基于SylixOS的中断浅析

Posted 2020-10-12

目  录

1.中断... 1

1.1           中断的定义... 1

1.2           中断的分类... 1

1.2.1    外部中断... 1

1.2.2    内部中断... 1

2. SylixOS下的中断浅析... 2

2.1           SylixOS信号系统... 2

2.2           SylixOS时间管理... 2

2.3           SylixOS中断相关的shell指令... 2

2.3.1    ints查看系统中断向量表信息... 2

2.3.2    ss查看系统中所有线程与中断系统堆栈使用情况... 3

3. 参考资料... 4

1. 中断

1.1      中断的定义

中断是指处理机处理程序运行中出现的紧急事件的整个过程。程序运行过程中，系统外部、系统内部或者现行程序本身若出现紧急事件，处理机立即中止现行程序的运行，自动转入相应的处理程序(中断服务程序)，待处理完后，再返回原来的程序运行，这整个过程称为程序中断，当处理机接受中断时，只需暂停一个或几个周期而不执行处理程序的中断，称为简单中断。

1.2      中断的分类

简单来说中断就是发生了某种事件需要通知CPU进行处理，如果把中断事件按照来源分类，来自CPU外部的中断就称为外部中断，来自CPU内部的中断称为内部中断。再进行细分，外部中断按是否导致宕机来划分，可分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断，而内部中断按中断正常与否来划分则可分为软中断和异常。

1.2.1   外部中断

外部中断是指来自CPU外部的中断，而外部的中断源必须是某个硬件，所以这种类型的中断又可以被叫做硬件中断，对于这种情况CPU提供统一的接口作为中断信号的公共线路，所有来自外设的中断信号都共享公共线路连接到CPU。而CPU则为用户提供了两条信号线INTR(INTeRrupt)和NMI（Non Maskble Interrupt）。

可屏蔽中断作为外部中断的一种，其本质上是指该外部设备发出的中断，CPU可以选择不处理，因为该种中断不会导致系统宕机，所以可以通过EFlags寄存器的IF位将这些中断屏蔽，可屏蔽中断时通过INTR引脚进入CPU的。像外部设备如网卡，硬盘等发出的中断都是可屏蔽中断。

不可屏蔽中断则是通过NMI引脚进入CPU的，它表示系统中发生了致命的错误，它等同于宣布：计算机宕机了。比如常见的内存读写错误，更直接的如掉电等，这样的问题一旦出现，CPU是无法当做没有发生而继续执行其他任务的，所以EFlags寄存器中的IF位对齐也对这种情况无效。

1.2.2   内部中断

内部中断表示CPU内部产生的中断，可以划分为软中断和异常。

软中断就是由软件主动发起的中断，由于这种类型的中断是由软件主动发起的，所以它是主观产生的中断，一般来说并不是客观上某种内部的错误。同时部分具备异常的“错误”结果的软中断也可以被看作是异常。

异常是另一种内部中断，是指指令执行期间CPU内部产生的错误引起的，所以它不受标志寄存器EFlags中IF位的影响。同时异常也可以按照其轻重程度分为以下三种：

1．Fault，即故障，这种错误是可以被修复的，属于最轻的一种异常，通常CPU将问题修复后会将机器状态恢复到异常之前的状态。

2．Trap，即陷阱，异常发生时为了让中断处理程序返回后能够继续向下执行，CPU将中断处理程序的返回地址指向导致异常指令的下一个指令。

3．Abort，即终止，这种情况是最为严重的异常类型，一旦出现，由于错误的严重性无法及时修复，程序将无法继续运行，操作系统为了自身的安全性只能将此程序从进程表中去掉，一般导致此异常的错误通常是硬件错误，或者某些系统数据结构出错。

2. SylixOS下的中断浅析

2.1      SylixOS信号系统

信号是软件层次上模拟的中断，很多比较重要的应用程序都需要处理信号，信号提供了一种处理异步事件的方法，例如，中断用户键入中断键，会通过信号机制停止一个程序，信号处理流程如图 21。

图 21信号处理流程

每个信号都有自己的名字，信号的名字都以“SIG”开头。目前SylixOS可以支持63种不同的信号，其中包括标准信号和实时信号。

2.2      SylixOS时间管理

SylixOS要求提供定时中断，以实现延时与超时控制等功能，定时中断也叫时钟节拍，以下函数由TICK中断调用：

API_KernelTicks: SylixOS 普通定时器周期中断；

API_TimerHTicks: SylixOS 高速定时器周期中断。

2.3      SylixOS中断相关的shell指令

2.3.1   ints查看系统中断向量表信息

格式：

ints

ints  cupidstart

ints  cupidstart  cupidend

说明：

该命令用于显示所有CPU的中断向量表信息 。ints cupidstart显示CPU ID大于等于cupidstart上的中断向量表信息。ints cupidstart cupidend则显示CPU ID大于等于cupidstart且小于等于cpuidend上的中断向量表信息。

返回值：

执行返回0。

备注：

本虚拟机只有1个CPU。

样例：

图 2-2指令ints样例

配置：

该命令属于系统提供的tshell命令，当LW_CFG_SHELL_EN>0时，会允许操作系统提供tshell命令，则包含该命令。

函数接口：

ints命令是通过C语言函数实现的，函数原型是：

static INT  __tshellSysCmdInts(INT iArgC, PCHAR ppcArgV[]);

2.3.2   ss查看系统中所有线程与中断系统堆栈使用情况

格式：

ss

说明：

该命令用来查看线程和中断堆栈的使用情况。

返回值：

执行返回0。

备注：

无。

样例：

图 23指令ss样例

配置：

该命令属于系统提供的tshell命令，当LW_CFG_SHELL_EN>0时，会允许操作系统提供tshell命令，则包含该命令。

函数接口：

ss命令是通过c语言函数实现的，函数原型是：

static INT  __tshellSysCmdSs (INTiArgC, PCHAR ppcArgV[]);

3. 参考资料

《操作系统真相还原》

《SylixOS应用开发手册》