Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming · Lekcja

Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC

Dowiedz się, jak żądania przerwań sprzętowych docierają do procesora przez kontroler 8259 PIC i nowoczesny APIC, w tym jak działa remapowanie IRQ, maskowanie oraz sygnalizacja zakończenia przerwania.

Lekcja 4 z 413 kroki

Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC to bezpłatna lekcja Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming na CoddyKit. To lekcja 4 z 4. Możesz przeczytać całą lekcję poniżej za darmo — a potem ćwiczyć ją interaktywnie w przeglądarce z wbudowanym edytorem kodu i tutorem AI dostępnym 24/7. To część ścieżki edukacyjnej Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming, a Twój postęp synchronizuje się między webem a aplikacją CoddyKit. Kurs Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming zawiera 4 lekcji w sumie.

Części tej lekcji nie zostały jeszcze przetłumaczone i są wyświetlane po angielsku.

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
Bezpłatny start

Ucz się Assembly dzięki korepetycjom AI — za darmo

Pisz i uruchamiaj kod w przeglądarce, otrzymuj natychmiastową pomoc od korepetytora AI dostępnego 24/7 i kontynuuj naukę w sieci lub w aplikacji.

Kursy
12
Lekcje
48

Często zadawane pytania

Czy lekcja „Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC” jest bezpłatna?

Tak — pełny tekst „Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC” jest dostępny za darmo tutaj w sieci. Aby ćwiczyć ją interaktywnie (wbudowany edytor kodu i tutor AI dostępny 24/7) i odblokować resztę kursu Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming, przejdź na CoddyKit PRO. Kurs Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming zawiera 4 lekcji w sumie.

Co nauczysz się w „Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC”?

Dowiedz się, jak żądania przerwań sprzętowych docierają do procesora przez kontroler 8259 PIC i nowoczesny APIC, w tym jak działa remapowanie IRQ, maskowanie oraz sygnalizacja zakończenia przerwania. Ćwiczysz Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming z praktycznym kodem, który uruchamiasz bezpośrednio w przeglądarce, a tutor AI dostępny 24/7 odpowiada na Twoje pytania podczas pracy nad lekcją.

Czy potrzebuję doświadczenia, aby zacząć Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming?

Nie wymagamy żadnego doświadczenia. Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming w CoddyKit jest strukturyzowany dla początkujących i zaawansowanych użytkowników, więc możesz zacząć tutaj lub od początku i uczyć się w swoim tempie. To lekcja 4 z 4.

Ile czasu zajmuje lekcja „Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC”?

Większość lekcji CoddyKit trwa około 5–10 minut. Każda lekcja to mały, interaktywny krok, dzięki czemu robisz systematyczne postępy i zawsze wracasz dokładnie do tego samego miejsca — na webie i w aplikacji.

Czy mogę pisać i uruchamiać kod w tej lekcji Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming?

Tak. Każda lekcja Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming zawiera wbudowany edytor kodu, więc piszesz i uruchamiasz prawdziwy kod bezpośrednio w przeglądarce i od razu otrzymujesz sprzężenie zwrotne od AI — bez konfiguracji na komputerze.

Wszystkie lekcje w tym kursie

  1. Zrozumienie przerwań i pułapek
  2. Tablica deskryptorów przerwań (IDT)
  3. Niestandardowe procedury obsługi wyjątków
  4. Programowalny kontroler przerwań (PIC) i APIC
← Powrót do Assembly Language & x86 Low-Level Systems Programming