Как вы напрямую взаимодействуете с оборудованием с языка Assembly?

Question

Итак, я решил изучить язык Ассамблеи для 80х86 этим летом. Я собрал четыре книги по сборке. До сих пор я читал первые два, и я на полпути, хотя третий, и я думаю, что понимаю все, что было представлено. Я написал несколько программ Hello World, а также другие маленькие упражнения из книги, и мне очень нравится этот язык. Однако есть одна вещь, о которой никто из книг не обращался до сих пор, и это то, что меня больше всего интересует. То есть, как вы обращаетесь к аппаратным средствам непосредственно со языка ассемблера? До сих пор в книгах автор использовал системные вызовы, переходы на определенные функции в памяти и прерывания, но эти методы полагаются на уже существующее в системе программное обеспечение.

Я пишу свои программы, используя NASM, и загружаю их в старый компьютер Pentium I. Сейчас я не использую никаких ОС, просто BIOS. Я предполагаю, что я пытаюсь написать свою маленькую ОС, которая автономна и не полагается на BIOS (кроме начальной загрузки). Может кто-нибудь мне помочь?

Answer 1

Как вы загружаете и запускаете свой код только с помощью BIOS?

Предполагая, что вы действительно используете только BIOS, или даже если вы используете DOS, все будет в порядке. Вы просто обращаетесь к аппаратной части, указываете адрес какого-либо аппаратного регистра прямо в инструкции или помещаете этот адрес в регистр и выполняете непрямое чтение или запись в регистре.

Доступ к оборудованию затруднен только при наличии операционной системы, что делает аппаратное обеспечение чем-то полезным, конечно, намного проще с операционной системой.

К счастью, BIOS перечислил аппаратное обеспечение pci (e), то есть способ делать что-то на ПК, поэтому вы можете использовать некоторые утилиты DOS, которые, как я думаю, могут узнать, как аппаратное обеспечение было перечислено. Другим «способом ПК» для PCI (e) адреса для аппаратного обеспечения является также адрес x86, два адресных пространства перекрываются, поэтому, как только вы получите адрес PCI (e) для некоторых периферийных устройств, вы можете использовать этот адрес в своем код. естественно, поскольку окно pcie относительно невелико для таких вещей, как видео, вам все равно приходится просматривать через периферийную память, но это периферийное устройство, а не ПК или x86.

Если ваша материнская плата имеет последовательный порт/UART, это будет лучшее место для прямого доступа к аппаратным средствам.

Еще лучше было бы использовать симулятор pcemu или другой, вместо того, чтобы запускаться на аппаратном обеспечении, в зависимости от вашего выбора симулятора, у вас может быть намного лучшая видимость того, что происходит, и периферия, такая как uart, может быть даже такой проще, поскольку вам может не потребоваться инициализировать его, просто начните бросать в него байты (пока вы не узнаете больше).

Answer 2

dwelch полностью прав, но я хочу ответить на ваш вопрос на более базовом уровне:
В большинстве случаев вы получаете доступ к оборудованию через регистры управления и состояния. В самом простом случае, например, вы хотите прочитать из последовательной строки, и вы ожидаете прибытия нового персонажа. Регистр состояния может установить бит «готов», а затем вы читаете символ из другого регистра.
Это означает, что вам необходимо адресовать регистры, такие как адреса памяти. Опять же, в большинстве случаев это делается путем отображения регистров в адресное пространство, то есть регистры имеют адреса памяти в диапазоне адресов, где нет памяти, например. самые верхние адреса. Затем вы можете использовать большинство инструкций, которые обращаются к памяти, например. загружать и хранить.
В реальном мире ситуация сложнее, потому что процессор использует виртуальные адреса, которые сопоставляются с физическим адресным пространством (где расположены регистры) с помощью блока управления программируемой памятью.