外中断

计算机除了要进行执行指令进行运算外，还需要能对外部设备进行控制；

也就是接受外设的输入或者对外设进行输出；

比如：按键盘的k键，会在屏幕上显示字符k；

 

计算机为了及时处理外设的输入，需要考虑两个问题：

    1】cpu从何处得到外设的输入；

    2】外设输入随时可能发生，cpu如何得知；

 

1.接口芯片和端口

cpu通过端口和外设联系：

    计算机中装有各种接口芯片；

    接口芯片内部有寄存器，这些寄存器被当做端口；

    外设的输入会送入端口，而不是直接送入内存和cpu；

    cpu向外设的输出也是送入端口，再由相关芯片送入外设；

 

2.外中断信息

cpu提供了外中断机制来处理随时可能发生的外设输入；

    当cpu外部有需要处理的事情发生时（比如外设的输入到达），相关芯片会向cpu发出相应的中断信息；

    cpu在执行完当前指令后，会检测到发送过来的中断信息，引发中断过程，处理外设输入；

 

在pc系统中外中断源有两类：

    1】可屏蔽中断；

    2】不可屏蔽中断；

 

1）关于可屏蔽中断

可屏蔽中断是cpu可以不响应的外中断；

标志寄存器的IF位影响cpu对可屏蔽中断的响应；

当cpu检测到可屏蔽中断时；如果if=1，cpu在执行完当前指令后响应中断；如果if=0，cpu不响应中断；

 

可屏蔽中断引发的中断过程和内中断相似：

    1】取中断类型码n；    

        可屏蔽中断的中断类型码是通过数据总线送入cpu的，而内中断的中断类型码是在cpu内部产生的；

    2】标志寄存器入栈，IF=0,TF=0；

        if置0是为了在进入中断处理程序后，禁止其它可屏蔽中断；

    3】cs、ip入栈；

    4】ip=(n*4)；cs=(n*4+2)；

        从中断向量表中获取中断处理程序的入口；

 

2）不可屏蔽中断

不可屏蔽中断是cpu必须响应的外部中断；

检测到该中断后，cpu在执行完当前指令后，立即响应，引发中断过程；

 

不可屏蔽中断的中断过程：

    1】标志寄存器入栈，IF=0,TF=0；

        不可屏蔽中断的中断类型码固定为2，所以没有取中断类型码的过程；

    2】cs、ip入栈；

    3】ip=(8)，cs=(0AH)；

        2*4=8；2*4+2=Ah；因为中断类型码为2，从中断向量表中的2号表项中获取中断处理程序的入口地址；

 

3）几乎所有的由外设引发的外中断都是可屏蔽中断

 

3.计算机对于键盘的处理

键盘上每一个键相当于一个开关，键盘上有一个芯片对键盘上每一个键的开关状态进行扫描；

 

按下按键的处理过程为：

    按下按键    ->开关接通    ->接口芯片产生扫描码   ->扫描码送入芯片寄存器即端口60h    ->引发9号中断    ->执行int 9中断例程

松开按下的按键也将产生一个记录了键盘位置的扫描码并送入端口60h；

 

扫描码分为两类：

    通码    ->按下按键时产生；长度为1个字节；第7位为0；

    断码    ->松开按键时产生，长度为1个字节，第7位为1；

断码=通码+80h；也就是说通码与断码只有最高位不同；

例如：g键的通码为22h,断码为a2h；

如图：部分键盘按键的通码

 

1）关于int 9中断例程

bios提供了int 9中断例程，用作基本的键盘输入处理；

功能为：

    1】读出60h端口中的扫描码；

    2】如果是字符键的扫描码，将扫描码和它所对应的ascii码送入内存中的bios键盘缓冲区；

        如果是控制键和切换键的扫描码，则将其转变为状态字节，写入内存中储存状态字节的单元；例如ctrl、capsLock等；

    3】对键盘系统进行相关的控制；比如向相关芯片发出应答信息；

 

关于bios键盘缓冲区：

    是用于存放int 9中断例程所接收的键盘输入的内存区；

    该内存区可以存储15个键盘输入；

    一个键盘输入用一个字单元保存；高位字节放扫描码，低位字节放扫描码对应的ascii码；

 

关于状态字节：

    0040:17 单元存储键盘状态字节；

    该字节记录了键盘控制键和切换键的状态；

    该字节各个位表示的含义如图：

    

 

2）自定义int 9中断例程

例如：按esc键字体变色的程序

assume cs:code,ds:data,ss:stack

 

stack segment

    db 128 dup (0)

stack ends

 

data segment

    dw 0,0

data ends

 

code segment

    start:    mov ax,data

            mov ds,ax

            

            mov ax,stack

            mov ss,ax

            mov sp,128

    

            mov ax,0

            mov es,ax

            push es:[9*4]    ;将原来的int 9中断例程的入口地址放入数据段中保存

            pop ds:[0]

            push es:[9*4+2]

            pop ds:[2]

            

            mov word ptr es:[9*4+2],offset int9

            mov word ptr es:[9*4],cs

                    

            mov ax,0b800h

            mov es,ax

            mov ah,'a'

        s:    mov es:[80*2*12+40*2],ah

            call delay

            inc ah

            cmp ah,'z'

            jna s            ;和ah的值比较，如果不大于z则循环，达到循环输出的目的

            

            mov ax,0        ;还原int 9的中断向量表

            mov es,ax

            push ds:[0]

            pop es:[9*4]

            push ds:[2]

            pop es:[9*4+2]

            

            

            mov ax,4c00h

            int 21h

            

      delay:push ax

            push dx

            

            mov dx,10h    ;循环100000h次，以此拖时间

            mov ax,0

                

        l:    sub ax,1

            sbb dx,0    ;借位减法，dx=dx-0-cf,如果ax-1的结果有借位则cf=1,反之cf=0;

            cmp ax,0

            jne l

            cmp dx,0

            jne l

            

            pop dx

            pop ax

            ret

            

    int9:    push ax        ;自定义的int9中断处理例程

            push bx

            push es

            

            in al,60h    ;从60h端口中读取数据

            pushf

            pushf

            pop bx

            and bh,11111100b    ;TF和IF置0

            push bx

            popf

            call dword ptr ds:[0]

            

            cmp al,1            ;esc键的扫描码为1

            jne int9ret

            

            mov ax,0b800h

            mov es,ax

            inc byte ptr es:[160*12+40*2+1]

            

            

    int9ret:pop es

            pop bx

            pop ax

            ret

code ends

end start