NGẮT TRONG CHƯƠNG TRÌNH ASSEMLBLY
Ngắt (Interrupt) là các tín hiệu mà các thành phần trong hệ thống, như: thiết bị ngoại vi, hệ điều hành, chương trình người sử dụng, ..., gửi đến vi xử lý (họ Intel) mỗi khi nó cần trao đổi thông tin với vi xử lý hay cần được sự phục vụ từ vi xử lý. Ngắt cũng có thể phát sinh từ chính bên trong vi xử lý khi nó phát hiện một lỗi nghiêm trong xảy ra trong quá trình xử lý của nó. Khi nhận được một tín hiệu yêu cầu ngắt vi xử lý sẽ dừng ngay thao tác (lệnh) hiện tại để xem xét và đáp ứng yêu cầu ngắt đó, sau đo mới tiếp tục lại từ thao tác (lệnh) mà nó bị dừng trước đó. |
| Mô hình ngắt trong assembly |
Các máy IBM_PC, sử dụng vi xử lý Intel, bao gồm nhiều loại ngắt: Ngắt phần cứng, ngắt phần mềm, ngắt bên trong, ngắt không chắn được (ngắt có độ ưu tiên cao nhất). Trong đó ngắt phần mềm là các ngắt được phát sinh từ hệ điều hành và chương trình của người sử dụng, điều này thường thấy trong các chương trình hợp ngữ.
Hệ thống các ngắt mềm bên trong máy tính IBM_PC được cung cấp bởi BIOS và hệ điều hành, gồm 256 ngắt, chúng được đánh số từ 0 đến 255 và được gọi là số hiêu ngắt. Mỗi ngắt mềm tương ứng với một chương con được gọi là chương trình con phục vụ ngắt, tức là, để đáp ứng một yêu cầu ngắt mềm thì hệ thống sẽ phải thực hiện một chương trình con phục vụ ngắt tương ứng.
Hợp ngữ cung cấp lệnh Int để các chương trình gọi một ngắt mềm khi cần. Khi gọi ngắt mềm chương trình phải chỉ ra số hiệu ngắt cần gọi, khi đó hệ thống sẽ phải gọi thực hiện chương trình con phục vụ ngắt tương ứng để đáp ứng yêu cầu gọi này.
Trong môi trường hệ điều hành 16 bít MSDOS, ngay sau khi khởi động, hệ điều hành nạp tất cả 256 chương trình con phục vụ ngắt vào bộ nhớ. Khi đó 256 địa chỉ (Segment:Offset) các vùng nhớ, nơi định vị của 256 chương trình con phục vụ ngắt, sẽ được lưu trữ tại một không gian nhớ đặc biệt trong bộ nhớ, vùng nhớ này được gọi là bảng vector ngắt (mỗi địa chỉ định vị của một chương trình con phục vụ ngắt được gọi là một vector ngắt.
Như vậy khi hệ thống nhận được một yêu cầu ngắt n (Int n) từ chương trình thì nó phải: 1. Dừng lệnh hiện tại, đưa giá trị con trỏ lệnh CS:IP hiện tại (đó chính là địa chỉ của lệnh sau lệnh gọi ngắt) vào lưu trữ ở hai phần tử trên đỉnh Stack; 2. Xác định phần tử (địa chỉ) trong bảng vector ngắt chứa vector ngắt của ngắt n, lấy giá trị tại đây (2 phần tử liên tiếp) để đưa vào cặp thanh ghi con trỏ lệnh CS:IP (đây chính là địa chỉ của lệnh đầu tiên của chương trình con phục vụ ngắt n trong bộ nhớ); 3. Bắt đầu thực hiện chương trình con phục vụ ngắt cho đến khi gặp lệnh kết thúc chương trình này, đó là lệnh Iret; 4. Lấy nội dung của hai phần tử trên đỉnh Stack đặt vào lại cặp thanh ghi con trỏ lệnh để quay trở lại tiếp tục thực hiện lệnh sau lệnh gọi ngắt trong chương trình.
Những vấn đề liên quan đến Stack và cơ chế của một lời gọi ngắt sẽ được chúng tôi làm rõ hơn ở phần sau của tài liệu này.
Lệnh Int
Cú pháp:
Trong đó: Trong đó <n> là số hiệu ngắt của một ngắt mềm cần gọi. Tức là, n có thể là một trong các giá trị từ 0 đến 255, đó chính là số hiệu ngắt của 256 ngắt mềm mà BIOS và MSDOS cung cấp.
Tác dụng: Lệnh Int (Interrupt) được sử dụng để gọi một ngắt mềm (của BIOS hoặc MSDOS) trong chương trình hợp ngữ. Khi một ngắt mềm được gọi thì hệ thống sẽ thực hiện chương trình con phục vụ ngắt tương ứng với nó.
Ví dụ 1:
Int 10h ; gọi ngắt 10h của BIOS
Int 20h ; gọi ngắt 20h của MSDOS
Một ngắt mềm, hay chính xác hơn là một chương trình con phục vụ ngắt, có thể thực hiện nhiều chức năng khác nhau, mỗi chức năng này được thể hiện thông qua một con số, được gọi là số hiệu hàm của ngắt. Do đó, trước khi gọi ngắt chương trình phải chỉ rõ gọi ngắt với hàm nào, bằng cách đặt số hiệu hàm cần gọi vào thanh ghi AH.
Ví dụ 2:
Mov Ah, 01 ; gọi ngắt 21h với hàm 01, Hay nói ngược lại: gọi hàm
Int 21h ; 01 của ngắt 21h
Trước khi gọi hàm/ngắt chương trình cần cung cấp đầy đủ dữ liệu vào (nếu có) cho nó, sau khi hàm/ngắt được thực hiện chương trình cần xác định rõ nó có trả về dữ liệu kết quả (dữ liệu ra) hay không, nếu có thì chứa ở đâu: thanh ghi hay ô nhớ, và có tác động đến các cờ hiệu hay không.
Ví dụ 3:
Mov Ah, 02 ; đặt số hiệu hàm cần gọi vào AH
Mov DH, 10 ; cung cấp dữ liệu vào thứ nhất vào DH
Mov DL, 20 ; cung cấp dữ liệu vào thứ hai vào DL
Int 10h ; gọi ngắt 10h với hàm 02. Hàm/ngắt này không
; trả về dữ liệu kết quả.
Dãy lệnh trên thực hiện việc gọi hàm 02 của ngắt 10h (ngắt của BIOS), nó thực hiện việc dịch chuyển con trỏ đến dòng 10 cột 20 của màn hình văn bản.
Ví dụ 4:
Mov Ah, 2Bh ; gọi ngắt 21h với
Int 21h ; hàm 2Bh
Hàm này trả về ngày-tháng-năm hiện tại (theo đồng hồ hệ thống trên máy tính). Cụ thể: Thanh ghi CX (1980-2099) chứa năm hiện tại, thanh ghi DH (1-12) chứa tháng hiện tại, thanh ghi DL (1-31) chứa ngày hiện tại. Đồng thời AL cho biết ngày trong tuần (0 : chủ nhật, 6 : thứ 7).
Một số hàm của ngắt 21h (MSDOS)
Ngắt 21h của MSDOS là ngắt thường được sử dụng nhất, nên ở đây chúng tôi chọn giới thiệu về ngắt này, nhưng chỉ với các hàm vào/ra kí tự/xâu kí tự cơ bản. Chức năng của mỗi ngắt, chức năng của các hàm trong một ngắt, các yêu cầu dữ liệu vào/ra của từng hàm trong mỗi ngắt,... dễ dàng tìm thấy trong các tài liệu về lập trình hệ thống.
Hàm 02 của ngắt 21h:
Tác dụng: In một kí tự ra màn hình. Kí tự (hoặc mã ASCII của kí tự) cần in được đặt trước trong thanh ghi DL. Kí tự ở đây có thể là kí tự thường hoặc kí tự điều khiển.
Sử dụng:
Vào: Ah = 02
Dl = <Kí tự cần in ra>
Ra: Không có
Ví dụ 1: Các lệnh sau đây in ra màn hình kí tự A:
Mov Ah, 02
Mov Dl, ‘A’ ;có thể viết lệnh Mov Dl, 41h
Int 21h ; 41h là mã ASCII của kí tự A
Ví dụ 2: Các lệnh sau đây in ra màn hình 10 kí tự, bắt đầu từ kí tự A:
Mov Cx, 10
Mov Ah, 02
Mov Dl, ‘A’
Lap_In:
Int 21h
INC DL
Loop Lap_In
Ví dụ 3: Các lệnh sau đây in xâu kí tự từ trong biến TieuDe ra màn hình. Giả sử rằng biến TieuDe đã được khai báo như sau:
TieuDe DB ‘Khoa CNTT Truong DHKH Hue’
Các lệnh:
Lea DI, TieuDe
Mov Cx, 25
Mov Ah, 02
Lap_In:
Mov Dl, Byte PTR [DI]
Int 21h
INC DI
Loop Lap_In
;---------------------------
Ví dụ 4: Giả sử tại địa chỉ 0A00:0100 trong bộ nhớ có chứa một xâu kí tự ASCII, gồm 50 kí tự. Các lệnh sau đây sẽ in xâu kí tự nói trên ra màn hình.
Mov Ax, 0A00h
Mov ES, Ax
Mov DI, 0100h
;-------------------------
Mov Cx, 50
Mov Ah, 02
Lap_In:
Mov Dl, Byte PTR ES:[DI]
Int 21h
INC DI
Loop Lap_In
;--------------------------------------
Hàm 09 của ngắt 21h:
Tác dụng: In một dãy kí tự (một xâu kí tự) ra màn hình. Địa chỉ của xâu cần in này phải được chỉ bởi cặp thanh ghi DS:DX và xâu phải được kết thúc bởi dấu $.
Sử dụng:
Vào: Ah = 09
DS:DX = <Segment:Offset của xâu cần in ra>
Ra: Không có
Ví dụ 1: Giả sử chương trình đã khai báo biến TieuDe. Viết lệnh in nội dung của biến TieuDe ra màn hình:
- Trong trường hợp này biến TieuDe phải được khai báo trước như sau:
TieuDe DB ‘Truong DH Khoa hoc Hue$’
- Và đoạn lệnh gồm các lệnh sau:
Mov Ah, 09
Mov Ax, Seg TieuDe
Mov DS, Ax
Mov Dx, Offset TieuDe ; có thể dùng lệnh Lea TieuDe
Int 21h
Trong thự tế, với các chương trình hợp ngữ viết ở dạng đoạn giản đơn, thì không cần đưa địa chỉ Segment của biến cần in vào DS. Bởi vì:
- Đối với các chương trình dạng COM:
- Đối với các chương trình dạng EXE:
Ví dụ 2: Giả sử biến TieuDe đã được khai báo như sau:
TieuDe DB ‘Khoa CNTT Truong DHKH Hue$’
Các lệnh sau chỉ in các kí tự “Truong DHKH Hue” từ biến TieuDe ra màn hình:
Mov Ax, Segment TieuDe
Mov DS, Ax
Mov Dx, TieuDe
Add Dx, 11
Mov Ah, 09
Int 21h
Các lệnh sau chỉ in các kí tự “Khoa CNTT” từ biến TieuDe ra màn hình:
Mov Ax, Segment TieuDe
Mov DS, Ax
Mov Dx, TieuDe
Mov DI, Dx
Add DI, 10
Mov Byte PTR DS:[DI], ‘$’
Mov Ah, 09
Int 21h
Ví dụ 3: Giả sử tại địa chỉ 0A00:0100 trong bộ nhớ có chứa một xâu kí tự ASCII, gồm 50 kí tự. Các lệnh sau đây sẽ in xâu kí tự nói trên ra màn hình.
Mov Ax, 0A00h
Mov DS, Ax
Mov Dx, 0100h
;-------------------------
Mov DI, Dx
Mov Cx, 50
Add DI, Cx
Mov Byte PTR DS:DX, ‘$’
;-------------------------------------
Mov Ah, 09
Int 21h
;-------------------
Hàm 01 của ngắt 21h:
Tác dụng:Nhập một kí tự từ bàn phím vào lưu trong thanh ghi AL. Cụ thể là, AL sẽ chứa mã ASCII của kí tự ghi trên phím nhập.
Sử dụng:
Vào: Ah = 01
Ra: Al = 0: nếu phím nhập là một trong các phím chức năng
Al = < mã ASCII của kí tự ghi trên phím nhập>
Cụ thể như sau: Khi chương trình gọi ngắt 21h với hàm 01 thì màn hình sẽ xuất hiện một con trỏ nhập, để người sử dụng nhập vào một kí tự từ bàn phím. Khi đó, nếu người sử dụng gõ một trong các phím chức năng thì AL nhận được giá trị 0, nếu người sử dụng gõ một phím kí tự nào đó thì AL nhận được mã ASCII của kí tự đó.
Chú ý: Hàm 08 của ngắt 21h có chức năng tương tự hàm 01 ngắt 21h nhưng kí tự trên phím gõ không xuất hiện trên màn hình, tất cả đều được xuất hiện bởi kí tự ‘*’.
Ví dụ 1:
Mov Ah, 01 ; với hai lệnh này màn hình sẽ xuất hiện con trỏ
Int 21h ; nhập để người sử dụng nhập một kí tự vào AL
Ví dụ 2: Các lệnh sau đây cho phép nhập một xâu kí tự, với số lượng kí tự được ấn định trước, vào biến LuuXau đã khai báo trước trong chương trình
Giả sử biến LuuXau được khai báo như sau:
LuuXau DB 30 Dup (‘ ‘)
Các lệnh:
Mov Ax, Seg LuuXau
Mov DS, Ax
Lea DI, LuuXau
;--------------------------------
Mov Cx, 30
Mov Ah, 01
Nhap_Xau:
Int 21h
Mov Byte PTR DS:[DI], Al
INC DI
Loop Nhap_Xau
;--------------------------------------
Trong trường hợp này chúng ta đã giả sử: Người sử dụng chỉ nhập các kí tự (gõ phím kí tự để nhập), không nhập các phím chức năng.
Trong thực tế, không bao giờ chúng ta sử dụng hàm 01 ngắt 21h để nhập xâu, vì nó tồn tại hai hạn chế: không thể kết thúc nhập bằng cách gõ phím Enter; số kí tự của xâu nhập phải được ấn định trước trong chương trình. Để khắc phục, MSDOS cung cấp hàm 0Ah của ngắt 21h để hỗ trợ nhập xâu kí tự.
Hàm 0Ah của ngắt 21h:
Tác dụng:Nhập một xâu kí tự vào một biến đệm cho trước trong chương trình, biến này phải được chỉ bởi cặp thanh ghi DS:DX. Và biến đệm phải có dạng như sau:
- Byte 0: chứa số kí tự tối đa của xâu nhập vào
- Byte 1: chứa một trị không (= 0)
- Byte 2, byte 3, byte 4, ... chứa một trị rỗng (để trống), để chứa các kí tự sẽ được nhập vào sau này (khi chương trình thực hiện).
Để có được một biến như trên chương trình phải khai báo biến (tên biến là Xau_Nhap) như sau:
Xau_Nhap DB 256, 0, 256 Dup (‘ ‘)
Như vậy Xau_Nhap là một biến kiểu byte, gồm 258 byte. Byte đầu tiên (byte) chứa trị 256, byte 1 chứa trị 0, 256 byte tiếp theo chứa kí tự trống, được sử dụng để chứa các kí tự sẽ được nhập sau này. Xau_Nhap chứa tối đa 256 kí tự.
Cũng có thể sử dụng hàm 0Ah/21h để nhập một xâu kí tự vào vùng nhớ có địa chỉ xác định trong bô nhớ.
Sử dụng:
Vào: Ah = 0Ah
DS:DX = <Địa chỉ Segment:Offset của xâu nhập>
Ra: DS:DX không thay đổi
Biến đệm bây giờ có dạng như sau:
- Byte 0: không thay đổi
- Byte 1: chứa tổng số kí tự đã được nhập vào
- Byte 2, byte 3, byte 4, ... chứa các kí tự đã được nhập vào.
Ví dụ 1: Với khai báo biến đệm Xau_Nhap như trên, nếu sau này chương trình nhập vào xâu: “Tin hoc” thì:
- Byte 0: vẫn chứa số 256
- Byte 1: chứa giá trị 7, đó chính là 7 kí tự trong xâu “Tin hoc”
- Từ byte 2 đến 8 chứa lần lượt các kí tự trong xâu “Tin hoc.
Ví dụ 2: Giả sử chương trình đã khai báo xâu TieuDe như sau:
TieuDe DB 100, 0, 100 Dup (‘ ‘)
Các lệnh sau đây sử dụng hàm 0Ah/21h để nhập một xâu kí tự vào biến TieuDe:
Mov Ax, Seg TieuDe
Mov Ds, Ax
Lea Dx, TieuDe
Mov Ah, 0Ah
Int 21h
Các lệnh sau đây lấy số kí tự thực sự nhập đưa vào lưu trữ trong thanh ghi Cx:
Mov Cx, 0
Mov Cl, TieuDe[1]
Các lệnh sau đây sử dụng hàm 02/21h để in xâu kí tự vừa nhập ra lại màn hình:
Lea DI, TieuDe
Mov Cx, 0
Mov Cl, TieuDe[1]
Add DI, 2
Mov Ah, 02
Lap_In:
Mov Dl, DS:[DI]
Int 21h
INC DI
Loop Lap_In
Các lệnh sau đây sử dụng hàm 09/21h để in xâu kí tự vừa nhập ra lại màn hình:
Mov Ax, Seg TieuDe
Mov Ds, Ax
Lea Dx, TieuDe
Add Dx, 2
Mov DI, Dx
Mov Cx, 0
Mov Cl, TieuDe[1]
Add DI, Cx
Mov Byte PTR DS:[DI], ‘$’
Mov Ah, 09h
Int 21h
Ví dụ 3: Chương trình dạng COM sau đây sử dụng hàm 0Ah ngắt 21h để nhập một xâu kí tự vào biến Buff. Sau đó sử dụng hàm 09h ngắt 21h để in xâu kí tự vừa nhập ra lại màn hình.
Để đơn giản, chương trình khai báo biến Buff gồm toàn kí tự ‘$’, nhờ đó, khi dùng hàm 09h/21h để in ra chương trình không cần đưa thêm kí tự ‘$’ vào cuối xâu nhập, mà chỉ cần trỏ DS:DX về đầu vùng/xâu kí tự cần in ra.
.Model small
.Code
ORG 100h
Start:
JMP Main
TBN DB 'Nhap vao mot xau ki tu: $'
TBX DB 0Ah,0Dh,'Xau vua nhap: $'
Buff DB 100,0,100 Dup ('$')
Main Proc
Mov Ah, 09h
Lea Dx, TBN
Int 21h
;--------------------------
Mov Ah, 0Ah
Lea Dx, Buff
Int 21h
;-------------------------
Mov Ah, 09h
Lea Dx, TBX
Int 21h
;-------------------------
Mov Ah, 09h
Lea Dx, Buff
Add Dx, 2
Int 21h
;-------------------------
Int 20h
Main Endp
End Start
Một số ví dụ:
Ví dụ 1: Giả sử hàm X của ngắt Y khi được gọi sẽ trả về trong cặp thanh ghi ES:SI địa chỉ của vùng nhớ chứa tên của nhà sản xuất (nhãn hiệu) của vi xử lý đang sử dụng trên máy tính hiện tại, tên này dài không quá 8 kí tự.
Các lệnh sau đây sẽ in tên nhà sản xuất nói trên ra màn hình:
Mov Ah, X ; hàm cần gọi được đưa vào thanh ghi ah
Int Y ; gọi ngắt Y với hàm X
;--------------------
Mov Cx, 8 ; tên dài không quá 8 kí tự
Mov Ah, 02 ; dùng hàm 02/21h để in kí tự ra nàm hình
LapIn:
Mov Dl, Byte PTR ES:[SI]
Int 21h
INC SI ; đến kí tự tiếp theo
Loop LapIn
;------------------------------------
Ví dụ 2: Giả sử hàm X của ngắt Y khi được gọi với AL = 1 (được gọi là hàm con) sẽ trả về trong cặp thanh ghi ES:DI địa chỉ của vùng nhớ chứa ngày-tháng-năm sản xuất ROM-BIOS đang sử dụng trên máy tính hiện tại. Đồng thời hàm/ngắt này cũng cho biết số kí tự trong xâu ngày-tháng-năm trong thanh ghi BX.
Các lệnh sau đây sẽ in xâu ngày-tháng-năm nói trên ra màn hình:
Mov Ah, X ; hàm cần gọi được đưa vào thanh ghi ah
Mov Al, 1 ; gọi hàm X với Al = 1
Int Y ; gọi ngắt Y với hàm X
;--------------------
Mov Cx, Bx ; đưa số kí tự của xâu ngày-tháng-nămvào Cx
Mov Ah, 02 ; dùng hàm 02/21h để in kí tự ra nàm hình
LapIn:
Mov Dl, Byte PTR ES:[DI]
Int 21h
INC DI ; đến kí tự tiếp theo
Loop LapIn
;-------------------------------------
Ví dụ 3: Hàm 39h của ngắt 21h được sử dụng để tạo thư mục con trên đĩa. Hàm này quy định: DS:DX chứa xâu tên thư mục cần tạo, bao gồm cả đường dẫntìm đến thư mục này, xâu này kết thúc bởi trị 0. Nếu việc tạo không thành công thì Cf = 1, khi đó thanh ghi Ax sẽ chứa mã lỗi.
Các lệnh sau đây sẽ tạo ra thư mục con BTCB trong thư mục ASSEM trên thư mục gốc ổ đĩa D.
Chương trình phải khai báo biến TenTM, chứa xâu tên thư mục cần tạo như sau:
TenTM DB ‘D:\ASSEM\BTCB’,0
Các lệnh:
Mov Ax, Seg TenTM
Mov DS, Ax
Mov Dx, Offset TenTM
Mov Ah, 39h
Int 21h
;-------------------------
Jc TB_Loi ; nếu CF = 1 thì việc tạo bị lỗi
<In ra thong bao hoan thanh>
Jmp KetThuc
TB_Loi:
<In ra thong bao khong tao duoc thu muc>
KetThuc:
Có thể bạn quan tâm: Beginning x64 Assembly Programming: From Novice to AVX Professional 1st ed. Edition