File: ThinkInt.txt
Name: 理解操作系统对中断的处理
Author: zyl910
Blog: http://blog.csdn.net/zyl910/
Version: V1.01
Updata: 2006-6-20
以前看《操作系统》时，总觉得书上说得太抽象，理解不了。但最近编写一个键盘处理的小程序时，慢慢的理解了操作系统对中断的处理的那些概念。
本来我是使用 Int 16h 中断来接收键盘输入的，但是该方法不能很好的解析组合键，而且无法获知某个按键是否按下。所以后来我决定 挂接IRQ0、访问60h端口，自己解析扫描码来处理键盘输入。
一、中断时只接收数据
最开始时为了研究扫描码，我在中断例程中用printf显示扫描码。但很快发现，会因printf带来的重入性问题导致程序出现许多莫名其妙的问题，而且在中断时占用太多时间会影响系统运行效率。
于是我修改了设计，定义了一个扫描码队列，每次中断发生时向扫描码队列添加项目。然后在主函数循环检查扫描码队列，并进行处理。
二、系统分层
最开始看到《操作系统》关于系统分层时总有点不太理解，觉得那是将简单的事情搞复杂。但是这次处理键盘扫描码时发现：必须分层！
有两个原因。一是因为扫描码牵涉到底层细节，比如 Ex 是扩展按键前导字节，x表示后面有几个字节的数据，处理起来极其复杂。二是由于中断时修改了扫描码队列，所以访问扫描码队列必须关中断，如果老是直接访问扫描码队列会影响系统运行效率，甚至可能会导致中断丢失。
最后觉得至少得分四层：
扫描码队列：底层的键盘扫描码。
键盘按键状态：记录每个键盘按键的状态。注意是指单独的按键，类似DirectInput的DK的按键处理。比如：方向键上与小键盘8是不同的按键。
功能按键队列：解析按键功能含义，类似Windows的虚拟键码。比如：无论是方向键上，还是小键盘8都是指“上”这个功能。
字符消息：字符消息是用于文本输入的，比如CapsLock、Shift用于切换字母大小写。为了支持多语言输入和输入法，建议使用DWord来存放31位Unicode编码。
三、内核线程
有两种按键状态，一种是键盘按键状态，一种是输入按键状态。先前我们按队列方式实现的实际上是输入按键状态，表示当前输入队列环境下的的按键状态；而键盘按键状态是指当前键盘上的按键状态。
比如当按下空格键时，空格键的扫描码进入扫描码队列。当程序分析扫描码队列时，肯定认为空格键时按下的，所以“输入按键状态”认为空格键处于按下状态。但是此时在键盘上的空格键很可能已经释放了，所以“键盘按键状态”认为空格键处于未按下状态。
所以我们需要在中断后立即分析数据，以实现“键盘按键状态”。
注意是8259发送EOI以通知中断事务结束的，所以我们可以在发送EOI后处理数据，然后再使用iret指令从中断例程中返回。
在发送EOI后的数据操作代码是什么？就是所谓的内核线程。内核态与用户态的定义并不是那么绝对，我们可以这样定义——非中断时的操作为用户态，在中断例程中的操作为内核态。其实保护模式跟这个差不多的，只不过它有明确的“环”概念及权限保护机制。
怎么解决内核线程重入问题呢，需要仔细设计。
变量：
bkbinkmd：处于键盘内核线程中
中断例程{
取得按键扫描码
向扫描码队列填充数据
if (bkbinkmd) {
发送EOI
/* 仍然由内核线程处理数据 */
iret
}else{
发送EOI
bkbinkmd = TRUE
call 键盘处理函数 //内核线程
iret
}
}
键盘处理函数{
do{
cli
取走扫描码队列中的所有数据。假设数据长度为cbBuf
if (cbBuf > 0) bkbinkmd = FALSE
sti
分析数据
}while(cbBuf > 0) // 尝试重复，因为中断可能修改了数据
}
四、总结
《操作系统》教材太过于浓缩，只讲设计思路，不讲设计细节。只有真正接触具体设计时，才能真正明白那些设计思路的作用。
Updata
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[V1.01]2006-6-20
重写“内核线程”部分
[V1.00]2006-6-17
基本内容