在中斷和異常的處理過(guò)程中，很重要的一件事是如何識(shí)別中斷源，獲取中斷服務(wù)子程序的入口地址。在80486 CPU系統(tǒng)中，因?yàn)镃PU的工作模式不同而獲取中斷向量的方式有所不同，本節(jié)討論CPU工作在實(shí)地址模式下是如何獲取中斷向量而轉(zhuǎn)入中斷處理的。

　　　　 1．中斷向量表

　　在實(shí)地址模式下，80486 CPU的中斷響應(yīng)是根據(jù)中斷源提供的中斷類型號(hào)，查找中斷向量表，獲取中斷向量，繼而轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷處理。

　　中斷向量表位于內(nèi)存底端的1KB RAM區(qū)，地址范圍為0000H～03FFH，如圖6.5所示。256種中斷類型由中斷類型號(hào)0～255（00H～FFH）表示。中斷類型號(hào)n與其對(duì)應(yīng)中斷向量表的地址V的關(guān)系是：V＝4n。約定4n＋0和4n＋1單元存放中斷服務(wù)子程序的偏移地址IP的值，4n＋2和4n＋3單元存放中斷服務(wù)子程序的段基址CS的值。CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，由中斷源自動(dòng)給出中斷類型號(hào)n送入CPU，由CPU自動(dòng)完成向量表地址4n的運(yùn)算，從向量表中取出中斷服務(wù)子程序的入口地址送入CS和IP中，將執(zhí)行的流程控制轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)子程序。

　　內(nèi)部中斷的向量地址由系統(tǒng)負(fù)責(zé)裝入，用戶不能隨意修改。用戶中斷的向量地址在初始化編程時(shí)裝入

　　　　　　　　　　　　　圖6.5　中斷向量

　　2．設(shè)置中斷向量

　　用戶在應(yīng)用系統(tǒng)中使用中斷時(shí)，需要在初始化程序中將中斷服務(wù)子程序的入口地址裝入中斷向量表指定的存儲(chǔ)單元中，以便在CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，由中斷向量自動(dòng)引導(dǎo)到中斷服務(wù)子程序。中斷向量的設(shè)置，既可以使用傳送指令直接裝入指定單元，也可以使用DOS系統(tǒng)功能調(diào)用 INT 21H中的25H號(hào)功能調(diào)用裝入。

　（1）用傳送指令直接裝入

　　采用這種方法設(shè)置中斷向量，就是將中斷服務(wù)子程序的入口地址，通過(guò)數(shù)據(jù)傳送指令直接送入中斷向量表指定的單元中，即可完成中斷向量的設(shè)置。例如，設(shè)某中斷源的中斷類型號(hào)n為40H，中斷服務(wù)子程序的入口地址為INT-P，設(shè)置中斷向量的程序段如下：

　　　CLI　　　　　　　　　　　　　 ; IF＝0, 關(guān)中斷
　　　MOV　AX, 0　　　　　　　　　　; ES指向0段
　　　MOV　ES, AX
　　　MOV　BX, 40H×4　　　　　　　 ; 向量表地址送BX
　　　MOV　AX, OFFSET INT-P　　　　 ; 中斷服務(wù)子程序的偏移地址送AX
　　　MOV　ES:WORD PTR[BX], AX　　　; 中斷服務(wù)子程序的偏移地址寫入向量表
　　　MOV　AX, SEG INT-P　　??????? ;　中斷服務(wù)子程序的段基址送AX
　　　MOV　ES:WORD PTR[BX+2],AX　　 ; 中斷服務(wù)子程序的段基址寫入向量表
　　　STI　　; IF=1，開(kāi)中斷
　　　…
　　　INT-P:　…　　??????????????? ; 中斷服務(wù)子程序
　　　…
　　　IRET　　????????????????????? ; 中斷返回

　（2）用DOS系統(tǒng)功能調(diào)用裝入

　　在DOS INT 21H系統(tǒng)功能調(diào)用中，用25H號(hào)功能可設(shè)置中斷向量，用35H號(hào)功能可獲取中斷向量。

　　25H號(hào)功能調(diào)用的入口參數(shù)是：
　　(AH) = 25H
　　(AL) = 中斷類型號(hào)
　　(DS:DX) = 中斷服務(wù)子程序的入口地址

　　例如，設(shè)某中斷的中斷類型號(hào)n為40H，中斷服務(wù)子程序的入口地址為INT-P，調(diào)用25H號(hào)功能裝入中斷向量的程序段如下：
　　　CLI　　　　　　　　　　　　　　; IF=0，關(guān)中斷
　　　MOV　AL, 40H　　　　　　　　　　; 中斷類型號(hào)40H送AL
　　　MOV　DX, SEG INT-P　　　　　　? ; 中斷服務(wù)子程序的段基址送DS
　　　MOV　DS, DX
　　　MOV　DX, OFFSET INT-P　　　　 　; 中斷服務(wù)子程序的偏移地址送DX
　　　MOV　AH,25H　　　??????????? 　 ; 25H功能調(diào)用
　　　INT　21H
　　　STI　　　　　　　　　　　　　　 ; IF=1，開(kāi)中斷
　　　…
　　　INT-P:　…　　　　　　　　　　　; 中斷服務(wù)子程序
　　　…
　　　IRET　　　　　　　　　　　　　　; 中斷返回

　　35H號(hào)功能調(diào)用的入口參數(shù)是：
　　(AH) = 35H
　　(AL) = 中斷類型號(hào)

　　出口參數(shù)是：
　　(ES:BX) = 中斷服務(wù)子程序的入口地址

　　例如，若從中斷類型號(hào)為40H對(duì)應(yīng)的向量表中取出中斷向量，程序段如下。
　　　MOV　　　AH, 35H
　　　MOV　　　AL, 40H
　　　INT　　　21H

　　該程序段執(zhí)行之后，從向量表中獲取的中斷向量存放在ES和BX中，ES中存放段基址，BX中存放偏移地址。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，為了不破壞向量表中的原始設(shè)置，通常在裝入新的中斷向量之前，先將原有的中斷向量取出保存，待中斷處理完畢，再將原中斷向量恢復(fù)。

　　3．中斷處理

　　當(dāng)CPU工作在實(shí)地址模式下時(shí)，可以響應(yīng)和處理外部中斷NMI和INTR，內(nèi)部中斷類型0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12, 13, 16，共12種異常。

　　按任務(wù)輕重緩急程度，系統(tǒng)規(guī)定中斷處理的優(yōu)先順序是：內(nèi)部中斷優(yōu)先權(quán)最高（類型1單步除外），其次為NMI，再次是INTR，單步中斷優(yōu)先權(quán)最低。

　　實(shí)地址模式下的中斷處理流程如圖6.6所示?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?/p>

　　　　　　　　　　　　圖6.6　實(shí)地址模式下的中斷處理流程

　　CPU在當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后，按中斷源的優(yōu)先順序去檢測(cè)和查詢是否有中斷請(qǐng)求，當(dāng)查詢到有內(nèi)部中斷發(fā)生時(shí)，中斷類型號(hào)n由CPU內(nèi)部形成或由指令本身（INT n）提供；當(dāng)查詢到有NMI請(qǐng)求時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)入中斷類型2進(jìn)行處理；當(dāng)查詢到有INTR請(qǐng)求時(shí)，響應(yīng)的條件是中斷標(biāo)志位IF＝1，其中斷類型號(hào)n由請(qǐng)求設(shè)備在中斷響應(yīng)周期自動(dòng)給出；當(dāng)查詢到單步請(qǐng)求TF＝1時(shí)，并且在IF＝1時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)入中斷類型1進(jìn)行處理。對(duì)于INTR請(qǐng)求引起的中斷，CPU要連續(xù)產(chǎn)生兩個(gè)低電平有效的中斷響應(yīng)周期，進(jìn)行中斷處理。

　　為了實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)子程序與主程序之間的跳轉(zhuǎn)與返回，CPU在響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，執(zhí)行中斷處理前，由硬件自動(dòng)地完成如下操作：

　?、?獲取中斷類型號(hào)n，生成中斷向量表地址4n。

　　② 標(biāo)志寄存器FR的內(nèi)容壓入堆棧保存。

　　③ 先將IF的值保存在TEMP中，然后將TF和IF清除，在中斷響應(yīng)過(guò)程中，禁止單步執(zhí)行功能和再次響應(yīng)新的INTR請(qǐng)求。

　?、?斷點(diǎn)CS:IP壓入堆棧保存。

　
　　⑤ 從中斷向量表地址為4n的存儲(chǔ)單元中取出中斷向量送入CS和IP，繼而轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。斷點(diǎn)和標(biāo)志位的出棧，是在中斷服務(wù)子程序結(jié)束后由中斷返回指令I(lǐng)RET來(lái)完成的。

為了支持多任務(wù)操作和虛擬存儲(chǔ)管理，80486 CPU可以工作于保護(hù)模式。在保護(hù)模式下，為每一個(gè)中斷和異常定義了一個(gè)中斷描述符，來(lái)說(shuō)明中斷和異常服務(wù)程序的入口地址的屬性，所有的中斷描述符都集中存放在中斷描述符表（IDT）中，由中斷描述符表取代實(shí)地址模式下的中斷向量表。

1．中斷描述符與中斷描述符表

　　中斷描述符又稱中斷門，它用于描述中斷和異常處理程序的屬性。

　　與實(shí)地址模式下的中斷向量一樣，保護(hù)模式下的中斷描述符也充當(dāng)引導(dǎo)程序到服務(wù)程序初始點(diǎn)執(zhí)行的指針。不同之處在于，在保護(hù)模式下，中斷描述符要占據(jù)連續(xù)的8個(gè)字節(jié)單元。

中斷描述符如圖6.7所示：
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　圖6.7　中斷描述符

圖6.7中低地址的0和1兩個(gè)字節(jié)是中斷代碼的偏移量A15～A0；

　　高地址的6和7兩個(gè)字節(jié)是中斷代碼的偏移量A31～A16；

　　2和3兩個(gè)字節(jié)是段選擇符，段選擇符和偏移量用來(lái)形成中斷服務(wù)子程序的入口地址；

　　4和5兩個(gè)字節(jié)稱為訪問(wèn)權(quán)限字節(jié)，它標(biāo)識(shí)該中斷描述符是否有效、服務(wù)程序的特權(quán)級(jí)和描述符的類型等信息。

　　具體描述如下：

　　P（present）：表示中斷描述符的有效性。P＝1，中斷描述符有效；P＝0，中斷描述符無(wú)效。

　　DPL（descriptor privilege level）：表示中斷優(yōu)先級(jí)，是系統(tǒng)描述符被訪問(wèn)的特權(quán)級(jí)，DPL占用2位，有4種編碼：00, 01, 10和11，共4級(jí)特權(quán)級(jí)，0級(jí)優(yōu)先級(jí)最高。

　　TYPE：指示中斷描述符的不同類型，占用4位，在中斷描述符表中有3種類型的描述符：任務(wù)門、中斷門和自陷門。例如，1110指示32位中斷門，1111指示32位自陷門，0101指示32位任務(wù)門。

　　中斷描述符表相當(dāng)于實(shí)地址模式下的中斷向量表，用于存放中斷描述符。表中最多可以包含256個(gè)中斷描述符，每個(gè)中斷描述符占用連續(xù)的8個(gè)字節(jié)，因此IDT共占用2KB存儲(chǔ)空間，可以放在80486 CPU物理地址空間的任何地方，該表的位置和大小由中斷描述符表寄存器IDTR的值確定。

　　IDTR包含32位的基地址和16位段限，基地址定義中斷描述符表IDT在存儲(chǔ)器中的起始點(diǎn)，段限定義中斷描述符表所占的字節(jié)個(gè)數(shù)。

2．中斷調(diào)用

　　保護(hù)模式下中斷調(diào)用過(guò)程如圖6.8所示。

　　當(dāng)CPU響應(yīng)外部中斷請(qǐng)求或執(zhí)行某條指令產(chǎn)生異常時(shí)，根據(jù)中斷或異常的類型號(hào)n，從中斷描述符表（IDT）中找到相應(yīng)的中斷門，由中斷描述符中的段選擇符指向全局描述符表（GDT）或局部描述符表（LDT）中的目標(biāo)段描述符，此目標(biāo)段描述符內(nèi)的段基址指向中斷服務(wù)子程序代碼段的基地址，由該基地址與中斷描述符中的偏移量之和形成中斷服務(wù)子程序的入口地址。

具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

根據(jù)中斷類型號(hào)n，得到中斷門在IDT中的起始地址，

即：起始地址＝IDT的基地址＋n×8

由中斷門中的段選擇符，從GDT或LDT中取出段描述符。

根據(jù)段描述符中提供的段基址和中斷描述符中提供的偏移地址，合成中斷服務(wù)子程序的入口地址。

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　　　　　　　　　　　　　　　圖6.8　保護(hù)模式下中斷調(diào)用過(guò)程

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的实地址模式与保护模式下的中断与异常处理的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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