操作系统学习（十三） 中断和异常

Posted 2020-11-18 ay-a

一、中断和异常

中断何和异常是指明系统、处理器或当前执行程序(或任务)的某处出现一个事件，该事件需要处理器进行处理。通常，这种事情会导致执行控制器被强迫从当前运行程序转移到被称为终端处理程序或异常处理程序的特殊软件函数或任务中。处理器响应中断或异常所采取的行动称为中断/异常服务(处理)。

通常中断发生在程序执行的随机时刻，以响应硬件发出的信号。系统硬件使用中断来处理外部事件，例如要求为外部设备提供服务。当然，软件也能通过执行 INT n 指令产生中断。

异常发生在处理器执行一条指令时，检测到一个出错条件时发生，例如被0除出错条件。处理器可以检测到各种出错条件，包括违反保护机制。页错误以及机器内部错误。对应用程序来说，80x86的中断和异常处理机制可以透明地处理发生的异常和中断事件。当收到一个中断或检测到一个异常时，处理器会自动把当前正在正在执行的程序或任务挂起，并开始运行中断或异常处理程序。当处理程序执行完毕，处理器就会恢复并继续执行被中断的程序或任务。被中断程序的恢复过程并不会失去程序执行的连贯性，除非从异常中恢复是不可能的或者中断异常导致当前运行程序被终止。

二、异常和中断向量

为了有助于处理异常和中断，每个需要被处理器进行特殊处理的处理器定义的异常和中断条件都被赋予了一个标识号，称为向量。处理器把赋予异常或中断的向量用作中断描述符表IDT中的一个索引号，来定位一个异常或中断的处理程序入口点位置。

允许的向量号范围是0到255.其中0到31保留用作80x86处理器定义的异常和中断，不过目前该范围内的向量号并非每个都已定义了功能，未定义功能的向量号将留在以后使用。

范围在32到255的向量号用于用户定义的中断。这些中断通常用于外部I/O设备，使得这些设备可以通过外部硬件中断机制向处理器发送中断。

三、中断源和异常源

(一)、中断源

处理器从两种地方接收终端:

• 外部(硬件产生)的中断。
• 软件产生的中断。

外部中断通过处理器芯片上两个引脚(INTR 和 NMI)接收。当引脚接收到外部发生的中断信号时，处理器就会从系统总线上读取外部中断控制器提供的中断向量号。当引脚 NMI 接收到信号时，就产生一个非屏蔽中断。它使用固定的中断向量号2。 任何通过处理器 INTR 引脚接收的外部中断都被称为可屏蔽硬件中断，包括中断向量号0到255。标志寄存器 EFLAGS 的 IF 标志可用来屏蔽所有这些硬件中断。

通过在指令操作数中提供中断向量号， INT n 指令可用于从软件中产生中断。例如，指令 INT 0x80 会执行Linux的系统系统中断调用中断0x80。向量0到255中的任何一个都可以用作INT指令的中断号。如果使用了处理器预先定义的 NMI向量，那么处理器对它的响应将与普通方式产生的该NMI中断不同，如果NMI的向量号2用于该INT指令，就会调用NMI的中断处理程序，但此时并不会激活处理器的NMI处理硬件(???)。

注意,EFLAGS中的IF标志位不能屏蔽使用INT执行从软件产生的中断。

(二)、异常源

未完，更新中....