中断子系统1_中断子系统初始化

//控制单元对中断信号的处理：//当cpu执行一条指令后，cs和eip包含下一条要执行的指令的逻辑地址，在处理那条指令之前，//控制单元会检查在运行前一条指令时是否发生了一个中断或异常，如果发生了一个中断或异常，//控制单元执行下列操作：//1.确定与中断或异常关联的向量i//2.读入由idtr寄存器指向的IDT表中的第i项//3.从gdtr寄存器获得GDT的基地址，并在GDT中查找，以读取IDT表项中的选择符所标识的段描述符。//这个描述符指定中断或异常处理程序的基地址//4.权限和安全性检查//5.检查是否发生了特权级的变化，也就是说，CPL是否不同于所选择的段描述符的DPL，如果是，//控制单元必须开始使用与新的特权级相关的栈。//5.1 读入tr寄存器，以访问运行进程的TSS段//5.2 用与新特权级相关的栈段和栈指针的正确值装在ss和esp，这些值可以在tss中找到。//5.3 在新的栈中保存ss和esp以前的值，这些值定义了与旧特权级相关的栈的逻辑地址。//6.如果故障已发生，用引起异常的指令地址装载cs和eip寄存器，从而使得这条指令能再次被执行。//7.在栈中保存eflags，cs，及eip的内容。//8.如果异常产生了一个硬件出错码，则将其保存在栈中。//9.装载cs和eip寄存器，其值分别时IDT表中第i项门描述符的段选择符和偏移量字段。这些值给出了//中断或者异常处理程序的第一条指令地址。//10.由中断处理程序，执行中断处理。//11.中断或异常处理完毕后，相应的处理程序必须产生一条iret指令，把控制权转交给被中断的程序，//迫使控制单元：//11.1 用保存在栈中的值装载cs、eip或eflags寄存器。//11.2 检查处理程序的CPL是否等于cs中最低两位的值(这意味着被中断的进程与处理程序运行在//同一特权级)，如果是，iret终止执行；否则，转入下一步//11.3 从栈中装载ss和esp寄存器，因此返回到与旧特权级相关的栈。//中断向量：//1.每个中断和异常是由0~255之间的一个数来标识的，intel将这个8位的无符号整数叫做一个向量。//2.中断向量是Intel从IA-32 CPU角度看到的中断信号划分；中断号则是Linux系统对外部中断的号码分配。 //当外设把中断信号递送给PIC时，与之关联的是一个“中断号”（每个中断号对应一条中断线，从软件的角度来看，这两个术语可以混用）；//当PIC把这个中断信号发送给CPU时，与之关联的是一个“中断向量”。//3.通常，不可屏蔽中断和异常的中断向量是固定的，而可屏蔽中断的中断向量则可以对中断控制器进行编程来改变。//4.i386 CPU的256个中断向量是这样分配的://4.1 0~31这一共32个向量用于异常和不可屏蔽中断。//4.2 32~47这一共16个向量用于可屏蔽中断，分别对应于主、从8259A中断控制器的IRQ输入线//4.3 剩余的48~255用于标识软中断//5.Linux全部使用了0~47之间的向量。但对于48－255之间的软中断向量，Linux只使用了其中的一个，即用于实现系统调用的中断向量128（0x80）。//当用户态下的进程执行一条int 0x80汇编指令时，CPU切换到内核态，以服务于系统调用。//i386的IDT  //i386 CPU的IDT表一共有256项，分别对应每一个中断向量。每一个表项就是一个中断描述符，用以描述相对应的中断向量，中断向量就是该描述符//在IDT中的索引，每一个中断描述符的大小都是8个字节。根据INTEL的术语，中断描述符也称为“门（Gate）”。  //IDT表//idt_table首地址保存在idt寄存器中1.1 struct desc_struct idt_table[256] __attribute__((__section__(".data.idt"))) = { {0, 0}, };//CPU异常初始化//调用路径：start_kernel->trap_init//函数主要任务：//1.初始化apic控制器//2.注册0~19号异常、中断的处理函数，128号系统调用处理程序//3.注册系统调用的处理函数//4.cpu的初始化//内核源码：arch/x86/kernel/traps.c//  arch/x86/kernel/entry_32.S1.2 void __init trap_init(void){//cpu内部apic控制器init_apic_mappings();//初始化中断、异常、陷阱门描述符set_trap_gate(0,÷_error);set_intr_gate(1,&debug);//不可屏蔽中断set_intr_gate(2,&nmi);//系统中断门set_system_intr_gate(3, &int3); //系统门set_system_gate(4,&overflow);set_system_gate(5,&bounds);//陷阱门set_trap_gate(6,&invalid_op);set_trap_gate(7,&device_not_available);set_task_gate(8,GDT_ENTRY_DOUBLEFAULT_TSS);set_trap_gate(9,&coprocessor_segment_overrun);set_trap_gate(10,&invalid_TSS);set_trap_gate(11,&segment_not_present);set_trap_gate(12,&stack_segment);set_trap_gate(13,&general_protection);//缺页中断set_intr_gate(14,&page_fault);set_trap_gate(15,&spurious_interrupt_bug);set_trap_gate(16,&coprocessor_error);set_trap_gate(17,&alignment_check);set_trap_gate(19,&simd_coprocessor_error);//系统调用描述符set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call);//cpu相关的初始化cpu_init();}//set_XXX_gate的设置异常处理函数地址//intr_gate、trap_gate区别在于DPL不同//设置中断门描述符//函数主要任务：//在IDT表的第n个表项插入一个中断门//1.1 门中的段选择子设置为内核代码段的段选择子//1.2 偏移量设置为中断处理程序的地址addr//1.3 DPL字段设置为01.3 void set_intr_gate(unsigned int n, void *addr){_set_gate(idt_table+n,14,0,addr,__KERNEL_CS);}  //第一个外设中断（即8259A的IRQ0）所对应的中断向量#define FIRST_EXTERNAL_VECTOR 0x20  //系统调用的中断向量#define SYSCALL_VECTOR 0x80//中断初始化//调用路径：start_kernel->init_IRQ//函数主要任务：//1.初始化中断描述符的中断控制器//2.初始化20~255号中断的入口处理函数//3.添加体系结构特定的门//4.初始化时钟中断//5.初始化当前cpu的中断栈2.1 void __init init_IRQ(void){int i;//建立中断描述符与中断控制器的联系pre_intr_init_hook();//设置20~255号中断的入口函数for (i = 0; i < (NR_VECTORS - FIRST_EXTERNAL_VECTOR); i++) {//从第一个外部中断开始int vector = FIRST_EXTERNAL_VECTOR + i;if (i >= NR_IRQS)break;//中断门描述符if (vector != SYSCALL_VECTOR) set_intr_gate(vector, interrupt[i]);}//添加体系结构特定的门intr_init_hook();//初始化时钟中断setup_pit_timer();//初始化当前cpu的中断栈irq_ctx_init(smp_processor_id());}//中断描述符(IRQn描述符)//i8259a使用0~15号IRQ2.2 struct irqdesc irq_desc[NR_IRQS];//中断描述符初始化//函数主要任务：//1.禁用所有IRQ//2.0~15号IRQ关联i8259a中断控制器//注：//中断关闭嵌套，当depth=0时，中断开启。2.3 void __init init_ISA_irqs (void){int i;//初始化cpu的apicinit_bsp_APIC();//初始化8259a中断控制器init_8259A(0);//8259使用的中断号(IRQn)for (i = 0; i < NR_IRQS; i++) {//初始化时，所有irq关闭irq_desc[i].status = IRQ_DISABLED;//没有驱动注册中断处理例程irq_desc[i].action = NULL;//嵌套深度为1的关闭状态irq_desc[i].depth = 1;//0~16号irq，关联i8259a中断控制器if (i < 16) {irq_desc[i].handler = &i8259A_irq_type;} else {// >16的pci中断，按需分配irq_desc[i].handler = &no_irq_type;}}}