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Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming · Lektion

Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC

Entdecken Sie, wie Hardware-Interruptanforderungen über den 8259-PIC und den modernen APIC die CPU erreichen, einschließlich IRQ-Remapping, Maskierung und der Signalisierung des Interrupt-Endes.

Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC ist eine kostenlose Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Lektion auf CoddyKit. Dies ist Lektion 4 von 4. Du kannst die komplette Lektion unten kostenlos lesen – dann übst du sie direkt im Browser mit einem integrierten Code-Editor und einem KI-Tutor rund um die Uhr. Sie ist Teil des Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Lernpfads, und dein Fortschritt wird über Web und CoddyKit-App synchronisiert. Der Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.

Teile dieser Lektion wurden noch nicht übersetzt und werden auf Englisch angezeigt.

Why a Controller Is Needed

The CPU has only a single hardware interrupt pin (INTR), yet a PC has dozens of devices that need attention. A dedicated chip multiplexes these IRQ lines onto that one pin and tells the CPU which device fired.

That chip is the Programmable Interrupt Controller (PIC).

The Legacy 8259 PIC

The classic PC uses two cascaded 8259A chips, giving 15 usable IRQ lines (IRQ0-IRQ15). The master handles IRQ0-7, the slave IRQ8-15 connected through IRQ2.

  • IRQ0 = system timer
  • IRQ1 = keyboard
  • IRQ14/15 = ATA disks

I/O Ports of the PIC

Each PIC is programmed through two I/O ports:

  • Master: command 0x20, data 0x21
  • Slave: command 0xA0, data 0xA1

You send Initialization Command Words (ICWs) and Operation Command Words (OCWs) to these ports.

IRQ Remapping

On boot the PIC maps IRQ0-7 onto interrupt vectors 8-15 — which collide with CPU exceptions like the double fault (vector 8). Kernels remap the PIC, typically to vectors 0x20-0x2F, to avoid this clash.

Remapping in Assembly

Remapping is an ICW sequence: start init, set the new vector offset, define cascade wiring, set 8086 mode.

mov al, 0x11      ; ICW1: begin init, expect ICW4
out 0x20, al      ; master command
out 0xA0, al      ; slave command
mov al, 0x20      ; ICW2: master vector offset 0x20
out 0x21, al
mov al, 0x28      ; ICW2: slave vector offset 0x28
out 0xA1, al

Masking Interrupts

The Interrupt Mask Register (IMR) lets you disable individual IRQ lines. Writing a 1 to a bit masks (ignores) that line; 0 enables it.

in al, 0x21       ; read current master mask
or al, 0x02       ; set bit 1 -> mask IRQ1 (keyboard)
out 0x21, al      ; write it back

End of Interrupt (EOI)

After servicing an IRQ the handler must send an End Of Interrupt command, or the PIC will not deliver further interrupts on that line.

For IRQ8-15 you must EOI both the slave and the master.

mov al, 0x20      ; non-specific EOI
out 0x20, al      ; tell master we are done

Limitations of the PIC

The 8259 design is single-CPU only and supports just 15 lines. It cannot route interrupts to different cores, which makes it useless for SMP systems.

This is why modern hardware moved to the APIC.

The APIC Architecture

The Advanced Programmable Interrupt Controller has two parts:

  • Local APIC — one per CPU core, handles the timer and inter-processor interrupts (IPIs)
  • I/O APIC — routes external device IRQs to any core

Local APIC and IPIs

The Local APIC is memory-mapped (default base 0xFEE00000). It provides a per-core timer and lets one core signal another via an IPI through the Interrupt Command Register — essential for waking up cores during boot.

Disabling the PIC for APIC

To use the APIC you mask all PIC lines by writing 0xFF to both data ports, then enable the Local APIC via the spurious interrupt vector register. Modern OSes prefer the APIC for multicore scaling.

mov al, 0xFF
out 0x21, al      ; mask all master IRQs
out 0xA1, al      ; mask all slave IRQs

Quick Check

Test your understanding of the PIC.

Recap

You learned how device IRQs reach the CPU:

  • The 8259 PIC multiplexes 15 IRQ lines onto one CPU pin
  • IRQs are remapped to vectors 0x20-0x2F to avoid exception clashes
  • The IMR masks lines; an EOI ends each interrupt
  • The APIC replaces the PIC for multicore routing and IPIs

Häufig gestellte Fragen

Ist die Lektion „Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC“ kostenlos?

Ja — der vollständige Text von „Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC“ ist hier im Web kostenlos zu lesen. Um sie interaktiv zu üben (integrierter Code-Editor und 24/7 KI-Tutor) und den Rest des Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Kurses freizuschalten, upgrade auf CoddyKit PRO. Der Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Kurs umfasst insgesamt 4 Lektionen.

Was lerne ich in „Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC“?

Entdecken Sie, wie Hardware-Interruptanforderungen über den 8259-PIC und den modernen APIC die CPU erreichen, einschließlich IRQ-Remapping, Maskierung und der Signalisierung des Interrupt-Endes. Du übst Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming mit praktischem Code, den du direkt im Browser ausführst, und ein 24/7 KI-Tutor beantwortet deine Fragen während du die Lektion bearbeitest.

Brauche ich Erfahrung, um Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming zu starten?

Keine Vorkenntnisse erforderlich. Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming auf CoddyKit ist für Anfänger bis fortgeschrittene Lernende strukturiert, sodass du hier starten oder von Anfang an beginnen und in deinem eigenen Tempo voranschreiten kannst. Dies ist Lektion 4 von 4.

Wie lange dauert die Lektion „Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC“?

Die meisten CoddyKit-Lektionen dauern etwa 5–10 Minuten. Jede ist kompakt und interaktiv, sodass du stetig Fortschritte machst und genau dort weitermachst, wo du aufgehört hast – im Web und in der App.

Kann ich in dieser Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Lektion Code schreiben und ausführen?

Ja. Jede Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming-Lektion enthält einen integrierten Code-Editor, sodass du echten Code direkt in deinem Browser schreibst und ausführst und sofort KI-Feedback erhältst — ohne lokale Einrichtung erforderlich.

Alle Lektionen in diesem Kurs

  1. Interrupts und Traps verstehen
  2. Interrupt Descriptor Table (IDT)
  3. Benutzerdefinierte Exception-Handler
  4. Der programmierbare Interrupt-Controller (PIC) und APIC
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