中断分类和Gate

最新推荐文章于 2025-11-10 14:15:37 发布
转载 最新推荐文章于 2025-11-10 14:15:37 发布 · 2.8k 阅读 · 1
文章标签：

#alignment #exception #user #access #vector



;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

; 来自cup之外的叫中断(Interrupt):

;           *可屏蔽中断(IRQs)

;           *不可屏蔽中断(NMI)

;      可屏蔽中断(IRQs) 可以由cli/sti 指令控制.

;      两者都可以被cpu外的硬件所屏蔽.

; 来自cup内部的叫异常(Exceptions):

;    **CUP 侦测到的异常:

;        *故障(Fault): 在当前指令执行前发生. 如除0, 非法操作码,page fault.

;        *陷阱(Trap): 在执行当前指令后发生. 程序指令int 产生的异常都是陷阱.

;        *Abort: 异常位置不可确定.如 double fault, coprocessor segment overrun.

;    **程序主动产生的异常 :

;        INT instruction

;        INT3 instruction

;        INTO instruction

;        BOUND instruction

;*************************************

;Intel 保留的32 个中断/异常:

;|Number | interrupt/exception|     notes

;+-----+----------------------+------------------------------------------------

;|  0  |   divide  error      | could be overflow as well as zero denominator

;+-----+----------------------+------------------------------------------------

;|  1  |   debug exception    |

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------
;|  2  |    NMI               |

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  3  |   INT3 instruction   | debugger breakpoint

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  4  |   INTO instruction   | detected overflow 

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  5  |  BOUND instruction   | detected overrange 

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  6  |  invalid instruction |

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|     |   opcode             |

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  7  |   no coprocessor     | ESC, WAIT instructions

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  8  |   double fault       | possible for 386+ in real mode

;|     |                      |  if INT vector exceeds IDT limit

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  9  |  coprocessor segment | not in real mode

;|     |   overrun            | 

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  10 |   invalid task state |  not in real mode

;|     |   segment (TSS)      |

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  11 |  segment not present |  not in real mode

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  12 |   stack fault        |  possible in real mode if stack access

;|     |                      |  straddles offset 0 or FFFFh

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  13 |   general protection | possible in real mode if non-stack memory access
straddles

;|     |    fault (GPF)       | 0 or FFFFh, or if instruction is longer than 15
bytes,

;|     |                      | or if a 32-bit address greater than FFFFh is used

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  14 |   page fault         |  not in real mode

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  15 |   (reserved) 

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  16 |   coprocessor error  |  ESC, WAIT instructions

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  17 |   alignment check    |  not in real mode; 486+ only

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|  18 |   machine check      |  Pentium+ only

;+-----+----------------------+-------------------------------------------------

;|19-31|  (reserved)          |

;+-----+----------------------+------------------------------------------------

;*****************************************

; interrupt/exception 发生后CPU 的动作

; 1. 如果伴随 pmode 特权级切换, CPU 从当前的TSS 中加载 SS (E)SP .

; 2. 如果伴随 pmode 特权级切换, 原来的 SS 和 (E)SP 入新堆栈.

; 3. CS, (E)IP, (E)FLAGS 入新栈. 一些异常可能还把一个错误码入新栈.

; 4. 如果通过一个中断门,CPU 清 IF . 

; 5. CPU 做一个 far jump; 从门中加载 CS and (E)IP .

;

; 中断/异常发生后可能形成10 种栈布局. 3 个16-bit 保护模式; 2个virtual 8086 模式.

; 还有一个16 bit 实模式. 对我们比较有意义的4个32位保护模式下的栈格式是:

;+--------------------------------+----------------------------------+

;|          无特权级切换          |           伴随特权级切换         |

;+----------------+---------------+-----------------+----------------+

;|  <- 32 bits -> | <- 32 bits -> |  <- 32 bits ->  |<- 32 bits
->   |

;|    ... ...     |   ... ...     |    ... ...      |   ...  ...     |

;|    ... ...     |   ... ...     |    ... ...      |   ... user SS  |

;|    ... ...     |   ... ...     |    ... user SS  |    user ESP    |

;|    ... ...     |   EFLAGS      |    user ESP     |    EFLAGS      |

;|    EFLAGS      |   ... CS      |     EFLAGS      |    ... CS      |

;|    ... CS      |    EIP        |    ... CS       |     EIP        |

;|      EIP       |  error code   |      EIP        |   error code   |

;+----------------+---------------+-----------------+----------------+

;|    无错误码    |   有错误码    |     无错误码    |   有错误码     |

;+----------------+---------------+-----------------+----------------+

;****************************************************************

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;中断门描述符格式 

;+31-----------------16|15 |14 13|12------8|7----------0-+ 

;|   Offset 31..16     | P   DPL   0 D 110   0000 0000   | 1 dword

;+---------------------+-------------------+-------------+

;+31-----------------16|15-----------------------------0-+

;|      Selector       |   Offset 15..0                  | 0 dword

;+---------------------+---------------------------------+

;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

;Trap Gate

;+31-----------------16|15 |14 13|12------8|7----------0-+ 

;|   Offset 31..16     | P   DPL   0 D 111   0000 0000   | 1 dword

;+---------------------+-------------------+-------------+

;+31-----------------16|15-----------------------------0-+

;|      Selector       |   Offset 15..0                  | 0 dword

;+---------------------+---------------------------------+ align 3

;***********************

;DPL-------Descriptor Privilege Level

;Offset----Offset to procedure entry point

;P---------Segment Present flag

;Selector--Segment Selector for destination code segment

;D---------Size :1 = 32 bits; 0 = 16 bits

;***********************

; 1 dword 8---15bits 的典型值

; Interupt Gate (clear IF):8Eh or 0EEh (kernel/user)(32 bit)(用于中断或异常)

; Trap Gate(keep IF):      8Fh or 0EFh (kernel/user)(32 bit)(用于trap ?)

;***********************

;GATE     STRUC      ;门结构类型定义

;    OFFSETL  DW      0  ;32位偏移的低16位

;    SELECTOR DW      0  ;选择子

;    Reserve  DB      0 

;    GTYPE    DB      0  ;类型

;    OFFSETH  DW      0  ;32位偏移的高16位

;    GATE     ENDS

 

中断的分类,中断指令,中断类型码,中断向量表,中断优先级
学习笔记
12-27 6373
汇编中断指令 中断优先级 中断向量表 内中断和外中断 内中断有哪些PC机的中断系统 中断的分类 内部中断（软件中断） 故障 陷阱 异常终止 中断指令 指令类型中断指令 INT N 溢出中断指令 INTO 中断返回指令 IRET 外部中断（硬件中断） 非屏蔽中断（NMI） 可屏蔽中断（INTR）​编辑 中断类型码即中断种类 中断优先权 中断向量表（超级重点） 概念 考点通常是大题 中断类型码和中断向量表地址的来回转换。 中断响应和中断处理的过程（了解）
操作系统（二）中断----硬中断
m0_58466443的博客
07-25 1161
所以总结起来就是，理解中断，只要回答了这几个问题就好。如何给 CPU 一个中断号？外部设备通过 INTR 引脚，或者 CPU 执行指令的过程中自己触发，或者由软件通过 INT n 指令强行触发。同样中断也是这样进行分类的。CPU 收到中断号后如何寻找到中断程序的入口地址？通过 IDTR 寄存器找到中断描述符表，通过中断描述符表和中断号定位到中断描述符，取出中断描述符表中存储的程序入口地址。中断描述符表是谁写的？操作系统代码写上去的。找到程序入口地址之后，CPU 做了什么？
中断的分类
云（存储），松（耦合）
02-11 5463
这是我们疯狂内核系列的中断处理专题开山之作，中断，广义的来说通常被定义为一个事件，该事件触发改变处理器执行指令的顺序。狭义地来说，针对80x86体系，中断被分为中断和异常，又叫同步中断和异步中断。注意广义的中断和狭义的中断千万不要混淆，以后我的博文中所有所谓的“中断”二字，就是指狭义的中断，即Linux处理80x86异步中断的细节。我们首先必须好好理清一下80x86体系中，中断和异常的区别：
linux内核分析--中断的分类
鱼思故渊的专栏
04-12 4741
什么是中断 Linux 内核需要对连接到计算机上的所有硬件设备进行管理，毫无疑问这是它的份内事。如果要管理这些设备，首先得和它们互相通信才行，一般有两种方案可实现这种功能： 轮询（polling） 让内核定期对设备的状态进行查询，然后做出相应的处理；中断（interrupt） 让硬件在需要的时候向内核发出信号（变内核主动为硬件主动）。 第一种方案会让内核做不少的无用功，因为轮询总会周
中断分类
weixin_30340353的博客
08-16 293
中断可分为同步（synchronous）中断和异步（asynchronous）中断： 1. 同步中断是当指令执行时由 CPU 控制单元产生，之所以称为同步，是因为只有在一条指令执行完毕后 CPU 才会发出中断，而不是发生在代码指令执行期间，比如系统调用。 2. 异步中断是指由其他硬件设备依照 CPU 时钟信号随机产生，即意味着中断能够在指令之间发生，例如键盘中断。 根据 In...
中断机制和中断描述符表、中断和异常的处理
Meditation
09-16 9288
1、中断向量 Intel x86 系列微机共支持256 种向量中断，为使处理器较容易地识别每种中断源，将它们从0～256 编号，即赋予一个中断类型码 n，Intel 把这个8 位的无符号整数叫做一个向量，因此，也叫中断向量。所有256 种中断可分为两大类：异常和中断。异常又分为故障（Fault）和陷阱（Trap），它们的共同特点是既不使用中断控制器，又不能被屏蔽。中断又分为外部可屏蔽
51单片机：中断系统（外部中断，定时器中断，串口通信）
热门推荐
ChenWenHaoHaoHao的博客
05-28 2万+
中断系统简介： 中断是为使单片机具有对外部或内部随机发生的事件实时处理而设置的，中断功能的存在，很大程度上提高了单片机处理外部或内部事件的能力。 中断的优先级和嵌套： 在主程序中，中断1和中断2同时出现，这时候要考虑中断的优先级。 如果在一个中断中出现了另一个中断，且第二个中断优先级比前一个中断高，这时会嵌套执行第二个中断。 8个中断请求源及其优先级： 外部中断0：INT0 √ 外部中断1：INT1 √ 外部中断2：INT2 外部中断3：INT3...
第五讲 中断、异常和信号
li_boxue的博客
01-05 4392
在第一讲中提到过异常的分类，根据同步或异步产生、无意或故意产生以及最终的的返回行为可以分为四类。但不管是哪种，CPU的响应过程基本一致。即CPU根据中断向量，在内存中找到相应的服务程序入口并调用该服务程序。中断向量和中断处理函数内内核定义。处理方法也不尽相同。对于异常，一般是抛出一个信号给当前进程，因此在本讲的最后将涉及信号相关的内容。
15、Linux内核中断与中断处理详解
最新发布
xx56789的博客
11-10 13
本文深入探讨了Linux内核中的中断与中断处理机制，涵盖中断的基本概念、类型（硬件/软件中断、可屏蔽/不可屏蔽中断）、异常分类（故障、陷阱、中止）及其处理流程。详细解析了中断描述符表（IDT）、中断栈表（IST）、每CPU栈结构及初始化过程，并介绍了x86_64架构下的中断响应机制、性能优化策略和调试方法。通过流程图和代码示例，全面展示了中断发生时的处理步骤，帮助读者理解内核如何高效响应外部事件和内部异常。
中断分类、中断过程、向量中断
weixin_59725175的博客
12-08 477
中断过程：（1）中断请求中断源以硬件信号形式通过中断控制线路向CPU提出中断请求。 中断源：引起中断事件的原因。 中断源可以是外部的硬件设备，如键盘、打印机等输入/输出设备和各种控制设备；也可以是软件指令，如中断指令（软中断，访管指令）；还可能是由各种故障和出错引起的中断（自陷），如计算溢出等。⑵ 中断判优及响应 根据中断优先权进行判断，择优予以响应。⑶ 保护现场 保护主程序的运行现状，如PC值、PSW、寄存器和内存中的重要数据。⑷ 中断服务 按中断源的工作要求，执行相应的中断服务程序，进行特定的数据传送或
按中断的功能来分，中断有哪几种类型？
Wlylylykk的博客
05-19 1万+
按中断功能分类： 1、 输入输出中断 输入输出中断时当外部设备或通道操作正常结束或发生某种错误时发生的中断。例如：I/O传输出错、I/O传输结束等。 2、 外中断 对某中央处理机而言，他的外部非通道式装置所引起的中断称为外部中断。 例如：时钟中断、操作员控制台中断、多机系统中CPU到CPU的通信中断。 3、 机器故障中断 当机器发生故障时所产生的中断叫硬件故障中断。例如:电源故障、通道与主存交换信息是主存储错、从主存取指令出错、取数据错、长线传输时的奇偶校验错等。 4、程序性中断 在现行程序执
中断的分类和区别
linux_lzj_cainiao的博客
03-09 744
https://blog.youkuaiyun.com/imilano/article/details/83690133
中断-中断的种类
程序员求职指导
11-21 1万+
一：基本概念 二：中断源分类       1.机器故障中断        2.程序性中断        3.输入/输出设备中断        4.外中断  来自控制台的中断开关，计时器，时钟或其他设备，这类中断的处理较简单，实时性强        5.调用管理程序。用户程序利用专用指令“调用管理程序”。发出中断请求，是用户程序和操纵系统之间的联系桥梁
【操作系统】中断的定义和分类
qq_53398102的博客
04-09 368
操作系统 中断的定义和分类
计算机组成原理学习笔记第8章I/O系统 8.3 中断请求与响应
Code_流苏：在代码中寻诗意，在实践中觅真知
06-15 2974
计算机组成原理学习笔记第8章I/O系统 8.3 中断请求与响应
中断类型
linux_lzj_cainiao的博客
01-11 1万+
一、中断类型 中断包括软件中断（不可屏蔽）和硬件中断。 软中断为内核触发机制引起，模拟硬件中断。 硬件中断又分为外部中断（可屏蔽）和内部中断（不可屏蔽） 外部中断为一般外设请求；内部中断包括硬件出错（掉电，校验，传输）和运算出错（非法数据，地址，越界，溢出）   二、 中断定义：指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。 硬件中断是由与系统相连的外设...
操作系统的实现中断
11-07
<think>嗯，用户想了解操作系统如何实现中断的实现细节。从对话历史看，用户已经查阅了三篇关于中断机制的资料，现在需要更技术性的实现流程说明。 用户可能正在学习操作系统内核开发或准备相关考试，需要清晰的步骤拆解。ta特意强调“实现”而非概念，说明需要从代码层面理解中断机制。考虑到中断涉及硬件交互，准备在回复中补充硬件层面的触发细节。 之前引用中提到了中断分类（内/外中断）、作用（多任务/设备驱动等），但没说明具体实现步骤。需要重点展开： 1 硬件触发部分要解释CPU如何接收中断信号 2 软件响应部分需说明中断描述符表（IDT）的建立过程 3 状态保存环节要强调寄存器压栈的必要性 4 提到中断嵌套时需注意优先级问题 用户提供的引用[3]关于内外中断分类很清晰，可以延续这个分类框架。但引用[1]提到的“时间片分配”属于中断的应用场景而非实现机制，可能需要规避。另外中断处理程序（ISR）的编写要点需要补充，比如不可阻塞、快速执行等工程实践。 考虑到用户可能接触过汇编，准备适当引入关键指令（如x86的int/iret），但避免过度深入不同架构差异。最后用打印机中断的完整案例串联所有步骤，帮助用户建立直观认知。 </think>操作系统实现中断机制是一个硬件与软件协同工作的过程，主要分为以下关键步骤： --- ### **1. 中断触发与硬件响应⚡** - **硬件检测**：CPU在执行指令时持续监测中断请求信号（如时钟中断、I/O设备中断）。 - **中断类型识别**：CPU根据中断源生成**中断向量号**（如除零错误为0号，系统调用为0x80）。 - **上下文保存**：CPU自动将当前程序状态（包括程序计数器PC、状态寄存器PSW等）压入内核栈📚。 --- ### **2. 软件介入：中断描述符表（IDT）🔍** 操作系统在启动时初始化IDT（中断描述符表）： ```c // 示例：Linux内核初始化IDT片段 void init_idt() { set_trap_gate(0, ÷_error); // 设置除零异常处理函数 set_system_gate(0x80, &system_call); // 系统调用入口 set_irq_gate(2, &keyboard_interrupt); // 键盘中断处理 } ``` - **IDT作用**：存储中断向量号与对应处理函数的映射（类似函数指针表📋）。 - **特权级检查**：CPU根据IDT条目中的权限位判断是否允许切换至内核态🔒。 --- ### **3. 中断处理流程🔧** ```mermaid graph LR A[中断触发] --> B{硬件响应} B --> C[保存上下文到内核栈] C --> D[查询IDT获取处理函数] D --> E[执行中断服务例程 ISR] E --> F[恢复上下文] F --> G[返回原程序] ``` - **中断服务例程（ISR）**： - 保存所有寄存器状态（如eax, ebx等）。 - 执行具体操作（如读取键盘缓冲区⌨️、更新进程时间片⏱️）。 - 通过`iret`指令恢复现场并返回。 --- ### **4. 关键机制详解🔐** 1. **中断嵌套**： - 高优先级中断可抢占低优先级ISR，通过**中断屏蔽字**控制嵌套深度。 - 示例：定时器中断 > 磁盘中断 > 网络中断。 2. **中断与进程调度**： - 时钟中断触发调度器`schedule()`，实现多任务切换： ```c // Linux时钟中断处理简化逻辑 void timer_isr() { update_process_times(); // 更新进程时间片 if (--current->counter <= 0) schedule(); // 触发进程调度 } ``` 3. **系统调用实现**： - 用户态执行`int 0x80`或`syscall`指令 → 陷入内核 → 根据EAX寄存器调用对应系统函数。 --- ### **5. 中断优化技术🚀** - **中断合并**：网卡接收多个数据包后触发一次中断（如NAPI机制）。 - **软中断（SoftIRQ）**：将非紧急操作（如网络包处理）推迟到中断后半段执行。 - **线程化中断**：将ISR移至内核线程执行，减少关中断时间。 --- ### **案例：打印机中断完整流程🖨️** 1. 打印机完成打印 → 发送IRQ信号到中断控制器。 2. CPU暂停当前进程 → 跳转至IRQ对应的ISR。 3. ISR读取打印机状态 → 唤醒等待打印的进程。 4. 调用`iret`返回用户程序。 --- > **中断机制的本质**：操作系统通过IDT建立硬件事件到软件处理的桥梁🌉，结合栈操作保存/恢复现场，实现对外部事件的即时响应与系统资源的精细管控[^1][^3]。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值