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Day6

Separated compilation and Interrupt handling

Setting GDT and IDT

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GDT Register : 48 bits
GDTR & 0xff = GDTsizelimit =(number of bytes of GDT - 1)
GDTR & 0xffffffff00 = GDTstartAddr
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;supplyment to naskfunc.nas

;void load_gdtr(int limit , int addr )
_load_gdtr:
	mov ax,[esp + 4] ; limit
	mov [esp+6],ax 
	lgdt [esp+6] ; load 6 bytes into gdt
	ret
	
;similar to GDTR
_load_idtr:
	mov ax,[esp+4]
	mov [esp+6],ax
	lidt [esp+6]
	ret

Init PIC(Program Interrupt Controller)

Here is where the 8259A come !

PIC

  • IRQ stands for Interrupt Request
  • The CPU can only accept 1 interrupt at a time, since there is only one pin !
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//source of int.c
#include "bootpack.h"
/*
#define PIC0_ICW1    0x0020
#define PIC0_OCW2    0x0020
#define PIC0_IMR    0x0021
#define PIC0_ICW2    0x0021
#define PIC0_ICW3    0x0021
#define PIC0_ICW4    0x0021
#define PIC1_ICW1    0x00a0
#define PIC1_OCW2    0x00a0
#define PIC1_IMR    0x00a1
#define PIC1_ICW2    0x00a1
#define PIC1_ICW3    0x00a1
#define PIC1_ICW4    0x00a1
*/

/*
IMR : Interrupt Mask Register
ICW : Init Control Word
*/



void init_pic(void)
/* PIC的初始化 */
{
io_out8(PIC0_IMR, 0xff ); /* 禁止所有中断 */
io_out8(PIC1_IMR, 0xff ); /* 禁止所有中断 */
io_out8(PIC0_ICW1, 0x11 ); /* 边沿触发模式（edge trigger mode） */
io_out8(PIC0_ICW2, 0x20 ); /* IRQ0-7由INT20-27接收 */
io_out8(PIC0_ICW3, 1 << 2); /* PIC1由IRQ2连接 */
io_out8(PIC0_ICW4, 0x01 ); /* 无缓冲区模式 */
io_out8(PIC1_ICW1, 0x11 ); /* 边沿触发模式（edge trigger mode） */
io_out8(PIC1_ICW2, 0x28 ); /* IRQ8-15由INT28-2f接收 */
io_out8(PIC1_ICW3, 2 ); /* PIC1由IRQ2连接 */
io_out8(PIC1_ICW4, 0x01 ); /* 无缓冲区模式 */
io_out8(PIC0_IMR, 0xfb ); /* 11111011 PIC1以外全部禁止 */
io_out8(PIC1_IMR, 0xff ); /* 11111111 禁止所有中断 */
return;
}

ICW1和ICW4与PIC主板配线方式、中断信号的电气特性等有关，所以就不详细说明了。电脑上设定的是上述程序所示的固定值，不会设定其他的值。如果故意改成别的什么值的话，早期的电脑说不定会烧断保险丝，或者器件冒烟；最近的电脑，对这种设定起反应的电路本身被省略了，所以不会有任何反应。

电路上，+5V与GND（地）短路时，就会发生保险丝熔断、器件冒烟的现象。这可不是吓唬你，而是真的会发生.

Since CPU only has one interrupt pin, how can it know the interrupt number ?

中断发生以后，如果CPU可以受理这个中断，CPU就会命令PIC发送2个字节的数据。

这2个字节是怎么传送的呢？CPU与PIC用IN或OUT进行数据传送时，有数据信号线连在一起。PIC就是利用这个信号线发送这2个字节数据的。送过来的数据是“0xcd 0x??”这两个字节。

由于电路设计的原因，这两个字节的数据在CPU看来，与从内存读进来的程序是完全一样的，所以CPU就把送过来的“0xcd 0x??”作为机器语言执行。这恰恰就是把数据当作程序来执行的情况。

这里的0xcd就是调用BIOS时使用的那个INT指令。我们在程序里写的“INT 0x10”，最后就被编译成了“0xcd 0x10”。所以，CPU上了PIC的当，按照PIC所希望的中断号执行了INT指令

Why why int number is not start from 0x00 ?

这次是以INT 0x200x2f接收中断信号IRQ015而设定的。这里大家可能又会有疑问了。“直接用INT 0x00~0x0f就不行吗？这样与IRQ的号码不就一样了吗？为什么非要加上0x20？”

是这样的，INT 0x00~0x1f不能用于IRQ，仅此而已。

之所以不能用，是因为应用程序想要对操作系统干坏事的时候，CPU内部会自动产生INT 0x00~0x1f，如果IRQ与这些号码重复了， CPU就分不清它到底是IRQ，还是CPU的系统保护通知。

Interrupt handler

keyboard : IRQ1 , mouse : IRQ12

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// int.c
void inthandler21(int * esp){
    struct BOOTINFO * binfo = (struct BOOTINFO*) ADR_BOOTINFO ; 
    boxfill8(binfo->vram , binfo->scrnx , COL8_000000 , 0 , 0 32 * 8 - 1 , 15);
    putfonts8_asc(binfo->vram , binfo->scrnx , 0,0,COL8_FFFFFF , "INT 21 (IRQ-1) : PS/2 keyboard");
    for(;;) io_hlt();
}

In order to return from interrupt handler, iretd instruction must be used, so we need assembly here

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;naskfunc.nas
extern _inthandler21
_asm_inthandler21:
	push es
	push ds
	pushad ;push all common registers
	mov eax,esp
	push eax
	mov ax,ss
	mov ds,ax
	mov es,ax
	call _inthandler21
	pop eax
	popad
	pop ds
	pop es
	iretd

Then write the function to IDT

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set_gatedesc(idt+0x21 , (int)asm_inthandler21 , 2<<3 , AR_INTGATE32);
//2 indicate the segment (bootpack.c)
//the lowest 3 bits are saved for other use