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# System Interruption
## BIOS 调用
* **在主板内存较高地址区内的ROM**(只读存储器)中,固化了PC机的基本输入/输出系统BIOS(Basic Input/Output System)。 BIOS 提供了系统加电自检、引导并装人操作系统、主要I/O设备的控制等功能。主要的外部设备,如键盘、显示系统、磁盘(软盘和硬盘)、打印机、系统时钟等,都有相应的中断调用。主要的BIOS中断类型如下表所示。
| 中断号 | 功能 | 中断号 | 功能 |
| :-: | :--------: | :-: | :-----: |
| 0H | 除法出错 | 10H | 显示器 |
| 1H | 单步中断 | 11H | 设备校验 |
| 2H | 不可屏蔽中断 | 12H | 内存大小检查 |
| 3H | 断点中断 | 13H | 磁盘 |
| 4H | 溢出中断 | 14H | 异步通信 |
| 5H | 打印屏幕中断 | 15H | I/O系统扩充 |
| 8H | 8254系统定时中断 | 16H | 键盘 |
| 9H | 键盘中断 | 17H | 打印机 |
| BH | 异步通信串口1中断 | 18H | 驻留BIOS |
| CH | 异步通信串口0中断 | 19H | 引导 |
| DH | 硬件中断 | 1AH | 时钟 |
| EH | 软盘中断 | 1BH | 键盘Break |
| FH | 并行打印机中断 | 1CH | 定时器 |
* 左侧栏中的中断号都小于10H，为系统的**硬中断**，所谓硬中断,是由I/O硬件事件触发的,一般不由程序调用(尽管可以调用它们)。这类中断提供的是真正面向I/O硬件的中断例程。
* 右侧栏中的中断号大于等于10H的，为**软中断**,它不由I/O硬件事件触发,是供系统软件和用户程序调用的一组功能。
* 一些主要的I/O设备，如键盘、显示器、打印机、磁盘、异步通信口、时钟等都**拥有这两种中断**。
## DOS中断调用
* DOS是磁盘操作系统(Disk Operating System)的简称.DOS是由BIOS在开机后装入内存的,它提供了任务管理、设备管理、用户界面管理、文件管理等各种服务。
* 本来DOS是一套标准的软件,不会产生什么中断。但DOS借用了BIOS用软中断提供功能调用的方法,将它为编程者准备的API(应用程序编程接口)都以中断调用方式来提供。这些功能调用也不仅仅是1/O设备的功能调用。
* **大多数为用户提供的功能调用都位于软中断21H中**,但还有其他一些DOS中断调用。主要的DOS中断调用如下表所示。
| 中断号 | 功能 |
| :------: | :------------: |
| 20H | 程序终止 |
| 21H | 主要的DOS功能调用 |
| 22H | 结束地址 |
| 23H | Ctrl+Break出错地址 |
| 24H | 严重出错处理 |
| 25H | 绝对磁盘读 |
| 26H | 绝对磁盘写 |
| 27H | 终止并驻留内存 |
| 28H\~3EH | DOS内部使用的中断 |
| 2FH | 补充的DOS中断 |
| 30H\~3FH | 保留给DOS |
* 对编程者来说，使用的主要是21H中断调用。
* DOS在21H中断调用中给出了绝大多数用户编程所需的功能,所以有时也将对21H的调用称为DOS功能调用。
* 对DOS21H功能的调用,只需将**AH**置成功能号,其他寄存器置上该功能号所规定的参数,即可完成所需的功能。
* 例如,要从应用程序中返回DOS的功能调用方法是:
```
MOV AH, 4CH
MOV AL, 返回码
INT 21H
```
平时我们直接使用 `MOV AX, 4C00H` 就是返回码为0的返回到DOS。
## 键盘I/O调用
* 这里大部分使用栗子进行说明。
### IBM键盘的扫描码表
\
可以看出该表和我们的键盘是对应的（标准Windows的键盘)，从最左上角的ESC开始编号直到最后的Shift(右)都是可以根据键盘的位置直接读数确定的。
### 键盘缓冲区
* 用户每按下一个键，都会产生一个**键盘中断**(如果允许中断的话)。
* 键盘的中断处理程序会根据用户按下的键,决定是否求出所按键的ASCII码,否则,将只给出该键的扫描码。
* 由于所按键并不会马上被用户程序读取,所以在BIOS的参数区中,定义了一个键盘输人缓冲区KB\_ BUFFER。它的位置在内存0040: 001A处,结构如下:
| 地址 | 属性 | 空间定义 | 说明 |
| :-------: | :-------------: | :----------: | :------: |
| 0040:001A | BUFF\_HEAD | DW ? | 首指针 |
| 0040:001C | BUFF\_TAIL | DW ? | 尾指针 |
| 0040:001E | KB\_BUFFER | DW 16 DUP(?) | 16个字的缓冲区 |
| 0040:003E | KB\_BUFFER\_END | LABEL, WORD | 尾地址 |
上述缓冲区是一个**先进先出的循环队列**,BUFF\_HEAD及BUFF\_TAIL是缓冲区的两个指针。这两个指针相等,缓冲区为空。程序调用BIOS获取键盘输人时,BIOS就会从缓冲区中取出内容,同时移动指针。缓冲区满,会响铃告警。
### 键盘状态及键盘状态字节
* 用户按下Shift ,Ctrl, Alt ,NumLock ,Scroll,Ins及CapsLock键时, BIOS并不返回扫描码, 而是置上一种状态。
* 程序可通过查询状态字节获知这些键的状态。
* 利用 INT 16H 的 AH=2 功能可以返回此状态字节。
* 下图为键盘状态对应的字节：
#### BIOS键盘功能调用
BIOS提供给键盘的调用为16H，有三个功能，分别为：
| AH号 | 功能 | 结果 | 说明 |
| :-: | :-----: | :---------------------------------------------------------------: | :--------------------------------------------: |
| 0 | 从键盘读 | AH为键盘扫描码
AL为对应的ASCII(如果可以转换为ASCII)
| 该功能为强制读
若用户没有按键则一直等待
|
| 1 | 从缓冲区读 | ZF=0时：AH=键盘扫描码，AL=对应的ASCII或0
ZF=1时：表示无键被按下，KB\_BUFFER为空
| 该功能为探测读
若用户已按键，则与0相同
若用户未按键，则直接返回
|
| 2 | 取键盘状态字节 | AL=键盘状态字节 | 参见上图的键盘状态字节 |
实用栗子：
* 输入汉字：
```
hanzibuff dw ?
mov ah, 0
int 16h
cmp al, 0
jz exit
test ah, 80h
jz exit ;输入后ah首位为0，al为0才是汉字
mov byte ptr hanzibuff, ah
mov ah, 0
int 16h
mov byte ptr hanzibuff+1, ah
jmp exit
```
* 在程序运行过程中检测是否有键按下：
```
...
mov ah, 1 ;从缓冲区读
int 16h
jz continue
cmp ah, xx
; do something
```
在一个长时间运行的程序中，可以加入上面的语句序列控制程序的运行，比如按下ESC时终止程序运行，则将 `cmp ah,xx` 中 xx 替换为 01 即可。
#### DOS键盘功能调用
BIOS使用的是16h进行调用，DOS的21h也为键盘提供了一些列的功能如下：
| AH | 功能说明 | 输入参数 | 返回结果 |
| :-: | :------------------------: | :---------------: | :--------------------------------: |
| 1 | 从键盘读入并回显 | | AL=字符 |
| 6 | 测试读键盘 | DL=0FFH | AL=字符(如有输入) |
| 7 | 从键盘输入一个字符并不回显 | | AL=字符 |
| 8 | 从键盘输入一个字符并不回显，检测Ctrl+Break | | |
| A | 读字符至缓冲区 | DS:DX=缓冲 | 字符及计数已经设置好 |
| B | 读键盘状态 | | AL=0FFH(有输入)
AL=00H(无输入)
|
| C | 清除键盘缓冲区并调用一种功能 | AL=功能号(1,6,7,8,A) | |
下面以栗子来说明A和C功能：
* 清除键盘缓冲区：
**注意是键盘的缓冲区，不是设置的DS:DX内存的缓冲区**
```
mov ah, 0ch ; 清除缓冲区
mov al, 08h ; 并再读一个字符
int 21h
```
* 读入字符串，实现将其中的所有小写转大写的功能
```
------------------------------------------
data:
len equ 121
in_buf db len-1 ; 第一个byte：最多能够输入的字符长度
db ? ; 第二个byte：实际输入的字符长度(空格分割)
db len dup(?) ; 缓冲区存储字符空间
------------------------------------------
code:
buf_read:
mov dx, offset in_buf
mov ah, 0ah
int 21h
mov cl, in_buf+1 ; +1可以使得出循环的时候直接在'$'的位置
xor ch, ch
mov si, offset in_buf+2
lp1:
mov al, [si]
cmp al, 'a' ; 小于'a'不是小写字母
jb lp2
cmp al, 'z' ; 大于'z'不是小写字母
ja lp2
add al, 'A'-'a' ; 小写转大写
mov [si], al ; 存回内存
lp2:
inc si ; 字符串指针+1
loop lp1
mov byte ptr[si], '$' ; si指向末尾的下一个，直接写入字符串终止符
mov ah, 2
mov dl, 0dh ; 回车
int 21h
mov ah, 2
mov dl, 0ah ; 换行
int 21h
mov dx, offset in_buf+2 ; in_buf+2 为字符串首地址
mov ah, 09h ; 输出以'$'为结尾的字符串
int 21h
jmp exit
```
* 运行实例：
* in\_buf 位于 DS:46，输入 `huiH231-`
* 第一个byte为78H，十进制为120
* 第二个byte为08H，为实际输入的字符个数
* in\_buf+2 开始为实际存储，如果要直接输出需要在末尾加'$'
