db 128 dup (0)
+stack ends
+code segment
+
+start:   mov ax,stack
+         mov ss,ax
+         mov sp,128
+
+         push cs
+         pop ds
+
+         mov ax,0
+         mov es,ax
+
+         mov si,offset logical_sector                 ;设置ds:si指向源地址
+         mov di,204h                                  ;设置es:di指向目标地址
+         mov cx,offset logical_sector_end-offset logical_sector  ;设置cx为传输长度
+         cld                                          ;设置传输方向为正
+         rep movsb
+
+         push es:[7ch*4]
+         pop es:[200h]
+         push es:[7ch*4+2]
+         pop es:[202h]      ;暂存BIOS原有的int7c中断例程地址
+
+         cli
+         mov word ptr es:[7ch*4],204h
+         mov word ptr es:[7ch*4+2],0  ;设置新的int7c中断例程的地址0:204h
+         sti    
+
+         mov ax,4c00h
+         int 21h
+
+logical_sector:
+    jmp short run
+    store db dup(16) 0
+    table db 2,3      ;偏移地址表
+
+run:
+    cmp ah,1
+    ja ok             ;>1则退出
+
+    push ah
+    push dx
+    push bx
+    mov ax,dx
+    mov dx,0
+    mov bx,1440
+    div bx      ;(ax)=面号, (dx)=余数
+    mov store[0], al
+    mov ax,dx
+    mov bl,18
+    div bl      ;(al)=磁道号, (ah)=余数
+    mov store[1], al
+    add ah,1    ;(ah)=扇区号
+    mov store[2], ah
+
+    mov al,1
+    mov ch,store[1]
+    mov cl,store[2]
+    mov dh,store[0]
+    mov dl,0
+
+    mov bh,0
+    mov bl,ah         ;将ah的值转移到bx中
+    mov ah,table[bx]  ;设置
+    pop bx
+    int 13h
+
+    pop dx
+    pop ah
+ok: iret
+logical_sector_end: nop
+code ends
+end
+```

readme.md

@@ -24,4 +24,5 @@
 13. [int指令](./doc/13-int指令)
 14. [端口](./doc/14-端口)
 15. [外中断](./doc/15-外中断)
-16. [直接定址表](./doc/16-直接定址表)
+16. [直接定址表](./doc/16-直接定址表)
+17. [使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写](./doc/17-使用BIOS进行键盘输入和磁盘读写)