王爽《汇编语言》（第二版） 学习笔记 （第十五章 外中断）

第十五章外中断
本章概述:
1. CPU在计算机系统中，除了能够执行指令，进行运算外，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。也就是说，CPU除了有运算能力外，还要有I/O能力。
2. 要及时处理外设的输入，显然需要解决两个问题:
1) 外设的输入随时可能发生，CPU如何得知
2) CPU从何处得到外设的输入

一、 接口芯片和端口
1. PC系统的接口卡和主板上，装有各种接口芯片。这些外设芯片的内部有若干寄存器，CPU将这些寄存器当做端口访问。
2. 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。
3. CPU通过端口和外部设备进行联系。
二、 外中断信息
1. 外设随时都可能发生需要CPU及时处理的事情，CPU如何及时得知并行处理。CPU提供中断机制来满足这种需要。
2. 当CPU的内部有需要处理的事情发生的时候，将产生中断信息，引发中断过程，这种中断信息来自CPU的内部。
3. 还有一种中断信息，来自于CPU外部，当CPU外部有需要处理的事情发生的时候，相关芯片将向CPU发生相应的中断信息。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。
4. 在PC系统中，外中断源一共有以下两类：
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。
2) 不可屏蔽中断
不可屏蔽中断是CPU必须响应的外部中断。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。
5. 内中断所引发的中断过程：
1) 取中断类型码n；
2) 标志寄存器入栈，IF=0，TF=0;
3) CS、IP入栈；
4) (IP)=(n*4),(CS)=(n*4+2)
由此转去执行中断处理程序。可屏蔽中断所引发的中断过程，除在第1步的实现上有所不同外，基本上和内中断的中断过程相同。因为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。
6. 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。当然，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的指令如下：sti，设置IF=1; cli，设置IF=0。
7. 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;
2) CS、IP入栈；
3) (IP)=(8),(CS)=(0AH)。
8. 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(如键盘输入)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。
三、 PC机键盘的处理过程
1. 键盘上的每一个键相当于一个开关，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。
2. 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
3. 引发9号中断
键盘的输入到达60h端口时，相关的芯片就会向CPU发生中断类型码为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 9h中断例程
4. 执行int 9h中断例程
BIOS提供了int 9h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(如Ctrl)和切换键(如CapsLock)的扫描码，则将其转变为状态字节(用二进制位记录控制键和切换键状态的字节)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，如：向相关芯片发出应答信息。
BIOS键盘缓冲区是系统启动后，BIOS用于存放int 9中断例程所接收的键盘输入的内存区。该内存区可以存储15个键盘输入，因为int 9中断例程除了接收扫描码外，还要产生和扫描对应的字符码，所以在BIOS键盘缓冲区中，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。
5. 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；
四、 编写int 9中断例程
1. 键盘输入的处理过程:
1) 键盘产生扫描码；
2) 扫描码送入60h端口；
3) 引发9号中断；
4) CPU执行int 9中断例程处理键盘输入。
2. 上面的过程的前三步都是硬件系统完成的。我们能改变的只有int 9中断处理程序。我们可以重新编写int 9中断例程，按照自己的意图来处理键盘的输入。
五、 安装新的int 9中断例程
六、 实验15 安装新的int 9中断例程