0 前言

基于王爽《匯編語(yǔ)言》和Coursera的《計(jì)算機(jī)組成》課程。

1 中斷分類

CPU在執(zhí)行指令的過(guò)程中，產(chǎn)生了一個(gè)異常/中斷，因?yàn)镃PU只能同時(shí)執(zhí)行一條指令，所以需要暫停該指令的執(zhí)行，轉(zhuǎn)而去處理異常/中斷信息。

這個(gè)異?？梢詠?lái)源于

內(nèi)部中斷

指令執(zhí)行本身：例如 0號(hào)中斷（除法錯(cuò)中斷 自動(dòng)檢測(cè)、INT 0）、4號(hào)中斷（溢出中斷 INTO、INT 4）

程序調(diào)試，例如1號(hào)中斷（單步中斷 INT 1）、3號(hào)中斷（斷點(diǎn)中斷 INT 3）

外部中斷：與CPU相關(guān)的信號(hào)有關(guān)

可屏蔽中斷

不可屏蔽中斷

2 內(nèi)中斷實(shí)例分析：除法錯(cuò)中斷

我們來(lái)看一看除法錯(cuò)中斷發(fā)生的完整過(guò)程，來(lái)理解中斷的相關(guān)概念。

2.0 來(lái)源

程序?qū)嵗?/p> assume cs:datasg datasg segment start:mov ax,1000hmov bh,1div bhmov ax,4c00hint 21h datasg ends end start

2.1 產(chǎn)生 & 檢測(cè)

很明顯，1000h / 1得到的商超過(guò)了8位（AL的范圍），會(huì)產(chǎn)生溢出。從而被CPU內(nèi)部的中斷檢測(cè)部件檢測(cè)出來(lái)，觸發(fā)中斷機(jī)制。

2.2 觸發(fā) & 執(zhí)行

中斷機(jī)制被觸發(fā)后，會(huì)做出一系列動(dòng)作，先執(zhí)行中斷程序，再回來(lái)繼續(xù)執(zhí)行原程序，注意，這里的說(shuō)明相對(duì)抽象。

識(shí)別中斷源，觸發(fā)對(duì)應(yīng)的中斷信息（這里是0號(hào)中斷）

保存現(xiàn)場(chǎng)

標(biāo)志寄存器入棧 pushf

修改標(biāo)志寄存器：IF = 0、TF = 0（不接收可屏蔽中斷，不進(jìn)行單步中斷）

CS:IP入棧（老大CS先入棧，然后是IP）

根據(jù)中斷向量表中，相應(yīng)中斷源的值，修改CS:IP，執(zhí)行中斷服務(wù)程序

執(zhí)行完后，執(zhí)行iret，依次出棧，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。

接著執(zhí)行下面的指令（可能是出現(xiàn)異常的指令，也可能是下一條指令，與實(shí)際情況有關(guān)）

2.3 修改0號(hào)中斷

0號(hào)中斷是存儲(chǔ)在8086CPU內(nèi)存的中斷向量表中，0x0000 ~ 0x03ff，共400H，也就是1MB的空間。

寫(xiě)一段程序，然后將其拷貝到被保護(hù)的內(nèi)存區(qū)域（指令和數(shù)據(jù)都要），然后，將中斷向量表對(duì)應(yīng)的地址修改，這樣，這段程序就成為了中斷服務(wù)程序，可以被動(dòng)調(diào)用，也可以主動(dòng)調(diào)用。

3 對(duì)中斷的理解

3.1 中斷是什么？

指令執(zhí)行過(guò)程中，有其他事務(wù)要優(yōu)先處理，需要放下當(dāng)前執(zhí)行的指令，執(zhí)行完其他事務(wù)再回來(lái)執(zhí)行。

這就好比，你在寫(xiě)作業(yè)，突然你媽媽讓你去買醬油，你就需要先放下作業(yè)，買完醬油回來(lái)，再寫(xiě)作業(yè)。這里買醬油就是一個(gè)中斷。

3.2 中斷來(lái)源于哪？

程序內(nèi)部出現(xiàn)異常

程序內(nèi)部主動(dòng)請(qǐng)求中斷

外部設(shè)備請(qǐng)求中斷

外部中斷分為可屏蔽（可以不理會(huì)！）和不可屏蔽中斷（必須執(zhí)行！不可忽略！）。

3.3 中斷何時(shí)發(fā)生？

查看中斷向量表即可。

3.4 中斷執(zhí)行過(guò)程是什么？

檢測(cè)到中斷

保存現(xiàn)場(chǎng)，屏蔽外界中斷，屏蔽單步中斷

根據(jù)中斷向量表的地址，修改CS:IP

執(zhí)行中斷服務(wù)程序

恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)

繼續(xù)執(zhí)行

3.5 中斷服務(wù)程序是什么?

普通的一段程序，如果其入口地址被放在了中斷向量表的某個(gè)中斷中，這個(gè)程序就是【中斷服務(wù)程序】。

發(fā)生中斷時(shí)，系統(tǒng)給出的解決方案，就是中斷服務(wù)程序。其入口地址存放在中斷向量表中，程序系統(tǒng)默認(rèn)有，也可以自己編寫(xiě)。

3.6 中斷服務(wù)程序如何編寫(xiě)和安裝?

編寫(xiě)一段普通的程序（指令 + 數(shù)據(jù)）

將其拷貝到特殊的內(nèi)存位置（指令和數(shù)據(jù)都要一起拷貝）

將其入口地址寫(xiě)入到中斷向量表中

3.7 中斷的功能是什么？

3.7.1 自動(dòng)調(diào)用：（Checked）異常處理

比如除法錯(cuò)中斷，就是系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)并處理的。

3.7.2 手動(dòng)調(diào)用：（Unchecked）異常處理

比如溢出中斷，需要手動(dòng)寫(xiě)INTO(Interrupt Overflow)指令，才會(huì)進(jìn)行處理，否則運(yùn)算溢出的時(shí)候不做任何處理。

3.7.3 手動(dòng)調(diào)用：系統(tǒng)調(diào)用（System Call）

主動(dòng)使用中斷，能夠幫助程序員快速實(shí)現(xiàn)一些功能，這也就是基于中斷機(jī)制的功能調(diào)用，極大提高了開(kāi)發(fā)效率。

4 單步中斷 & 斷點(diǎn)中斷

這兩個(gè)中斷類型，就是單步調(diào)試和斷點(diǎn)調(diào)試背后的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，方便程序員調(diào)試程序。

4.1 單步中斷

TF標(biāo)志位為1的時(shí)候，發(fā)生單步中斷，然后就被置0，防止無(wú)限嵌套中斷發(fā)生。

單步中斷是為了方便調(diào)試程序和查看寄存器等相關(guān)內(nèi)容的值。

4.2 斷點(diǎn)中斷

對(duì)于INT n。n一共是256個(gè)，占1個(gè)字節(jié)，INT指令碼占1個(gè)字節(jié)，共2個(gè)字節(jié)，而**斷點(diǎn)中斷（INT 3）**特殊，占1個(gè)字節(jié)，其編碼是1100_1100B，這與其實(shí)現(xiàn)機(jī)制有關(guān)。

斷點(diǎn)中斷是通過(guò)INT 3指令主動(dòng)調(diào)用的，執(zhí)行的時(shí)候，該指令會(huì)臨時(shí)替換斷點(diǎn)處的1個(gè)字節(jié)，遇到了就發(fā)生中斷，顯示寄存器和其他相關(guān)內(nèi)容的值，便于程序員調(diào)試。

x86指令系統(tǒng)中，指令最少1個(gè)字節(jié)，因此INT 3也是1個(gè)字節(jié)，這樣INT 3的替換，至多影響1條指令。 如果不是1個(gè)字節(jié)，可能影響2條指令，發(fā)生錯(cuò)誤。

4.3 應(yīng)用

例如debug的t命令，還有插入斷點(diǎn)等，都是基于單步中斷和斷點(diǎn)中斷機(jī)制實(shí)現(xiàn)，它們的出現(xiàn)是為了方便程序調(diào)試，并且在debug程序中已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)中斷觸發(fā)，對(duì)著這種指令，不要寫(xiě)在程序中，調(diào)試程序直接讓程序運(yùn)行在調(diào)試模式下就好了。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【汇编语言】王爽 - 内中断复习的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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