操作系统--怎么实现中断


中断发生时,操作系统会为当前的任务建立一个快照,陷入内核,把CPU的控制权交给内核。内核趁这个机会做一些工作,比如调度执行其他任务。这只是中断的作用之一。

使用中断有一套固定的流程,掌握它即可。流程大概如下:

初始化8259A

初始化工作是对主从8259A的两类端口赋值。这两类端口是:ICWOCW

ICW

这是初始化命令字端口,一共有四个。

  1. ICW1,设置是否级联、是否向ICW4写入数据。
  2. ICW2,设置主从8259A的初始中断向量号。注意,有一批中断向量号已经在实模式下使用,设置初始中断向量号应该避免覆盖那批中断向量号。
  3. ICW3,主片使用位图标识几号引脚挂载从片。从片使用低3位识别主片发送的数据的接收方是否是自己。
  4. ICW4,设置是否主动发送EOI。不清楚这点。

OCW

这是控制命令字端口。目前只需要操作一个。

设置屏蔽哪些端口、放行哪些端口。1表示屏蔽,0表示放行。

建立IDT

IDT是中断向量表。类似GDT,也是内存中的一块区域。但它内部包含的全是"门描述符"。

IDT中的每个门描述符的名称是中断向量号,选择子是中断向量号对应的处理中断的代码。

; Gate : offset,selector,attr,paramCount
%macro Gate 4
dw	%1 & 0FFFFh
dw	%2 & 0FFFFh
dw	((%3 & 0FFh) << 8) | (%4 & 01Fh)
db	%1 >> 16
%endmacro

[SECTION .idt]
LABEL_IDT:
%rep 128
	Gate	selector32,	SpuriousHandler, attr, paramCount
%endrep
.080h:	Gate	selector32,	UserIntHandler, attr, paramCount

IDTLen	equ		$ - LABEL_IDT
IDTPtr	dw	IDTLen - 1
				dd	0

IDT中,第一个元素是可以用的,这与GDT不同。

%rep 128
	Gate	selector32,	offset, attr, paramCount
%endrep

表示IDT中有128个门描述符都指向相同的目标代码段。从0算起,128个门描述符,紧接着的中断向量号应该是128,正好是80h

建立中断代码段

_SpuriousHandler:
SpuriousHandler	equ	_SpuriousHandler - $$
	mov al, 'A'
	mov ah, 0Fh
	mov [gs:(80*20+20)*2], ax
	
_UserIntHandler:
UserIntHandler	equ	_UserIntHandler - $$
	mov al, 'A'
	mov ah, 0Fh
	mov [gs:(80*20+20)*2], ax

上面的代码和IDT在同一代码段code32。SpuriousHandlerUserIntHandler是code32内的两个偏移量。

不能完全理解这种写法。不过,可暂且当作一种语法规则去记住就行了。以后有类似功能需要实现,就用这种写法。

当中断向量号是在0~127(包括0和127)时,会执行中断处理代码SpuriousHandler

当中断向量号是080h时,会执行中断处理代码UserIntHandler

调用中断

调用中断的语句很简单,如下:

int 00h
int 01h
int 10h
int 80h

特例--时钟中断

增加一个中断的流程:

  1. IDT中增加一个门描述符,提供目标代码(中断处理程序)的选择子、偏移量等。
  2. 编写中断处理代码。
  3. 调用中断。

时钟中断很特殊,不需要直接调用就能被调用。

编写时钟中断的完整代码如下:

; Gate : offset,selector,attr,paramCount
%macro Gate 4
dw	%1 & 0FFFFh
dw	%2 & 0FFFFh
dw	((%3 & 0FFh) << 8) | (%4 & 01Fh)
db	%1 >> 16
%endmacro

[SECTION .idt]
LABEL_IDT:
%rep 128
	Gate	selector32,	SpuriousHandler, attr, paramCount
%endrep
.080h:	Gate	selector32,	UserIntHandler, attr, paramCount
.81h:		Gate	selector32,	ClockIntHandler, attr, paramCount	

IDTLen	equ		$ - LABEL_IDT
IDTPtr	dw	IDTLen - 1
				dd	0
				
_SpuriousHandler:
SpuriousHandler	equ	_SpuriousHandler - $$
	mov al, 'A'
	mov ah, 0Fh
	mov [gs:(80*20+20)*2], ax
	
_UserIntHandler:
UserIntHandler	equ	_UserIntHandler - $$
	mov al, 'A'
	mov ah, 0Fh
	mov [gs:(80*20+20)*2], ax
  
_ClockIntHandler:
ClockIntHandler	equ	_ClockIntHandler - $$
	inc [gs:(80*20+20)*2]
	
int 80h
;在死循环中,时钟中断会以一定的时间间隔发生。
jmp $

[gs:(80*20+20)*2]这块内存已经有数据了,inc [gs:(80*20+20)*2]会增加这块内存中的数据的值,效果是在屏幕上出现不断变换的字母。

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