x86中断

 

中断分为硬件中断和软件中断，其中软件中断不可屏蔽，软件中断分为BIOS中断（10H ~ 1FH），DOS中断（20H ~ 3FH），以及 由系统或应用程序设置开发的自由中断（40H ~ FFH）。硬件中断又分外部中断和内部中断，其中内部中断不可屏蔽，外部中断可屏蔽。

 

 

按照中断是否可屏蔽，中断可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断（NMI, Non Maskable Interrupt）。

 

中断向量

 

中断向量表

在实模式(实地址模式)下，中断处理程序在中断向量表中设置。

 

中断向量表存放在0x00000~0x00400的位置，总共1024字节（1k），中断向量表钟最多256个中断向量，每个中断向量占4个字节。其中低2个字节存放中断处理程序所在段的偏移位置，高2个字节存放中断处理程序所在段的段基地址。

 

在x86体系中允许有256个中断, 中断号从0x00~0xff, 共256个中断.

 

依据：

INT imm8

imm8为1字节的立即数，0x00~0xff（即0~255），共256个中断号，这里的中断号就是中断向量。

 

查看中断向量表存放位置

中断向量表默认存放在0x00000开始（0x00000~0x00400）的位置，如果我们改变了中断向量表的存放位置，可以通过SIDT指令查看中断向量表的存放位置。

SIDT m

 

改变中断向量表存放位置

中断向量表默认存放在0x00000开始（0x00000~0x00400）的位置，我们可以通过LIDT指令修改中断向量表的存放位置。

LIDT m16&32

LIDT m16&64

 

中断描述表

在保护模式下，中断处理程序在中断描述表（Interrupt Descriptor Table）中设置。

 

中断服务程序

 

中断请求

IRQ(Interupt ReQuest，中断请求)

 

中断请求

INTR(Interupt ReQuest，中断请求），这里指的是CPU处理器芯片上的一个引脚，

 中断请求信号输入引脚。该中断请求信号是可屏蔽中断信号。

 

NMI(Non-Maskable Interrupt)，这里指的也是中断请求，也是CPU处理器上的引脚，中断请求信号输入引脚。该中断请求信号是不可屏蔽中断信号。

 

中断响应

INTA(Interupt Acknowledge, 中断响应)，和INTR类似，指的是CPU处理器芯片上的一个引脚，中断响应信号输出引脚。

 

中断调用

通过INT指令调用中断，调用时指定中断向量（中断号）。下面有一个例子。

 

中断调用例子

 

在32位windows下（保护模式）

 

dosbox：

安装

DOSBox0.74-2-win32-installer.exe

 

MASM Link16

 

DOS中断21H调用例子

以下例子，调用了3次中断：

_TEXT SEGMENT

; 键盘输入一个字符（AH=1）
; 输出显示一个字符(输入的字符)
_main	PROC NEAR
	; 键盘输入一个字符（AH=1）
	MOV    AH,1
	INT      21H

	; 输出显示一个字符(输入的字符)
	MOV   DL, AL
	MOV   AH, 02H
	INT    21H

	; RETURN DOS 
	MOV    AH,4CH
	INT      21H
_main	ENDP
_TEXT ENDS

END

编译：

>ml /c inttest3.asm

Microsoft (R) Macro Assembler Version 6.14.8444

Copyright (C) Microsoft Corp 1981-1997.  All rights reserved.

 

 Assembling: inttest3.asm

 

链接：

>link16 /ENTRY:main inttest3.obj

 

Microsoft (R) Segmented Executable Linker  Version 5.60.339 Dec  5 1994

Copyright (C) Microsoft Corp 1984-1993.  All rights reserved.

 

LINK : warning L4017: /ENTRY : unrecognized option name; option ignored

Run File [inttest3.exe]:

List File [nul.map]:

Libraries [.lib]:

Definitions File [nul.def]:

LINK : warning L4021: no stack segment

LINK : warning L4038: program has no starting address

 

运行：

>.\inttest3.exe

QQ

运行后，这里打印的不是'QQ', 而是提示输入，输入'Q'后，又打印了一个'Q'。

 

BIOS中断10H和键盘I/O中断16H调用例子

	.model small
	;.model flat
	OPTION  CaseMap:None  

	d=0

.data
	message db 'Welcome!', 0dh, 0ah
		db 'X2', 0dh, 0ah
		db 'version: 1.0.0 2010-02-14 Express Edition', 0dh, 0ah
		db '(c) Next G', 0dh, 0ah
	end1	db '$'

	; command line mode
	_ip	db 0dh, 0ah, '>'
	end2	db '$'

	_es DB  30 DUP(0), '$'

.code _proc
; proc ascii
ascii	proc	far
	mov	si,   10
next:	xor	dx,   dx
	div	si
	add	dx,   '0'
	dec	bx
	mov	[bx], dl
	or	ax,   ax
	jnz	next
	ret
ascii	endp

; proc sprint
_sprint	proc	far
next:	mov ah, 0eh
	mov al, [bx]
	int 10h

	inc bx
	loop next
	ret
_sprint	endp

.code 
start:	mov ax, _DATA
	mov ds, ax

	mov dx, offset message      ; mov dx, offset FLAT:message 
	mov cx, offset end1         ; mov cx, offset FLAT:end1
	sub cx, dx; the bytes of message in register cx

	.if d
		; the offset of string in register dx
		; 输出字符串，直到结束符'$'
		mov ah, 9 ; print s
		int 21h   ; 21h
	.endif

	; proc ascii call requires registers ax and bx
	;mov ax, cx
	;mov bx, offset _es + 29
	;call far ptr ascii

	mov bx, dx
	call far ptr _sprint

next:	mov bx, offset _ip
	mov cx, offset end2
	sub cx, bx; the bytes of message in register cx
	call far ptr _sprint
	
	; wait std input, input a character, and the character in register al
	mov ah, 0
	int 16h

	mov dl, al

	; 回车
	mov ah, 0eh
	mov al, 0dh
	int 10h

	; 换行
	mov ah, 0eh
	mov al, 0ah
	int 10h

	; 输出键入的字符
	mov ah, 0eh
	mov al, dl
	int 10h
	
	;如果键入回车就退出不再提示输入。这里键入回车时实际上包含回车、换行两个操
	;作，对应0dh（回车）和0ah（换行）.这里判断是否为0dh（回车），是的话就退出。
	cmp al, 0dh
	jne next

	
	mov ah,4ch
	int 21h
end start

编译

>ml /c int10_0e_test.asm

Microsoft (R) Macro Assembler Version 6.14.8444

Copyright (C) Microsoft Corp 1981-1997.  All rights reserved.

 

 Assembling: int10_0e_test.asm

 

链接

>link16 int10_0e_test.obj

 

Microsoft (R) Segmented Executable Linker  Version 5.60.339 Dec  5 1994

Copyright (C) Microsoft Corp 1984-1993.  All rights reserved.

 

Run File [int10_0e_test.exe]:

List File [nul.map]:

Libraries [.lib]:

Definitions File [nul.def]:

LINK : warning L4021: no stack segment

 

运行

>.\int10_0e_test

Welcome!

X2

version: 1.0.0 2010-02-14 Express Edition

(c) Next G

 

>

a

>

b

>

c

>

d

>

e

>

0

>

1

>

2

>

3

>

4

>

5

>

 

 

中断处理程序

中断处理程序样例

 

h_int32h	PROC
	...
	...

	IRET
h_int32h	ENDP

 

获取中断

 

设置中断

 

编写中断处理程序

1、需要编写一个对应中断号的中断处理程序

2、在中断向量表（实地址模式）或中断描述表（保护模式）中设置中断向量（中断号以及对应的中断处理程序）

 

实地址模式下编写中断处理程序

实地址模式下编写中断处理程序可以通过21H号中断的25H号功能号设置中断向量，还可以通过直接访问中断向量表的存储单元来设置中断向量

以编写32H号中断处理程序为例

21H号中断的25H号功能

	; Intel 8086, Real-Mode
	;.8086
	.MODEL  SMALL
	OPTION  CaseMap:None  

.DATA
	h_interrupt_process DB 0DH,0AH,'Handler for 32H interrupt process',0DH,0AH,'$'

.CODE _H_INT_32H
h_int32h PROC FAR
	MOV AX,_DATA
	MOV DS,AX

	MOV DX,OFFSET h_interrupt_process ; 字符串首偏移地址放到DX中
	MOV AH,9
	INT 21H ;输出字符串

	IRET
h_int32h	ENDP

; 代码段， 简化的段定义书写形式.CODE 默认段名：_TEXT
.CODE
START:	
	MOV AX,_DATA
	MOV DS,AX

	; 
	CALL FAR PTR h_int32h

	; 设置32H号中断
	CLI

	MOV AX, WORD PTR _H_INT_32H
	;MOV AX, SEG _H_INT_32H
	;MOV AX, SEG h_int32h
	MOV DS, AX

	MOV DX, FAR PTR h_int32h
	;MOV DX, OFFSET h_int32h

	MOV AL, 32H
	MOV AH, 25H
	INT 21H

	STI
	; 结束（设置32H号中断）

	; 调用32H号中断
	INT 32H

	MOV AH, 4CH
	INT 21H
END START

直接访问中断向量表的存储单元

	; Intel 8086, Real-Mode
	;.8086
	.MODEL  SMALL
	OPTION  CaseMap:None  

.DATA
	h_interrupt_process DB 0DH,0AH,'Handler for 33H interrupt process',0DH,0AH,'$'

.CODE _H_INT_33H
h_int33h	PROC FAR
	MOV AX, _DATA
	MOV DS, AX

	MOV DX, OFFSET h_interrupt_process ; 字符串首偏移地址放到DX中
	MOV AH, 9
	INT 21H ;输出字符串

	IRET
h_int33h	ENDP


; 代码段， 简化的段定义书写形式.CODE 默认段名：_TEXT
.CODE
START:	
	MOV AX,_DATA
	MOV DS,AX

	CALL FAR PTR h_int33h

	MOV AX, 33H
	MOV DX, 4
	MUL DX    ; result in register AX
	
	; CCH(0xCC, 204, 33H*4, 0x33*4, 51*4)
	;MOV BX, AX
	MOV BX, 33H*4
	;MOV BX, 204
	;MOV BX, 51*4
	
	MOV AX, 0H
	MOV DS, AX

	
	MOV WORD PTR [BX], FAR PTR h_int33h
	;MOV WORD PTR [BX], OFFSET h_int33h

	MOV WORD PTR [BX + 2], WORD PTR _H_INT_33H
	;MOV WORD PTR [BX + 2], SEG h_int33h

	INT 33H

	MOV AH, 4CH
	INT 21H
END START

 

C程序如下：

void set_ir(u2 no, u2 base, u2 offset)
{
  /*
  if (no < 0 || no > 255)
  {
    return;
  }
  */
  asm("mov $0, %ax");
  asm("mov %ax, %es");

  asm("mov %0, %%ax" : : "m" (no));
  asm("mov $4, %dx");
  asm("mul %dx");
  asm("mov %ax, %bx");

  asm("movw %0, %%dx" : : "m" (offset));
  asm("movw %dx, %es:(%bx)");
  asm("movw %0, %%dx" : : "m" (base));
  asm("movw %dx, %es:2(%bx)");
}

# ir #32 in ivt. int 0x20
_k_iroutine_32:
	
	pusha

	pushl $'0'
	calll _outb
	popl %ebx
	popa

	iret

        pushl $_k_iroutine_32
	pushl %cs
	pushl $32
	calll _set_ir
	popl %ebx
	popl %ebx
	popl %ebx

	int $0x20	# call #32 ir
	int $0x20	# call #32 ir
	int $0x20	# call #32 ir

 

 

保护模式下编写中断处理程序

 

异常和中断

Vector Mnemonic Description Source

 0 #DE Divide Error                                    DIV and IDIV instructions.

 1 #DB Debug                                           Any code or data reference.

 2     NMI Interrupt                                   Non-maskable external interrupt.

 3 #BP Breakpoint                                      INT3 instruction.

 4 #OF Overflow                                        INTO instruction.

 5 #BR BOUND Range Exceeded                            BOUND instruction.

 6 #UD Invalid Opcode (UnDefined Opcode)               UD instruction or reserved opcode.

 7 #NM Device Not Available (No Math Coprocessor)      Floating-point or WAIT/FWAIT instruction.

 8 #DF Double Fault                                    Any instruction that can generate an exception, an NMI, or an INTR.

 9 #MF CoProcessor Segment Overrun (reserved)          Floating-point instruction.1

10 #TS Invalid TSS                                     Task switch or TSS access.

11 #NP Segment Not Present                             Loading segment registers or accessing system segments.

12 #SS Stack Segment Fault                             Stack operations and SS register loads.

13 #GP General Protection                              Any memory reference and other protection checks.

14 #PF Page Fault                                      Any memory reference.

15     Reserved

16 #MF Floating-Point Error (Math Fault)               Floating-point or WAIT/FWAIT instruction.

17 #AC Alignment Check                                 Any data reference in memory.2

18 #MC Machine Check                                   Error codes (if any) and source are model dependent.3

19 #XM SIMD Floating-Point Exception                   SIMD Floating-Point Instruction4

20 #VE Virtualization Exception                        EPT violations5

21-31  Reserved

32-255 Maskable Interrupts                             External interrupt from INTR pin or INT n instruction.

 

软件中断

int

 

硬件中断

 

PIC

PIC即Programmable Interrupt Controller，可编程中断控制器

 

8259/8259A

8259/8259A是一种可编程中断控制器。8259/8259A芯片可以是单片方式，也可以是多片级联方式。使用两块8259/8259A芯片级联的话，其中一块是主片，一块是从片。

 

8259

 

寄存器

Command Register即命令寄存器

该寄存器只能写

 

Status register即状态寄存器

该寄存器只能读

 

IRR即Interrupt Request Register，中断请求寄存器

该寄存器是内部寄存器，不能直接访问。

 

ISR即In-Sevice Register，In-Sevice寄存器

该寄存器是内部寄存器，不能直接访问。

 

IMR即Interrupt Mask Register，中断屏蔽寄存器

 

 

端口

两个端口：命令端口和数据端口，可以通过这两个接口来访问8259内部的寄存器。

 

如果是主片

命令端口：0x0020

数据端口：0x0021

 

从片的话

命令端口：0x00A0

数据端口：0x00A1

 

命令

 

ICW和OCW

ICW即Initialization Command Words，初始化命令字

有些资料上叫Initialization Control Words

 

OCW即Operation Command Words，操作命令字.

有些资料上叫Operation Control Words

 

ICW包括ICW1~ICW4，即ICW1，ICW2，ICW3和ICW4

OCW包括OCW1~OCW3，即OCW1，OCW2和OCW3

 

ICW

 

ICW1

写道

ICW1
7 6 5 4 3 2 1 0
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|1|L|A|S|I|
| | | | |T|D|N|C|
| | | | |I|I|G|4|
| | | | |M| |L| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+

 

ICW2

写道

ICW2
76543 210
+-----+---+
| | |
+-----+---+
^ ^
| |
|A8/A9/A10
|
A11(T3)/A12(T4)/A13(T5)/A14(T6)/A15(T7)

 

ICW3

写道

ICW3 - Primary PIC
7 6 5 4 3 2 1 0
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|S|S|S|S|S|S|S|S|
|7|6|5|4|3|2|1|0|
+-+-+-+-+-+-+-+-+

 

写道

ICW3 - Secondary PIC
76543 210
+-----+---+
|00000|ID0|
+-----+---+

 

ICW4

写道

ICW4
7 6 5 4 3 2 1 0
+-+-+-+-+-+-+-+-+
|0|0|0|S|B|M|A|u|
| | | |F|U|/|E|P|
| | | |N|F|S|O|M|
| | | |M| | |I| |
+-+-+-+-+-+-+-+-+

 

 

 

 

 

 

8259A

 

8259/8259A中断处理程序

 

 

x86中断

https://www.iteye.com/blog/lobin-1576159