内中断

关于中断信息：

    如果cpu在执行完当前正执行的指令后，检测到了中断信息，将不会执行接下来的指令，而是立即处理中断信息；

    中断信息可以来自cpu内部和外部；

来自cup内部的中断信息称为内中断；

 

1.内中断的产生

8086cpu产生内中断信息的情况：

    1】除法错误；比如执行div指令产生的除法溢出

    2】单步执行

    3】执行into指令

    4】执行int指令

 

中断源：

    cpu需要知道中断信息的来源，以此来区别不同的中断信息；

    中断信息中包含有中断类型码；

    中断类型码为一个字节型数据，可表示256种中断信息来源；

    例如：四种内中断对应的中断类型码

        除法错误    ->0

        单步执行    ->1

        执行into指令    ->4

        int n    ->n

 

2.处理中断信息

1）中断处理程序

cpu收到中断信息后，需要对中断信息进行处理；

用来处理中断信息的程序称为中断处理程序；

一般来说，要对不同的中断信息编写不同的中断处理程序；

 

2）中断向量表

中断信息中包含8位的中断类型码；

需要通过中断类型码来找到对应的中断处理程序；

cpu用8位中断类型码通过中断向量表找到相应的中断处理程序入口地址；

也就是说：中断向量表就是中断处理程序的入口地址列表；

 

cpu在处理中断时，必需找到中断向量表；

在8086cpu机器中，中断向量表存放在内存0处；

内存地址：0000:0000~0000:03FF，之间1024个内存单元中用来存放中断向量表；

一个表向存放一个中断向量，即中断处理程序的入口地址；

一个表项占两个字；

高地址字存放段地址，低地址字存放偏移地址；

 

3）中断过程

在处理中断时，cup硬件会自动完成下面的过程：

    1】通过中断类型码查看中断向量表；

    2】找到对应的表项，从而确定中断处理程序的入口地址；

    3】将cs:ip设为表项中对应的值，以此来让cpu执行中断处理程序；

cpu完成该过程的工作称为中断过程；

 

4）处理中断信息的流程

8086cpu在收到中断信息后，将执行下面的流程：

    1】从中断信息中获取中断类型码n；

    2】标志寄存器的值入栈；

    3】标志寄存器第8位TF、第9位IF置0；

    5】CS的值入栈；

    6】IP的值入栈；

    7】cs的值设为4*n，ip的值设为4*n+2；

完成该流程后，cpu开始执行中断处理程序；

 

3.关于中断处理程序

由于cpu随时可能会检测到中断信息；

也就是说中断处理程序随时可能执行；

因此，中断处理程序必须一直储存在一段内存空间中；

中断处理程序的入口地址必须储存在中断向量表中；

 

中断处理程序的编写：

    1】保存用到的寄存器

    2】处理中断

    3】恢复用到的寄存器

    4】用iret指令返回

 

iret指令

iret

作用：

    调用中断处理程序前，需要将标志寄存器、cs、ip的值入栈；

    当执行完后，需要将这些值出栈还原；

    iret指令就用来做这件事；

相当于：

    pop ip

    pop cs

    popf

iret指令执行完后，cpu回到中断处理程序执行前的执行点，继续向下执行；

 

4.编写0号中断的处理程序

1）分析

0号中断对应的是除法溢出；

当发生除法溢出时，cpu做如下工作：

    1】取得中断类型码，也就是0；

    2】标志寄存器入栈、TF和IF置0；

    3】cs和ip入栈；

    4】cs和ip的值设为中断向量表中的值，即：cs=4*0,ip=4*0+2；

cs:ip会指向中断处理程序，也就是cpu会开始执行中断处理程序；

编写中断处理程序do0；

do0做如下操作：

    相关处理；打印错误信息；返回dos；

 

因为除法溢出随时可能发生，因此do0随时可能被调用；

为了让do0一直存在于内存中，do0需要放在其他程序用不到的内存区域；

为了方便，可以将do0放在0000:0200处；

理由如下：

    0000:0000~0000:03ff是系统存放中断向量表的区域，因此一般不会被其它程序修改；

    8086支持256个中断但实际上，系统要处理的中断数远小于该值，也就是说，该段内存很多都是没被使用的；

    do0程序不会占用太大的内存空间；

 

通过分析，我们需要做如下工作：

    1】编写中断处理程序do0；

    2】将do0送入内存0000:0200处；

    3】将do0的入口地址，也就是0000:0200存放在中断向量表的0号表项中；

 

总的来说，要编写一个汇编程序，实现如下功能：

    1】安装do0    ->主要是将do0代码复制到0000:0200处，可以用rep movsb指令来实现；

    2】实现do0    ->主要是打印错误提示信息，也就是将字符串送入到内存地址b8000处；

 

2）实现

中断处理程序：

assume cs:code

 

code segment

    start:    mov ax,code

            mov ds,ax

            mov si,offset do0    ;ds:si指向do0用来做串传送

            

            mov ax,0

            mov es,ax

            mov di,200h            ;es:di指向0000:0200h

            

            cld                    ;标志位df置0,正向传送，也就是传送一个字节后si、di加1

            mov cx,offset do0end-offset do0    ;由编译器来计算do0的字节数，编译器可以用+-*/来计算

            rep movsb

            

            mov ax,0            ;设置中断向量

            mov es,ax

            mov word ptr es:[0*4],200h

            mov word ptr es:[0*4+2],0

            

            mov ax,4c00h        ;返回dos

            int 21h

            

    do0:    jmp short do0Start    ;为了字符串不被其它程序覆盖，也需要放在db0中

            db "hello world!",0

            

    do0start:mov ax,cs

            mov ds,ax

            mov si,202h            ;ds:si指向字符串，也就是do0执行后要打印的字符串

            

            mov ax,0b800h

            mov es,ax

            mov di,12*160+36*2    ;在12行的中间输出，由编译器来做数学运算

            

        s:    mov ch,0

            mov cl,byte ptr[si]

            jcxz ed                ;如果遇到0就跳出循环

            mov al,[si]

            mov ah,02h            ;黑底绿字

            mov es:[di],ax

            inc si

            add di,2

            loop s

            

        ed:    nop    

            iret

            mov ax,4c00h        ;do0结束后返回dos

            int 21h

    do0end:    nop                    ;标记do0结束，用来让编译器计算do0的字节数        

    

code ends

end start

测试用的除法溢出程序：

assume cs:code

code segment

    start:    mov ax,1000h

            mov bh,01h

            div bh

            mov ax,4c00h

            int 21h

code ends

end start

 

测试结果：

可以看到发生除法溢出后，输出了“hello world!”,表示执行了自定义的中断处理程序；

 

5.单步中断

单步中断类型码为1；

单步中断产生：

    在cpu执行完一条指令后，如果检测到标志寄存器的TF标志位的值为1，则产生单步中断；

 

1）debug与单步中断

debug 的 t 命令用来单步调试程序；

当t命令执行时，debug将TF标志位置1；

cpu检测到单步中断；

执行中断处理程序1，作用是显示所有寄存器的内容、并且等待命令输入；

 

2）关于进入中断处理程序前的TF置0

当tf=1时，cpu执行完当前指令后进入中断；

单中断处理程序也是由一条条指令组成；

如果在执行中断处理前tf=1，则在执行一条中断处理指令后将再次引发单步中断；

以此类推，会造成死循环；

为了避免这种情况，在进入中断处理程序之前，中断过程会将tf置0；

 

6.响应中断的特殊情况

一般情况下，cpu在执行当前指令后，如果检测到中断信息就会立即响应中断；

但有些情况下例外；

例如：执行完向ss寄存传送数据的指令后，即使发生中断cpu也不会响应；

原因：

    ss:sp指向栈顶；

    在中断过程中，需要将cs:ip压入栈；

    此时ss改变了，但sp还没变，ss:sp指向的不是正确的栈顶，将引起错误；

因此，在设置ss:sp时应该将设置sp的指令紧接设置ss的指令；

mov ax,1000h

mov ss,ax

mov sp,0

而不应该

mov ax,1000h

mov ss,ax

mov ax,200

mov sp,0