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  • 完整的中断处理过程分为那几个阶段?
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    2020-12-23 01:29:17

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    1)中断e69da5e6ba903231313335323631343130323136353331333431366338响应的事前准备:

    系统要想能够应对各种不同的中断信号,总的来看就是需要知道每种信号应该由哪个中断服务程序负责以及这些中断服务程序具体是如何工作的。系统只有事前对这两件事都知道得很清楚,才能正确地响应各种中断信号和异常。

    2) CPU检查是否有中断/异常信号

    CPU在执行完当前程序的每一条指令后,都会去确认在执行刚才的指令过程中中断控制器(如:8259A)是否发送中断请求过来,如果有那么CPU就会在相应的时钟脉冲到来时从总线上读取中断请求对应的中断向量。

    对于异常和系统调用那样的软中断,因为中断向量是直接给出的,所以和通过IRQ(中断请求)线发送的硬件中断请求不同,不会再专门去取其对应的中断向量。

    3) 根据中断向量到IDT表中取得处理这个向量的中断程序的段选择符

    CPU根据得到的中断向量到IDT表里找到该向量对应的中断描述符,中断描述符里保存着中断服务程序的段选择符。

    4) 根据取得的段选择符到GDT中找相应的段描述符

    CPU使用IDT查到的中断服务程序的段选择符从GDT中取得相应的段描述符,段描述符里保存了中断服务程序的段基址和属性信息,此时CPU就得到了中断服务程序的起始地址。

    5) CPU根据特权级的判断设定即将运行的中断服务程序要使用的栈的地址

    CPU会根据CPL和中断服务程序段描述符的DPL信息确认是否发生了特权级的转换,比如当前程序正运行在用户态,而中断程序是运行在内核态的,则意味着发生了特权级的转换,这时CPU会从当前程序的TSS信息(该信息在内存中的首地址存在TR寄存器中)里取得该程序的内核栈地址。

    6) 保护当前程序的现场

    C

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  • 一个完整的中断处理过程应该包括

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    一个完整的中断处理过程应该包括:中断请求、中断排队或中断判优、中断响应、中断处理和中断返回等环节,下面分别进行讨论。1.中断请求中断请求是由中断源向CPU发出中断请求信号。外部设备发出中断请求信号要具备...

    一个完整的中断处理过程应该包括:中断请求、

    中断排队或中断判优、中断响应、中断处

    理和中断返回等环节,下面分别进行讨论。

    1

    .中断请求

    中断请求是由中断源向

    CPU

    发出中断请求信号。外部设备发出中断请求信号要具备以

    下两个条件:

    (

    1

    )外部设备的工作已经告一段落。例如输入设备只有在启动后,将要输入的数据送

    到接口电路的数据寄存器(即准备好要输入的数据)之后,才可以向

    CPU

    发出中断请求。

    (

    2

    )系统允许该外设发出中断请求。如果系统不允许该外设发出中断请求,可以将这

    个外设的请求屏蔽。

    当这个外设中断请求被屏蔽,

    虽然这个外设准备工作已经完成,

    也不能

    发出中断请求。

    2

    .中断排队

    中民申请是随机的,有时会出现多个中断源同时提出中断申请。但

    CPU

    每次只能响应

    一断源的请求,

    那么究竟先响应哪一个中断源的请求呢?这就必须根据各中断源工作性质的

    轻重缓急,

    预先安排一个优先级顺序,

    当多个中断源同时申请中断时,

    即按此优先级顺序进

    行排队,等候

    CPU

    处理。一般是把最紧迫和速度最高的设备排在最优先的位置上。

    CPU

    先响应优先级别最高的中断源。当中断处理完毕,再响应级别低的中断申请。

    中断排队可以采用硬件的方法,

    也可以采用软件的方法。

    前者速度快,

    但需要增加硬设

    备;后者无需增加硬设备,但速度慢,特别是中断源很多时尤为突出。

    软件优用查询技术。当

    CPU

    响应中断后,就用软件查询以确定是哪些外设申请中断,

    并判断它们的优先权。一个典型的软件优先权排队接口电路如

    6

    10

    所示,图中把

    8

    外设的中断请求触发器组合起来,

    作为一具端口,

    并赋以设备号。

    把各个外设的中断请求信

    号相

    后,作为

    INTR

    信号,故其中任一外设有中断请求,都可向

    CPU

    送出

    INTR

    信号。

    CPU

    响应中断后,把中断寄存器的状态作为一个外设读入

    CPU

    ,逐位检测它们的状态,

    若哪一位为

    1

    ,则该位对应的外设有中断请求,应转到相应的服务程序的入口。其流程如图

    6

    11

    所示。

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    当外设向CPU发送可屏蔽中断请求: 1)8259中断控制器通过INTR信号线发送高电屏请求信号 2)CPU在每执行一条指令的最后一个时钟周期时会采样INTR信号线判断有无新的中断请求,如果INTR标志为1(也就是有中断请求)...

    当外设向CPU发送可屏蔽中断请求:

    1)8259中断控制器通过INTR信号线发送高电屏请求信号

    2)CPU在每执行一条指令的最后一个时钟周期时会采样INTR信号线判断有无新的中断请求,如果INTR标志为1(也就是有中断请求)CPU就会首先判断IF标志位,如果为1,CPU就允许中断响应。IF=0就忽略该中断。

    3)IF=1,CPU通过INTA(这里表示上划线,因为笔者不知道怎么设置上划线)信号线向8259发送两个连续负脉冲的中断响应信号。第一个信号表示CPU准备好接收中断类型码,第二个信号告诉8259中断控制器发送中断类型码。当中断控制器收到第二个信号时就会通过数据线将中断类型码发送给CPU。CPU就凭借着中断号从中断向量表中找到对应的中断函数地址(中断向量表是一个结构体数组,其中每个结构体中记录了CS:IP的值,结构体中低2字节记录CS段地址,高2字节记录IP偏移地址)

    4)CPU找到中断函数后就会暂停当前执行中的程序,将新的CS:IP加载到寄存器,跳转到中断函数首地址去执行。这个过程中CPU还需要按顺序做以下处理:

                             1、将标志寄存器FR的当前值压入堆栈

                             2、将标志寄存器的中断允许标志位IF和单步标志位TF设置为0。IF=0,是为了屏蔽其他同级可屏蔽中断(如果是比

                             当前中断高级那么IF=0就失效了);TF=0,为了避免进入服务函数以单步形式执行(怕影响执行效率)

                             3、保护断点,将当前CS:IP压入堆栈保存,以便执行中断函数后返回

                             4、根据中断号找到中断函数首地址,将获得的CS:IP加载进寄存器

                             5、执行前还要压入各个寄存器的值进入堆栈,防止中断程序破坏现场。中断程序执行完成后再恢复寄存器的值并

                             设置IF=1

                             6、返回断点,中断服务结束后最后一条指令是IRET(中断返回指令),该指令将保存在堆栈中的断点值和寄存

                             器FR的值弹出堆栈,将CS:IP还原成中断前的值。

     

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  • 中断及中断处理过程

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    1. 中断和异常的概念区别 Intel的官方文档里将中断和异常理解为两种中断当前程序执行的不同机制。这是中断和异常的共同点。 不同点在于: 中断(interrupt)是异步的事件,典型的比如由I/O设备触发;异常...

    1. 中断和异常的概念区别

       Intel的官方文档里将中断和异常理解为两种中断当前程序执行的不同机制。这是中断和异常的共同点。

       不同点在于:

       中断(interrupt)是异步的事件,典型的比如由I/O设备触发;异常(exception)是同步的事件,典型的比如处理器执行某条指令时发现出错了等等。

       中断又可以分为可屏蔽中断和非可屏蔽中断,异常又分为故障、陷阱和异常中止3种;

    2. 中断(异常)处理过程

       需要明确的一点是CPU对于中断和异常的具体处理机制本质上是完全一致的,即:

      当CPU收到中断或者异常的信号时,它会暂停执行当前的程序或任务,通过一定的机制跳转到负责处理这个信号的相关处理程序中,在完成对这个信号的处理后再跳回到刚才被打断的程序或任务中。这里只描述保护模式下的处理过程,搞清楚了保护模式下的处理过程(更复杂),实模式下的处理机制也就容易理解了;

    1)CPU检查是否有中断/异常信号

       CPU在执行完当前程序的每一条指令后,都会去确认在执行刚才的指令过程中中断控制器(如:8259A)是否发送中断请求过来,如果有那么CPU就会在相应的时钟脉冲到来时从总线上读取中断请求对应的中断向量[2]。

    对于异常和系统调用那样的软中断,因为中断向量是直接给出的,所以和通过IRQ(中断请求)线发送的硬件中断请求不同,不会再专门去取其对应的中断向量。

    2)根据中断向量到IDT表中取得处理这个向量的中断程序的段选择符

       CPU根据得到的中断向量到IDT表里找到该向量对应的中断描述符,中断描述符里保存着中断服务程序的段选择符。

    3)根据取得的段选择符到GDT中找相应的段描述符

       CPU使用IDT查到的中断服务程序的段选择符从GDT中取得相应的段描述符,段描述符里保存了中断服务程序的段基址和属性信息,此时CPU就得到了中断服务程序的起始地址。

       这里,CPU会根据当前cs寄存器里的CPL和GDT的段描述符的DPL,以确保中断服务程序是高于当前程序的,如果这次中断是编程异常(如:int 80h系统调用),那么还要检查CPL和IDT表中中断描述符的DPL,以保证当前程序有权限使用中断服务程序,这可以避免用户应用程序访问特殊的陷阱门和中断门[3]。

    4)CPU根据特权级的判断设定即将运行的中断服务程序要使用的栈的地址

       CPU会根据CPL和中断服务程序段描述符的DPL信息确认是否发生了特权级的转换,比如当前程序正运行在用户态,而中断程序是运行在内核态的,则意味着发生了特权级的转换,这时CPU会从当前程序的TSS信息(该信息在内存中的首地址存在TR寄存器中)里取得该程序的内核栈地址,即包括ss和esp的值,并立即将系统当前使用的栈切换成新的栈。这个栈就是即将运行的中断服务程序要使用的栈。紧接着就将当前程序使用的ss,esp压到新栈中保存起来。

    6)保护当前程序的现场

       CPU开始利用栈保护被暂停执行的程序的现场:依次压入当前程序使用的eflags,cs,eip,errorCode(如果是有错误码的异常)信息。

    7)跳转到中断服务程序的第一条指令开始执行

       CPU利用中断服务程序的段描述符将其第一条指令的地址加载到cs和eip寄存器中,开始执行中断服务程序。这意味着先前的程序被暂停执行,中断服务程序正式开始工作。

    8)中断服务程序处理完毕,恢复执行先前中断的程序

       在每个中断服务程序的最后,必须有中断完成返回先前程序的指令,这就是iret(或iretd)。程序执行这条返回指令时,会从栈里弹出先前保存的被暂停程序的现场信息,即eflags,cs,eip重新开始执行

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中断处理过程中硬件完成

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