8086中断系统——《x86汇编语言：从实模式到保护模式》读书笔记04

80X86中断系统

• 能够处理256个中断
• 用中断向量号0～255区别
• 可屏蔽中断还需要借助专用中断控制器Intel 8259A实现优先权管理

1、中断的分类

中断可以分为内部中断和外部中断。

（1）内部中断

• 除法错中断
• 指令中断
• 溢出中断
• 单步中断
• 断点中断

（2）外部中断

• 非屏蔽中断
• 可屏蔽中断

如果觉得上面的分类太抽象，那么下面的图会给你直观的印象。

通过这张图，我们可以明白，内部中断是在处理器内部产生。外部中断是通过两个信号线（NMI和INTR）引入处理器内部的。

2.内部中断

（1）除法错中断

在执行除法指令时，若除数为0或商超过了寄存器所能表达的范围，则产生一个向量号为0的内部中断，称为除法错中断。

例如：

mov bl,0

idiv bl ；除数BL＝0，产生除法错中断

再比如：

mov ax,200h

mov bl,1

div bl ；商＝200H，不能用AL表达，产生除法错中断

（2）指令中断

在执行中断调用指令INT n时产生的一个向量号为n（0 ~ 255）的内部中断，称为指令中断。

（3）溢出中断

在执行溢出中断指令INTO时，若溢出标志OF为1，则产生一个向量号为4的内部中断，被称为溢出中断。

（4）单步中断

CPU在执行完一条指令之后，如果检测到标志寄存器的TF位为1，则产生单步中断，单步中断的向量号为1.

（5）断点中断

主要用在程序调试中，向量号为3，利用“int3(指令机器码为0xcc)”这条指令设置断点，目的是显示断点前程序的执行结果。

注意：内部中断不受标志寄存器IF位的影响。

3.外部中断

（1）非屏蔽中断

通过非屏蔽中断请求信号向微处理器提出的中断请求，微处理器无法禁止，将在当前指令执行结束予以响应，这个中断被称为非屏蔽中断。

非屏蔽中断的向量号为2，非屏蔽中断请求信号为NMI

非屏蔽中断主要用于处理系统的意外或故障。例如：电源掉电前的数据保护，存储器读写错误的处理。

（2）可屏蔽中断

通过INTR引脚引入CPU，只有当中断允许标志位IF＝1时，才能被CPU响应。通过8259A，一个系统中可有多个可屏蔽中断。

4.实模式下的中断向量表

（1）中断向量

中断向量就是中断服务程序的入口地址。它有两部分组成：

• 中断服务程序所在段的段基址（2个字节）
• 中断服务程序入口的偏移地址（2个字节）

（2）中断向量表

每个中断向量占4个字节，256种中断向量总共占用1024字节。在8086系统中，所有的中断向量按类型码存放于内存的最低地址（00000H~003FFH）的1K单元中。存放中断向量的这1K单元称为中断向量表。

中断向量在中断向量表中的位置=中断类型号×4

N*4的字单元存放偏移地址；

N*4+2的字单元存放段基址。

5.中断类型号的获取

（1）对于除法出错，单步中断，不可屏蔽中断NMI，断点中断和溢出中断，CPU分别自动提供中断类型号0～4。

（2）对于用户自己确定的软件中断INT n，类型号由n决定。

（3）对外部可屏蔽中断INTR，CPU从可编程中断控制器8259A中获得中断类型号。

说明：

8086有两个引脚可以接收外部的中断请求：INTR和NMI

• 当NMI（非屏蔽中断请求）引脚上出现上升沿信号时，CPU立即无条件（不执行中断响应周期，不受标志寄存器IF位的影响）地转入"2号中断处理程序"。
• 当INTR（可屏蔽中断请求）引脚上出现高电平信号时，若IF=0，CPU不响应中断请求。若IF=1，CPU响应中断请求。CPU响应中断时，首先执行"中断响应周期"，以便从中断控制器8259获得中断类型码，然后根据中断类型码转入相应的中断处理程序。

中断响应周期由两个总线周期构成

1.第一个总线周期

CPU向外设发出一个低电平的中断应答信号INTA*，表示已经接受申请，要求外设传送中断向量号

2.第二个总线周期

外设传送中断向量号，CPU在T4的下降沿采样数据总线，读入外设传送来的中断向量号（如下图）

6.中断过程

（1）中断请求

中断源向CPU发出请求中断信号。中断信号将被锁存，直到CPU响应中断后，中断请求信号才被清除。

（2）中断响应

CPU在执行每条指令的最后一个时钟周期检测中断请求信号。若发现中断请求信号有效，在允许中断的条件下，CPU响应中断。

响应中断的过程可以总结为：

• 取得中断类型码N；
• pushf
• TF=0,IF=0
• push CS
• push IP
• IP=N*4, CS=N*4+2,；转中断服务程序

7.中断处理程序和iret指令

中断处理程序的编写方法和子程序比较相似，下面是常规的步骤：

（1）保存用到的寄存器

（2）处理中断

注意：由于IF标志被设置为0，在中断处理中，处理器将不再响应硬件中断。如果希望更高优先级的中断嵌套，可以在编写中断处理程序时，适时用sti指令开放中断。

（3）恢复用到的寄存器

（4）用iret指令返回

iret指令的功能可以用汇编语法描述为：

pop IP

pop CS

popf

需要说明的是：中断向量表的建立和初始化工作是由BIOS在计算机启动时完成的。BIOS为每个中断号填写入口地址，因为它不知道多数中断处理程序的位置，所以一律将它们指向同一个入口地址，在那里只有一条指令：iret. 也就是说，当这些中断发生时，只做一件事情——立即返回。当计算机启动后，操作系统和用户程序再根据自己的需要，修改某些中断的入口地址，使它指向自己的代码。