80X86中断系统（1）
中断系统
CPU采用中断方式与外设进行信息交换（使得CPU效率大幅提高）
- CPU启动输入设备，让输入设备准备数据
- CPU执行现行程序
- 当输入设备准备好数据时，将数据送至输入接口。
- 输入接口向CPU发送中断请求。
- CPU根据自己的情况，决定是否响应中断请求。
- 当CPU响应中断请求后，CPU会暂停当前的现行程序，去执行中断服务子程序。
- 中断服务子程序会将输入接口的数据读入CPU
- 当中断服务子程序执行结束后，CPU会接着之前的断点继续执行现行程序
中断定义：在CPU执行程序的过程中，由于外部或内部的事件作用，使得CPU当前执行的程序站而去执行中断服务子程序，再执行完后又能自动返回的被中断的程序中继续执行的过程。
被中止的程序——主程序
主程序被中止的地方——断点（下一条指令的地址）
中断源：能够引发CPU中断的信息源。
（1）、外部中断源（硬件中断源）
I/O设备：键盘、显示器、打印机
数据通道：硬盘、磁盘
时钟：0号计数器、8254引发的中断
故障源：掉电、存贮器奇偶校验错
（2）、内部中断源（软件中断源）
INT中断指令：如执行INT 21H
CPU执行指令产生异常：如被0除、单步执行
中断分类：
（1）、外部中断（硬件中断）
由CPU以外的设备发出，并从CPU的中断请求信号引脚输入引发的中断称为外部中断。
80X86CPU有两个中断请求信号引脚（INTR和NIMI）
INTR：由输入到INTR引脚的中断信号引发的中断称为可屏蔽硬件中断。
NMI：由输入到NMI引脚的中断信号引发的中断称为非屏蔽硬件中断
当中断开时，非可屏蔽中断源一旦提出请求，CPU必须无条件响应，而对于可屏蔽中断源的请求，CPU可以响应，也可 以不响应。
（2）、内部终端（软件中断）
由CPU硬件故障或程序执行中的事件引发的中断称为内部中断
软件中断：执行INT n指令引发的中断。
BIOS中断：
DOS中断：
1、DOS专用中断
2、DOS保留中断
3、用户可调用的DOS中断
4、保留给用户开发的DOS中断
异常：由CPU本身的故障、程序故障引发的中断
除法错中断：当除法结果溢出或者除数为0时，发生的中断
单步或陷阱中断：执行每条指令后，如果标志寄存器的T标志（陷阱标志）为1则产生中断。
中断类型码：用于区别不同类型的中断，给每一个类型的中断分配一 个中断号n（0——255）
Intel保留了前32种中断（0——31）为系统专用
后224个可以由用户自己设定
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0型中断 |
除法错中断 |
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1型中断 |
单步或陷阱中断 |
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2型中断 |
非屏蔽型硬件中断 |
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3型中断 |
断点中断 |
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4型中断 |
溢出中断 |
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5型中断 |
屏幕打印 |
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08H-0FH型中断 |
可屏蔽型硬件中断 |
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10H-1FH型中断 |
BIOS中断 |
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20H-3FH型中断 |
DOS中断 |
中断向量：在实模式下，中断服务子程序的入口地址。由两部分组成
中断服务子程序所在代码段的段基址：2个字节
中断服务子程序入口的偏移地址：2个字节
中断向量表：终端类型码通过一个地址指针表与中断服务子程序的入口地址联系：
实模式下：该表称为中断向量表
向量表设置在系统RAM的最低1K单元
（00000H-003FFH）
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00000H |
0型中断向量 |
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00004H |
1型中断向量 |
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··· |
··· |
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4*n |
N型中断向量 |
4*n+0：n型服务子程序入口的偏移地址（低八位） |
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4*n+1：n型服务子程序入口的偏移地址（高八位） |
|||
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4*n+2：n型服务子程序入口的段基址（低八位） |
|||
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4*n+3：n型服务子程序入口的段基址（高八位） |
|||
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··· |
··· |
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003FFH |
255型中断向量 |
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例子：08H型中断向量存放位置：20H——23H
08H*4=20H
保护模式下：该表称为中断描述符表
中断向量表的初始化：
由BIOS和DOS设计的中断服务子程序由BIOS和DOS各自负责写入中断向量表
由用户开发的中断服务子程序，由用户自己写入中断向量表
用户如何向中断向量表写入中断向量？
方法一：用户自己编写程序填写中断向量
CLI (关闭中断)
PUSH DS （将DS寄存器重点内容压入堆栈进行保存）
MOV AX, 0000H
MOV DS, AX
MOV BX, 4*n
MOV AX, OFFSET SERVICE（获取SERVICE的偏移地址）
MOV [BX], AX
MOV AX, SEG SERVICE （获取SERVICE程序的段基址）
MOV [BX+2], AX
POP DS （恢复DS中的内容）
STI (打开中断)
方法二：DOS设计的两个子程序，专用于中断向量的读出和写入
INT 21H的35H子功能：读出n型中断向量
入口：AL=中断类型码
出口：ES：BX=n型中断向量
INT 21H的25H子功能：写入n型中断向量
入口：DS=中断服务子程序所在代码段的段基址
DX=中断服务子程序入口的偏移地址
AL=中断类型码
出口：无
CLI (关闭中断)
PUSH DS （将DS寄存器重点内容压入堆栈进行保存）
PUSHA
MOV AX, SEG SERVICE
MOV DS, AX
MOV DX, OFFSET SERVICE
MOV AH, 25H
MOV AL, n
INT 21H
POPA
POP DS （恢复DS中的内容）
STI
中断响应及处理过程：微机系统处理不同类型的中断的响应和处理过程不完全相同，主要时中断类型码的获取方式不同。
非屏蔽硬件中断请求：CPU自动产生中断类型码2
可屏蔽中断请求：
CPU处于开中断状态：由外部中断控制器将相应的中断类型码 送给CPU。
异常：由CPU自动生成中断类型码
INT n指令：指令中的n即中断类型码
获取中断类型码后的处理过程：
1、将F寄存器（标志寄存器）压入堆栈、(保存中断处理前的F状态）
使F寄存器的T标志置0——禁止单步操作
I标志置0——使CPU处于关中断的状态
2、断点地址压入堆栈
先：将断点的基地址（CS）压入堆栈
后：将断点的拍偏移地址（IP）压入堆栈
3、CPU从4n—4n+3单元去除n型服务子程序的入口地址
将n型服务子程序的入口地址送入CS：IP
转入n型中断服务子程序执行
4、中断服务子程序执行完毕，执行中断返回指令（IRET）
按顺序恢复断点处的IP值、CS值和之前保存的F寄存器的内容
CPI根据恢复后的CS：IP返回断点，继续执行主程序
中断服务子程序结构
中断优先与中断分级：
当多个中断源在同一时刻提出请求时，CPU对中断响应的次序称为中断优先级。
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中断类型 |
优先级 |
|
除法错中断 |
最高 |
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软件中断（INT n） |
↓ |
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断点中断 |
↓ |
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溢出中断INTO |
↓ |
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非屏蔽硬件中断（NMI） |
↓ |
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可屏蔽硬件中断（INTR） |
↓ |
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单步中断 |
最低 |
禁止中断：产生中断请求后，CPU不能中断现行程序的执行
中断屏蔽：用程序有选择地封锁部分中断，而允许其他部分仍可得到响应
中断嵌套：在执行中断服务程序时，仍可再响应中断请求。
中断指令：
开中断指令：STI
使F寄存器I标志置1，CPU处于开中断状态
关中断指令：CLI
使F寄存器I标志置0，CPU处于关中断状态
I标志置0或1只对可屏蔽硬件中断有作用
软件中断指令：INT n
无条件的转向n型中断服务子程序
中断返回指令：IRET
依次从栈顶弹出6个元素到CS：IP，F。
如果栈顶是INT n的断点地址，那执行IRET后可以返回断点，否则不能
溢出中断指令：INTO
先判断O标志位是否为1，如果是，那么调用类型为4的中断子程序，用于处理中断
