10-5 Lnux操作系统 - 中断、异常及系统调用.ppt

10.5??中断、异常及系统调用;10.5.1 中断/异常的基本知识 异常 由CPU产生，同步中断产生的通常情况是执行指令却遇上异常情况，常见的异常有除零、溢出及页面异常等。另一种情况种是使用int 指令，Linux使用该指令来实现系统调用。 中断 分为可屏蔽的和不可屏蔽的两类，由一些硬件设备产生,可以在指令执行的任意时刻产生 中断/异常的发生都将导致核心态代码的运行 中断即可能发生在用户态，也可能发生在核心态，并且中断的嵌套发生往往是允许的。 异常大部分发生在用户态，但是页面异常可能发生在核心态。异常也最多可能两层嵌套，绝大多数情况是只有一级异常 异常的处理过程中可能产生中断,反之则不可能;中断向量表IDT IDT是中断/异常处理在内核的入口。IDT表项还记录了一些其它信息用以安全检查。 IDT在系统初始化时创建。 每个中断/异常都有一个向量号，该号???值在0－255之间，该值是中断/异常在IDT中的索引。 每个中断/异常均有其相应的处理函数，中断/异常在使用前必须在IDT中注册信息以保证发生中断/异常时能找到相应的处理函数。 ;IDT中向量号的使用情况如下： 0－31 异常与非屏蔽中断使用。 32－47 可屏蔽中断使用32至47 128（0x80）实现系统调用。 其余 未使用 保存现场 发生异常时在核心栈的程序计数器eip的值取决于具体情况。一般情况下eip保存的下一条指令的地址，但对于页面异常，保存的产生异常的这条指令的地址而不是下一条指令的地址;10.5.2 异常的处理函数 异常处理的一般流程如下： （1）保存大多数寄存器的值到核心模式栈上。 （2）调用相应的处理函数。 （3）跳转到ret_from_exception标号处退出。 大多数异常处理函数的过程是： （1）硬件错误码和异常向量号存入当前进程。 （2）发出一个相应的信号给当前进程 非上述情况的例子：页面异常 ; struct task_struct *tsk = current; /*current 为当 前进程*/ tsk-thread.error_code = error_code; /*error_code 为硬件错误码*/ tsk-thread.trap_no = trapnr; /* trapnr为异常 向量号*/ if (info) force_sig_info(signr, info, tsk); else force_sig(signr, tsk);;10.5.3 系统调用 用户程序通过系统调用切换到核心态从而可以访问相应的资源。这样做的好处是： 使编程更加容易。 有利于系统安全。 接口统一有利于移植。; 系统在初始化设置了0x80号异常的处理函数为sys_call()，该函数执行下面一条语句： call *SYMBOL_NAME(sys_call_table)(,%eax,4) sys_call_table为系统调用表，该表保存的是各个系统调用的入口地址，下面列出了系统调用表的最前面三项： ;10.5.4 中断上半部分的处理 一、 中断控制器 每个硬件设备控制器都能通过中断请求线发出中断请求（简称IRQ） 所有设备的中断请求线又连到中断控制器的输入端。 在x86单CPU的机器上采用两个8259A芯片作为中断控制器，一主一从。;当8259A有中断信号输入同时中断信号不被屏蔽时，主8259A向CPU发出 INT信号，请求中断。这时如果CPU是处于允许中断状况，CPU就会发信号给8259A进入中断响应周期。 在对8259A芯片的初始化过程中，第n号中断在IDT表中的向量号为 n+32 因为中断请求线的数目有限，所以几个设备共享一根线是有必要的。当这根输入线有中断请求时，处理程序需要依次查询这些设备，以确定究竟是哪一个设备发出了中断请求。 ;二、 管理中断的数据结构 hw_interrupt_type结构描述中断控制器，Linux支持多种中断控制器，hw_interrupt_type是根据它们的共性抽象出来的一致接口 struct hw_interrupt_type { const char * typename; unsigned int (*startup)(unsigned int irq); void (*shutdown)(unsigned int irq); void (*en