Les interuptions sous debug

1. Introduction

Le microprocesseur ne peut exécuter qu’une seule instruction à la fois. Pour connaître son adresse, il utilise le couple de registres CS:IP dont la valeur est incrémentée automatiquement. Par conséquent, le code du programme courant est exécuté de manière linéaire.

Imaginons cependant qu’un événement extérieur demande l’attention de l’ordinateur, par exemple la pression d’une touche du clavier. La machine doit pouvoir réagir immédiatement, sans attendre que le programme en cours d’exécution se termine. Pour cela, elle interrompt ce dernier pendant un bref instant, le temps de traiter l’événement survenu puis rend le contrôle au programme interrompu.

Une interruption n’est rien d’autre que l’appel d’une routine spéciale présente en mémoire appelée ISR (« Interrupt Service Routine »).

Les interruptions se divisent en trois catégories :

les interruptions électroniques, par exemple : le clavier

les interruptions du BIOS, par exemple : l’accès aux disques

les interruptions du DOS, par exemple : l’accès aux systèmes de fichiers


Comment sont-elles déclenchées ?

Une interruption peut être déclenchée par votre matériel. C’est ce qui arrive lorsque vous appuyez sur une touche du clavier. Aucun logiciel n’intervient et le contrôle est passé directement à la routine qui gère le clavier : ce sont les interruptions matérielles.

Les interruptions logicielles sont quant à elles appelées par des instructions en langage machine au sein d’un programme. Leur importance est capitale. Rappelez-vous que contrairement au PASCAL ou au C, l’assembleur ne dispose pas de fonction préprogrammée. Chaque instruction doit être directement traduisible en langage machine.

Mais alors, comment fait-on pour écrire une chaîne de caractères à l’écran ? Ou bien pour lire un caract�re entré au clavier ?

Eh bien on le fait de la même façon que le DOS lui-même ! On déclenche les interruptions appropriées à l’aide de l’instruction « INT » du langage machine. C’est donc une routine du DOS (ou parfois du BIOS) qui fera tout le travail. Les paramètres (ou leurs adresses) sont passés dans les registres.

Voici un petit exemple en assembleur qui écrit la lettre ‘A’ à l’écran :



Examinons-le ligne par ligne :

l’instruction “MOV DL, ‘A’” demande au processeur de mettre dans le registre DL le code ASCII de la lettre ‘A’, c’est-à-dire 65, ou 41h.

“MOV AH, 02” : mettre le nombre 2 dans AH.

Enfin, la dernière instruction appelle l’interruption numéro 21h. Il existe 256 interruptions. Toutes sont notées en base hexadécimale.

Explications :

Comme vous aurez très vite l’occasion de vous en rendre compte, l’interruption 21h est l’interruption du DOS par excellence. Elle permet d’appeler de nombreuses fonctions très diverses. Pour cela, il suffit de mentionner leur numéro dans le registre AH.

Il est très difficile de mémoriser le rôle de chaque interruption, et a fortiori de chaque fonction ou sous-fonction, d’autant plus d’elles sont désignées par des numéros hexadécimaux et qu’elles attendent des paramètres dans des registres précis. C’est pourquoi tout programmeur se doit d’avoir à sa disposition une liste des interruptions pour travailler. Celle de Ralph Brown est très connue, et vous la trouverez sur l’Internet.

Revenons à notre exemple. La fonction numéro 2 de l’interruption 21h sert à écrire un caractère à l’écran. Il faut pour cela écrire le code ASCII du caractère dans le registre DL et bien sûr placer le nombre 2 dans AH.

Une fois que AH et DL ont été ajustés, l’interruption 21h peut être appelée à l’aide de l’instruction INT.

D’autres interruptions ne remplissent qu’une seule tâche. Vous n’avez donc pas besoin de mettre un numéro de fonction dans AH. L’appel de l’interruption suffit.

2. La table des vecteurs d’interruptions

A chaque appel d’interruption, l’ordinateur doit pouvoir trouver l’adresse de l’ISR correspondante. Pour cela, il dispose de la table des vecteurs d’interruptions (TVI, ou IVT : « Interrupt Vector Table »). Cette table est implantée à l’adresse 0000:0000 c’est-à-dire au début de la RAM.

La table est organisée comme suit :

Adresse

Taille (octets)

Valeur

0000:0000

2

Adresse d’offset de l’interruption numéro 0

0000:0002

2

Adresse de segment de l’interruption numéro 0

0000:0004

2

Adresse d’offset de l’interruption numéro 1

0000:0006

2

Adresse de segment de l’interruption numéro 1

0000:0008

2

Adresse d’offset de l’interruption numéro 2

0000:000A

2

Adresse de segment de l’interruption numéro 2

0000:000C

2

Adresse d’offset de l’interruption numéro 3

0000:000E

2

Adresse de segment de l’interruption numéro 3

etc…

etc…

etc…

0000:03FC

2

Adresse d’offset de l’interruption numéro 255

0000:03FE

2

Adresse de segment de l’interruption numéro 255

La raison pour laquelle les offsets précèdent les adresses de segment vient du codage en « little endian » utilisé par INTEL. Les processeurs de cette marque (contrairement à la plupart des autres, qui travaillent en « big endian ») ont une représentation des données en mémoire aussi curieuse qu’insupportable pour le programmeur : ils placent le poids fort après le poids faible. Ainsi, le mot 4A28h sera codé 284Ah. Puisque l’adresse de l’ISR tient sur 32 bits (16 + 16), elle est représentée comme un double mot (« dword »), donc l’adresse d’offset, qui est le mot de poids faible, se trouve au début. Eh oui, c’est pénible, mais il faudra s’y faire !

Remarque : pour calculer l’adresse de l’entrée dans la TVI correspondant à l’interruption numéro X, il suffit de multiplier X par 4.

Exemple : l’adresse de l’ISR numéro 21h est stockée à 0000:0084.

3. Sauvegarde de l’état des registres lors de l’appel

Un appel d’interruption obéit à certaines règles, car il est indispensable, une fois l’ISR exécutée, que le programme interrompu retrouve les registres dans le même état qu’ils étaient auparavant. Tout doit se passer comme si l’interruption n’avait jamais eu lieu. C’est pourquoi avant de faire un saut à l’ISR pointée par l’entrée correspondante dans la TVI, l’ordinateur sauvegarde tous les registres sur la pile courante. Il restaurera leur contenu avant de rendre le contrôle. Cette procédure est automatique. Il n’incombe pas au programmeur de prendre toutes ces précautions.