实模式与保护模式-中断和异常执行过程

中断和异常

概念

         硬件中断 由外围硬件设备发出的中断信号引发的

中断

         软中断 是由int n 指令引发的中断处理

异常

异常就是16位汇编语言中说的内部中断，由处理器内部产生的中断，表示在指令执行过程中遇到的错误的状况，也叫异常或异常中断。

中断与异常发生时，处理器将挂起正在执行的过程或任务，然后执行中断和异常处理程序
中断与异常的发生时随机的不可预测的。

实模式下的中断

在实模式下，利用中断向量表，位于内存最低端的1KB内存，定义了256种中断的入口地址，由BIOS进行初始化（返回）。内容包括16为段地址和16位段内偏移量。
当产生中断时，对应中断号在中断向量表中找到中断程序的入口地址，然后执行中断程序。
访问过程：
①获得中断号，中断号×4KB

②在中断向量表中找到中断程序入口地址

③执行中断程序

保护模式下的中断

不再有中断向量表，取而代之的是中断描述表（IDT），由48位的中断描述表寄存器（IDTR）指向中断描述符表，所以IDT保存位置不固定。中断描述符表包括不同种的描述符，中断门、陷阱门、任务门。
中断门与陷阱门只能存放在IDT中，而任务门能存放在IDT、GDT、LDT中。

访问过程：
①中断向量×8，访问IDT

②找到对应的描述符

③是中断门或陷阱门描述符（先不讨论任务门，可以看最下面的补充）
当描述符是任务门时，处理的不是简单的中断处理程序，而是任务切换。

④获取其中的选择子，访问GDT或者LDT

⑤从中在获得目标段的描述符，从中得到目标段基地址

⑥基地址与门描述符中的偏移量相加的到中断处的程序的32位线性地址

⑦若未开启分页，线性地址就是物理地址
若开启分页，以一级页表为例。
线性地址高20位作为页表索引号，索引号×4+偏移地址（线性地址低10 位）得到此页表的物理地址。
为了访问内存中的数据，也就现将段选择子加载到段寄存器DS、ES等中

补充：
1、描述符高速缓冲器的工作流程
直接使用段寄存器的高速缓冲寄存器，从中获得线性地址，同指令寄存器EIP中的内容相加，共形成32位的物理地址从内存中读取下一条指令
2、为了访问内存中的数据，也就现将段选择子加载到段寄存器DS、ES等中
3、当发生无法返回的异常时，可以利用任务门描述符，利用任务切换，切换到内核任务，将发生异常的任务从内存中抹去，回收内存空间。
好处：
①被中断的那个程序或任务的状态保存到TSS中
②由于接管了一个新的任务，因此可以使用一个全新的0特权级栈，凡是当前0特权级栈遭到破坏而系统崩溃
③切换到新的任务，有独立的内存空间
缺点：
过程复杂，需要保存大量的段状态，并且需要检查特权级，速度慢。
Tips：调用门用于访问高特权级，而任务门一般用于任务的切换
也就是调用门一般是段内转移，而任务门就是段间转移