汇编语言（七）--中断程序设计

本文最后更新于：2019年6月26日晚上

概览：中断的概念、分类，CPU如何得知中断，中断的过程，中断向量表，自定义中断

中断的概念和分类

中断就是指CPU在执行指令的过程中，收到了中断请求，于是终止正在执行的程序去处理中断，处理完之后返回被终止的程序继续执行。

中断分为两大类：软件中断（内中断）与硬件中断（外中断）

软件中断

中断指令 int n。
·比如DOS功能 INT 21H
CPU遇到了某些运算错误。
除法错中断（中断类型号 0）:执行除法指令时，若发现除数为0或超过了寄存器所能表达的范围，则立即产生一个类型为0的中断。(自己写的div 0之后运行就会卡住)
溢出中断（中断类型号 4）:若溢出标志OF置1，由中断指令INTO来处理发生溢出的中断操作；若OF为0，则INTO指令不产生中断，CPU继续运行原程序。
debug程序时设置的中断。
单步中断（中断类型号 1）:在DEBUG下执行T命令（或P命令）时，陷阱标志TF置为1，CPU自动产生类型为1的单步中断。产生单步中断时，CPU自动地将PSW、CS和IP的内容入栈保存，然后清除TF、IF。
断点中断(中断类型号 3):断点中断也是供DEBUG调试程序使用的。在调试程序时，当CPU执行到断点时便产生中断(G命令)，这时显示出各寄存器及相关标志，可以查看寄存器或存储单元的内容。设置断点实际上是把一条断点指令INT 3插入到程序中，CPU每执行到断点处的INT 3指令，便产生一个中断。

硬件中断

硬件中断是由输入/输出外设发出中断请求引起的中断。

不可屏蔽中断。
通常是遇到故障时，比如电源故障、奇偶检验错、I/O通道校验错等紧急情况时系统自动产生的。
这些不可屏蔽中断请求信号会接到CPU的NMI引脚上，不可屏蔽中断的中断类型号为2。
NMI (Non Maskable Interrupt)——不可屏蔽中断(即CPU不能屏蔽)无论状态寄存器中 IF 位的状态如何,CPU收到有效的NMI必须进行响应。
可屏蔽中断。
可屏蔽中断是键盘、显示器、打印机、磁盘、串行口/并行口等外设发出的。由于可屏蔽中断种类较多，各种处理要求不一样，因此系统专门用8259中断控制器来管理这些中断。
可屏蔽是指可以使用软件设置允许或者禁止CPU进行响应。因为除了本身是否发出中断请求之外，该请求是否执行还要看CPU的IF标志的控制。

不可屏蔽中断CPU必须立刻响应，而可屏蔽中断可以选择响应或者不响应，或者按照优先级排序处理。

典型的非屏蔽中断源的例子是电源掉电，一旦出现，必须立即无条件地响应，否则进行其他任何工作都是没有意义的。

典型的可屏蔽中断源的例子是打印机中断，CPU对打印机中断请求的响应可以快一些，也可以慢一些，因为让打印机等待儿是完全可以的。

CPU处理中断

80X86系统中所有的中断请求都会有与之相对应的中断处理子程序。CPU响应中断之后会跳转到中断处理子程序，执行完之后会回到原来程序执行的断点处继续执行。

中断类型

80X86系统一共提供了256个中断类型，类型号为0–FFH。

但是系统只使用了一部分类型号。

中断向量与中断向量表

CPU要跳转执行中断处理子程序就需要知道它存放在那里，有入口地址才能够跳转执行。这个入口地址称之为中断向量（段地址+偏移地址）。

中断向量表，80X86系统建立的保存中断向量的地址区域，位于内存最低地址区中0号单元开始的1KB单元之中。

一个中断向量占用2个字即四个字节，高字单元根据放段地址，低字单元放偏移地址。

由于从0号单元开始，根据中断类型号码，乘以四就可以得到内存向量。

中断向量表

中断优先级

内部中断优先级最高，其次是非屏蔽中断，优先级最低的是单步中断。

中断优先级

CPU中断过程

中断响应条件。
（1）当前的指令周期结束；
（2）采样到有效的中断请求信号；
（3）如果是可屏蔽中断请求INTR，检查中断允许标志IF是否为1，即中断开放；
（4） CPU正在执行的程序不是中断服务程序，或者是中断优先级较低的中断服务程序。
此外，特殊情况CPU不会响应中断。
（1）当执行到STI指令时，CPU不会马上响应中断。STI指令是开中断指令，要求在开放中断后再执行后续的一条指令后才能响应中断；
（2） IRET指令是中断子程序返回指令，它也要求再执行一条后续指令后才能响应中断。这样做的目的是保护系统能够正常运行；
（3）当执行MOV SS,AX指令，即向SS段寄存器传送数据时，即使发生了中断，CPU也不会响应；直到本条执行完后，接着再执行一条指令才响应中断。
所以遇到非屏蔽中断时，这些特殊情况怎么做？？？
中断响应过程。
(1)首先将标志寄存器FLAGS压入堆栈，将陷阱标志TF存入暂存器；
(2)将IF和TF清零；
(3)将正在运行程序的断点的CS和IP压入堆栈；
(4)从中断向量表中取出中断向量高两个字节的内容送入CS，取出低两个字节的内容送到IP；
(5)转到相应中断源的中断服务程序入口，执行中断处理服务程序。
简单来说：就是先保护现场，然后更换CS:IP的内容，执行。
中断处理。
即执行中断处理子程序。
中断之中可以嵌套中断，如果新的中断优先级高于现在处理的中断，CPU就会转去执行新的中断。
中断返回。
中断子程序的结尾为IRET。即中断返回，恢复现场。
将保存在堆栈中断点的偏移地址和段地址弹出，修改IP和CS寄存器；再把保存在堆栈中的PSW各标志位弹到FLAGS寄存器中，然后返回到被中断的程序去继续执行。

在中断发生时，CPU自动清除了IF位和TF位。使执行中断处理过程中，避免再次发生外部中断的干扰。

定制自己的中断程序

步骤

保护现场
STI 开中断指令（IF=1）
处理中断
CLI 关中断指令（IF=0）
恢复现场
IRET 指令，返回被中断的程序

从应用程序进入中断子程序时，IF、TF都被清除，此时CPU在中断子程序中不会再响应其他的外部中断请求。

但如果这个中断子程序允许被打断或者优先级不高的话，设计中断子程序时就要开放中断标志，允许被打断。

IRET指令和RET指令都是返回原调用程序，但是IRET指令还要弹出保存的标志寄存器的值。

中断的设置

设置中断向量。
DOS中断INT 21H的25H号功能。将DS:DX中的中断向量写入中断向量表。
DS存储中断子程序名的段地址，DX存储中断子程序名的偏移地址。

AH=25H
AL=中断类型号码
DS:DX=中断向量
INT 21H
取出中断向量。
DOS中断INT 21H的35H号功能。从中断向量表中取出中断向量放入ES:BX。
ES存储中断子程序名的段地址，BX存储中断子程序名的偏移地址。

AH=35H
AL=中断类型号码
INT 21H
中断驻留。
特殊的退出程序，在退出前保留程序占用的内存，使得程序的内存不会被其他程序占据或覆盖，从而让此中断程序驻留在内存，从而其他程序也可以调用此中断。

AH=31H
AL=0;表示返回码
DX=驻留程序的长度
INT 21H

附：驻留程序的长度
中断子程序
mail proc far ;中断子程序名
smail: ;子程序开始标号
…… ;子程序内容
iret
smaisl:nop ;标号的结尾，Nop表示无操作的意思。
mail endp
故驻留程序的长度为：DX=smaisl-smail+16。两个标号名字不同，最后记得+16.

案例：7ch号功能，显示一段字符

  ;7ch号中断处理程序的功能是在屏幕上输出自己的班级，班级序号，学号，姓名。
  ;例如：1706 1 20177004 xuhaoyong
  ;并在另外一个程序程序中调用7ch号中断。
  data segment
      mess db 0ah,0dh,'1701 5 20170000 colourso $'
      mess1 db 0ah,0dh,'Trigger interrupt, display information $'
      mess2 db 0ah,0dh,'Continue or Quit(c/q): $'
  data ends
  stack segment stack
      db 256 dup(?)
  stack ends
  code segment
      assume cs:code,ds:data
      start:
      ;mov ax,data
      ;mov ds,ax
  ;主程序
  main proc far
  mov ax,seg show
  mov ds,ax        ;将子程序的段地址给ds
  mov dx,offset show;偏移地址
  mov ah,25h
  mov al,7ch        ;中断类型号
  int 21h            ;写入中断向量表

  ;调用7ch号中断
  con:
  mov ax,data
  mov ds,ax
  mov dx,offset mess1
  mov ah,9
  int 21h    ;输出

  int 7ch

  mov dx,offset mess2
  mov ah,9
  int 21h    ;输出

  mov ah,1
  int 21h
  cmp al,'c'
  je con

  ;退出的话将子程序中断驻留
  mov ah,31h
  mov al,0
  mov dx,showend-showstart+16
  int 21h

  mov ah,4ch
  int 21h
  main endp

  ;中断子程序
  show proc far
  showstart:
      sti;开中断
      mov ax,data
  mov ds,ax
  mov dx,offset mess
  mov ah,9
  int 21h    ;输出

  cli    ;关中断
  iret
  showend:nop
  show endp
  code ends
      end start

向量表的位置：7ch *4h = 1f0h。故在0000:01f0处查看int 7ch的中断向量表。

INT 7CH中断

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