第7章中斷與程序設計

1、7.1 中斷概念7.2 INT 21H 如何實現(xiàn)？7.3 常用的BIOS/DOS 中斷調(diào)用7.4 中斷過程7.5 PC機中斷系統(tǒng)第第7 7章中斷與程序設計章中斷與程序設計l外 部 中 斷外 部 中 斷 - 接 口 講接 口 講（8259）l內(nèi)部中斷內(nèi)部處理、內(nèi)部中斷內(nèi)部處理、BIOS/DOS中斷本節(jié)中斷本節(jié)講講7.1 7.1 中斷概念中斷概念子程序調(diào)用與中斷服務程序子程序調(diào)用與中斷服務程序 主程序主程序 CALL SUBP 子程序子程序SUBP RETDOS/BIOSDOS/BIOS調(diào)用調(diào)用 源程序源程序 INT n DOS/BIOS DOS/BIOS 例行駐留例行駐留 程序程序 IRETl中

2、斷的定義：中斷的定義：是指是指CPU在正常運行程序時，由于內(nèi)部在正常運行程序時，由于內(nèi)部/外部外部事件或由用戶程序，而轉(zhuǎn)到為中斷事件服務的程序中去，服務事件或由用戶程序，而轉(zhuǎn)到為中斷事件服務的程序中去，服務完畢再返回執(zhí)行原程序，這一過程稱為中斷完畢再返回執(zhí)行原程序，這一過程稱為中斷l(xiāng)中斷的特征：中斷的特征：具有隨機性具有隨機性l中斷源：中斷源：發(fā)出中斷請求的外設或引起中斷的內(nèi)部原因稱為中發(fā)出中斷請求的外設或引起中斷的內(nèi)部原因稱為中斷源，包括外部硬件、內(nèi)部硬件故障、指令和程序性中斷源斷源，包括外部硬件、內(nèi)部硬件故障、指令和程序性中斷源lINT軟中斷軟中斷:是用戶在程序里發(fā)出中斷指令是用戶在程序里

3、發(fā)出中斷指令I(lǐng)NT nH產(chǎn)生產(chǎn)生（ROM BIOS和和DOS中斷）。中斷）。nH為軟中斷的中斷類型號為軟中斷的中斷類型號;CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行INT Nh INT Nh 后立即產(chǎn)生中斷，并調(diào)用系統(tǒng)中與后立即產(chǎn)生中斷，并調(diào)用系統(tǒng)中與INT INT nH nH 相對應的程序，完成指定功能，相對應的程序，完成指定功能，n n為中斷類型號為中斷類型號( (中斷中斷 號號).).比如：比如：INT 21HINT 21H內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷: :由軟件或由軟件或CPUCPU內(nèi)部產(chǎn)生已知的中斷，中斷號內(nèi)部產(chǎn)生已知的中斷，中斷號由軟件程序或內(nèi)部給出由軟件程序或內(nèi)部給出 CPU中斷中斷邏輯邏輯INTR：可屏蔽中斷申

4、請可屏蔽中斷申請NMI：不可屏蔽中斷：不可屏蔽中斷中斷控中斷控制器制器IR0IR1IR2INTA：中斷應答中斷應答(獲取中獲取中斷類型號斷類型號)INT n指令指令I(lǐng)NTO溢出溢出IR15外部外部中斷中斷內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷 CPU中斷中斷邏輯邏輯INTR：可屏蔽中斷申請可屏蔽中斷申請NMI：不可屏蔽中斷：不可屏蔽中斷中斷控中斷控制器制器IR0IR1IR2INTA：中斷應答中斷應答(獲取中獲取中斷類型號斷類型號)INT n指令指令I(lǐng)NTO溢出溢出IR15外部外部中斷中斷內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷外部中斷外部中斷: :由中斷控制器處理外部中斷由中斷控制器處理外部中斷16位系統(tǒng)中位系統(tǒng)中斷編號：斷編號：為為一個

5、字節(jié)，一個字節(jié)，0255。 00 - 01異常處理異常處理 被被0除、單步除、單步02不可屏蔽中斷不可屏蔽中斷奇偶校驗錯誤等奇偶校驗錯誤等03 - 07異常處理異常處理 斷點、溢出等斷點、溢出等08IRQ0系統(tǒng)計時器系統(tǒng)計時器09IRQ1鍵盤中斷鍵盤中斷0AIRQ2中斷控制器級聯(lián)中斷控制器級聯(lián)0B 0CIRQ3、IRQ4串行端口串行端口0D 0FIRQ5 - IRQ7聲卡、軟驅(qū)、并行接口聲卡、軟驅(qū)、并行接口10 - 6F指令中斷指令中斷 常用的常用的21H70 - 77IRQ8 IRQ15時鐘及擴展到時鐘及擴展到ISA總線總線78 - FF指令中斷指令中斷 7.2 INT 21H 7.2 IN

6、T 21H 如何實現(xiàn)？如何實現(xiàn)？u中斷類型號與中斷程序的聯(lián)系中斷類型號與中斷程序的聯(lián)系中斷向量中斷向量u中斷向量，即中斷服務程序的入口地址中斷向量，即中斷服務程序的入口地址, 4, 4個字節(jié)個字節(jié)CS:IPCS:IPu中斷向量表：中斷向量表：存放中斷向量存放中斷向量,256,256個中斷的服務程序入口地址個中斷的服務程序入口地址中斷向量中斷向量:長度和方向長度和方向利用利用DOS功能調(diào)用（功能調(diào)用（21H）存取中斷向量）存取中斷向量 利用利用PC機已經(jīng)定義的中斷號完成新的中斷服務，機已經(jīng)定義的中斷號完成新的中斷服務，需需要將原中斷信息保留要將原中斷信息保留，設置新的中斷向量設置新的中斷向量,完

7、成新的完成新的中斷處理后中斷處理后再恢復既有的中斷信息再恢復既有的中斷信息。 調(diào)用調(diào)用INT21H的的35號和號和25號功能存取中斷向量號功能存取中斷向量 分三步分三步： 用用35H號功能，獲取原中斷向量。號功能，獲取原中斷向量。 用用25H號功能，設置新中斷向量，取代原中號功能，設置新中斷向量，取代原中 斷向量。斷向量。 新服務程序執(zhí)行完畢后，利用新服務程序執(zhí)行完畢后，利用25H號功能恢號功能恢 復原中斷向量。復原中斷向量。INT 21H的的35號和號和25號功能號功能 中斷號中斷號 功功 能能 調(diào)調(diào) 用用 參參 數(shù)數(shù)21H 從中斷向量表讀取中斷向量 入口參數(shù)：AH=35H,AL=中斷號出口

8、參數(shù)：ES:BX=讀取向量段基址：偏移量21H 向中斷向量表寫入中斷向量 入口參數(shù)：AH=25H,AL=中斷號出口參數(shù)：DS:DX=寫入向量段基址：偏移量例：修改中斷號為60H的中斷向量第第步：步：MOV AHMOV AH，35H35H；取原中斷向量；取原中斷向量MOV ALMOV AL，60H60H；60H60H為原中斷號為原中斷號INT 21HINT 21HMOV OLD_SEGMOV OLD_SEG，ESES ；保存原中斷向量；保存原中斷向量MOV OLD_OFFMOV OLD_OFF，BXBX例：修改中斷號為60H的中斷向量第第步：步：MOV AHMOV AH，25H25H ；設置新中

9、斷向量；設置新中斷向量MOV ALMOV AL，60H 60H ；程序使用的中斷號；程序使用的中斷號MOV DXMOV DX，SEG IRn ;IRnSEG IRn ;IRn是新中斷是新中斷CS:IPCS:IPMOV DSMOV DS，DXDX ；DSDS新中斷新中斷CSCSMOV DXMOV DX，OFFSET IRn OFFSET IRn ；DXDX新中斷新中斷IPIPINT 21HINT 21H例：修改中斷號為60H的中斷向量第第步：步：MOV AHMOV AH，25H25H ；恢復舊的中斷向量；恢復舊的中斷向量MOV ALMOV AL，60H 60H ；中斷號；中斷號MOV DXMOV

10、 DX，OLD_SEGOLD_SEGMOV DSMOV DS，DXDX ；DSDS指向舊中斷程序段址指向舊中斷程序段址MOV DXMOV DX，OLD_OFF OLD_OFF ；DXDX指向舊中斷程序偏移地址指向舊中斷程序偏移地址INT 21HINT 21H在在PCPC機環(huán)境下，中斷服務程序的編寫格式機環(huán)境下，中斷服務程序的編寫格式1 1、在數(shù)據(jù)段中定義、在數(shù)據(jù)段中定義DATA SEGMENTDATA SEGMENT OLD_SEG DW OLD_SEG DW？；原中斷服務程序的段地址？；原中斷服務程序的段地址 OLD_OFF DWOLD_OFF DW？；原中斷服務程序的偏移地址？；原中斷服務

11、程序的偏移地址DATA ENDSDATA ENDS在在PCPC機環(huán)境下，中斷服務程序的編寫格式機環(huán)境下，中斷服務程序的編寫格式2 2、在代碼段寫程序、在代碼段寫程序 MOV AHMOV AH，35H35H ；取原中斷向量；取原中斷向量 MOV ALMOV AL，60H60H ；程序使用；程序使用60H60H中斷號中斷號 INT 21HINT 21H MOV OLD_SEG MOV OLD_SEG，ESES ；保存原中斷向量；保存原中斷向量 MOV OLD_OFFMOV OLD_OFF，BXBX MOV AH MOV AH，25H25H ；設置新中斷向量；設置新中斷向量 MOV ALMOV AL

12、，60H 60H ；中斷號；中斷號 MOV DXMOV DX，SEG IRn SEG IRn ；IRIR是新中斷程序的入口是新中斷程序的入口 MOV DSMOV DS，DXDX ；DSDS指向新中斷程序段地址指向新中斷程序段地址 MOV DXMOV DX，OFFSET IRn OFFSET IRn ；DXDX指向新中斷程序偏移地址指向新中斷程序偏移地址 INT 21HINT 21H在在PCPC機環(huán)境下，中斷服務程序的編寫格式機環(huán)境下，中斷服務程序的編寫格式 ；程序主體；程序主體 MOV AH，25H ；恢復舊的中斷向量；恢復舊的中斷向量 MOV AL，60H ；中斷號；中斷號 MOV DX，O

13、LD_SEG MOV DS，DX ；DS指向舊中斷程序段址指向舊中斷程序段址 MOV DX，OLD_OFF ；DX指向舊中斷程序偏移地址指向舊中斷程序偏移地址 INT 21H MOV AH，4CH INT 21HIR PROC PUSHAX ；中斷服務程序的主體；中斷服務程序的主體 POP AX IRETCODE ENDS DATASEGMENTOLD_SEG DW ? ；保存舊中斷向量；保存舊中斷向量OLD_OFF DW ?HELLO DB EFI,$DATA ENDSCODE SEGMENT ASSUME CS:CODE,DS:DATASTART:MOV AX,DATAMOV DS,AXM

14、OV AH,35H ;取原中斷向量取原中斷向量MOV AL,5H ;5H為原中斷號為原中斷號INT 21HMOV OLD_SEG,ES ;保存原中斷向量保存原中斷向量MOV OLD_OFF,BXMOV AH,25H ;設置新中斷向量設置新中斷向量MOV AL,5H MOV DX,SEG IRSER ;IRn=新新CS:IPMOV DS,DX ;DS=新新CSMOV DX,OFFSET IRSER ;DX=新新IPINT 21HMOV AX,DATAMOV DS,AXMOV CX,10 ；程序主體；程序主體L1: INT 5HLOOP L1MOV AH,25H MOV AL,5H MOV DX,

15、OLD_SEG ;恢復原中斷向量恢復原中斷向量MOV DS,DX MOV DX,OLD_OFF INT 21HMOV AH,4CHINT 21HIRSER PROC FAR ;中斷服務程序中斷服務程序PUSH AXPUSH DXLEA DX,HELLOMOV AH,9INT 21HPOP DXPOP AXIRETIRSER ENDPCODE ENDSEND START微機中斷程序設計舉例:利用中斷號5來設計一個中斷處理程序，能輸出字符串“EFI”。7.3 常用的常用的BIOS/DOS 中斷調(diào)用中斷調(diào)用 調(diào)用方法：調(diào)用方法：1、將、將調(diào)用參數(shù)調(diào)用參數(shù)裝入裝入指定的指定的寄存器中；寄存器中；2、B

16、IOS或或DOS功能號功能號裝入裝入AH；3、如需、如需子功能號子功能號，把它裝入，把它裝入AL；4、按中斷號、按中斷號調(diào)用調(diào)用DOS或或BIOS中斷中斷(INT);5、檢查或取得、檢查或取得返回參數(shù)返回參數(shù)。 （1 1）BIOSBIOS鍵盤中斷鍵盤中斷 （ ）AH AH 功能功能 返回參數(shù)返回參數(shù) 0 0 從鍵盤讀一字符從鍵盤讀一字符 AL=AL=字符碼，字符碼，AH=AH=掃描碼掃描碼 1 1 讀鍵盤緩沖區(qū)的字符讀鍵盤緩沖區(qū)的字符 如如ZF=0ZF=0，AL=AL=字符碼，字符碼， AH=AH=掃描碼掃描碼 如如ZF=1ZF=1，緩沖區(qū)空緩沖區(qū)空 2 2 取鍵盤狀態(tài)字節(jié)取鍵盤狀態(tài)字節(jié) AL

17、=AL=鍵盤狀態(tài)字節(jié)鍵盤狀態(tài)字節(jié) 字符數(shù)字鍵字符數(shù)字鍵 字符碼為字符碼為ASCII ASCII 碼碼 功能鍵、控制鍵功能鍵、控制鍵 字符碼為字符碼為0 0對應一個掃描碼對應一個掃描碼（2 2）DOSDOS鍵盤中斷鍵盤中斷 （ ） 功功 能能 調(diào)用參數(shù)調(diào)用參數(shù) 返回參數(shù)返回參數(shù) 從鍵盤輸入一個字符并回顯在屏幕上從鍵盤輸入一個字符并回顯在屏幕上 AL=字符字符 讀鍵盤字符，不回顯讀鍵盤字符，不回顯 DL= 0FFH 若有字符可取，若有字符可取，AL=字符，字符，ZF=0 若無字符可取，若無字符可取，AL=0，ZF=1 從鍵盤輸入一個字符，不回顯從鍵盤輸入一個字符，不回顯 AL=字符字符 從鍵盤輸入

18、一個字符，不回顯，從鍵盤輸入一個字符，不回顯， AL=字符字符 檢測檢測Ctrl-Break A 輸入字符到緩沖區(qū)輸入字符到緩沖區(qū) DS:DX = 緩沖區(qū)首址緩沖區(qū)首址 讀鍵盤狀態(tài)讀鍵盤狀態(tài) AL=0FFH有鍵入，有鍵入，AL=00無鍵入無鍵入 清除鍵盤緩沖區(qū)，清除鍵盤緩沖區(qū)， AL=鍵盤功能號鍵盤功能號 并調(diào)用一種鍵盤功能并調(diào)用一種鍵盤功能 （1，6，7，8或或A） 例：DOS調(diào)用：鍵盤輸入，顯示輸出MOVMOV AHAH, 01, 01;DOS;DOS功能號功能號: :鍵盤輸入鍵盤輸入 INTINT 21H 21H ;DOS;DOS調(diào)用調(diào)用MOV CHAR, MOV CHAR, AL AL

19、 ; ; 鍵入字符的鍵入字符的ASCIIASCII碼碼在在ALAL中中MOV MOV DLDL, , A A ; ; 輸出字符輸出字符A AMOVMOV AHAH, 02, 02 ;DOS ;DOS功能號功能號: : 顯示輸出顯示輸出INTINT 21H 21H ;DOS;DOS調(diào)用調(diào)用7.4 7.4 中斷過程中斷過程l 中斷識別：尋找中斷源的操作過程只有外部硬件中斷需要進行識別，其余不需要識別中斷識別由中斷控制器完成(8259) 中斷識別的目的：形成該中斷服務程序的入口地址7.4 7.4 中斷過程中斷過程l CPU識別中斷的方法向量中斷程序查詢中斷l(xiāng) 向量中斷：在CPU響應中斷后，由中斷控制

20、器將服務程序入口地址送到CPUl 查詢中斷：采用軟件查詢方法來確定發(fā)出中斷請求的設備7.4 7.4 中斷過程中斷過程優(yōu)先級與嵌套優(yōu)先級與嵌套l 優(yōu)先級/嵌套：由于多個中斷源同時申請中斷時，CPU在一個時刻只能響應和處理一個中斷，因此必須進行優(yōu)先級排隊。l 當CPU正處理某個中斷時，出現(xiàn)更高級中斷源的申請，CPU必須暫停該中斷服務，轉(zhuǎn)而去處理更高級中斷，處理完后，再返回到被中斷的服務程序繼續(xù)執(zhí)行。高級中斷可中斷低級中斷響應1響應2中斷服務2返回返回主程序中斷服務17.4 7.4 中斷過程中斷過程1.中斷請求外設向CPU發(fā)中斷請求，CPU檢查中斷請求輸入線，并決定是否響應中斷。 若允許申請，用ST

21、I指令打開中斷觸發(fā)器IF； 若禁止申請，用CLI指令關(guān)閉中斷觸發(fā)器IF，稱為中斷屏蔽。 中斷請求中斷響應中斷服務中斷返回7.4 7.4 中斷過程中斷過程2.2.中斷響應中斷響應l CPUCPU在當前指令執(zhí)行結(jié)束時，響應中斷，進入中在當前指令執(zhí)行結(jié)束時，響應中斷，進入中斷的響應周期。斷的響應周期。l 發(fā)出二個中斷回答信號發(fā)出二個中斷回答信號INTAINTA完成中斷響應周期。完成中斷響應周期。l 進行斷點及標志保存。進行斷點及標志保存。l 讀取中斷類型號，找到中斷源。讀取中斷類型號，找到中斷源。l 裝入中斷服務程序的入口地址。裝入中斷服務程序的入口地址。中斷請求中斷請求中斷響應中斷響應中斷服務中斷

22、服務中斷返回中斷返回7.4 7.4 中斷過程中斷過程3.3.中斷服務中斷服務l 中止當前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一個中中止當前的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一個中斷服務子程序（如圖）。斷服務子程序（如圖）。l 中斷服務程序必須的內(nèi)容：中斷服務程序必須的內(nèi)容： 保護現(xiàn)場：將可能使用的寄存器內(nèi)保護現(xiàn)場：將可能使用的寄存器內(nèi)容進棧，由一系列的容進棧，由一系列的PUSHPUSH指令完成指令完成 開中斷：由開中斷：由STISTI指令實現(xiàn)，目的是指令實現(xiàn)，目的是為了能實現(xiàn)中斷的嵌套。為了能實現(xiàn)中斷的嵌套。 恢復現(xiàn)場：將入棧的寄存器內(nèi)容彈恢復現(xiàn)場：將入棧的寄存器內(nèi)容彈出，由出，由POPPOP指令完成。指令完成。中斷請求中斷請求中

23、斷響應中斷響應中斷服務中斷服務中斷返回中斷返回7.4 7.4 中斷過程中斷過程4.4.中斷返回中斷返回l 自動將保存在堆棧中的標志、斷點恢復自動將保存在堆棧中的標志、斷點恢復l 回到中斷前的地址開始繼續(xù)執(zhí)行。回到中斷前的地址開始繼續(xù)執(zhí)行。l 返回使用中斷返回指令返回使用中斷返回指令I(lǐng)RETIRET。不能使用一般的子。不能使用一般的子程序返回指令程序返回指令RETRET，因為，因為RETRET指令不能恢復標志寄指令不能恢復標志寄存器的值存器的值中斷請求中斷請求中斷響應中斷響應中斷服務中斷服務中斷返回中斷返回7.5 PC7.5 PC機中斷系統(tǒng)機中斷系統(tǒng) 示意圖：INT INT n n指令指令中斷邏

24、輯中斷邏輯非屏蔽中斷請求非屏蔽中斷請求中中斷斷控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)可可屏屏蔽蔽中中斷斷請請求求INT3INT3指令指令I(lǐng)NT4INT4指令指令單步單步中斷中斷除除0 0中斷中斷NMINMIINTRINTR軟件中斷軟件中斷硬件中斷硬件中斷7.5 PC7.5 PC機中斷系統(tǒng)機中斷系統(tǒng)可屏蔽中斷可屏蔽中斷INTRINTRl 可屏蔽中斷是硬件中斷，由可屏蔽中斷是硬件中斷，由INTRINTR引腳引入，它受引腳引入，它受中斷允許標志的影響，可以被中斷允許標志的影響，可以被CPUCPU用指令用指令CLICLI來禁來禁止，由指令止，由指令STISTI允許。允許。l 只有當只有當IFIF1 1時，可屏蔽中斷才能響應

25、，反之時，可屏蔽中斷才能響應，反之IFIF0 0時中斷請求不允許，可屏蔽中斷可有多個，時中斷請求不允許，可屏蔽中斷可有多個，一般是通過優(yōu)先級排隊，從多個中斷源中選出一一般是通過優(yōu)先級排隊，從多個中斷源中選出一個進行處理。個進行處理。7.5 PC7.5 PC機中斷系統(tǒng)機中斷系統(tǒng)- -硬、軟中斷的比較硬、軟中斷的比較硬中斷的特點：硬中斷的特點：l由外部事件引起，由外部事件引起，CPUCPU需發(fā)中斷回答命令需發(fā)中斷回答命令l中斷號由中斷控制器提供，中斷是可屏蔽的中斷號由中斷控制器提供，中斷是可屏蔽的軟軟中斷的特點：中斷的特點：l由執(zhí)行中斷指令（由執(zhí)行中斷指令（INT nHINT nH）產(chǎn)生，）產(chǎn)生，CPUCPU不需發(fā)中不需發(fā)中斷回答命令斷回答命令l中斷號由指令中直接給出中斷號由指令中直接給出l不可用指令去屏蔽不可用指令去屏蔽7.5 PC7.5 PC機中斷系統(tǒng)機中斷系統(tǒng)INTA2INTA2信號的作用信號的作用當當CPUCPU收到中斷請求收到中斷請求INTINT后，如果當前指令執(zhí)行完畢后，如果當前指令執(zhí)行完畢，并且中斷標志，并且中斷標志IF=1,IF=1,那么那么CPUCPU進入中斷響應周期，進入中斷響