可以在x86汇编中使用IN(以及INS,INSB等)指令块吗？

Question

当试图从x86(专门使用Pentium)上的I/O端口读取时,IN系列指令是否可以在等待数据时阻塞,或者它们是否会立即返回？

Answer 1

据我所知，x86 系列处理器上只有一条“阻塞”指令：“HLT”。

“IN”和“OUT”（及其变体）只不过是对内存的读/写访问。因此（从硬件角度来看）它们的行为与内存之间的“MOV”指令完全相同 - 除了它们访问另一个地址范围之外。

有一种可能性可以创建“IN”块：您可以想象某些硬件组件会在访问计算机时停止计算机。当这样的组件使用“内存映射”地址时，即使是“MOV”指令也会导致 CPU 阻塞！

然而，这样的硬件组件更具理论性，而且据我所知，当前的计算机中并不存在。

Answer 2

简短回答：是的，理论上，I/O 设备可能会导致 CPU 在 I/O 读取（in指令）上“阻塞”。

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然而，我不知道有任何内存或 I/O 设备实际上停滞了很长一段时间，导致 CPU 执行“阻塞”。

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长答案：

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和in指令out执行 I/O 读/写，这几乎与典型的内存总线周期相同。唯一的区别是断言不同的信号来指示 I/O 与内存访问。

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现在，这变得相当低级，并且随着更高版本的 CPU 的细节变得更加复杂。我引用的这个演示文稿深入了解了 x86 总线周期的信号级细节，从 8086/8088 开始。

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具有 1 个等待状态的 8086/8088 读取周期\n\n ^{https://web.archive.org/web/20130319052544/http://www.ece.msstate.edu/~reese/EE3724/lectures/bustran/bustran.pdf}

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我们在这里看到有一个READY信号，由内存或 I/O 设备发出，表明它已将数据提供给总线，并准备好让CPU 锁存该数据。该 PDF 指出

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x86 在控制总线上有一条 READY 输入线

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\xe2\x80\x93 READY 输入 \xe2\x80\x9cChecked\xe2\x80\x9d 在 T3 期间

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\xe2\x80\x93 如果 READY 处于非活动状态（低电平），则添加其他 T3 状态

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\xe2\x80\x93 这些附加的 T3 状态称为 \xe2\x80\x9cWait States\xe2\x80\x9d

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因此，至少对于这些较旧的 CPU，设备可能会在断言之前等待多个周期READY，从而导致 CPU 在内存或 I/O 指令上“阻塞”。

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我相信这仍然有效，至少通过Pentium 4来说，它有一个DRDY#（数据就绪）引脚"is asserted by the data driver on each data transfer, indicating valid data on the data bus. In a multi-common clock data transfer, DRDY# may be de-asserted to insert idle clocks."

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较长的答案：

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在早期的系统中，我相信许多系统设备直接连接到地址/数据/其他线路，并直接与 CPU 通信。因此，某些自定义或恶意设备可能会在总线周期上“停滞”。

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如今，架构已大不相同。现代 x86 处理器本身甚至没有“地址”和“数据”引脚，而是具有DMI和QPI等链接，它们与北桥/南桥（或平台控制器集线器）设置进行通信。然后，这些设备将内存/IO 请求转发到适当的设备。通过此设置，我怀疑 PCH 是否允许传出 I/O 读取来阻止 QPI 链路上的处理器请求。

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