【自制操做系統08】中斷

時間 2020-02-22

標籤自制操做系統08 中斷简体版

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因爲中斷這塊的知識和代碼都佔較大篇幅，所以分紅兩章來說，本章不包含任何中斷的代碼，只講理論部分，以及中斷的大概流程。代碼實現部分由下一章來說解html

1、到目前爲止的程序流程圖

爲了讓你們清楚目前的程序進度，畫了到目前爲止的程序流程圖，以下。git

這裏咱們先從形象的角度來描述，中斷就是讓操做系統中止手中正在進行的工做，先把中斷信號對應的處理程序執行完畢，再回到以前的程序中繼續進行，這樣一個機制。編程

一個很形象的說法是，咱們的操做系統就是 中斷驅動 的，能夠把操做系統簡單理解爲一個 死循環，無時無刻不在等待中斷的來臨，被動地執行相應的任務。數組

while(true){
    操做系統代碼
}

外部中斷經過兩個引腳鏈接到 CPU 上，一個是可屏蔽中斷 INTR，一個是不可屏蔽中斷 NMIide

對於可屏蔽中斷，Linux 的處理方式是分紅 上半部 和 下半部。上半部執行時關閉中斷，馬上執行完畢；下半部執行時打開中斷，此時若是有其餘中斷進來，則讓給其餘中斷（也是上半部執行完畢）。學習

內部中斷可分爲軟中斷和異常，兩者均是不可屏蔽的（即不受 eflags 的 IF 位影響）測試

軟中斷：就是軟件發起的中斷，最多見的也是咱們以後進行系統調用的，就是 int 8位當即數，可表示 256 中中斷。還有一些不經常使用的，甚至能夠叫作異常，下面簡單列出
- int3：中斷向量號3，調試斷點指令
- into：中斷向量號4，中斷溢出指令
- bound：中斷向量號5，檢查數組索引越界指令
- ud2：中斷向量號6，未定義指令，經常使用於軟件測試中主動發起這個中斷
異常：指令執行期間 CPU 內部產生的錯誤引發，如分母爲 0 將發起 6 號中斷（異常），未定義的指令發起 6 號中斷
- Fault（故障）：可恢復的錯誤。發生此中斷時，CPU 將機器狀態恢復到異常以前的狀態，以後調用中斷處理程序，結束後返回。常見的如 缺頁異常
- Trap（陷阱）：有意的異常。一般是調試程序中用 int3 指令主動觸發。
- Abort（終止）：不可恢復的異常。直接將此程序從進程表中去掉。

咱們知道一箇中斷對應着一個 中斷號（中斷向量號），下面列表說明操作系統

中斷號	含義	來源	類型	是否有錯誤碼
0	divide error	DIV and IDIV instructions	Fault	無
1	debug	any code or data reference	Fault/Trap	無
2	NMI Interrupt	NMI	Interrupt	無
3	Breakpoint	INT3 instruction	Trap	無
4	Overflow	INTO instruction	Trap	無
5	bound range exceeded	BOUND instruction	Fault	無
6	invalid opcode	UD2 instruction or reserved opcode.1	Fault	無
7	device not available	floationg-point or WAIT/FWAIT instruction	Fault	無
8	double fault	any instruction that can generate an exception, an NMI, or an INTR	Fault	Y(0)
9	CoProcessor Segment Overrun	Floating-point instruction.2	Fault	無
10	invalid TSS	task switch or TSS access	Fault	Y
11	segment not present	loading segment registers or accessing system segments	Fault	Y
12	stack segment fault	stack operations and SS register loads	Fault	Y
13	general protection	any memory reference and other protection checks	Fault	Y
14	page fault	any memory reference	Fault	Y
15		reserved
16	floating-point error	floating-point or WAIT/FWAIT instruction	Fault	無
17	alignment check	any data refrence in memory.3	Fault	Y(0)
18	machine check	error codes and source are model dependent.4	Fault	無
19	SIMD floating-point exception	SIMD floating-point instruction5	Fault	無
20-31	reserved
32-255	maskable interrupts	External Interrupt from INTR pin or INT n instruction	Interrupt	無

門	type值	存在位置	用法
任務門	0101	GDT、LDT、IDT	與TSS配合實現任務切換，不過大多數操做系統都不這麼玩
中斷門	1110	IDT	進入中斷後屏蔽中斷（eflags的IF位置0），linux利用此實現系統調用，int 0x80
陷阱門	1111	IDT	進入中斷後不屏蔽中斷
調用門	1100	GDT、LDT	用戶用call或jmp指令從用戶進程進入0特權級