Linux0.11---A20地址线

　　大家都知道8086/8088处理器有20根地址线，能够访问1^20 = 1M内存，实模式访存采用seg x 4 + off（seg为段寄存器，off为段内偏移地址）的方式，访问范围是0（0x0000:0x0000）---10ffef（0xffff:0xffff），对于超过1M的寻址地址将自动环绕（wrap around）到0x0ffef，比如访问地址0x100001时将访问0x0ffef + 1 = 0xfff0物理地址。随后intel发明了80286，地址线有24位，访问地址空间是1^24=16M，并且有一个和8086/8088相互兼容的实模式，如果超过了1M的内存，80286不会回滚到1M内的地址，为了实现完全兼容，intel的工程师使用一个开关来标志是否回滚，打开开关则回滚，关闭则不回滚。当时在主板的8042键盘控制器上刚好有一个空闲的端口，于是就使用该端口来设置这一标志位。发送信号设置该标志位为0则地址线20位及以上的位全被设0，从而实现了回滚，该信号被称为A20，用于设置A20地址线。

 　　8042键盘控制器有4个8位的寄存器，它们是状态寄存器、输出缓冲器、输入缓冲器和控制寄存器。对8042键盘控制器操作使用60h 和 64h这两个端口，0x60是数据端口， 0x64 是命令端口。

　　状态寄存器每一位作用如下：

　　　　Bit7：从键盘获得的数据奇偶校验错误
　　　　Bit6：接收超时，置1
　　　　Bit5：发送超时，置1
　　　　Bit4：为1，键盘没有被禁止。为0，键盘被禁止
　　　　Bit3：为1，输入缓冲器中的内容为命令，为0，输入缓冲器中的内容为数据
　　　　Bit2：系统标志，加电启动置0，自检通过后置1
　　　　Bit1：输入缓冲器满置1，i8042 取走后置0
　　　　Bit0：输出缓冲器满置1，CPU读取后置0

　　控制寄存器各位定义如下：

　　　　Bit7: 保留

　　　　Bit6: 将第二套扫描码翻译为第一套
　　　　Bit5: 置1，禁止鼠标
　　　　Bit4: 置1，禁止键盘
　　　　Bit3: 置1，忽略状态寄存器中的 Bit4
　　　　Bit2: 设置状态寄存器中的 Bit2
　　　　Bit1: 置1，enable 鼠标中断
　　　　Bit0: 置1，enable 键盘中断

　　Linux0.11中开启A20地址线是通过控制8042控制器完成的，类似的代码如下：

org 0x7c00
    mov   ax,cs
    mov   ds,ax
    mov   es,ax
    mov   ss,ax
    mov   sp,0xffff
    jmp   enable_a20    
enable_a20:                      
    call  empty_8042
    mov   al,0xd1
    out   0x64,al
    call  empty_8042
    mov   al,0xdf
    out   0x60,al
    call  empty_8042    
print_msg:
    mov   cx,13                                    
    mov   dx,0x1004                                 
    mov   bx,0x000c                        
    mov   bp,msg_a20_enable                                   
    mov   ax,0x1301                                
    int   0x10     
loop:
    jmp   loop                                      
msg_a20_enable:
    DB "A20 is enable"        
empty_8042:
    dw    00ebh,00ebh            
    in    al,64h            
    test  al,2
    jnz   empty_8042
    ret
    
times 510-($-$$) db 0 
boot_flag:
    DW 0xAA55

　　运行结果如下:

　　mov ss,ax和mov sp,0xffff设置堆栈，不然call xxx, ret这样的子程序调用不能使用，enable_a20子程序通过向0x60、0x64端口写入信号来开启A20地址线。empty_8042子程序判断控制器命令队列是否为空，来检查发出的信号是否被处理。

 

　　参考资料：

　　　　赵炯， 《linux内核完全注释》