中断处理中的save_all、restore_all和iret

本文详细介绍了中断处理过程中的指令iret、保存现场宏SAVE_ALL和恢复现场宏RESTORE_ALL的作用,包括如何恢复IP、CS和PSW,以及它们在中断处理中的流程和重要性。

中断处理中的save_all、restore_all和iret

A.指令iret

指令iret(interrupt return)中断返回,其作用是从中断中恢复中断前的状态,具体作用有如下三点:

1.恢复IP(instruction pointer)

2.恢复CS(code segment)

3.恢复中断前的PSW(program status word),即恢复中断前的标志寄存器的状态。以上操作按顺进行。

 

B.保存现场的宏SAVE_ALL

在中断发生前夕,要把所有相关寄存器的内容都保存在堆栈中,这是通过SAVE_ALL宏完成的:

#define SAVE_ALL \
cld; \
pushl %es; \
pushl %ds; \
pushl %eax; \
pushl %ebp; \
pushl %edi; \
pushl %esi; \
pushl %edx; \
pushl %ecx; \
pushl %ebx; \
movl $(__KERNEL_DS),%edx; \
movl %edx,%ds; \
movl %edx,%es;

该宏执行以后,堆栈内容如图3.6所示。把这个宏与图3.5 结合起来就很容易理解图3.6,在此对该宏再给予解释:

· CPU在进入中断处理程序时自动将用户栈指针(如果更换堆栈)、EFLAGS寄存器及返回地址一同压入堆栈。

· 段寄存器DS和ES原来的内容入栈,然后装入内核数据段描述符__KERNEL_DS(定义为0x18),内核段的DPL为0。

 

C.恢复现场的宏RESTORE_ALL

当从中断返回时,恢复相关寄存器的内容,这是通过RESTORE_ALL宏完成的:

#define RESTORE_ALL \
popl %ebx; \
popl %ecx; \
popl %edx; \
popl %esi; \
popl %edi; \
popl %ebp; \
popl %eax; \
1: popl %ds; \
2: popl %es; \
addl $4,%esp; \
3: iret;

可以看出,RESTORE_ALL与SAVE_ALL遥相呼应。当执行到iret指令时,内核栈又恢复到刚进入中断门时的状态,并使CPU从中断返回。

 

参考资料:http://www.eefocus.com/article/09-06/74822s.html

转载于:https://www.cnblogs.com/wufengv5/p/3163478.html

<think>好的,用户想查找关于RESTORE_ALL_HW的技术信息、定义、使用场景相关文档。首先需要确定RESTORE_ALL_HW的上下文。根据用户提供的引用,特别是引用[3][4],涉及到底层硬件操作、寄存器保存/恢复以及Arm平台开发。 首先,引用[3]提到在保存寄存器上下文时出现问题,通过补丁修复,这可能与RESTORE_ALL_HW相关。这可能是一个宏或函数,用于在中断处理或上下文切换时恢复硬件寄存器状态。类似RESTORE_ALL这样的宏常见于操作系统内核中,比如Linux的中断处理。 接着,引用[4]提到Arm虚拟硬件平台RT-Thread操作系统的移植,说明用户可能在嵌入式或操作系统开发环境中遇到此宏。需要确认RESTORE_ALL_HW是否属于特定内核(如RT-Thread)或硬件相关代码中的定义。 检查用户提供的引用中没有直接提到RESTORE_ALL_HW,但引用[3]中的寄存器保存问题可能与此相关。可能该宏用于恢复所有硬件相关的寄存器,确保在上下文切换或中断返回时状态正确。需要解释其作用、使用场景(如中断处理、任务切换),并建议查阅相关内核代码或文档,如RT-Thread或Linux Arm架构的代码库。 此外,用户可能需要知道如何正确使用它,避免寄存器破坏,以及调试相关问题的建议。需要结合底层开发中的常见实践,比如内存屏障、寄存器操作等,引用[2]中的内存屏障可能与此相关,确保数据一致性。 总结回答结构:定义、使用场景、技术文档来源、示例代码片段(如果有)、相关注意事项,并生成相关问题。</think>### RESTORE_ALL_HW 技术解析 #### 1. 定义与作用 $RESTORE_ALL_HW$ 通常指底层硬件上下文恢复的宏/函数,常见于操作系统内核、中断处理或硬件抽象层代码。其核心功能是**恢复处理器硬件寄存器状态**,确保中断返回或上下文切换后系统能正确继续执行。在Arm架构代码中常见类似实现[^4]。 引用[3]描述的寄存器保存/恢复问题,正是此类宏的典型应用场景:在函数调用前后维护寄存器一致性,防止关键寄存器(如$a0, a2$)被破坏。 #### 2. 使用场景 | 场景 | 说明 | |----------------------|--------------------------------------------------------------------| | 中断处理 | 从中断返回前恢复被中断任务的寄存器状态 | | 任务切换 | 在调度器中恢复新任务的硬件上下文[^4] | | 异常处理 | 修复因异常导致的寄存器不一致问题 | | 硬件加速模块控制 | 恢复硬件协处理器(如GPU/DSP)的寄存器状态 | #### 3. 技术实现特征(以Arm为例) ```c // 伪代码示例 #define RESTORE_ALL_HW \ ldr r0, [sp, #0] \ // 恢复寄存器r0-r12 ... \ msr cpsr, r1 \ // 恢复程序状态寄存器 add sp, sp, #60 \ // 调整栈指针 mov pc, lr // 返回原执行流 ``` - **依赖汇编指令**:直接操作栈内存与寄存器 - **内存屏障使用**:可能包含`dsb`/`isb`指令保证内存访问顺序[^2] - **硬件平台差异**:不同CPU架构(如Arm M7/M85)实现方式不同[^4] #### 4. 文档查询建议 1. **内核源码**: - Linux内核:`arch/arm/kernel/entry-armv.S` - RT-Thread:`libcpu/arm/cortex-m/context_gcc.S` 2. **调试方法**: - 使用模拟器单步跟踪寄存器变化(如引用[3]的调试过程) - 对比`SAVE_ALL_HW`/`RESTORE_ALL_HW`的对称性 #### 5. 典型问题与解决 - **寄存器污染**:需检查恢复顺序是否与保存完全匹配(如引用[3]的$a0,a2$问题) - **栈指针错位**:`sp`调整值必须与保存时的压栈数量严格对应 - **内存屏障缺失**:DMA操作前需`wmb()`保证数据一致性[^2]
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