x86 汇编/可编程中断控制器

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最初的 IBM PC 包含一个名为 **可编程中断控制器** 的芯片，用于处理来自系统的传入中断请求，并以有序的方式将它们发送到 MPU 进行处理。最初的中断控制器是 8259A 芯片，虽然现代计算机将使用更新的变体。最常见的替代品是 APIC (高级可编程中断控制器)，它本质上是旧 PIC 芯片的扩展版本，以保持向后兼容性。本页将介绍 8259A。

功能

8259A 的功能实际上很简单。每个 PIC 有 8 个输入线，称为中断请求 (IRQ)，编号从 0 到 7。当这些线之一变为高电平时，PIC 会提醒 CPU 并发送相应的中断号。这个数字是通过将 IRQ 编号 (0 到 7) 加到内部 "向量偏移" 值来计算的。CPU 使用这个值来执行相应的中断服务例程。（有关更多信息，请参阅高级中断）。

当然，这并不像看起来那么简单，因为每个系统都有两个 PIC，一个 "主" 和一个 "从"。所以，当从机发出中断时，它实际上是发送到主机的，主机再将它发送到 CPU。这样，中断就会级联，处理器可以有 16 个 IRQ 线。在这 16 个 IRQ 线中，有一个是用于两个 PIC 芯片相互通信的，因此可用 IRQ 的数量减少到 15 个。

虽然 cli 和 sti 可用于禁用和启用 *所有* 硬件中断，但有时需要有选择地禁用来自某些设备的中断。为此，PIC 有一个内部 8 位寄存器，称为中断屏蔽寄存器 (IMR)。该寄存器中的位决定哪些 IRQ 传递到 CPU。如果一个 IRQ 被触发，但 IMR 中的对应位被设置，则它会被忽略，不会发送任何内容到 CPU。

IRQ

在 15 个可用的 IRQ 中，一些与一种类型的设备普遍相关联

IRQ 0 ‒ 系统定时器
IRQ 1 — 键盘控制器
IRQ 3 — 串行端口 COM2
IRQ 4 — 串行端口 COM1
IRQ 5 — 行式打印终端 2
IRQ 6 — 软盘控制器
IRQ 7 — 行式打印终端 1
IRQ 8 — RTC 定时器
IRQ 9 - X86_Assembly/ACPI
IRQ 12 — 鼠标控制器
IRQ 13 — 数学协处理器
IRQ 14 — ATA 通道 1
IRQ 15 — ATA 通道 2

编程

系统中的两个 PIC 各自分配一个命令端口和一个数据端口

	PIC1	PIC2
命令	0x20	0xA0
数据	0x21	0xA1

屏蔽

通常，从数据端口读取会返回 IMR 寄存器（见上文），写入到它会设置该寄存器。我们可以利用这一点来设置哪些 IRQ 应该被忽略。例如，要禁用 IRQ 6（软盘控制器）触发

in ax, 0x21
or ax, (1 << 6)
out 0x21, ax

同样，要禁用 IRQ 12（鼠标控制器）

in ax, 0xA1
or ax, (1 << 4)   ;IRQ 12 is actually IRQ 4 of PIC2
out 0xA1, ax

重映射

另一个常见任务，通常在操作系统初始化期间执行，是重映射 PIC。也就是说，改变它们的内部向量偏移量，从而改变它们发送的中断号。PIC1 的初始向量偏移量为 8，因此它会触发中断号 8 到 15。不幸的是，低 32 个中断中的一些被 CPU 用于异常（除零、页面错误等），导致硬件中断和软件中断之间发生冲突。对此的通常解决方案是将 PIC1 重映射到从 32 开始，并且通常将 PIC2 紧随其后从 40 开始。这需要完全重新启动 PIC，但实际上并不困难，只需八个 out 即可完成。

mov al, 0x11
out 0x20, al     ;restart PIC1
out 0xA0, al     ;restart PIC2

mov al, 0x20
out 0x21, al     ;PIC1 now starts at 32
mov al, 0x28
out 0xA1, al     ;PIC2 now starts at 40

mov al, 0x04
out 0x21, al     ;setup cascading
mov al, 0x02
out 0xA1, al

mov al, 0x01
out 0x21, al
out 0xA1, al     ;done!