《汇编语言》第13章 int指令
中断信息可以来自 CPU 的内部和外部,当 CPU 的内部有需要处理的事情发生的时候,将产生需要马上处理的中断信息,引发中断过程。在第12章中,我们讲解了中断过程和两种内中断的处理。
这一章中,我们讲解另一种重要的内中断,由int指令引发的中断。
13.1 int指令
int指令的格式为:int n,n为中断类型码,它的功能是引发中断过程。CPU执行int n指令,相当于引发一个n号中断的中断过程,执行过程如下。
(1)取中断类型码n;
(2)标志寄存器入栈,IF=0,TF=0;
(3)CS、IP入栈;
(4)(IP)=(n*4),(CS)=(n*4+2)。从此处转去执行n号中断的中断处理程序。
可以在程序中使用int指令调用任何一个中断的中断处理程序。例如,下面的程序:
;p12_1.asm 13.1 int指令
;调用0号中断指令测试assume cs:code
code segment
start: mov ax,0b800h mov es,ax mov byte ptr es:[12*160+40*2],'!'int 0code ends
end start
运行调试
这个程序在Windows2000中的DOS方式下执行时,将在屏幕中间显示一个"!",然后显示“Divide overflow”后返回到系统中。“!”是我们编程显示的,而“Divide overflow"是哪里来的呢?我们的程序中又没有做除法,不可能产生除法溢出。
程序是没有做除法,但是在结尾使用了int0指令。CPU执行int0指令时,将引发中断过程,执行0号中断处理程序,而系统设置的0号中断处理程序的功能是显示"Divide overflow”,然后返回到系统。
可见,int指令的最终功能和call指令相似,都是调用一段程序。
一般情况下,系统将一些具有一定功能的子程序,以中断处理程序的方式提供给应用程序调用。我们在编程的时候,可以用 int 指令调用这些子程序。当然,也可以自己编写一些中断处理程序供别人使用。以后,我们可以将中断处理程序简称为中断例程。
13.2 编写供应用程序调用的中断例程
前面,我们已经编写过中断0的中断例程了,现在我们讨论可以供应用程序调用的中断例程的编写方法。下面通过两个问题来讨论。
问题一:编写、安装中断7ch的中断例程。
功能:求一word型数据的平方。
参数:(ax)=要计算的数据。
返回值:dx、ax中存放结果的高16位和低16位。
应用举例:求2*3456^2。
;p13_2.asm
assume cs:code
code segment
start: mov ax,3456 ;(ax)=3456int 7ch ;调用中断7ch的中断例程,计算ax中的数据的平方add ax,ax adc dx,dx ;dx:ax存放结果,将结果乘以2 mov ax,4c00h int 21h code ends
end start
分析一下,我们要做以下3部分工作。
(1)编写实现求平方功能的程序;
(2)安装程序,将其安装在0:200处;
(3)设置中断向量表,将程序的入口地址保存在7ch表项中,使其成为中断7ch的中断例程。
安装程序如下。
;p13_2i.asm p13_2的中断程序
;安装程序如下。assume cs:code
code segment
start: mov ax,cs mov ds,ax mov si,offset sqr ;设置ds:si指向源地址mov ax,0mov es,ax mov di,200h ;设置ds:si指向目的地址mov cx,offset sqrend - offset sqr ;设置cx为传输长度cld ;设置传输方向为正rep movsb mov ax,0mov es,ax mov word ptr es:[7ch*4],200h mov word ptr es:[7ch*4+2],0mov ax,4c00hint 21hsqr: mul ax iret sqrend: nop code ends
end start
运行调试;
先执行p13_2i.exe中断程序,再执行debug p13_2.exe
执行主程程序的int 7c指令后,跳转到中断程序
注意,在中断例程 sqr 的最后,要使用 iret 指令。用汇编语法描述,iret 指令的功能为:
pop IP
pop cs
popf
CPU 执行 int 7ch 指令进入中断例程之前,标志寄存器、当前的 CS 和 IP 被压入栈中,在执行完中断例程后,应该用iret指令恢复int 7ch执行前的标志寄存器和CS、IP的值,从而接着执行应用程序。
int指令和iret指令的配合使用与call指令和ret指令的配合使用具有相似的思路。
问题二:编写、安装中断7ch的中断例程。
功能:将一个全是字母,以0结尾的字符串,转化为大写。
参数:ds:si指向字符串的首地址。
应用举例:将 data段中的字符串转化为大写。
;p13_3.asm assume cs:code
data segment db 'conversation',0
data ends code segment
start: mov ax,data mov ds,ax mov si,0int 7chmov ax,4c00hint 21h code ends
end start
安装程序如下。
;p13_3i.asm
;问题二的安装程序,先执行安装程序,再执行主程序assume cs:code
code segment ;安装程序
start: mov ax,cs mov ds,ax mov si,offset capital mov ax,0mov es,ax mov di,200h ;把中断处理程序安装到0: 200位置mov cx,offset capitalend-offset capital cld rep movsb ;设置向量表mov ax,0mov es,ax mov word ptr es:[7ch*4],200hmov word ptr es:[7ch*4+2],0mov ax,4c00hint 21h capital: push cx push si change: mov cl,[si]mov ch,0jcxz ok and byte ptr [si],11011111b ;小写转大写inc si jmp short changeok: pop si pop cx iret capitalend: nop code ends
end start
运行调试:
先执行安装程序,再执行主程序:
执行int 7c指令,跳转到中断程序执行小写转大写功能
小写转大写
执行iret指令回到主程序
在中断例程capital中用到了寄存器si和cx,编写中断例程和编写子程序的时候具有同样的问题,就是要避免寄存器的冲突。应该注意例程中用到的寄存器的值的保存和恢复。
13.3 对 int、iret和栈的深入理解
问题:用7ch中断例程完成loop指令的功能。
loop s 的执行需要两个信息,循环次数和到 s 的位移,所以,7ch 中断例程要完成loop 指令的功能,也需要这两个信息作为参数。我们用 cx 存放循环次数,用 bx 存放位移。
应用举例:在屏幕中间显示80个'!'。
;p13_4.asm assume cs:code
code segment ; CS: IP的值
start: mov ax,0b800h ;076A: 0000mov es,ax ;076A: 0003mov di,160*12 ;076A: 0005;设置从标号se到标号s的转移位移mov bx,offset s - offset se ;076A: 0008 bx=000E-0017=FFF7mov cx,20 ;076A: 000Bs: mov byte ptr es:[di],'!' ;076A: 000E s标号的偏移地址;076A: 000Fadd di,2 ;076A: 0012int 7ch ;076A: 0015 如果(cx)≠0,转移到标号s处;push psw, push cs, push ip se: nop ;076A: 0017 se标号的偏移地址mov ax,4c00h ;076A: 0018int 21h ;076A: 001Bcode ends
end start
在上面的程序中,用int7ch调用7ch中断例程进行转移,用bx传递转移的位移。
分析:为了模拟loop指令,7ch中断例程应具备下面的功能。
(1) dec cx;
(2)如果(cx)≠0,转到标号s处执行,否则向下执行。
下面我们分析7ch中断例程如何实现到目的地址的转移。
(1)转到标号s显然应设(CS)=标号s的段地址,(IP)=标号s的偏移地址。
(2)那么,中断例程如何得到标号s的段地址和偏移地址呢?
int 7ch 引发中断过程后,进入 7ch中断例程,在中断过程中,当前的标志寄存器、CS和IP都要压栈,此时压入的CS和IP中的内容,分别是调用程序的段地址(可以认为是标号s的段地址)和int 7ch后一条指令的偏移地址(即标号se的偏移地址)。
可见,在中断例程中,可以从栈里取得标号s的段地址和标号se的偏移地址,而用标号se的偏移地址加上bx中存放的转移位移就可以得到标号s的偏移地址。
(3)现在知道,可以从栈中直接和间接地得到标号s的段地址和偏移地址,那么如何用它们设置CS:IP呢?
可以利用iret指令,我们将栈中的se的偏移地址加上bx中的转移位移,则栈中的se 的偏移地址就变为了s的偏移地址。我们再使用iret指令,用栈中的内容设置CS、IP,从而实现转移到标号s处。
7ch中断例程如下。
;p13_4i.asm 13.3 对 int、iret和栈的深入理解
;问题:用7ch中断例程完成loop指令的功能。
;;安装程序,先执行安装程序,再执行主程序assume cs:code
code segment ;安装程序
start: mov ax,csmov ds,ax mov si,offset lpmov ax,0mov es,ax mov di,200h ;把中断处理程序安装到0: 200位置mov cx,offset lpend-offset lpcld rep movsb ;设置向量表mov ax,0mov es,ax mov word ptr es:[7ch*4],200h mov word ptr es:[7ch*4+2],0mov ax,4c00h int 21h ;中断程序lp: push bp mov bp,sp dec cx jcxz lpret add ss:[bp+2],bxlpret: pop bp iret lpend: nop code ends
end start
运行调试,先执行中断程序 ,再调试主程序
执行int 7ch指令后,跳转到中断程序
此时的栈结构为
接着继续往下执行
当执行完add ss:[bp+2],bx,栈中的IP的值为000E,结构如下:
继续执行,iret指令执行完后,从栈中取相应的数据,然后跳转到s标号处理执行
然后继续循环执行,直到cx为0时,中止循环。
因为要访问栈,使用了bp,在程序开始处将 bp 入栈保存,结束时出栈恢复。当要修改栈中se的偏移地址的时候,栈中的情况为:栈顶处是bp原来的数值,下面是se的偏移地址,再下面是s的段地址,再下面是标志寄存器的值。而此时,bp中为栈顶的偏移地址,所以((ss)*16+(bp)+2)处为se的偏移地址,将它加上bx中的转移位移就变为s的偏移地址。最后用iret出栈返回,CS:IP即从标号s处开始执行指令。
如果(cx)=0,则不需要修改栈中 se 的偏移地址,直接返回即可。CPU 从标号 se 处向下执行指令。
检测点13.1
(1)在上面的内容中,我们用 7ch 中断例程实现 loop 的功能,则上面的 7ch 中断例程所能进行的最大转移位移是多少? FFFF
(2)用7ch中断例程完成jmp near ptrs指令的功能,用bx向中断例程传送转移位移。
应用举例:在屏幕的第12行,显示data段中以0结尾的字符串。
;jc13_1.asm 检测点13.1assume cs:code
data segment db 'conversation',0
data ends
code segment
start: mov ax,data mov ds,ax mov si,0mov ax,0b800hmov es,ax mov di,12*160s: cmp byte ptr ds:[si],0je ok ;如果是0跳出循环mov al,ds:[si]mov es:[di],al mov al,02hmov es:[di+1],al ;设置颜色inc si add di,2mov bx,offset s - offset ok ;设置从标号ok到标号s的转移位移int 7ch ;转移到标号s处ok: mov ax,4c00h int 21h code ends
end start
中断程序代码:
;jc13_1i.asm 检测点13.1的中断程序assume cs:code
code segment ;安装程序
start: mov ax,csmov ds,ax mov si,offset lp mov ax,0mov es,ax mov di,200h ;把中断处理程序安装到0: 200h位置mov cx,offset lpend - offset lp cld rep movsb ;设置向量表mov ax,0mov es,ax mov word ptr es:[7ch*4],200h mov word ptr es:[7ch*4+2],0mov ax,4c00h int 21h lp: push bp mov bp,sp add ss:[bp+2],bxpop bp iret ;跳转到s标号处理mov ax,4c00h int 21h lpend: nop code ends
end start
编译运行:
13.4 BIOS和DOS所提供的中断例程
在系统板的ROM中存放着一套程序,称为BIOS(基本输入输出系统),BIOS中主要包含以下几部分内容。
(1)硬件系统的检测和初始化程序;
(2)外部中断(第15章中进行讲解)和内部中断的中断例程;
(3)用于对硬件设备进行I/O操作的中断例程;
(4)其他和硬件系统相关的中断例程。
操作系统 DOS 也提供了中断例程,从操作系统的角度来看,DOS 的中断例程就是操作系统向程序员提供的编程资源。
BIOS和DOS在所提供的中断例程中包含了许多子程序,这些子程序实现了程序员在编程的时候经常需要用到的功能。程序员在编程的时候,可以用 int 指令直接调用 BIOS 和DOS提供的中断例程,来完成某些工作。
和硬件设备相关的DOS中断例程中,一般都调用了BIOS的中断例程。
13.5 BIOS和DOS中断例程的安装过程
前面的课程中,我们都是自己编写中断例程,将它们放到安装程序中,然后运行安装程序,将它们安装到指定的内存区中。此后,别的应用程序才可以调用。
而 BIOS 和 DOS 提供的中断例程是如何安装到内存中的呢?我们下面讲解它们的安装过程。
(1)开机后,CPU一加电,初始化(CS)=0FFFH,(IP)=0,自动从FFF:0单元开始执行程序。FFF:0 处有一条转跳指令,CPU执行该指令后,转去执行 BIOS 中的硬件系统检测和初始化程序。
(2)初始化程序将建立 BIOS 所支持的中断向量,即将 BIOS 提供的中断例程的入口地址登记在中断向量表中。注意,对于BIOS所提供的中断例程,只需将入口地址登记在中断向量表中即可,因为它们是固化到ROM中的程序,一直在内存中存在。
(3)硬件系统检测和初始化完成后,调用 int 19h 进行操作系统的引导。从此将计算机交由操作系统控制。
(4)DOS 启动后,除完成其他工作外,还将它所提供的中断例程装入内存,并建立相应的中断向量。
检测点13.2
判断下面说法的正误:
(1)我们可以编程改变 FFFF:0处的指令,使得CPU不去执行BIOS中的硬件系统检测和初始化程序。
答:FFFF:0处的内容无法改变,他是ROM只读的。
(2)int 19h中断例程,可以由DOS提供。
答:错误,先调用 int 19h后启动DOS
13.6 BIOS中断例程应用
下面我们举几个例子,来看一下BIOS中断例程的应用。
int 10h 中断例程是 BIOS 提供的中断例程,其中包含了多个和屏幕输出相关的子程序。
一般来说,一个供程序员调用的中断例程中往往包括多个子程序,中断例程内部用传递进来的参数来决定执行哪一个子程序。BIOS和DOS提供的中断例程,都用ah来传递内部子程序的编号。
下面看一下int 10h中断例程的设置光标位置功能。
mov ah,2;置光标
mov bh,0;第0页
mov dh,5;dh中放行号
mov dl,12;d1中放列号
int 10h
(ah)=2表示调用第10h号中断例程的2号子程序,功能为设置光标位置,可以提供光标所在的行号(80*25 字符模式下:0~24)、列号(80*25 字符模式下:0~79),和页号作为参数。
(bh)=0,(dh)=5,(dl)=12,设置光标到第0页,第5行,第12列。
bh中页号的含义:内存地址空间中,B8000H~BFFFH共32kB的空间,为80*25彩色字符模式的显示缓冲区。一屏的内容在显示缓冲区中共占4000个字节。
显示缓冲区分为8页,每页 4KB(≈4000B),显示器可以显示任意一页的内容。一般情况下,显示第0页的内容。也就是说,通常情况下,B8000H~B8F9FH中的4000个字节的内容将出现在显示器上。
再看一下int 10h中断例程的在光标位置显示字符功能。
mov ah,9;在光标位置显示字符
mov al,'a';字符
mov bl,7;颜色属性
mov bh,0;第0页
mov cx,3;字符重复个数
int 10h
(ah)=9表示调用第10h号中断例程的9号子程序,功能为在光标位置显示字符,可以提供要显示的字符、颜色属性、页号、字符重复个数作为参数。
bl中的颜色属性的格式如下。
可以看出,和显存中的属性字节的格式相同。
编程:在屏幕的5行12列显示3个红底高亮闪烁绿色的'a'。
;p13_5.asm 13.6 BIOS中断例程应用
;编程:在屏幕的5行12列显示3个红底高亮闪烁绿色的'a'。assume cs:code
code segment
start: mov ah,2 ;设置光标mov bh,0 ;第0页mov dh,5 ;dh中放行号mov dl,12 ;dl中放列号int 10hmov ah,9 ;在光标位置显示字符mov al,'a' ;字符mov bl,11001010b ;颜色属性mov bh,0 ;第0页mov cx,3 ;字符重复个数int 10hmov ax,4c00h int 21h
code ends
end start
注意,闪烁的效果必须在全屏DOS方式下才能看到。
13.7 DOS中断例程应用
int 2lh中断例程是DOS提供的中断例程,其中包含了DOS提供给程序员在编程时调用的子程序。
我们前面一直使用的是int 2lh中断例程的4ch号功能,即程序返回功能,如下:
mov ah,4ch;程序返回
mov al,0;返回值
int 21h
(ah)=4ch表示调用第21h号中断例程的4ch号子程序,功能为程序返回,可以提供返回值作为参数。
我们前面使用这个功能的时候经常写做:
mov ax,4c00h
int 21h
我们看一下int 2lh中断例程在光标位置显示字符串的功能:
ds:dx指向字符串;要显示的字符串需用"S"作为结束符
mov ah,9;功能号9,表示在光标位置显示字符串
int 21h
(ah)=9表示调用第21h号中断例程的9号子程序,功能为在光标位置显示字符串,可以提供要显示字符串的地址作为参数。
编程:在屏幕的5行12列显示字符串“Welcome to masm!”。
;p13_6.asm 13.7 DOS中断例程应用assume cs:code data segment db 'Welcome to masm','$'
data ends code segment
start: mov ah,2 ;设置光标mov bh,0 ;第0页mov dh,5 ;dh中放行号mov dl,12 ;dl中放列号int 10h mov ax,data mov ds,ax mov dx,0 ;ds:dx指向字符串的首地址data:0mov ah,9int 21h mov ax,4c00h int 21h
code ends
end start
运行结果:
上述程序在屏幕的5行12列显示字符串“Welcome to masm!”,直到遇见“$”(“$”本身并不显示,只起到边界的作用)。
如果字符串比较长,遇到行尾,程序会自动转到下一行开头处继续显示;如果到了最后一行,还能自动上卷一行。
DOS 为程序员提供了许多可以调用的子程序,都包含在int 21h中断例程中。我们这里只对原理进行了讲解,对于DOS提供的所有可调用子程序的情况,读者可以参考相关的书籍。