草庐IT

自己动手从零写桌面操作系统GrapeOS系列教程——18.外设和IO

成宇佳的技术博客 2023-03-28 原文

学习操作系统原理最好的方法是自己写一个简单的操作系统。


一、外设和I/O接口

前面我们介绍过冯·诺依曼结构包含5部分,其中输入设备和输出设备统称为外部设备,简称外设。常见的外设有鼠标、键盘、显示器、硬盘等。由于外设种类多、差异大、速度慢等原因,导致CPU无法直接与外设沟通。于是在CPU和外设之间产生了“中间人”,这个“中间人”就是I/O接口。如下图:

CPU与外设的信息交流都是通过I/O接口来间接实现的。比如我们前面向屏幕输出字符,并不是CPU直接将数据传递给屏幕,而是先传递给显卡,显卡再去操控屏幕。显卡就是一种I/O接口。后面我们将要学习如何读写硬盘,同样CPU无法直接读写硬盘,而是通过“中间人”硬盘控制器来间接实现读写硬盘。硬盘控制器也是一种I/O接口。上图中只举了显示器和硬盘两个例子,实际还有很多,图中用省略号代表了,后面我们学到哪个再讲哪个。

二、I/O端口和端口访问

我们知道在CPU内部有一些寄存器,而在每个I/O接口上面也都有一些寄存器,通常叫做I/O端口。CPU与I/O接口的交流,主要就是读写这些I/O端口,也叫端口访问。
CPU访问I/O端口有两种方式,一种是通过内存地址访问,另一种是通过端口号来访问。

1.通过内存地址访问端口

这种方式就是将一部分内存地址映射到相应的端口上,CPU读写这些端口就和读写内存的指令是一样的。

2.通过端口号访问端口

这种方式是为每一个端口分配一个唯一的编号,叫端口号,然后通过端口号就可以读写这个端口。我们后面主要用这种。
我们需要注意2点:

  • 在x86架构中端口号的最大取值范围是0~65535,也就是2个字节表示的范围。
  • 端口作为一种寄存器,它的数据宽度有的是8位,也有的是16位。具体是多少位,我们用到的端口都会介绍。

三、端口访问代码

1.读端口代码

读端口总共有4种方式,代码如下:

in al,dx
in ax,dx
in al,立即数
in ax,立即数

以上4行代码,每一行都表示从指定端口读取数据到al或ax寄存器中。
这里需要注意2点:

  • 源操作数就是端口号,只能用dx或立即数表示,而且立即数只能在0~255范围内。
  • 目的操作数只能是al或ax,如果端口是8位的就用al,如果端口是16位的就用ax。

2.写端口代码

写端口也有4种方式,代码如下:

out dx,al
out dx,ax
out 立即数,al
out 立即数,ax

以上4行代码,每一行都表示将al或ax中的数据写入到指定的端口中。
同样需要注意2点:

  • 目的操作数就是端口号,只能用dx或立即数表示,而且立即数只能在0~255范围内。
  • 源操作数只能是al或ax,如果端口是8位的就用al,如果端口是16位的就用ax。

本讲视频版地址:https://www.bilibili.com/video/BV1ig4y1b7cs/
配套的代码与资料在:https://gitee.com/jackchengyujia/grapeos-course
GrapeOS操作系统交流QQ群:643474045

有关自己动手从零写桌面操作系统GrapeOS系列教程——18.外设和IO的更多相关文章

  1. ruby - i18n Assets 管理/翻译 UI - 2

    我正在使用i18n从头开始​​构建一个多语言网络应用程序,虽然我自己可以处理一大堆yml文件,但我说的语言(非常)有限,最终我想寻求外部帮助帮助。我想知道这里是否有人在使用UI插件/gem(与django上的django-rosetta不同)来处理多个翻译器,其中一些翻译器不愿意或无法处理存储库中的100多个文件,处理语言数据。谢谢&问候,安德拉斯(如果您已经在ruby​​onrails-talk上遇到了这个问题,我们深表歉意) 最佳答案 有一个rails3branchofthetolkgem在github上。您可以通过在Gemfi

  2. ruby-on-rails - Rails 3 I18 : translation missing: da. datetime.distance_in_words.about_x_hours - 2

    我看到这个错误:translationmissing:da.datetime.distance_in_words.about_x_hours我的语言环境文件:http://pastie.org/2944890我的看法:我已将其添加到我的application.rb中:config.i18n.load_path+=Dir[Rails.root.join('my','locales','*.{rb,yml}').to_s]config.i18n.default_locale=:da如果我删除I18配置,帮助程序会处理英语。更新:我在config/enviorments/devolpment

  3. ruby - 如何验证 IO.copy_stream 是否成功 - 2

    这里有一个很好的答案解释了如何在Ruby中下载文件而不将其加载到内存中:https://stackoverflow.com/a/29743394/4852737require'open-uri'download=open('http://example.com/image.png')IO.copy_stream(download,'~/image.png')我如何验证下载文件的IO.copy_stream调用是否真的成功——这意味着下载的文件与我打算下载的文件完全相同,而不是下载一半的损坏文件?documentation说IO.copy_stream返回它复制的字节数,但是当我还没有下

  4. ruby-on-rails - 如果我将 ruby​​ 版本 2.5.1 与 rails 版本 2.3.18 一起使用会怎样? - 2

    如果我使用ruby​​版本2.5.1和Rails版本2.3.18会怎样?我有基于rails2.3.18和ruby​​1.9.2p320构建的rails应用程序,我只想升级ruby的版本,而不是rails,这可能吗?我必须面对哪些挑战? 最佳答案 GitHub维护apublicfork它有针对旧Rails版本的分支,有各种变化,它们一直在运行。有一段时间,他们在较新的Ruby版本上运行较旧的Rails版本,而不是最初支持的版本,因此您可能会发现一些关于需要向后移植的有用提示。不过,他们现在已经有几年没有使用2.3了,所以充其量只能让更

  5. Ruby 文件 IO 定界符? - 2

    我正在尝试解析一个文本文件,该文件每行包含可变数量的单词和数字,如下所示:foo4.500bar3.001.33foobar如何读取由空格而不是换行符分隔的文件?有什么方法可以设置File("file.txt").foreach方法以使用空格而不是换行符作为分隔符? 最佳答案 接受的答案将slurp文件,这可能是大文本文件的问题。更好的解决方案是IO.foreach.它是惯用的,将按字符流式传输文件:File.foreach(filename,""){|string|putsstring}包含“thisisanexample”结果的

  6. ruby-on-rails - Ruby on Rails I18n 插值 - 2

    大家好!我对我的:username字段进行了一个小的验证,它应该是4到30个字符。我写了一个验证::length=>{:within=>4..30,:message=>I18n.t('activerecord.errors.range')-我想显示一个错误各种错误的消息(不像,太长或太短),但这里有一个问题-我可以将最小值和最大值都传递给翻译,以便有类似的东西:用户名应该在4到30个字符之间。目前我有:range:"shouldbebetween%{count}and%{count}characters",这显然不起作用(只是为了检查)。是否可以从范围中获取这些值?谢谢大家的指教!

  7. Observability:从零开始创建 Java 微服务并监控它 (二) - 2

    这篇文章是继上一篇文章“Observability:从零开始创建Java微服务并监控它(一)”的续篇。在上一篇文章中,我们讲述了如何创建一个Javaweb应用,并使用Filebeat来收集应用所生成的日志。在今天的文章中,我来详述如何收集应用的指标,使用APM来监控应用并监督web服务的在线情况。源码可以在地址 https://github.com/liu-xiao-guo/java_observability 进行下载。摄入指标指标被视为可以随时更改的时间点值。当前请求的数量可以改变任何毫秒。你可能有1000个请求的峰值,然后一切都回到一个请求。这也意味着这些指标可能不准确,你还想提取最小/

  8. Get https://registry-1.docker.io/v2/: net/http: request canceled while waiting - 2

    1.错误信息:Errorresponsefromdaemon:Gethttps://registry-1.docker.io/v2/:net/http:requestcanceledwhilewaitingforconnection(Client.Timeoutexceededwhileawaitingheaders)或者:Errorresponsefromdaemon:Gethttps://registry-1.docker.io/v2/:net/http:TLShandshaketimeout2.报错原因:docker使用的镜像网址默认为国外,下载容易超时,需要修改成国内镜像地址(首先阿里

  9. ruby - 如何使用 Selenium Webdriver 根据 div 的内容执行操作? - 2

    我有一个使用SeleniumWebdriver和Nokogiri的Ruby应用程序。我想选择一个类,然后对于那个类对应的每个div,我想根据div的内容执行一个Action。例如,我正在解析以下页面:https://www.google.com/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF-8#q=puppies这是一个搜索结果页面,我正在寻找描述中包含“Adoption”一词的第一个结果。因此机器人应该寻找带有className:"result"的div,对于每个检查它的.descriptiondiv是否包含单词“adoption

  10. ruby-on-rails - 如何处理 Grape 中特定操作的过滤器之前? - 2

    我正在我的Rails项目中安装Grape以构建RESTfulAPI。现在一些端点的操作需要身份验证,而另一些则不需要身份验证。例如,我有users端点,看起来像这样:moduleBackendmoduleV1classUsers现在如您所见,除了password/forget之外的所有操作都需要用户登录/验证。创建一个新的端点也没有意义,比如passwords并且只是删除password/forget从逻辑上讲,这个端点应该与用户资源。问题是Grapebefore过滤器没有像except,only这样的选项,我可以在其中说对某些操作应用过滤器。您通常如何干净利落地处理这种情况?

随机推荐