6　中断处理程序的制作（harib03e）

1 重印时的补充说明：本文中只讲到了IRQ1和IRQ12的中断处理程序。事实上附属光盘中还有IRQ7的中断处理程序。要它干什么呢？因为对于一部分机种而言，随着PIC的初始化，会产生一次IRQ7中断，如果不对该中断处理程序执行STI（设置中断标志位，见第4章），操作系统的启动会失败。关于inthandler27的处理内容，大家读一读７.1节会更容易理解。

今天的内容所剩不多了，大家再加一把劲。鼠标是IRQ12，键盘是IRQ1，所以我们编写了用于INT 0x2c和INT 0x21的中断处理程序（handler），即中断发生时所要调用的程序。

int.c的节选

  1. void inthandler21(int *esp)
  2. /* 来自PS/2键盘的中断 */
  3. {
  4.     struct BOOTINFO *binfo = (struct BOOTINFO *) ADR_BOOTINFO;
  5.     boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_000000, 0, 0, 32 * 8 - 1, 15);
  6.     putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, "INT 21 (IRQ-1) : PS/2 keyboard");
  7.     for (;;) {
  8.         io_hlt();
  9.     }
  10. }

正如大家所见，这个函数只是显示一条信息，然后保持在待机状态。鼠标的程序也几乎完全一样，只是显示的信息不同而已。“只写鼠标程序不就行了吗，怎么键盘也写了呢？”，因为键盘与鼠标的处理方法很相像，所以顺便写了一下。inthandler21接收了esp指针的值，但函数中并没有用。在这里暂时不用esp，不必在意。

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如果这样就能运行，那就太好了，可惜还不行。中断处理完成之后，不能执行“return;”（=RET指令）， 而是必须执行IRETD指令，真不好办。而且，这个指令还不能用C语言写2。所以，还得借助汇编语言的力量修改naskfunc.nas。

2 对于我们今天这个程序来说，在中断处理程序中无限循环，IRETD指令得不到执行，所以怎么都行。之所以说“不能用C语言来写”，是为了今后。

本次的naskfunc.nas节选

  1.         EXTERN  _inthandler21, _inthandler2c
  3. _asm_inthandler21:
  4.         PUSH    ES
  5.         PUSH    DS
  6.         PUSHAD
  7.         MOV     EAX,ESP
  8.         PUSH    EAX
  9.         MOV     AX,SS
  10.         MOV     DS,AX
  11.         MOV     ES,AX
  12.         CALL    _inthandler21
  13.         POP     EAX
  14.         POPAD
  15.         POP     DS
  16.         POP     ES
  17.         IRETD

我们只解释键盘程序，因为鼠标程序和它是一样的。最后的IRETD刚才已经讲过了。最开头的EXTERN指令，在调用（CALL）的地方再进行说明。这样一来，问题就只剩下PUSH和POP了。

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继续往下说明之前，我们要先好好解释一下栈（stack）的概念。

写程序的时候，经常会有这种需求——虽然不用永久记忆，但需要暂时记住某些东西以备后用。这种目的的记忆被称为缓冲区（buffer）。突然一下子接收到大量信息时，先把它们都保存在缓冲区里，然后再慢慢处理，缓冲区一词正是来源于这层意思。根据整理记忆内容的方式，缓冲区分为很多种类。

最简单明了的方式，就是将信息从上面逐渐加入进来，需要时再从下面一个个取出。

6　中断处理程序的制作（harib03e） - 图1

缓冲的种类（1）

最先加入的信息也最先取出，所以这种缓冲区是“先进先出”（first in, first out），简称FIFO。这应该是最普通的方式了。有的书中也会称之为“后进后出”（last in, last out），即LILO。叫法虽然不同，但实质上是同样的东西。

下面要介绍的一种方式，有点类似于往桌上放书，也就是信息逐渐从上面加入进来，而取出时也从最上面开始。

6　中断处理程序的制作（harib03e） - 图2

缓冲的种类（2）

最先加入的信息最后取出，所以这种缓冲区是“先进后出”（first in, last out），简称FILO。有的书上也称之为“后进先出”（last in, first out），即LIFO。

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这里要说明的栈，正是FILO型的缓冲区。PUSH将数据压入栈顶，POP将数据从栈顶取出。PUSH EAX这个指令，相当于：

  1. ADD ESP,-4
  2. MOV [SS:ESP],EAX

也就是说，ESP的值减去4，以所得结果作为地址值，将寄存器中的值保存到该地址所对应内存里。反过来，POP EAX指令相当于：

  1. MOV EAX,[SS:ESP]
  2. ADD ESP,4

CPU并不懂栈的机制，它只是执行了实现栈功能的指令而已。所以，即使是PUSH太多，或者POP太多这种没有意义的操作，基本上CPU也都会遵照执行。

所以，如果写了以下程序，

  1. PUSH EAX
  2. PUSH ECX
  3. PUSH EDX
  4. 各种处理
  5. POP  EDX
  6. POP  ECX
  7. POP  EAX

在“各种处理”那里，即使把EAX，ECX，EDX改了，最后也还会恢复回原来的值……其实ES、DS这些寄存器，也就是靠PUSH和POP等操作而变回原来的值的。

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还有一个不怎么常见的指令PUSHAD，它相当于：

  1. PUSH EAX
  2. PUSH ECX
  3. PUSH EDX
  4. PUSH EBX
  5. PUSH ESP
  6. PUSH EBP
  7. PUSH ESI
  8. PUSH EDI

反过来，POPAD指令相当于按以上相反的顺序，把它们全都POP出来。

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结果，这个函数只是将寄存器的值保存到栈里，然后将DS和ES调整到与SS相等，再调用_inthandler21，返回以后，将所有寄存器的值再返回到原来的值，然后执行IRETD。内容就这些。如此小心翼翼地保存寄存器的值，其原因在于，中断处理发生在函数处理的途中，通过IREDT从中断处理返回以后，如果寄存器的值乱了，函数就无法正常处理下去了，所以一定要想尽办法让寄存器的值返回到中断处理前的状态。

关于在DS和ES中放入SS值的部分，因为C语言自以为是地认为“DS也好，ES也好，SS也好，它们都是指同一个段”，所以如果不按照它的想法设定的话，函数inthandler21就不能顺利执行。所以，虽然麻烦了一点，但还是要这样做。

这么说来，CALL也是一个新出现的指令，它是调用函数的指令。这次要调用一个没有定义在naskfunc.nas中的函数，所以我们最初用一个EXTERN指令来通知nask：“马上要使用这个名字的标号了，它在别的源文件里，可不要搞错了”。

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好了，这样_asm_inthandler21的讲解就没有问题了吧。下面要说明的，就是要将这个函数注册到IDT中去这一点。我们在dsctbl.c的init_gdtidt里加入以下语句。

  1. /* IDT的设定 */
  2. set_gatedesc(idt + 0x21, (int) asm_inthandler21, 2 * 8, AR_INTGATE32);
  3. set_gatedesc(idt + 0x2c, (int) asm_inthandler2c, 2 * 8, AR_INTGATE32);

asm_inthandler21注册在idt的第0x21号。这样，如果发生中断了，CPU就会自动调用asm_inthandler21。这里的2 * 8表示的是asm_inthandler21属于哪一个段，即段号是2，乘以8是因为低3位有着别的意思，这里低3位必须是0。

所以，“2 * 8” 也可以写成 “2<<3”， 当然，写成16也可以。

不过，号码为2的段，究竟是什么样的段呢？

  1. set_segmdesc(gdt + 2, LIMIT_BOTPAK, ADR_BOTPAK, AR_CODE32_ER);

程序中有以上语句，说明这个段正好涵盖了整个bootpack.hrb。

最后的AR_INTGATE32将IDT的属性，设定为0x008e。它表示这是用于中断处理的有效设定。

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还有就是对bootpack.c的HariMain的补充。“io_sti();”仅仅是执行STI指令，它是CLI的逆指令。就是说，执行STI指令后，IF（interrupt flag，中断许可标志位）变为1，CPU接受来自外部设备的中断（参考4.6节）。CPU的中断信号只有一根，所以IF也只有一个，不像PIC那样有8位。

在HariMain的最后，修改了PIC的IMR，以便接受来自键盘和鼠标的中断。这样程序就完成了。只要按下键盘上某个键，或动一动鼠标，中断信号就会传到CPU，然后CPU执行中断处理程序，输出信息。

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那好，我们运行一下试试看。“make run”……然后按下键盘上的“A”……哦！显示了一行信息。

6　中断处理程序的制作（harib03e） - 图3

按下字母A之后

让我们先退出程序，再运行一次“make run”吧。这次我们随便转转鼠标。但怎么让鼠标转起来呢？首先我们在QEMU画面的某个地方单击一下，这样就把鼠标与QEMU绑定在一起了，鼠标事件都会由QEMU接受并处理。然后我们上下左右移动鼠标，就会产生中断。哎？怎么没反 应呢？

6　中断处理程序的制作（harib03e） - 图4

哎？明明动了鼠标嘛？！

在这个状态下，我们不能对Windows进行操作，所以只好按下Ctr键再按Alt键，先把鼠标从QEMU中解放出来。然后点击“×”，关闭QEMU窗口。

虽然今天的结果还不能让人满意，但天色已经很晚了，就先到此为止吧。原因嘛，让我们来思考一夜。但不论怎么说，键盘的中断设定已经成功了，至于鼠标的问题，肯定也能很快找到原因的。我们明天再继续吧。