四，中断：中断程序（汇编和C语言）、idt、IDTR、8259A、8253以及发生中断时候的压栈细节和特权级保护

中断：

由于CPU获知了计算机中发生的某些事，CPU暂停正在执行的程序，转而去执行处理该事件的程序，当这段程序执行完毕后，CPU继续执行刚才的程序，整个过程称为中断处理，也称为中断。没有中断，操作系统几乎什么都做不了，操作系统就是中断驱动的。首先，操作系统就是个死循环，这个死循环什么都做不了，仅仅是保持操作系统能够周而复始的运行下去，运行的目的就是为了等待中断发生。

中断按事件来源分类，来自CPU外部的中断就称为外部中断，来自CPU内部的中断称为内部中断。

外部中断：

CPU提供了两条信号线。外部硬件的中断是通过两根信号线通知CPU的，这两根信号是INTR（可屏蔽中断）和NMI（不可屏蔽中断）

可屏蔽中断可以1，通过lags寄存器的IF位将所有这些外部设备的中断屏蔽。2，通过中断代理8259A来屏蔽单个设备的中断。

内部中断：

内部中断分为软中断和异常。

软中断：就是软件主动发起的中断，具有主观性，它来自于软件运行中指令int 8位立即数（系统调用）、 int3等

异常：指令执行期间CPU内部产生的错误引起的（除以0等）。不受eflags的IF影响，无法向用户隐瞒

总结：外部中断的NMI和内部中断都可以无视IF位。

中断向量号：

中断的本质就是来一个中断信号后，调用相应的中断处理函数。范围0-255。为每一个中断信号分配一个中断号，然后用此中断号作为中断描述符表的索引，找到对应的表项，进而在表项找到对应的地址，从而转去相应的处理程序。

异常和不可屏蔽中断的中断向量号是由CPU自动提供的，来自外部设备（时钟、键盘、硬盘）的可屏蔽中断号是由中断代理设置的，软中断是由软件提供的（int 8位立即数）。

中断描述符表

中断描述符表是保护模式下用于储存中断处理程序入口地址的表。中断描述符表中的中断描述符称为---门。Linux系统只用了中断门

中断门包含了中断处理程序所在段的段选择子和段内偏移地址。当通过此方式进入中断后，eflags中的 IF 位自动置0，即进入中断后，自动把中断关闭，避免嵌套。Linux就是利用中断门实现了系统调用：int 0x80。中断门只能在IDT中。

16位的表界限可以容纳中断描述符的个数为：64KB/8=8192，但是处理器只支持0-255。

中断处理过程及保护

完整的中断过程分为CPU外和CPU内两部分：

CPU外：外部设备的中断由中断代理芯片接受，处理后将该中断向量号发送到CPU

CPU内：CPU执行该中断向量号对应的中断处理程序

处理器内部的过程：

1，处理器根据中断向量号定位中断门描述符

处理器用中断向量号乘以8后与IDTR中的中断描述符表地址相加，所求的地址之和便是该中断向量号对应的中断描述符的线性地址，然后经过页部件翻译得到真实地址。

2，处理器进行特权级检查

若中断由软中断int n,int3（系统调用等）引起，则要进行当前的CPL和门槛DPL_Gate、门框：目标代码段DPL的检查。

若中断是外部设备和异常引起的，只检查当前CPL和目标代码段的DPL，数值上CPL > 目标代码段DPL。

3,执行中断处理程序

特权级检查后，将门描述符目标代码段选择子加载到代码段寄存器CS中，把门描述符中中断处理程序的偏移地址加载到EIP，开始执行中断处理程序。

中断发生后eflags中的 NT 位和 TF 位会被置 0 。用的是中断门的话eflags 的 IF 位会被自动置0，防止中断嵌套，即处理器会将这个中断完全执行完毕后才能出来下一个中断。从中断返回的指令是 iret ，它从栈中弹出数据到寄存器的 cs、eip eflags 等，根据特权级是否改变，判断是否恢复旧栈，即将SS_old 和 ESP_old 位置的值弹出到寄存器 ss和 esp。

中断发生时的压栈

特权级发生转移时：用户进程正在执行时候发生了中断

1，当前进程被中断打断后，处理器根据中断向量号找到对应的中断描述符，拿CPL和中断门描述符中选择子对应的目标代码段的DPL对比，若CPL权限比DPL低，即数值上CPL >DPL,表示要想高特权级转移，需要切换高特权级的栈。即：从用户进程中断去执行内核中断程序。中断执行完返回时也要回到之前的旧栈，所以处理器临时将SS_old 和 ESP_old 保存到一个内存中，然后CPU取出TSS中目标代码段的DPL 级别的栈加载到寄存器 SS 和 ESP 中，记作 SS_new 和 ESP_new，CPU在找到之前的旧栈，将其压入新栈中：将 SS_old 用0 扩展高16位，成为32位数据。

2，在新栈中压入EFLAGS寄存器

3，将要CS_old 和 EIP_old 压入新栈：CS_old 需要用0 来填充高16位为0。

4，某些异常有错误码，错误码用于报告哪个段上发生了异常，所以ERROR_CODE也压入栈。

特权级未发生转移时发生的中断：正在执行内核代码发生了中断

1，在新栈中压入EFLAGS寄存器

2，将要CS_old 和 EIP_old 压入新栈：CS_old 需要用0 来填充高16位为0。

3，某些异常有错误码，错误码用于报告哪个段上发生了异常，所以ERROR_CODE也压入栈。

中断返回的出栈：

用 iret 指令实现，iret 指令并不知道栈内容的正确性，一次弹出4字节，所以在使用iret 之前，一定要调整好esp的位置，使其依次弹出：EIP、CS、EFLAGS、ESP、SS。因此我们要手动跳过 ERROR_CODE。

1，当处理器执行到 iret 时，需要从栈中返回。CPU首先检查CS_old 的选择子的 RPL 位，判断在返回过程中是否要改变特权级。弹出 EIP_old 和 CS_old 。

2，弹出 EFLAGS。若需要改变特权级，则弹