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中断和异常的硬件处理

作者:  时间: 2010-11-19

   在实地址模式中,CPU把内存中从0开始的1K字节作为一个中断向量表。表中的每个表项占四个字节,由两个字节的段地址和两个字节的偏移量组成,这样构成的地址便是相应中断处理程序的入口地址。但是在保护模式下,由四字节的表项构成的中断向量表显然满足不了要求。这是因为,除了两个字节的段描述符,偏移量必用四字节来表示,还需要有反映模式切换的信息。因此,在保护模式下,中断向量表中的表项由8个字节组成,如图3.2所示,中断向量表也改叫做中断描述符表IDT(Interrupt Descriptor Table)。其中的每个表项叫做一个门描述符(gate descriptor), “门”的含义是当中断发生时必须先通过这些门,然后才能进入相应的处理程序。

  首先看两张表

                                门描述符

  


  



                       中断过程调用

其中类型占3位,表示门描述符的类型,主要门描述符是:

    中断门(Interrupt gate

其类型码为110,中断门包含了一个中断或异常处理程序所在段的选择符和段内偏移量。当控制权通过中断门进入中断处理程序时,处理器清IF标志,即关中断,以避免嵌套中断的发生。中断门中的DPLDescriptor Privilege Level)为0,因此,用户态的进程不能访问Intel的中断门。所有的中断处理程序都由中断门激活,并全部限制在内核态。

     陷阱门(Trap gate

其类型码为111,与中断门类似,其唯一的区别是,控制权通过陷阱门进入处理程序时维持IF标志位不变,也就是说,不关中断。

  系统门(System gate

这是Linux内核特别设置的,用来让用户态的进程访问Intel的陷阱门,因此,门描述符的DPL3。通过系统门来激活4Linux异常处理程序,它们的向量是345128,也就是说,在用户态下,可以使用int3intobound int0x80条汇编指令。

    最后,在保护模式下,中断描述符表在内存的位置不再限于从地址0开始的地方,而是可以放在内存的任何地方。为此,CPU中增设了一个中断描述符表寄存器IDTR,用来存放中断描述符表在内存的起始地址。