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[操作系统]Linux内核系列—8.操作系统开发之时钟中断


外部中断的情况复杂一些,因为需要建立硬件中断与向量号之间的对应关系。外部中断分为不可屏蔽中断(NMI)和可屏蔽中断两种,分别由CPU的两根引脚NMI和INTR来接收。如下图所示:

可屏蔽中断与CPU的关系是通过对可编程中断控制器8259A建立起来的。8259A可以认为它是中断机制中所有外围设备的一个代理。在BIOS初始化它的时候,IRQ0~IRQ7被设置为对应向量号08h~0Fh,在保护模式下向量号08h~0Fh已经被占用了,所以我们不得不重新设置主从8259A。

对8259A的设置并不复杂,通过向相应的端口写入特定的ICW来实现。主8259A对应的端口地址是20h和21h,从8259A对应的端口地址是A0h和A1h。ICW共有4个。初始化过程如下:

1.往端口20h(主片)或A0h(从片)写入ICW1.

2.往端口21h(主片)或A1h(从片)写入ICW2.

3.往端口21h(主片)或A1h(从片)写入ICW3.

4.往端口21h(主片)或A1h(从片)写入ICW4.

这4步的顺序是不能颠倒的。

ICW格式如下

Init8259A:	mov	al, 011h	out	020h, al	; 主8259, ICW1.	call	io_delay	out	0A0h, al	; 从8259, ICW1.	call	io_delay	mov	al, 020h	; IRQ0 对应中断向量 0x20	out	021h, al	; 主8259, ICW2.	call	io_delay	mov	al, 028h	; IRQ8 对应中断向量 0x28	out	0A1h, al	; 从8259, ICW2.	call	io_delay	mov	al, 004h	; IR2 对应从8259	out	021h, al	; 主8259, ICW3.	call	io_delay	mov	al, 002h	; 对应主8259的 IR2	out	0A1h, al	; 从8259, ICW3.	call	io_delay	mov	al, 001h	out	021h, al	; 主8259, ICW4.	call	io_delay	out	0A1h, al	; 从8259, ICW4.	call	io_delay	mov	al, 11111110b	; 仅仅开启定时器中断	;mov	al, 11111111b	; 屏蔽主8259所有中断	out	021h, al	; 主8259, OCW1.	call	io_delay	mov	al, 11111111b	; 屏蔽从8259所有中断	out	0A1h, al	; 从8259, OCW1.	call	io_delay	ret

我们通过对端口21h和A1h的操作屏蔽了所有的外部中断,写入OCW,在以下两种情况下用到它:

1.屏蔽或打开外部中断。

2.发送EOI给8259A以通知它中断处理结束。

若想屏蔽或打开外部中断,只需要往8259A写入OCW1就可以了。OCW1格式如下:

若想屏蔽某一个中断,将对应那一位设成1就可以了。EOI就是当每一次中断处理结束,需要发送一个EOI给8259A,以便继续接收中断。而发送EOI是通过往端口20h或A0h写OCW2来实现的。OCW2的格式如上图所示。

发送EOI给8259A可以由如下代码完成:

mov al, 20hout 20h或A0h, al

 

这次我们来打开时钟中断(IRQ0),外部可屏蔽中断的发生受到两个因素的影响,只有当IF位为1,并且IMR相应位为0时才会发生。

那么,如果我们想打开时钟中断的话,一方面不仅要设计一个中断处理程序,另一方面还要设置IMR,并且设置IF位。设置IMR可以通过写OCW2来完成,而设置IF可以通过指令sti来完成。

先写一个时钟中断处理程序

_ClockHandler:ClockHandler	equ	_ClockHandler - $$	inc	byte [gs:((80 * 0 + 70) * 2)]	; 屏幕第 0 行, 第 70 列。	mov	al, 20h	out	20h, al				; 发送 EOI	iretd

修改初始化8259A的代码,时钟中断不再屏蔽

mov	al, 11111110b	; 仅仅开启定时器中断	;mov	al, 11111111b	; 屏蔽主8259所有中断	out	021h, al	; 主8259, OCW1.	call	io_delay	mov	al, 11111111b	; 屏蔽从8259所有中断	out	0A1h, al	; 从8259, OCW1.	call	io_delay

修改IDT:

%rep 32		Gate	SelectorCode32, SpuriousHandler,   0, DA_386IGate%endrep.020h:		Gate	SelectorCode32,  ClockHandler,   0, DA_386IGate%rep 95		Gate	SelectorCode32, SpuriousHandler,   0, DA_386IGate%endrep.080h:		Gate	SelectorCode32, UserIntHandler,   0, DA_386IGate

运行结果:

 

一个码农的日常 

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