linux中断处理之初始化

　　一:引言

　　在Intel的文档中,把中断分为两种.一种是异常,也叫同步同断.一种称之为中断,也叫异常中断.

　　同步中断指的是由CPU控制单元产生,之称之为同步,是只有一条指令执行完毕后才会发出中断.例如除法运算中,除数为零的时候,就会产生一个异常

　　异步中断是由外部设备按照CPU的时钟随机产生的.例如,网卡检测到一个数据到来就会产生一个中断.

　　二:x86的中断处理过程

　　中断是开着的,当执行完一条指令后,cs和eip这对寄存器中已经包含了下一条将要执行的指令的逻辑地址.在处理那条指令之前,控制单元会检查在运行前一条指令时是否发生了一个中断或异常.如果发生了一个中断和异常,那么控制单元执行下列操作：

　　1. 确定与中断或异常关联的向量i（0≤ i ≤255）

　　2. 读由idtr寄存器指向的IDT表中的第i项.

　　3. 从gdtr寄存器获得GDT的基地址,并在GDT中查找,以读取IDT表项中的选择符标识的段描述符.这个描述符指定中断或异常处理程序所在的段的基地址.

　　4. 确信中断是由授权的（中断）发生源发出的.将当前特权级CPL（存放在cs寄存器的低两位）与段描述符（存放在GDT中）的描述符特权级DPL比较.如果CPL小于DPL,就产生一个“通常保护”异常,中断处理程序的特权级不能低于引起中断的程序的特权.对于编程异常,则做进一步的安全检查：比较CPL与处于IDT中的门描述符的DPL,如果DPL小于CPL,就产生一个“通常保护”异常,这

　　一个检查可以避免用户应用程序访问特殊的陷阱门和中断门.

　　5. 检查是否发生了特权级的变化,也就是说,CPL是否不同于所选择的段描述符的DPL.如果是,控制单元开始使用与新的特权级相关的栈,通过执行以下步骤来保证这一点：

　　A． 读tr寄存器,以访问运行进程的TSS段.

　　B． 用与新特权级相关的栈段和栈指针的正确值装载ss和esp寄存器.这些值可以在TSS中找到.

　　C． 在新的栈中保存ss和esp以前的值,这些值定义了与旧特权级相关的栈的逻辑地址.

　　6. 如果故障已发生,用引起异常的指令地址装载cs和eip寄存器,从而这条指令能再次被执行.

　　7. 在栈中保存eflag、cs和eip的内容.

　　8. 如果异常产生了一个硬件出错码,则将它保存在栈中.

　　9. 装载cs和eip寄存器,其值分别是IDT表中第i项门描述符的段选择符和偏移量字段.这些值给出了中断或者异常处理程序的第一条指令的逻辑地址.

　　控制单元所执行的一步就是跳转到中断或异常处理程序.换句话说,处理完中断信号后,控制单元所执行的指令就是被选中处理程序的第一条指令.

　　上面的处理过程的描述摘自<<深入理解linux内核>>,其中有几点值得注意的地方:

　　1:通过门后,只能提高运行级别.就像上面所述的 “当前特权级CPL（存放在cs寄存器的低两位）与段描述符（存放在GDT中）的描述符特权级DPL比较.如果CPL小于DPL,就产生一个“通常保护”异常”.在中断处理中,通常把IDT中的相应段选择符设为__KERNEL_CS.即最高的运行级别

　　2:上面C所述:“在新的栈中保存ss和esp以前的值,这些值定义了与旧特权级相关的栈的逻辑地址”,那ss,esp以前的值是如何找到的呢?应该是从TSS中.在中断发生的时候,如果检测到运行级别发生了改了,将寄存器SS,ESP中的值保存进TSS的相应级别位置.再加载新的SS,ESP的值,然后从TSS中取出旧的SS,ESP值,再压栈.

　　3:堆栈的改变,如下图所示:

　　从上图中我们可以看到,硬件自动保存的硬件环境是非常少,要在中断后恢复到以前的环境,还需要保存更多的寄存器值,这是由操作系统完成的.这我们在以后的代码分析中可以看到

　　中断和异常被处理完毕后,相应的处理程序产生一条iret指令,把控制权转交给被中断的进程,这将迫使控制单元：

　　1. 用保存在栈中

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