外中断

1、外中断

CPU在计算机系统中，除了能够执行指令，进行运算以外，还应该能够对外部设备进行控制，接收它们的输入，向它们进行输出（I/O能力）

PC系统的接口卡和主板上，装有各种接口芯片。这些外设接口芯片的内部有若干寄存器，CPU将这些寄存器当作端口来访问

外设的输入不直接送入内存和CPU，而是送入相关的接口芯片的端口中； CPU向外设的输出也不是直接送入外设，而是先送入端口中，再由相关的芯片送到外设。 CPU还可以向外设输出控制命令，而这些控制命令也是先送到相关芯片的端口中，然后再由相关的芯片根据命令对外设实施控制。

即：CPU通过端口和外部设备进行联系

当CPU外部有需要处理的事情发生的时候，比如说，外设的输入到达，相关芯片将向CPU发出相应的中断信息。CPU在执行完当前指令后，可以检测到发送过来的中断信息，引发中断过程，处理外设的输入。

PC系统中，外中断源有两类

1、可屏蔽中断

可屏蔽中断是CPU可以不响应的外中断。CPU是否响应可屏蔽中断，要看标志寄存器的IF位的设置。 当CPU检测到可屏蔽中断信息时，如果IF=1，则CPU在执行完当前指令后响应中断，引发中断过程；如果IF=0，则不响应可屏蔽中断。

可屏蔽中断信息来自于CPU外部，中断类型码是通过数据总线送入CPU的；而内中断的中断类型码是在CPU内部产生的。

中断过程中将IF置0的原因就是，在进入中断处理程序后，禁止其他的可屏蔽中断。 如果在中断处理程序中需要处理可屏蔽中断，可以用指令将IF置1。

8086CPU提供的设置IF的指令：sti，设置IF=1；cli，设置IF=0。

2、不可屏蔽中断

不可屏蔽中断是CPU必须响应的外中断。当CPU检测到不可屏蔽中断信息时，则在执行完当前指令后，立即响应，引发中断过程。

对于8086CPU，不可屏蔽中断的中断类型码固定为2，所以中断过程中，不需要取中断类型码。则不可屏蔽中断的中断过程为：①标志寄存器入栈，IF=0，TF=0；②CS、IP入栈；③（IP）=（8），（CS）=（0AH）。

几乎所有由外设引发的外中断，都是可屏蔽中断。当外设有需要处理的事件（比如说键盘输入）发生时，相关芯片向CPU发出可屏蔽中断信息。不可屏蔽中断是在系统中有必须处理的紧急情况发生时用来通知CPU的中断信息。

2、PC机键盘的处理过程

键盘中有一个芯片对键盘上的每一个键的开关状态进行扫描。按下一个键时，开关接通，该芯片就产生一个扫描码，扫描码说明了按下的键在键盘上的位置。扫描码被送入主板上的相关接口芯片的寄存器中，该寄存器的端口地址为60h。松开按下的键时，也产生一个扫描码，扫描码说明了松开的键在键盘上的位置。松开按键时产生的扫描码也被送入60h端口中。

一般将按下一个键时产生的扫描码称为通码，松开一个键产生的扫描码称为断码。

扫描码长度为一个字节，通码的第7位为0，断码的第7位为1 即：断码 = 通码 + 80h。比如，g键的通码为22h，断码为a2h

键盘的输入到达60h端口时，相关的芯片就会向CPU发出中断类型码为9的可屏蔽中断信息。CPU检测到该中断信息后，如果IF=1，则响应中断，引发中断过程，转去执行int 9中断例程。

在这里插入图片描述

BIOS提供了int 9中断例程，用来进行基本的键盘输入处理，主要的工作如下： （1）读出60h端口中的扫描码； （2）如果是字符键的扫描码，将该扫描码和它所对应的字符码（即ASCII码）送入内存中的BIOS键盘缓冲区； 如果是控制键（比如Ctrl）和切换键（比如CapsLock）的扫描码，则将其转变为状态字节写入内存中存储状态字节的单元； （3）对键盘系统进行相关的控制，比如说，向相关芯片发出应答信息。

BIOS键盘缓冲区可以存储15个键盘输入，一个键盘输入用一个字单元存放，高位字节存放扫描码，低位字节存放字符码。

0040:17单元存储键盘状态字节，该字节记录了控制键和切换键的状态。键盘状态字节各位记录的信息如下。

0 右shift状态 置1表示按下右shift键
1 左shift状态 置1表示按下左shift键
2 Ctrl状态 置1表示按下Ctrl键
3 Alt状态 置1表示按下Alt键
4 ScrollLock状态 置1表示Scroll指示灯亮
5 NumLock状态 置1表示小键盘输入的是数字
6 CapsLock状态 置1表示输入大写字母
7 Insert状态 置1表示处于删除态

编写int 9中断例程

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;编程：在屏幕中间依次显示“a”~“z”，并可以让人看清。在显示的过程中，按下'Esc'键后，改变显示的颜色。

;完整功能代码：

assume cs:code

stack segment
	db 128 dup (0)
stack ends

data segment
	dw 0,0
data ends

code segment
start:	
	mov ax,stack
	mov ss,ax
	mov sp,128
	mov ax,data
	mov ds,ax
	mov ax,0
	mov es,ax

	push es:[9*4]
	pop ds:[0]
	push es:[9*4+2]
	pop ds:[2]		;将原来的int 9中断例程的入口地址保存在ds:0、ds:2单元中

	mov word ptr es:[9*4], offset int9
	mov es:[9*4+2], cs	;在中断向量表中设置新的int 9中断例程的入口地址

;显示字符串
	mov ax, 0b800h
	mov es, ax
	mov ah, 'a'
s:	
	mov  es:[160*12+40*2], ah
	call delay
	inc ah
	cmp ah, 'z'
	jna s
	mov ax,0
	mov es,ax

	push ds:[0]
	pop es:[9*4]
	push ds;[2]
	pop es;[9*4+2]   	;将中断向量表中int 9中断例程的入口恢复为原来的地址

	mov ax,4c00h
	int 21h

;将循环延时的程序段写为一个子程序
delay:	
	push ax 
	push dx
	mov dx, 2000h  ;用两个16位寄存器来存放32位的循环次数
	mov ax, 0
s1: 	
	sub ax, 1
	sbb dx, 0
	cmp ax, 0
	jne s1
	cmp dx, 0
	jne s1
	pop dx
	pop ax
	ret

;------以下为新的int 9中断例程--------------------

int9:	
	push ax
	push bx
	push es

	in al, 60h;从端口60h读出键盘的输入

	pushf ;标志寄存器入栈

	pushf   
	pop bx
	and bh,11111100b
	push bx
	popf	;TF=0,IF=0
	
	call dword ptr ds:[0] 	;对int指令进行模拟，调用原来的int 9中断例程

	cmp al,1
	jne int9ret

	mov ax,0b800h
	mov es,ax
	inc byte ptr es:[160*12+40*2+1]  ;属性增加1，改变颜色

int9ret:
	pop es
	pop bx
	pop ax
	iret

code ends

end start

CPU对外设输入的通常处理方法 （1）外设的输入送入端口； （2）向CPU发出外中断（可屏蔽中断）信息； （3）CPU检测到可屏蔽中断信息，如果IF=1，CPU在执行完当前指令后响应中断，执行相应的中断例程； （4）可在中断例程中实现对外设输入的处理。

端口和中断机制，是CPU进行I/O的基础。