嵌入式软件工程师-嵌入式系统开发-汇编语言_中断与异常处理.docx

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汇编语言中断与异常处理基础

1中断和异常的概念

在计算机系统中，中断和异常是两种重要的控制流机制，它们允许处理器在执行正常程序流程时，响应外部事件或内部错误，从而执行特定的处理程序。这种机制对于实现实时响应、错误处理和系统管理功能至关重要。

1.1中断

中断通常由外部硬件设备或定时器触发，是处理器对这些事件的响应。例如，键盘按下、网络数据到达或定时器到期等事件都会产生中断。处理器在接收到中断信号后，会暂停当前正在执行的程序，转而执行中断服务程序（ISR），处理完中断事件后再返回到被中断的程序继续执行。

1.1.1示例：x86架构下的中断处理

在x86架构中，中断通过中断向量表（InterruptVectorTable,IVT）来管理。当处理器接收到中断信号时，它会根据中断类型查找IVT中的相应条目，从而跳转到正确的中断服务程序。

;假设我们正在处理一个键盘中断

;定义中断服务程序

keyboard_isr:

;保存寄存器状态

pushax

pushbx

pushcx

pushdx

;处理键盘中断

;读取键盘状态寄存器

inal,60h

;读取键盘数据寄存器

inal,61h

;打印读取的键盘数据

;假设我们使用BIOS中断来显示字符

movah,0Eh

int10h

;恢复寄存器状态

popdx

popcx

popbx

popax

;发送中断结束信号

moval,20h

out20h,al

;返回中断前的状态

iret

1.2异常

异常通常由处理器在执行指令时检测到的错误或特殊情况触发，如除数为零、访问非法内存地址或执行非法指令等。异常处理程序（EHP）用于处理这些内部错误，以防止系统崩溃或数据损坏。

1.2.1示例：x86架构下的异常处理

在x86架构中，异常处理类似于中断处理，但通常由处理器内部的错误检测机制触发。

;假设我们正在处理一个除数为零的异常

;定义异常处理程序

divide_by_zero_ehp:

;保存寄存器状态

pushax

pushbx

pushcx

pushdx

;处理除数为零的异常

;打印错误信息

movah,09h

leadx,divide_by_zero_error_message

int21h

;恢复寄存器状态

popdx

popcx

popbx

popax

;返回异常前的状态

iret

;错误信息

divide_by_zero_error_messagedbError:Divisionbyzero,0

2中断与异常的区别与联系

尽管中断和异常在处理机制上有很多相似之处，但它们之间存在一些关键的区别：

触发源：中断通常由外部硬件设备触发，而异常由处理器内部的错误或特殊情况触发。

可预测性：中断的触发是不可预测的，而异常的触发通常与程序中的错误有关，因此在一定程度上是可预测的。

处理优先级：中断和异常的处理优先级可能不同，这取决于具体系统的设计。例如，硬件中断可能具有更高的优先级，以确保实时响应。

然而，中断和异常在处理流程上有很多共同点，如保存和恢复寄存器状态、跳转到特定的处理程序以及返回到中断或异常发生前的程序状态。这种相似性使得在设计和实现中断与异常处理系统时，可以采用类似的方法和策略。

在实际应用中，中断和异常处理机制是紧密相连的，它们共同构成了计算机系统中重要的控制流管理部分，确保了系统的稳定性和响应性。#中断向量与中断服务程序

3中断向量表的建立

在计算机系统中，中断向量表是一个关键的结构，用于存储中断服务程序的地址。当处理器接收到中断信号时，它会根据中断类型查找相应的中断向量，从而跳转到正确的中断服务程序进行处理。中断向量表的建立是确保系统能够正确响应和处理中断的基础。

3.1原理

中断向量表通常位于内存的固定位置，每个中断类型都有一个对应的向量。向量的大小取决于处理器的架构，例如在x86架构中，每个向量占用4个字节，存储的是中断服务程序的段地址和偏移地址。在更现代的架构中，如x86-64，每个向量可能占用8个字节，直接存储64位的地址。

3.2建立过程

在系统初始化时，中断向量表会被填充。每个中断类型（如硬件中断、软件中断、异常等）的向量都会被设置为指向相应的中断