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《一个操作系统的实现》读书笔记--第三章--中断机制

1、中断产生的原因

2、如何将中断向量与中断服务程序关联起来

3、外部中断

一、中断

中断产生的原因有两种:一是外部中断,就是由硬件产生的中断;另一种是由指令int n产生的中断。

二、如何将中断向量与中断服务程序关联起来

1、实模式下:

《一个操作系统的实现》读书笔记--第三章--中断机制

这个过程很简单,就是通过int n中的n,去中断向量表中获取该中断的中断服务程序的CS和IP,然后加载CS和IP,跳转到中断服务程序。

其中(n*4)(n*4+1)中保存着中断服务程序入口地址的偏移量IP

(n*4+2)(n*4+3)中保存着中断服务程序入口地址的段地址CS

2、保护模式下:

《一个操作系统的实现》读书笔记--第三章--中断机制

在保护模式下,不存在中断向量表,而是使用中断描述符表--IDT(Interrupt Descriptor Table)。

中断描述符表,类似于GDT、LDT,实际上就是一个描述符表。

IDT中的描述符可以是下面三种之一:中断门描述符、陷阱门描述符、任务门描述符

IDT的作用是将每一个中断向量和一个描述符对应起来,而描述符中保存的是中断服务程序的基地址和偏移量。

三、外部中断

外部中断的情况有些复杂,因为需要建立硬件中断与向量号之间的对应关系。外部中断分为不可屏蔽中断(NMI)和可屏蔽中断两种,分别由CPU的两根引脚NMI和INTR来接受。

《一个操作系统的实现》读书笔记--第三章--中断机制

8259A是可编程中断控制器,对它的设置并不复杂,是通过向相应的端口地址写入特定的ICW(Initialization Command Word)来实现的。主8259A对应的端口地址是20h和21h,从8259A对应的端口地址是A0h和A1h。ICW共有4个,每一个都是具有特定格式的字节。8259A初始化过程为:

(1)往端口20h(主片)或A0h(从片)写入ICW1

(2)往端口21h(主片)或A1h(从片)写入ICW2

(3)往端口21h(主片)或A1h(从片)写入ICW3

(4)往端口21h(主片)或A1h(从片)写入ICW4

下面结合pmtest9.asm 中的Init8259A的函数,来讲述初始化8259A的过程。

; Init8259A ---------------------------------------------------------------------------------------------
Init8259A:
	mov	al, 011h
	out	020h, al	; 主8259, ICW1.
	call	io_delay

	out	0A0h, al	; 从8259, ICW1.
	call	io_delay

	mov	al, 020h	; IRQ0 对应中断向量 0x20
	out	021h, al	; 主8259, ICW2.
	call	io_delay

	mov	al, 028h	; IRQ8 对应中断向量 0x28
	out	0A1h, al	; 从8259, ICW2.
	call	io_delay

	mov	al, 004h	; IR2 对应从8259
	out	021h, al	; 主8259, ICW3.
	call	io_delay

	mov	al, 002h	; 对应主8259的 IR2
	out	0A1h, al	; 从8259, ICW3.
	call	io_delay

	mov	al, 001h
	out	021h, al	; 主8259, ICW4.
	call	io_delay

	out	0A1h, al	; 从8259, ICW4.
	call	io_delay

	mov	al, 11111110b	; 仅仅开启定时器中断
	;mov	al, 11111111b	; 屏蔽主8259所有中断
	out	021h, al	; 主8259, OCW1.
	call	io_delay

	mov	al, 11111111b	; 屏蔽从8259所有中断
	out	0A1h, al	; 从8259, OCW1.
	call	io_delay

	ret
; Init8259A ---------------------------------------------------------------------------------------------           

0001 0001 主8259A, ICW1

需要ICW4,级联8259,8字节中断向量,edge triggered模式,PC系统

0001 0001 从8259A, ICW1

需要ICW4,级联8259,8字节中断向量,edge triggered模式,PC系统

0010 0000 主8259A,ICW2

80x86系统,IR0对应中断向量Ox20

0010 1000 从8259A,ICW2

80x86系统,IR8对应中断向量Ox28

0000 0100 主8259A,ICW3

IR0,IR1,IR3,IR4,IR5,IR6,IR7,无从片;IR2有级联从片

0000 0010 从8259A,ICW3

级联于主8259的IR2

0000 0001 主8259A,ICW4

0000 0001 从8259A,ICW4

1111 1111 主8259,OCW1

屏蔽主8259所有中断

1111 1111 从8259,OCW1

屏蔽从8259所有中断

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