X86汇编语言-从实模式到保护模式—笔记（15）

兰陵月

9.2  内 部 中 断
和硬件中断不同，内部中断发生在处理器内部，是由执行的指令引起的。比如，当处理器检测到div或者idiv的除数为零时，或者除法的结果溢出时，将产生中断0（0号中断），这就是除法错中断。再比如，当处理器遇到非法指令时，将产生中断6。
内部中断不受标志寄存器IF位的影响，也不需要中断识别总线周期，它们的中断类型是固定的，可以立即转入相应的处理过程。

9.2  内 部 中 断
软中断是由int指令格式引起的中断处理。这类中断也不要中断识别总线周期，中断号在指令中给出。int指令的格式如下：
int3
int imm8
into
int3指令是断点中断指令，机器指令码为CC。这条指令在调试程序的时候很有用，当程序运行部正常时，多数时候希望在某个地方设置一个检查点，也称断点，来查看寄存器、内存单元或者标志寄存器的内容，这条指令就是为这个目的而设的。
指令都是连续存放的，因此，所谓的断点，就是某条指令的起始地址。int3是单字节指令，这是有意设计的。当需要设置断点时，可以将断点处那条指令的第1字节改成0xcc，原字节予以保存。当处理器执行到int3时，即发生3号中断，转去执行相应的中断处理程序。中断处理程序的执行也要用到各个寄存器，这回破坏它们的内容，但push指令不会。我们可以在该程序内先压栈所有相关寄存器和内存单元，然后分别取出予以显示，它们就是中断前的现场内容。最后，再恢复那条指令的第1字节，并修改位于栈中的返回地址，执行iret指令。
int3和int 3不是一回事。前者的机器码为CC，后者则是CD 03，这就是通常所说的int n，其操作码为0xCD，第2字节的操作数给出了中断号。比如：
int 0x00  ;引发0号中断
int 0x15  ;引发0x15号中断
int 0x16  ;引发0x16号中断
into是溢出中断指令，机器码为0xCE，也是单字节指令。当处理器执行这条指令时，如果标志寄存器的OF位是1，那么，将产生4号中断。否则，这条指令什么也不做。

【9.3.1  BIOS中断】
可以为所有的中断类型自定义中断处理过程，包括内部中断、硬件中断和软中断。特别是考虑到处理器允许256种中断类型，而且大部分都没有被硬件和处理器内部中断占用。
不像jmp和call指令，int指令不需要知道目标程序的入口地址。远转移指令jmp和远调用指令call必须直接或者间接给出目标位置的段地址和偏移地址，但是目标位置的段地址和偏移地址并不是固定，而是经常会发生变化。软中断可以较好地解决这个问题，每次操作系统加载完自己后，以中断处理程序的形式提供硬盘读写功能，并把该例程的地址填写到中断向量表中。这样，用户程序需要该功能时，直接发出一个软中断即可。
最有名的软中断是BIOS中断，这些中断之所以叫BIOS中断，是因为这些中断功能是在计算机加电之后，BIOS程序执行期间建立起来的。换句话说，这些中断功能在加载和执行主引导扇区之前，就已经可以使用了。
BIOS中断，又称BIOS功能调用，主要是为了方便地使用最基本的硬件访问功能。不同的硬件使用不同的中断号，比如，使用键盘服务时，中断号是0x16，即“int 0x16”。通常，为了区分针对同一硬件的不同功能，使用寄存器AH来指定具体的功能编号。比如：
mov ah,0x00  ;从键盘读取字符
int 0x16      ;键盘服务。返回时，字符代码在寄存器AL中
上面两句程序，当寄存器AH是内容0x00时，int 0x16执行后，中断服务例程会监视键盘动作。当它返回时，会在寄存器AL中存放按键的ASCII码。
BIOS中断很多，它们是在BIOS执行期间安装的，当主引导程序开始执行时，就可以在程序中使用了。
BIOS是怎么建立起这套功能调用中断的？因为BIOS可能会为一些简单的外围设备提供初始化代码和功能调用代码，并填写中断向量表。另外还有一些BIOS中断是由外部设备接口自己建立的。
首先，每个外部设备接口，包括各种板卡，如网卡、显卡、键盘接口电路、硬件控制器等，都有自己的只读存储器（ROM），类似于BIOS芯片，这些ROM中提供了它自己的功能调用例程，以及本设备的初始化代码。按照规范，前两个单元的内容是0x55和0xAA，第三个单元是本ROM中以512字节为单位的代码长度；从第4个单元开始，就是实际的ROM代码。
其次，我们知道，从内存物理地址A0000开始，到FFFFF结束，有相当一部分是留给外围设备的。如果设备存在，那么，它自带的ROM会映射到分配给它的地址范围内。
在计算机启动期间，BIOS程序会议2KB为单位搜索内存地址C0000~E0000之间的区域。当它发现某个区域的头两个字节是0x55和0xAA时，那意味着该区域有ROM代码存在，是有效的。接着，它对该区域做累加和检查，看结果是否和第三个单元相符。如果相符，就从第四个单元进入。这是，处理执行的是硬件自带的程序指令，这些指令处室外部设备的相关寄存器和工作状态，最后，填写相关的中断向量表，使它们指向自带的中断处理过程。

例程较为简单，实际就是设置好参数，调用各种BIOS中断。主要难点在于了解各个中断的各个功能、参数设置、返回值等等。这里不再分析。