基本输入&输出系统(BIOS)研究
第6章 基本输入输出接口(jkbs)--0173页PPT
IN AX,DX
第6章：OUT指令实例（向300H端口输出一个字节）
；唯一的方法：间接寻址，字节量输出 MOV AL,BVAR ；BVAR是字节变量 MOV DX,300H OUT DX,AL
第6章：输入/输出指令（IN、OUT）特点
（1） 累加器AL、AX的专用指令 对输入指令IN ，目的操作数只能为AL, 或AX IN AL, 21H IN AX, DX IN BX, 21H 对输出指令OUT ，源操作数只能为AL, 或AX OUT 20H, AL OUT DX, AX OUT DX, CX
I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据传 送和控制任务的逻辑电路，是CPU与外界进行信息 交换的中转站。
PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电路 板（适配器）都是接口电路
CPU
接口 电路
I/O 设备
第6章：6.1.1 I/O接口的主要功能
⑴ 对输入输出数据进行缓冲和锁存 输出接口有锁存环节；输入接口有缓冲环节 实际的电路常见： 输出锁存缓冲环节、输入锁存缓冲环节
；方法3：直接寻址，字节量输入
IN AL,21H
MOV AH,AL
IN AL,20H
；方法4：间接寻址，字节量输入
MOV DX,21H
IN AL,DX MOV AH,AL DEC DX IN AL,DX
；方法1：直接寻址，字量输入 IN AX,20H
；方法2：间接寻址，字量输入 MOV DX,20H
OUT 20H, AL
E620
IN AL, DX
输入指令（IN：将外设数据传送给CPU内的AL/AX）
IN AL,i8 ;字节输入
IN AL,DX ;字节输入
IN AX,i8;字输入
String和基本输入
//隐藏:使用new关键字,也可不使用关键字,可以被隐藏的方法包括一般方法,和标记为virtual"或"override"的方法；
//重载(overload)：不需要任何特殊的关键字//静态方法可以被隐藏或重载
Private static final
对于一般的函数而言如果出现找不到main函数的情况的话那么只有一种可能就是把main打字打错了；
Scanner input=new Scanner(System.in)
int w,h;
w=input.nextInt();
h=input.nextInt();
java中方法的重载是需要参数类型的不同的，或是参数的数量不同的；
但是对于它的返回值的类型是可以不同的；
私有方法是不可以重写的，但是是可以重载的；
数组输出：
System.out.println(Array.toString(a));
就会打印出[1,2,3,4,5]这种形式；
import java.util.Arrays;
import java.util.Random;//需要的包
for(int i=0;i
arr[i] = ra.nextInt(100);
//继承的抽象方法不可以被隐藏
//隐藏：在子类中创建与父类中的方法具有相同签名（相同的方法名,相同的参数列表--参数类型和次序）的方法(可以带有"virtual"或"override"关键字)即可实现,但建议使用"new"关键字,以明确地隐藏.
基本输入输出命令
不需要 一个
必需 <=254
INPUT
C、N、D、T、 Y、L 必需
根据类型定义 长度
练习：设计计算机等级考试查分程序（根据考号查取分数）
USE 考生成绩 ACCEPT “请输入考号：” TO KH I_N_D_E_X__O__N__考__号__TAG HH SEEK 例题2:按记录号查找指定的记录。 USE 学籍 wait “请输入记录号:" TO N _G_O__V__A_L_(N_)__ DISPLAY USE
2.ACCEPT命令：
命令格式:ACCEPT [<提示信息>] TO <内存变量>
功能：首先在当前光标处显示提示信息的内容，然后等待用户输 入，当用户输入完后，要按回车确认，此时系统将输入的信息以 字符串的形式赋值TO 后的内存变量 。
第二节 基本的输入输出语句
一、输出语句：
命令格式：?｜??<表达式1>[，<表达式2>]
功能：输出表达式的值。
说明： ?:在光标位置输出表达式的值。 ??:在下一行输出表达式的值。
二、输入语句： 1.WAIT命令： 命令格式：WAIT [<提示信息>] [TO <内存变量>]
功能：首先在当前光标处显示提示信息的内容，然后等待用户输 入，当输入一个字符后，系统将输入的字符赋值给TO后的变量 。
3.INPUT命令： 命令格式:ACCEPT [<提示信息>] TO <内存变量>
功能：首先在当前光标处显示提示信息的内容，然后等待用户输 入，当用户输入完后，要按回车确认，此时系统将输入的内容 赋值给TO 后的内存变量 。
说明： ①输入的数据类型可以是字符型、数值型、逻辑型、日期型 ②按回车表示输入结束。 ③ 不同的数据类型在输入时一定要加上相应的定界符。 。 ④不能直接按回车键，单按回车键，不表示输入了一个空字符串。 会在下一行继续出现提示信息，等着用户输入数据。
01讲 基本输入输出
注意整数的范围
若int型变量占用2个字节，采用%d格式符，如果
输入的数值超过-32768~32767范围，会产生溢出错 误，比如输入32768时，实际得到的整数为-32768 解决方法：定义long型变量，使用%ld格式符迚行 控制。
示例
int main() 用户输入 { 123 1234567 123a345↙ int a, b, c, d; scanf(“%d%3d%d%d”, &a,&b,&c,&d); printf(“%d,%d,%d,%d\n”, a, b, c, d); return 0; 输出结果 }
不管使用何种格式符，用户输入时都可以用小数或指数 形式输入。
丌能指定宽度
使用%f等输入实型数据数据时，不允许通过%m.nf的 形式限定小数位数或有效位数。
%lf：输入双精度浮点数
尽量只使用格式控制符
避免在格式控制字符串中加入普通字符，如果要加
入，用户在输入数据时还必须原封丌动地输入这些 普通字符，这往往让用户感到困惑。 如果希望给用户某种提示信息，可以在scanf之前 通过printf输出信息迚行提示。
printf(格式控制字符串,
输出值列表是用逗号分隔的表达式或常量。 %d表示输出一个整数； %f表示输出一个实型数； %c表示输出一个字符； %s表示输出字符串。
printf输出整数
int main() { int age=5; printf(“I‟m %d year old.\n”单个字符(无参)
#include <iostream> using namespace std; int main() { char ch; while((ch=cin.get())!=EOF) cout<<ch<<endl; return 0; }
第六章_基本输入输出接口技术
20
6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
[例] 设状态端口地址为086H，数据端口地址为084H，外 设忙碌D7=1，请用查询方式写出CPU从存储器缓冲区 Buffer送出1KB的数据给外设的程序段。 LEA SI , Buffer ；取Buffer的有效地址送SI MOV CX , 1000 ；循环次数 W1: MOV DX, 086H ；状态端口地址送DX W2: IN AL , DX ；从状态端口读入状态信息 AND AL，80H ； BUSY=0? JNZ W2 ； BUSY=1，返回继续查询 MOV AL,[SI] ； BUSY=0，取数据 MOV DX, 084H ；数据端口地址送DX OUT DX,AL ；数据输出到数据端口 INC SI ；SI指向下一个字节数据 LOOP W1 ；CX-1送CX≠0，循环 HLT ；CX=0，传送结束
FFFFF
内存 空间 I/O 空间
10
§6-2 I/O端口的编址与访问
二、 I/O端口地址的译码方法：
I/O端口地址译码的一般原则是：把CPU用于I/O端口寻址 的地址线分为高位地址线和低位地址线两部分：
将低位地址线直接连到I/O接口芯片的相应地址引脚， 实现片内寻址，即选中片内的端口。 将高位地址线与CPU的控制信号组合，经地址译码电 路产生I/O接口芯片的片选信号。 常见的译码器： 2/4线译码器74LS139 3/8线译码器74LS138
返回断点
6.3 CPU与外设之间的数据传送方式
关于中断的几点说明：
采用中断的数据传送方式时，外设处于主动申请地 位，CPU配合进行数据传送；CPU不必反复去查询 外设的状态，而是可以与外设“并行工作”，因此 提高了CPU的工作效率，并且更具有实时性。
第五讲(1)数字量输入输出-基本输入输出
CPU系统
/IOR
A1 A0 0 1
/AEN
/Y0 /Y1 /Y2 /Y3 /Y4 /G2B /Y5 /G2A /Y6 G1 /Y7 A B C
A0 1 /CS 40H 41H 42H 43H
A1 A0 /CS 端口1 00 端口2 01 端口3 10 端口4 11 8253
第五章 数字量输入输出
本章内容 简单I/O接口 并行输入输出接口 中断控制系统 计数定时接口 串行输入输出接口 直接存储器存取DMA 系统总线及接口
简单I/O接口
什么是I/O接口（电路）？ I/O接口是位于系统与外设间、用来协助完成数据 传送和控制任务的逻辑电路 PC机系统板的可编程接口芯片、I/O总线槽的电 路板（适配器）都是接口电路
例:一个输出设备的简单接口电路
IO总线 D7 数据线 输出 例:LED指示灯 ~ 锁存器 设备 D0 288H A15 地址线 地址 OUT指令时序 ~ T1 T2 T3 Tw T4 译码 A0 0 与 0 CLK 0 IOW 非
A15~A0 D7~D0
0000 0010 1000 1000
执行： MOV AL, 81H MOV DX, 288H OUT DX, AL
端口的基本特性： 是构成I/O接口的基本单元 有自己的端口地址（端口号） 可供外部设备或CPU读/写 有宽度 端口内容是外部设备的信息反映
I/O接口的基本功能
信号形式变换 电平转换和放大 锁存及缓冲 I/O定向 并－串转换
I/O端口按功能分为三种类型
AB
C P U
地址 译码 数据 缓冲 控制 电路
MOV DX, 288H IN AL, DX
电脑键盘的基础操作方法
电脑键盘的基础操作方法电脑键盘是我们使用电脑时最常用的输入设备之一，它有着许多基础的操作方法。
下面我将详细介绍一些常见的电脑键盘基础操作方法。
首先，让我们来熟悉一下键盘的布局。
电脑键盘一般由以下几部分组成：字母键、数字键、功能键、导航键和特殊键。
其中字母键和数字键位于键盘的中间部分，功能键位于键盘的上方，导航键位于键盘的右侧和下方，特殊键包括Shift、Ctrl、Alt、Windows键等，位于键盘的左下角。
在使用电脑键盘时，我们常常需要输入文字。
输入文字的最基本方式就是通过字母键来进行。
字母键一般包括26个字母，它们位于键盘的中央部分。
要输入一个字母，只需点击对应的字母键即可。
如果需要输入大写字母，可以按住Shift 键再点击字母键。
同时按住Shift键并点击字母键可以输入符号，这些符号在字母键的上方。
数字键位于字母键的上方，用于输入数字。
要输入一个数字，只需点击对应的数字键即可。
同时按住Shift键并点击数字键可以输入符号，这些符号在数字键的上方。
接下来，让我们来介绍一下键盘的功能键。
功能键一般包括F1至F12共12个键，它们位于键盘的上方。
这些功能键在不同的软件和操作系统中有不同的功能。
在大多数操作系统中，比如Windows操作系统，F1键通常用于打开帮助界面，F2键用于重命名文件或文件夹，F3键用于启动搜索功能等。
在一些软件中，比如Microsoft Word中，这些功能键也有特定的功能。
因此，在使用电脑时，我们应该熟悉各个功能键的具体用途。
导航键包括箭头键（上、下、左、右）以及Page Up、Page Down、Home和End键等。
这些键位于键盘的右侧和下方，用于在文档、网页等长篇内容中进行快速导航。
通过箭头键可以在文档中上下左右移动光标，Page Up和Page Down键可以快速翻页，Home键可以将光标移动到行首，End键可以将光标移动到行尾。
特殊键在键盘的左下角，包括Shift、Ctrl、Alt、Windows键等。
c语言基本的输入输出格式
c语言基本的输入输出格式C 语言中的输入输出主要通过标准库中的函数来实现，最常用的是`printf` 和`scanf`。
以下是一些基本的输入输出格式：1. printf 函数`printf` 用于格式化输出到标准输出设备（通常是终端）。
```c#include <stdio.h>int main() {int num = 10;float floatValue = 3.14;char character = 'A';// 格式化输出printf("整数：%d\n", num);printf("浮点数：%f\n", floatValue);printf("字符：%c\n", character);return 0;}```输出：```整数：10浮点数：3.140000字符：A```常见的格式占位符：- `%d`: 整数- `%f`: 浮点数- `%c`: 字符- `%s`: 字符串- `%p`: 指针- `%x`: 以十六进制格式输出整数2. scanf 函数`scanf` 用于从标准输入设备（通常是键盘）接收输入。
```c#include <stdio.h>int main() {int num;float floatValue;char character;// 格式化输入printf("请输入整数：");scanf("%d", &num);printf("请输入浮点数：");scanf("%f", &floatValue);printf("请输入字符：");scanf(" %c", &character); // 注意空格，避免吸收上一个输入的换行符// 输出输入的值printf("你输入的整数：%d\n", num);printf("你输入的浮点数：%f\n", floatValue);printf("你输入的字符：%c\n", character);return 0;}```3. 其他常见的格式化选项-宽度和精度：```cprintf("%5d\n", 123); // 输出宽度为5的整数，右对齐printf("%.2f\n", 3.14159); // 输出浮点数，保留两位小数```-对齐：```cprintf("%-10s%-10s\n", "Hello", "World"); // 左对齐```-转义字符：```cprintf("转义字符：%d%%\n", 50); // 输出百分号```这只是一些基本的例子，C 语言提供了丰富的格式化选项，可以根据需要进行更复杂的格式化输出和输入。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基本輸入/輸出系統(BIOS)研究指導老師: 陳德生學生 : 楊逸翔 曾成濱班級 : 資訊四甲目錄目錄 (I)摘要 (III)致謝 (IV)第一部份 x86基本硬體架構 (1)Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) -Introduction (1)1.1什麼是 BIOS? (2)1.2 BIOS in ROM (3)1.3 執行BIOS的目的與基本流程 (3)Chapter 2 重要之硬體介紹 (5)2.1 主要的集成電路(IC) (6)2.1.1 中央處理器(CPU) (6)2.1.2 晶片組(Chip-set) (8)2.1.3 整合中低速率介面(Super I/O) (9)2.1.4 鍵盤控制器(Keyboard Controller) (9)2.1.5 CMOS(RTC/CMOS 計時/參數晶片) (11)2.1.6 其它一般IC (11)2.2 匯流排系統(BUS System) (12)2.2.1 週邊元件介面匯流排PCI (Peripheral Component Interface Bus)122.2.2 系統管理匯流排SMBus (System Management Bus) (13)2.2.3 低針腳數LPC (Low pin count) (14)2.2.4 GP I/O(General Purpose I/O) (14)2.3 電源管理(Power management) (14)2.3.1 系統管理模式SMM (System Management Mode) (14)2.3.2 進階電源管理APM (Advanced Power Management) (15)2.3.3 進階設定與電源介面ACPI (Advanced Configuration and PowerInterface) (15)Chapter 3 BIOS實際在硬體上位置 (16)&運作機制 (16)3.1 當開機時(Power-ON) (16)3.2 晶片組(Chipset) 定址空間分配 (16)3.3 映射記憶體Shadow Ram (17)3.4 Flat mode & Big real mode (18)第二部份 Trace BIOS 流程 (20)Chapter 4 Trace BIOS所需資源 (21)Chapter 5 第一階段(開機啟動區塊: 記憶體使用不可與無壓縮程序) (23)5.1簡述此階段的工作 (23)5.2 選寫此皆段程序需注意之特點 (24)5.3 BIOS 流程 (24)Chapter 6 第二階段(記憶體可用POST&解壓縮) (33)Chapter 7 第三階段(CMOS 設定之後 POST續) (50)第三部份(附錄) (59)附錄 1 診斷碼 (59)附錄 2 縮寫名詞對照表 (66)附錄 3參考資料 (72)心得 (74)摘要這個專題是藉由研究BIOS了解電腦的硬體架構，進而對未來踏入嵌入式系統的研究能有更進一步的幫助。
主要內容包括:․BIOS簡介․電腦硬體簡介․TRACE BIOS的BOOTING流程․BIOS燒入實作致謝首先感謝 陳德生指導教授，長期以來給予我們的協助，與讓我們有機會作這個專題，雖然面對這個專題，有時會感覺像茫然大海，可是陳德生老師會給我們一些提示、方向，不論專題成果是否與目標一致，我們都很慶幸參與這個專題，最後再謝謝老師 老師辛苦了。
接著我們還要感謝，在作專題的過程中，曾經提供我們方向與意見的 王益文老師 以及 林志敏老師，還有待在實驗室期間 曾提供我們協助的吳季穎、吳維揚學長。
第一部份 x86基本硬體架構Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) –Introduction概述BIOS的目的和存放的實體位置Chapter 2 重要之硬體介紹X86系統的硬體與特殊執行機制Chapter 3 BIOS實際在硬體上位置&運作機制Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) -Introduction1.1什麼是 BIOS?民航機在起飛前，機長必需先按 Check-list 啟動&檢查 電門、機身、控制面板..等，而x86電腦就如同民航機，CPU在開機時會像機長一樣按BIOS(Check-list) 指示依序初&檢查電腦，待電腦可正常運作後(起飛)，再把電腦交給OS (自動駕駛系統)。
下面清楚定義了BIOS:一個韌體程式( Firmware program)，儲存在惟讀記憶體(ROM Memory)，提供最基本的硬體初始化(initialize)、周邊控制的必要程式碼(通常由組合語言寫成)。
1.2 BIOS in ROMBIOS 就存放在主機板上的一顆Rom裡，而x86硬體特性就是設計成，在開機的一瞬間，CPU從主機板上的BIOS 晶片內取得程式碼，也就是由BIOS 內部的程式碼掌控電腦的初始動作。
而BIOS Rom平時是設定成唯讀狀態，必需藉由特定工具才可以加以修改、抹除。
注意: 其它的週邊也有自已的BIOS Rom 像是顯示卡(video-card)、高階網路卡(NIC)..等，因為較複雜的外接週邊硬體設計差異很大，各自有其獨特初始動作，所以廠商會另外加上BIOS Rom。
1.3 執行BIOS的目的與基本流程一般BIOS最重要的工作有下列幾點:．開機自我檢測POST(Power On Self Test):一開機時系統將控制權交給BIOS 時，它會先檢查CPU 暫存器(Registers)、旗標(Flags)是否運作正常，接著檢查像是8254 計時器(timer)、8259A可程式中斷控制器(Programmable Interrupt Controller)、8237直接記憶體存取控制器(DMA controller)。
．初使化&測試(Initial&Test):初使化晶片組(Chipset)、記憶體(RAM)、Video-card 還有相關周邊的暫存器，並測試是否可正常工作。
初使化(Initialize):依照該晶片組的技術文件的規定，對暫存器填值、改位元或旗標的動作，使其可正常工作。
．記錄系統的設定值:把系統設定值像是日期、時間、硬體設定..等，存入CMOS。
．將常駐程式(Runtime Program) 常駐於記憶體(Memory):以提供作業系統(OS)或應用程式呼叫。
-基本BIOS流程圖-Chapter 2 重要之硬體介紹2.1 主要的集成電路(IC)2.1.1 中央處理器(CPU)中央處理器(CPU)有兩種主要模式， 分別如下:．真實模式(Real-Mode)．保護模式(Protect-Mode)真實模式(Real mode):在最初的8086處理器被釋出時，它只有一種記憶體定址模式。
而它使用了節區暫存器(segment register)和位移暫存器(offset register)作定址，其定址方式如下: ．記憶體定址(Memory Addressing): segment: offsetCS << 4 + IP = 指令的線性位址(Linear Address OfInstruction)．位址線(Address-Lines) : 20條(1024KB)這種定址模式稱為真實模式定址(Real mode addressing)，而它允許8x86定址至1MB的記憶體。
接著說明真實模式的特性:1. 捲繞(8086 記憶體特性)當記憶體位址超過0FFFFFh 時，會捲繞回00000h。
2. A20 開關(switch)X86 CPU在268時，位址線增加至24條(16MB超過1024KB)。
為了相容性，在位址線A20~A23設計了一個開關(A20 switch)，它可切換兩種定址方式: ．強制歸零: (Real-Mode)模擬8086的記憶體捲繞特性。
．可進位: (Protect-Mode)可以在0FFFFFh進位。
最後明確定義真實模式:當IA-32 CPU在使用真實模式定址狀態下執行時，稱為真實模式(Real Mode)。
保護模式(Protect mode): 它允許8x86定址至4 GB(32條位址線)的記憶體。
但從保護模式切回真實模式時，必需重置(Reset)，那麼不就等於又重新開機，也就使得之前所執行的部份又得重新執行一遍，這樣將會永無止境的執行下去，為了解決這個問題，發展出了一個機制，下面詳細說明其步驟:解決從保護模式切回真實模式必須 重置(Reset)! 的問題8042鍵盤控制器(近似一顆簡單小型的CPU，也有自已的韌體負責keyboard、A20 開關 和 重置)。
Step1. 把關機(shutdown) 返回指示位元組 & 返回位址寫入CMOS。
Step2. 然後下令打開A20切到保護模式。
------------- 切到保護模式 -----------------------:------------- 回到真實模式 -----------------------Step3. 重置鍵盤控制器(KBC)，因為鍵盤控制器有自已的韌體，不受系統重置影嚮。
Step4. CPU-> 0FFFFF:00000h 做簡單CPU 測試。
Step5. 從CMOS 讀入關機返回指示位元判斷此次為何種關機:．硬體正常開機(power-on、reset)。
．重保護模式返回(軟體重置(Soft reset)) -> 讀取返回位址。
注意:至386以後以設計可直接從保護模式返回真實模式，但還是保留A20開關、軟體重置(為了向下相容性)。
2.1.2 晶片組(Chip-set)早期主機板上焊滿大量電阻、電容、IC和複雜電路， 這樣才能達成一個功能.. 不但成本高， 也很難完成很多功能或除錯， 所以借由半導體技術,將這些電子元件、線路微縮至幾個大型晶片內，以化簡主機板設計，稱為系統晶片組，到現在主要分為兩大晶片:．北橋晶片(North-Bridge): intel稱之為記憶體控制集線器MCH(Memory Control Hub)，集線器(Hub)也就是把其它裝置集中連線到北橋晶片上，而北橋是靠近CPU的一端，所以它主要連接高速的裝置，像是CPU、Memory、顯示卡，並且它也包含了記憶體控制器(MemoryController)，所以顧名思義命名為記憶體控制集線器(Memory ControlHub)。
．南橋晶片(South-Bridge):輸入/輸出控制集線器ICH(I/O Control Hub)，不同於MCH主導高速裝置，它相業負責較低速的I/O週邊，像是鍵盤、Printer、USB..等，並集成了部份I/O 週邊的控制晶片(super I/O、USB控制器、鍵盤控制器..等)、CMOS。