《30天自制操作系统》学习笔记（六）

来源：互联网发布：如何用java做网站编辑：程序博客网时间：2024/04/30 01:01

IDT学习心得

（一）什么是中断？

通常被定义为一个事件，该事件改变处理器执行的指令顺序。例如通过键盘输入、点击鼠标等

（二）为什么要引入中断？

因为CPU的处理速度远高于外围硬件设备的响应速度，为了提高CPU的利用率，所以引入了中断机制。当某个设备发生变化时便会产生中断，CPU就暂时停止正在处理的事务，并做好接下来能够继续处理的准备，转而执行中断程序。中断执行完以后，在调用事先设定好的函数，返回处理中的任务。这样CPu可以不用一直查询外围硬件设备的状态，而将精力放在处理任务上。

（三）由中断机制引出的问题--当发生中断时，如何告诉CPU该做些什么？

通过中断描述，中断描述符包括了中断门描述符、陷阱门描述符和任务门描述符（任务门描述符在有的系统中没有用到）

（四）中断描述符如何存储？

与GDT类似，中断描述符也是在内存中连续存储，形成了一个中断描述符表（Interruptor Descriptor Table，IDT），所以要想正确使用中断，必须正确设置GDT和IDT。

（五）CPU如何查找IDT？

与GDT的原理一样，利用了一个叫IDTR的寄存器（注意此处是寄存器，不是内存了，需要和IDT区别对待）。GDTR中高32位表示GDT在内存中的基地址，低16位表示表界限，所以就明确的给出了GDT在内存中的存储信息。

（六）中断描述符如何实现功能？

通过中断门描述符的结构图可知，其中存储了16位的段选择符（Segment Selector），CPU根据这个段选择符，从GDT中选择相应的段描述符（Segment Descriptor），并执行相应的代码。如下图。

（七）中断向量又是什么？

其实每一种中断（异常）都会对应一个中断向量号，具体有哪些中断向量，可以看下表：

向量号助记符描述类型出错码源0#DE除法错Fault无DIV和IDIV指令1#DB调试异常Fault/Trap无任何代码和数据的访问2—非屏蔽中断Interrupt无非屏蔽外部中断3#BP调试断点Trap无指令INT 34#OF溢出Trap无指令INTO5#BR越界Fault无指令BOUND6#UD无效（未定义）操作码Fault无指令UD2或无效指令7#NM设备不可用（无数学协处理器）Fault无浮点或WAIT/FWAIT指令8#DF双重错误Abort有（0）所有能产生异常或NMI或INTR
的指令9

协处理器段越界（保留）Fault无浮点指令（386后不再处理此
异常）10#TS无效TSSFault有任务切换或访问TSS时11#NP段不存在Fault有加载段寄存器或访问系统段时12#SS堆栈段错误Fault有堆栈操作或加载SS时13#GP常规保护错误Fault有内存或其他保护检验14#PF页错误Fault有内存访问15—Intel保留，未使用

16#MFx87FPU浮点错（数学错）Fault无x87FPU浮点指令或WAIT/FWAIT指令17#AC对齐检验Fault有（0）内存中的数据访问（486开始支持）18#MCMachine CheckAbort无错误码（若有的话）和源依赖于
具体模式（奔腾CPU开始支持）19#XFSIMD浮点异常Fault无SSE和SSE2浮点指令（奔腾三
开始支持）20~31—Inter保留，未使用

32~255—用户定义中断Interrupt

外部中断或int n指令

上表中除了两个Interrupt（中断）外，其他还有三种Fault、Trap、Abort异常。我们这里讨论的中断主要是用户定义中断，这种中断产生的原因有两种：一是外部中断，就是由硬件产生的中断；另一种是由指令int n产生的中断。

外部中断的情况则复杂一些，因为需要建立硬件中断和向量号之间的对应关系。外部中断的简单示意图如下：

（八）如何将中断向量与中断描述联系起来

1.通过对8259A的配置，可将IRQ0~IRQ7对应到中断向量20h~27h，同样地IRQ8~IRQ15可对应到中断向量28h~2Fh。书中给出的代码如下：

void init_pic(void)

/* PIC初始化 */

{

io_out8(PIC0_IMR, 0xff ); /* 禁止所有中断，主片 */

io_out8(PIC1_IMR, 0xff ); /* 禁止所有中断，从片*/

//主片设置

io_out8(PIC0_ICW1, 0x11 ); /* 沿边触发模式 */

io_out8(PIC0_ICW2, 0x20 ); /* IRQ0-7由INT20-27接收*/

io_out8(PIC0_ICW3, 1 << 2); /* PIC1由IRQ2连接*/

io_out8(PIC0_ICW4, 0x01 ); /*无缓冲区模式*/

//从片设置

io_out8(PIC1_ICW1, 0x11 );

io_out8(PIC1_ICW2, 0x28 ); /* IRQ8-15由INT28-2f接收 */

io_out8(PIC1_ICW3, 2 ); /*PIC1由IRQ2连接*/

io_out8(PIC1_ICW4, 0x01 );

io_out8(PIC0_IMR, 0xfb ); /* 11111011 PIC1以外全部禁止 */

io_out8(PIC1_IMR, 0xff ); /* 11111111 禁止所有中断*/

return;

}

2.制作中断处理程序

3.注册到IDT中

void set_gatedesc(struct GATE_DESCRIPTOR *gd, int offset, int selector, int ar)

{

gd->offset_low = offset & 0xffff;

gd->selector = selector;

gd->dw_count = (ar >> 8) & 0xff;

gd->access_right = ar & 0xff;

gd->offset_high = (offset >> 16) & 0xffff;

return;

}

struct GATE_DESCRIPTOR *gd--表示要注册的IDT位置

int offset--偏移（这个偏移是在代码段中的偏移）

int selector--对应的段描述符的选择子

4.调用

例如set_getdesc(idt+0x21,(int)asm_inthandler21,2*8,AR_INTGATE32)

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