6 中斷處理程序的制作（harib03e）

今天的內容所剩不多了，大家再加一把勁。鼠標是IRQ12，鍵盤是IRQ1，所以我們編寫了用于INT 0x2c和INT 0x21的中斷處理程序（handler），即中斷發(fā)生時所要調用的程序。

int.c的節(jié)選

void inthandler21(int ＊esp)
/＊ 來自PS/2鍵盤的中斷 ＊/
{
    struct BOOTINFO ＊binfo = (struct BOOTINFO ＊) ADR_BOOTINFO;
    boxfill8(binfo->vram, binfo->scrnx, COL8_000000, 0, 0, 32 ＊ 8-1, 15);
    putfonts8_asc(binfo->vram, binfo->scrnx, 0, 0, COL8_FFFFFF, "INT 21 (IRQ-1) : PS/2 keyboard");
    for (; ; ) {
        io_hlt();
    }
}

正如大家所見，這個函數(shù)只是顯示一條信息，然后保持在待機狀態(tài)。鼠標的程序也幾乎完全一樣，只是顯示的信息不同而已。“只寫鼠標程序不就行了嗎，怎么鍵盤也寫了呢？”，因為鍵盤與鼠標的處理方法很相像，所以順便寫了一下。inthandler21接收了esp指針的值，但函數(shù)中并沒有用。在這里暫時不用esp，不必在意。

■■■■■

如果這樣就能運行，那就太好了，可惜還不行。中斷處理完成之后，不能執(zhí)行“return; ”（=RET指令），而是必須執(zhí)行IRETD指令，真不好辦。而且，這個指令還不能用C語言寫。所以，還得借助匯編語言的力量修改naskfunc.nas。

本次的naskfunc.nas節(jié)選

        EXTERN _inthandler21, _inthandler2c

_asm_inthandler21:
        PUSH     ES
        PUSH     DS
        PUSHAD
        MOV      EAX, ESP
        PUSH     EAX
        MOV      AX, SS
        MOV      DS, AX
        MOV      ES, AX
        CALL     _inthandler21
        POP      EAX
        POPAD
        POP      DS
        POP      ES
        IRETD

我們只解釋鍵盤程序，因為鼠標程序和它是一樣的。最后的IRETD剛才已經講過了。最開頭的EXTERN指令，在調用（CALL）的地方再進行說明。這樣一來，問題就只剩下PUSH和POP了。

■■■■■

繼續(xù)往下說明之前，我們要先好好解釋一下棧（stack）的概念。

寫程序的時候，經常會有這種需求——雖然不用永久記憶，但需要暫時記住某些東西以備后用。這種目的的記憶被稱為緩沖區(qū)（buffer）。突然一下子接收到大量信息時，先把它們都保存在緩沖區(qū)里，然后再慢慢處理，緩沖區(qū)一詞正是來源于這層意思。根據(jù)整理記憶內容的方式，緩沖區(qū)分為很多種類。

最簡單明了的方式，就是將信息從上面逐漸加入進來，需要時再從下面一個個取出。

最先加入的信息也最先取出，所以這種緩沖區(qū)是“先進先出”（first in, first out），簡稱FIFO。這應該是最普通的方式了。有的書中也會稱之為“后進后出”（last in, last out），即LILO。叫法雖然不同，但實質上是同樣的東西。

下面要介紹的一種方式，有點類似于往桌上放書，也就是信息逐漸從上面加入進來，而取出時也從最上面開始。

最先加入的信息最后取出，所以這種緩沖區(qū)是“先進后出”（first in, last out），簡稱FILO。有的書上也稱之為“后進先出”（last in, first out），即LIFO。

■■■■■

這里要說明的棧，正是FILO型的緩沖區(qū)。PUSH將數(shù)據(jù)壓入棧頂，POP將數(shù)據(jù)從棧頂取出。PUSH EAX這個指令，相當于：

ADD ESP, -4
MOV [SS:ESP], EAX

也就是說，ESP的值減去4，以所得結果作為地址值，將寄存器中的值保存到該地址所對應內存里。反過來，POP EAX指令相當于：

MOV EAX, [SS:ESP]
ADD ESP,4

CPU并不懂棧的機制，它只是執(zhí)行了實現(xiàn)棧功能的指令而已。所以，即使是PUSH太多，或者POP太多這種沒有意義的操作，基本上CPU也都會遵照執(zhí)行。

所以，如果寫了以下程序，

PUSH EAX
PUSH ECX
PUSH EDX
各種處理
POP  EDX
POP  ECX
POP  EAX

在“各種處理”那里，即使把EAX, ECX, EDX改了，最后也還會恢復回原來的值……其實ES、DS這些寄存器，也就是靠PUSH和POP等操作而變回原來的值的。

■■■■■

還有一個不怎么常見的指令PUSHAD，它相當于：

PUSH EAX
PUSH ECX
PUSH EDX
PUSH EBX
PUSH ESP
PUSH EBP
PUSH ESI
PUSH EDI

反過來，POPAD指令相當于按以上相反的順序，把它們全都POP出來。

■■■■■

結果，這個函數(shù)只是將寄存器的值保存到棧里，然后將DS和ES調整到與SS相等，再調用_inthandler21，返回以后，將所有寄存器的值再返回到原來的值，然后執(zhí)行IRETD。內容就這些。如此小心翼翼地保存寄存器的值，其原因在于，中斷處理發(fā)生在函數(shù)處理的途中，通過IRETD從中斷處理返回以后，如果寄存器的值亂了，函數(shù)就無法正常處理下去了，所以一定要想盡辦法讓寄存器的值返回到中斷處理前的狀態(tài)。

關于在DS和ES中放入SS值的部分，因為C語言自以為是地認為“DS也好，ES也好，SS也好，它們都是指同一個段”，所以如果不按照它的想法設定的話，函數(shù)inthandler21就不能順利執(zhí)行。所以，雖然麻煩了一點，但還是要這樣做。

這么說來，CALL也是一個新出現(xiàn)的指令，它是調用函數(shù)的指令。這次要調用一個沒有定義在naskfunc.nas中的函數(shù)，所以我們最初用一個EXTERN指令來通知nask:“馬上要使用這個名字的標號了，它在別的源文件里，可不要搞錯了”。

■■■■■

好了，這樣_asm_inthandler21的講解就沒有問題了吧。下面要說明的，就是要將這個函數(shù)注冊到IDT中去這一點。我們在dsctbl.c的init_gdtidt里加入以下語句。

/＊ IDT的設定 ＊/
set_gatedesc(idt + 0x21, (int) asm_inthandler21, 2 ＊ 8, AR_INTGATE32);
set_gatedesc(idt + 0x2c, (int) asm_inthandler2c, 2 ＊ 8, AR_INTGATE32);

asm_inthandler21注冊在idt的第0x21號。這樣，如果發(fā)生中斷了，CPU就會自動調用asm_inthandler21。這里的2 * 8表示的是asm_inthandler21屬于哪一個段，即段號是2，乘以8是因為低3位有著別的意思，這里低3位必須是0。

所以，“2 * 8”也可以寫成 “2<<3”，當然，寫成16也可以。

不過，號碼為2的段，究竟是什么樣的段呢？

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

程序中有以上語句，說明這個段正好涵蓋了整個bootpack.hrb。

最后的AR_INTGATE32將IDT的屬性，設定為0x008e。它表示這是用于中斷處理的有效設定。

■■■■■

還有就是對bootpack.c的HariMain的補充。“io_sti(); ”僅僅是執(zhí)行STI指令，它是CLI的逆指令。就是說，執(zhí)行STI指令后，IF（interrupt flag，中斷許可標志位）變?yōu)?, CPU接受來自外部設備的中斷（參考4.6節(jié)）。CPU的中斷信號只有一根，所以IF也只有一個，不像PIC那樣有8位。

在HariMain的最后，修改了PIC的IMR，以便接受來自鍵盤和鼠標的中斷。這樣程序就完成了。只要按下鍵盤上某個鍵，或動一動鼠標，中斷信號就會傳到CPU，然后CPU執(zhí)行中斷處理程序，輸出信息。

■■■■■

那好，我們運行一下試試看。“make run”……然后按下鍵盤上的“A”……哦！顯示了一行信息。

讓我們先退出程序，再運行一次“make run”吧。這次我們隨便轉轉鼠標。但怎么讓鼠標轉起來呢？首先我們在QEMU畫面的某個地方單擊一下，這樣就把鼠標與QEMU綁定在一起了，鼠標事件都會由QEMU接受并處理。然后我們上下左右移動鼠標，就會產生中斷。哎？怎么沒反應呢？

在這個狀態(tài)下，我們不能對Windows進行操作，所以只好按下Ctr鍵再按Alt鍵，先把鼠標從QEMU中解放出來。然后點擊“×”，關閉QEMU窗口。

雖然今天的結果還不能讓人滿意，但天色已經很晚了，就先到此為止吧。原因嘛，讓我們來思考一夜。但不論怎么說，鍵盤的中斷設定已經成功了，至于鼠標的問題，肯定也能很快找到原因的。我們明天再繼續(xù)吧。