【汇编语言】12-内中断+中断程序实战

最新推荐文章于 2025-10-10 22:28:50 发布

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本系列将讲解《汇编语言》一书，本节讲解**【汇编语言】12-内中断**。

本节速览
1.中断是指？
2.中断分为那几类？他们的区别在于？
3.内中断的产生种类有？
4.中断类型码是指？大小多大？
5.中断向量表是指？CPU是怎么找到中断向量表的？
6.中断向量表的表项大小多大？怎么存数据的？
7.中断向量表和中断类型码的联系是？
8.一口气说出CPU中断的整个过程？
9.iret指令是指？作用是？
10.在除法错误中断处理程序中，如何得出整个中断代码段的长度的？
11.说出整个除法错误中断处理程序的架构。

导读：

任何一个通用的CPU，比如8086，都具备一种能力，可以在执行完当前正在执行的指令之后，检测到从CPU外部发送过来的或内部产生的一种特殊信息，并且可以立即对所接收到的信息进行处理。这种特殊的信息，我们可以称其为：中断信息。

一、中断基础

1.中断定义

中断的意思是指，CPU不再接着（刚执行完的指令）向下执行，而是转去处理这个特殊信息。

2.中断的分类

中断信息可以来自CPU的内部和外部，这一章中，我们主要讨论来自于CPU内部的中断信息。

3.内中断的产生种类

上面说到，中断是指CPU停止执行当前的指令，转而马上去执行产生中断信息的程序。中断又分为内中断、外中断。那什么情况会让CPU产生内中断呢？

有以下4种产生内中断的方式，CPU需要停下当前的工作，立刻去执行它们：

4种产生内中断的方式

显然，这四种中断方式肯定代表着不同的中断信息来源，那么，8086用什么来表示呢？用中断类型码来表示。

4.中断类型码

中断类型码为一个字节型的数据，可以表示256种中断信息的来源(2^8=256)。上述的4种中断源，在8086CPU中的中断类型码如下：

中断来源	中断类型码
除法错误	0
单步执行	1
执行into指令	4
执行int n指令	指令格式为int n，n就是CPU的中断类型码

5.中断处理程序

CPU识别到中断源后，需要立马转去执行的那段程序叫中断处理程序。

归根到底，中断处理程序也是一段普通的程序，可以由我们编程决定。那么显然，我们要让CPU的CS和IP寄存器分别指向中断处理程序的段地址、偏移地址，才得以执行中断程序。

同时，中断信息的唯一标识就是中断类型码，那么显然，CPU的设计者需要在中断类型码和中断程序的段地址、偏移地址(也即中断程序入口地址)之间建立某种联系，让CPU能够通过中断类型码唯一定位到指定的中断处理程序。通过什么机制实现呢？

通过中断表实现。

6.中断向量表

中断向量表是指以一系列中断处理程序的首地址组成的数组。

CPU用8位的中断类型码作为中断向量表数组的索引，找到对应的中断处理程序入口地址。

具体来说，一个入口地址诸如 0000:0200 ，占4字节，2个字。所以中断向量表的一个表项就占2个字，高字存段地址，低字存偏移地址。

例, 中断类型码位1，则对应的中断处理程序的段地址为1* 4,偏移地址为1* 4+2。

中断向量表是指以一系列中断处理程序的首地址组成的数组。可以记忆为。

现在我们梳理一下，从最基本的中断信息，对应到唯一的中断类型码，再依据此码作为中断向量表的索引，终于找到了中断处理程序的地址。

现在唯一的问题就是，我们怎么知道中断向量表在哪里呢？

答案是中断向量表存在于硬件固定的ROM中.

7.存放中断向量表的ROM区

从第一章的计算机基础知识得知，所有硬件都被抽象成一个抽象的内存地址空间，CPU通过这个抽象的地址空间进行访问硬件。

其中一些内存空间，会被操作系统接管，我们平时自己的进程申请空间本质上还是向操作系统申请。

但是也有一部分内存空间，是固化在硬件中的，不被操作系统接管的，比如我们的ROM。(这里面就装有引导操作系统这个程序的BIOS程序，是写死的。)

我们的中断向量表就存在ROM中。

在8086CPU中，中断向量表存在于00000:0000-00000:03FFh空间里，一共占用1KB内存，按照一个地址4字节，可以存放256个中断处理程序的入口地址(这也和8字节中断码的256种情况匹配)。

8.验证ROM和普通内存区域(ds)与OS的关系

上点提到，RMA不被OS接管，而其余绝大多数内存都是被OS接管的。我们通过程序验证。

此篇幅较多，为了不偏离主题，另起介绍，请查阅此文：验证ROM和普通内存区域(ds)与OS的关系。

9.中断过程

说了这么多，中断的过程很简单，就是CPU停下当前的指令执行，转而去执行触发中断源的中断处理程序，处理完后，又回到原来的地方继续执行接下来的指令。

那么CPU硬件成体系的处理过程的数学形式是什么样呢？

如下：

(1) (从中断信息中)取得中断类型码；

(2) 标志寄存器的值入栈（因为在中断过程中要改变标志寄存器的值，所以先将其保存在栈中);

(3)设置标志寄存器的第8位TF和第9位IF的值为0（这一步的目的后面将介绍）；

(4)CS的内容入栈；

(5)IP的内容入栈；

(6)从内存地址为中断类型码*4和中断类型码*4+2的两个字单元中读取中断处理程序的入口地址设置IP和CS。

如果 更加简洁地描述 ，就是：

8086中断处理的步骤，标准6大步

在最后一步完成后，CPU开始执行由程序员编写的中断处理程序。

10.中断的随机性和中断程序的常驻性

由于CPU随时都可能检测到中断信息，也就是说，CPU随时都可能执行中断处理程序，所以
中断处理程序必须一直存储在内存某段空间之中。

而中断处理程序的入口地址，即中断向量，必须存储在对应的中断向量表表项中。

11.中断处理程序的模版及 iret 指令的功效

中断处理程序和子程序编写过程几乎一致，以下是常规步骤：

其中，iret 指令的功能等价为下述汇编：

pop IP 
pop CS 
popf

iret 通常和硬件自动完成的中断过程配合使用。可以看到，在中断过程中，寄存器入栈的顺序是标志寄存器、CS、IP，而iret的出栈顺序是IP、CS、标志寄存器，刚好和其相对应，实现了用执行中断处理程序前的CPU现场恢复标志寄存器和CS、IP的工作。 iret 指令执行后，CPU回到执行中断处理程序前的执行点继续执行程序。

二、实现自己的中断处理程序

1.除法中断背景介绍

当CPU执行div等除法指令的时候，如果发生了除法溢出错误，将产生中断类型码为0的中断信息，CPU将检测到这个信息，然后引发中断过程，转去执行0号中断所对应的中断处理程序。我们看一下下面程序的执行结果，如图12.2所示（不同的操作系统下显示可能不同)。

;验证除法错误中断处理程序。
assume cs:codesg 

codesg segment 
start_: 
    mov ax,1000h
    mov bh,1;因为这里是8位的，所以商放在al中，余数放在ah中，但是8位的al只能表示最多FF，商的结果却是1000h，严重超出，会产生除法错误中断
    div bh

end_:
     mov ax, 4c00h 
     int 21h 
codesg ends
end start_

除法中断处理结果