計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（第二版）課件：Linux中斷處理

中斷的產(chǎn)生每個(gè)能夠發(fā)出中斷請(qǐng)求的硬件設(shè)備控制器都有一條稱為IRQ(InterruptReQuest)的輸出線。所有的IRQ線都與一個(gè)中斷控制器的輸入引腳相連中斷控制器與CPU的INTR引腳相連中斷控制器執(zhí)行下列動(dòng)作：1，監(jiān)視IRQ線，對(duì)引發(fā)信號(hào)檢查2，如果一個(gè)引發(fā)信號(hào)出現(xiàn)在IRQ線上a，把此信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的中斷向量b，把這個(gè)向量存放在中斷控制器的一個(gè)I/O端口，從而允許CPU通過(guò)數(shù)據(jù)總線讀這個(gè)向量c，把引發(fā)信號(hào)發(fā)送到處理器的INTR引腳，即產(chǎn)生一個(gè)中斷d，等待，直到CPU應(yīng)答這個(gè)信號(hào)；收到應(yīng)答后，清INTR引腳3，返回到第一步傳統(tǒng)的中斷控制器：8259A傳統(tǒng)的中斷控制器使用兩片8259A以“級(jí)聯(lián)”的方式連接在一起每個(gè)芯片可以處理最多8個(gè)不同的IRQ線主從兩片8259A的連接：從主的IRQ2引腳因此，一共可以處理最多15個(gè)不同的IRQ線5.9中斷和異常的硬件處理

進(jìn)入中斷/異常假定：內(nèi)核已經(jīng)初始化，CPU在保護(hù)模式下運(yùn)行CPU的正常運(yùn)行：當(dāng)執(zhí)行了一條指令后，cs和eip這對(duì)寄存器包含了下一條將要執(zhí)行的指令的邏輯地址。在執(zhí)行這條指令之前，CPU控制單元會(huì)檢查在運(yùn)行前一條指令時(shí)是否發(fā)生了一個(gè)中斷或者異常。如果發(fā)生了一個(gè)中斷或異常，那么CPU控制單元執(zhí)行下列操作：1，確定與中斷或者異常關(guān)聯(lián)的向量i（0~255）2，讀idtr寄存器指向的IDT表中的第i項(xiàng)3，從gdtr寄存器獲得GDT的基地址，并在GDT中查找，以讀取IDT表項(xiàng)中的段選擇符所標(biāo)識(shí)的段描述符4，確定中斷是由授權(quán)的發(fā)生源發(fā)出的。中斷：中斷處理程序的特權(quán)不能低于引起中斷的程序的特權(quán)（對(duì)應(yīng)GDT表項(xiàng)中的DPLvsCS寄存器中的CPL）編程異常：還需比較CPL與對(duì)應(yīng)IDT表項(xiàng)中的DPL5.9中斷和異常的硬件處理

進(jìn)入中斷/異常5，檢查是否發(fā)生了特權(quán)級(jí)的變化，一般指是否由用戶態(tài)陷入了內(nèi)核態(tài)。

如果是由用戶態(tài)陷入了內(nèi)核態(tài)，控制單元必須開(kāi)始使用與新的特權(quán)級(jí)相關(guān)的堆棧a，讀tr寄存器，訪問(wèn)運(yùn)行進(jìn)程的tss段b，用與新特權(quán)級(jí)相關(guān)的棧段和棧指針裝載ss和esp寄存器。這些值可以在進(jìn)程的tss段中找到c，在新的棧中保存ss和esp以前的值，這些值指明了與舊特權(quán)級(jí)相關(guān)的棧的邏輯地址5.9中斷和異常的硬件處理

進(jìn)入中斷/異常6，若發(fā)生的是故障，用引起異常的指令地址修改cs和eip寄存器的值，以使得這條指令在異常處理結(jié)束后能被再次執(zhí)行7，在棧中保存eflags、cs和eip的內(nèi)容8，如果異常產(chǎn)生一個(gè)硬件出錯(cuò)碼，則將它保存在棧中9，裝載cs和eip寄存器，其值分別是IDT表中第i項(xiàng)門(mén)描述符的段選擇符和偏移量字段。這對(duì)寄存器值給出中斷或者異常處理程序的第一條指定的邏輯地址5.9中斷和異常的硬件處理

進(jìn)入中斷/異常5.9從中斷/異常返回中斷/異常處理完后，相應(yīng)的處理程序會(huì)執(zhí)行一條iret匯編指令，這條匯編指令讓CPU控制單元做如下事情:1，用保存在棧中的值裝載cs、eip和eflags寄存器。如果一個(gè)硬件出錯(cuò)碼曾被壓入棧中，那么彈出這個(gè)硬件出錯(cuò)碼2，檢查處理程序的特權(quán)級(jí)是否等于cs中最低兩位的值(這意味著進(jìn)程在被中斷的時(shí)候是運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)還是用戶態(tài))。若是，iret終止執(zhí)行；否則，轉(zhuǎn)入35.9從中斷/異常返回3，從棧中裝載ss和esp寄存器。這步意味著返回到與舊特權(quán)級(jí)相關(guān)的棧4，檢查ds、es、fs和