【匯編語言】內中斷（二） —— 安裝自己的中斷處理程序：你也能控制0號中斷

在這里插入圖片描述

文章目錄

前言
1. 編程處理0號中斷
- 1.1 效果演示
- 1.2 分析所要編寫的中斷處理程序
- - 1.2.1 引發中斷
  - 1.2.2 中斷處理程序
  - 1.2.3 中斷處理程序do0應該存放的位置
  - 1.2.4 中斷向量表的修改
  - 1.2.5 總結
- 1.3 程序框架
- 1.4 注意事項
- 1.5 從CPU的角度看中斷處理程序
- 1.6 一些問題的思考與解答
2. 安裝
- 2.1 使用movsb指令
- 2.2 明確執行rep movsb前所設置的信息
- 2.3 do0代碼的長度
結語

前言

📌

匯編語言是很多相關課程（如數據結構、操作系統、微機原理）的重要基礎。但僅僅從課程的角度出發就太片面了，其實學習匯編語言可以深入理解計算機底層工作原理，提升代碼效率，尤其在嵌入式系統和性能優化方面有重要作用。此外，它在逆向工程和安全領域不可或缺，幫助分析軟件運行機制并增強漏洞修復能力。

本專欄的匯編語言學習章節主要是依據王爽老師的《匯編語言》來寫的，和書中一樣為了使學習的過程容易展開，我們采用以8086CPU為中央處理器的PC機來進行學習。

1. 編程處理0號中斷

1.1 效果演示

現在我們考慮改變一下0號中斷處理程序的功能，即重新編寫一個0號中斷處理程序，它的功能是在屏幕中間顯示“overflow!”然后返回到操作系統，如下圖所示。

在這里插入圖片描述

當CPU 執行div bh后，發生了除法溢出錯誤，產生0號中斷信息，引發中斷過程，CPU 執行我們編寫的0號中斷處理程序。在屏幕中間顯示提示信息“overflow!”后，返回到操作系統中。

1.2 分析所要編寫的中斷處理程序

1.2.1 引發中斷

當發生除法溢出的時候，產生0號中斷信息，從而引發中斷過程。

此時，CPU將進行以下工作：

① 取得中斷類型碼0；

② 標志寄存器入棧，TF、IF設置為0；

③ CS、IP入棧；

④ (IP) = (0*4)，(CS) = (0*4+2)

1.2.2 中斷處理程序

可見，當中斷 0 發生時，CPU將轉去執行中斷處理程序。

只要按如下步驟編寫中斷處理程序，當中斷0發生時，即可顯示“overfow！”。

① 相關處理。

② 向顯示緩沖區送字符串“overfow！”。

③ 返回DOS

我們將這段程序稱為do0。

1.2.3 中斷處理程序do0應該存放的位置

現在的問題是：do0 應放在內存中。

因為除法溢出隨時可能發生，CPU隨時都可能將 CS:IP指向 do0的入口，執行程序。

那么do0應該放在哪里呢？

由于我們是在操作系統之上使用計算機，所有的硬件資源都在操作系統的管理之下，所以我們要想得到一塊內存存放do0，應該向操作系統申請。

但在這里出于兩個原因我們不想這樣做：

原因之一：過多地討論申請內存將偏離問題主線；
原因之二：我們學習匯編的一個重要目的就是要獲得對計算機底層的編程體驗。所以，在可能的情況下，我們不去理會操作系統，而直接面向硬件資源。

問題變得簡單而直接，我們只需找到一塊別的程序不會用到的內存區，將do0傳送到其中即可。

前面講到，內存0000:0000~0000:03FF，大小為1KB的空間是系統存放中斷處理程序入口地址的中斷向量表。8086支持256個中斷，但是，實際上，系統中要處理的中斷事件遠沒有達到256個。所以在中斷向量表中，有許多單元是空的。

中斷向量表是PC系統中最重要的內存區，只用來存放中斷處理程序的入口地址，DOS系統和其他應用程序都不會隨便使用這段空間。可以利用中斷向量表中的空閑單元來存放我們的程序。

一般情況下，從0000:0200至0000:02FF的256個字節的空間所對應的中斷向量表項都是空的，操作系統和其他應用程序都不占用。我們在前面的內容中使用過這段空間。

根據以前的編程經驗，我們可以估計出，do0的長度不可能超過256個字節。

結論：我們可以將do0傳送到內存0000:0200處。

1.2.4 中斷向量表的修改

我們將中斷處理程序do0放到 0000:0200 后，若要使得除法溢出發生的時候，CPU轉去執行do0，則必須將do0的入口地址。即0000:0200登記在中斷向量表的對應表項中。

因為除法溢出對應的中斷類型碼為0，它的中斷處理程序的入口地址應該從0×4地址單元開始存放，段地址存放在 0×4+2 字單元中，偏移地址存放在0×4字單元中。

也就是說要將do0的段地址0存放在 0000:0002 字單元中，將偏移地址200H存放在0000:0000字單元中。

1.2.5 總結

總結上面的分析，我們要做以下幾件事情：

（1）編寫可以顯示“overfow！”的中斷處理程序：do0

（2）將do0送入內存0000:0200處

（3）將do0的入口地址0000:0200存儲在中斷向量表0號表項中

1.3 程序框架

程序的框架如下：

assume cs:code
code segmentstart: do0安裝程序設置中斷向量表 mov ax,4c00hint 21hdo0: 顯示字符串“Welcome to Fishc.com！” mov ax,4c00hint 21h
code ends
end start

我們可以看到，上面的程序分為兩部分：

（1）安裝do0，設置中斷向量的程序
（2）do0

1.4 注意事項

上面的程序框架執行時，do0的代碼是不執行的，它只是作為do0安裝程序所要傳送的數據。

執行do0安裝程序，將 do0 的代碼拷貝到內存 0:200處，然后設置中斷向量表，即偏移地址200H和段地址0，保存在0號表項中。

這兩部分工作完成后，程序就返回了。

程序的目的就是在內存0:200處安裝do0 的代碼，將0號中斷處理程序的入口地址設置為0:200。

do0的代碼雖然在程序中，卻不在程序執行的時候執行。它是在除法溢出發生的時候才得以執行的中斷處理程序。

do0部分代碼的最后兩條指令是依照我們的編程要求，用來返回DOS的。

1.5 從CPU的角度看中斷處理程序

現在，我們在反過來從CPU的角度看一下，什么是中斷處理程序？

do0變成0號中斷的中斷處理程序的過程：

（1）這個程序框架在執行時，被加載到內存中，此時do0的代碼在程序所在的內存空間中，它只是存放在程序的代碼段中的一段要被傳送到其他單元中的數據，我們不能說它是0號中斷的中斷處理程序；
（2）程序中安裝do0 的代碼執行完后，do0的代碼被從程序的代碼段中拷貝到0:200處。此時，我們也還不能說它是0號中斷的中斷處理程序，它只不過是存放在0:200處的一些數據；
（3）程序中設置中斷向量表的代碼執行完后，在0號表項中填入了do0的入口地址0:200，此時0:200 處的信息，即do0 的代碼，就變成了0號中斷的中斷處理程序。

1.6 一些問題的思考與解答

我們如何讓一個內存單元成為棧頂？

答：將它的地址放入SS、SP中；

我們如何讓一個內存單元中的信息被CPU當作指令來執行？

答：將它的地址放入CS、IP 中；

那么，我們如何讓一段程序成為N號中斷的中斷處理程序？

答：將它的入口地址放入中斷向量表的N號表項中。

2. 安裝

下面的內容中，我們討論每一部分程序的具體編寫方法。

2.1 使用movsb指令

我們可以使用movsb指令，將do0的代碼送入0:0200處。

程序如下：

assume cs:code
code segmentstart: 設置es:di指向目的地址設置ds:si指向源地址設置cx為傳輸長度設置傳輸方向為正rep movsb設置中斷向量表mov ax,4c00hint 21hdo0: 顯示字符串“overflow!” mov ax,4c00hint 21hcode ends
end start

2.2 明確執行rep movsb前所設置的信息

我們來看一下，用rep movsb指令的時候需要確定的信息：

（1）傳送的原始位置，段地址：code，偏移地址：offset do0；
（2）傳送的目的位置：0:200；
（3）傳送的長度：do0部分代碼的長度；
（4）傳送的方向：正向。

更明確的程序如下：

assume cs:codecode segment
start: mov ax, csmov ds, axmov si, offset do0			 ;設置ds:si指向源地址mov ax, 0mov es, axmov di, 200h       			 ;設置es:di指向目的地址mov cx, do0部分代碼的長度		;設置cx為傳輸長度cld         	             ;設置傳輸方向為正rep movsb;設置中斷向量表 mov ax, 4c00hint 21hdo0: ;顯示字符串“Welcome to Fishc.com！” mov ax, 4c00hint 21hcode ends
end start

2.3 do0代碼的長度

問題是，我們如何知道do0代碼的長度？

最簡單的方法是，計算一下do0 所有指令碼的字節數。但是這樣做太麻煩了，因為只要do0的內容發生了改變，我們都要重新計算它的長度。

其實，我們可以利用編譯器來計算do0的長度，具體做法如下：

 assume cs:codecode segmentstart: mov ax,csmov ds,axmov si,offset do0				;設置ds:si指向源地址mov ax,0mov es,axmov di,200h       				;設置es:di指向目的地址mov cx,offset do0end-offset do0	;設置cx為傳輸長度cld                     		;設置傳輸方向為正rep movsb;設置中斷向量表 mov ax,4c00hint 21hdo0: ;顯示字符串“overflow！” mov ax,4c00hint 21h
do0end:	nopcode ends
end start