中斷向量

中斷(interrupt)被定義為一個(gè)事件，該事件改變處理器執(zhí)行的指令順序，這樣的事件與CPU芯片內(nèi)外部硬件電路產(chǎn)生的電信號(hào)相對(duì)應(yīng)。中斷通常分為同步(synchronous)中斷和異步(asynchronous)中斷。

同步中斷指的是當(dāng)指令執(zhí)行時(shí)由CPU控制單元產(chǎn)生的，之所以稱(chēng)為同步，是因?yàn)橹挥性谝粭l指令終止執(zhí)行后CPU才會(huì)發(fā)出中斷。

異步中斷是由其他硬件設(shè)備依照CPU時(shí)鐘信號(hào)隨機(jī)產(chǎn)生的。

在Intel處理器中，同步中斷被稱(chēng)為異常，異步中斷被稱(chēng)為中斷。

異常(同步中斷)

當(dāng)CPU執(zhí)行指令時(shí)探測(cè)到一個(gè)異常，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)處理器探測(cè)異常(processor-detected exception)，可以進(jìn)一步區(qū)分，這取決于CPU控制單元產(chǎn)生異常時(shí)保存在內(nèi)核堆棧eip寄存器的值。

故障

故障(fault)，通?？梢约m正，一旦糾正，程序就可以重新開(kāi)始，保存在eip寄存器中的值是引起故障的指令地址。

陷阱

陷阱(trap)在陷阱指令執(zhí)行后立即報(bào)告，內(nèi)核把控制權(quán)煩給程序后就可以繼續(xù)它的執(zhí)行而不失連續(xù)性。保存在eip中的值是一個(gè)隨后要執(zhí)行的指令地址。陷阱的主要作用是為了調(diào)試程序。

異常終止

異常中止(abort)，發(fā)生一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤，控制單元出了問(wèn)題，不能在eip寄存器中保存引起異常的指令所在的確切位置。異常中止用于報(bào)告嚴(yán)重的錯(cuò)誤，例如硬件故障或系統(tǒng)表中無(wú)效的值或者不一致的值。這種異常會(huì)強(qiáng)制中止進(jìn)程。

編程異常(軟中斷)

編程異常(programmed exception)，在編程者發(fā)出的請(qǐng)求時(shí)發(fā)送，是由int或int3指令觸發(fā)的。

中斷(異步中斷)

非屏蔽中斷

非屏蔽中斷，有一些危險(xiǎn)的事件才能引起非屏蔽中斷，例如硬件故障，非屏蔽中斷總是由CPU辨認(rèn)。

屏蔽中斷

可屏蔽中斷，I/O設(shè)備發(fā)出的所有中斷請(qǐng)求(IRQ)都產(chǎn)生可屏蔽中斷，一個(gè)屏蔽的中斷只要還是屏蔽的，控制單元就可以忽略它。

中斷描述符表

IDT

IDTR 中斷描述符表寄存器，通過(guò)IDTR找到中斷描述符表。

每個(gè)表項(xiàng)有8個(gè)字節(jié)組成。里面有段選擇符和偏移等信息。

段選擇符呢就要找全局描述符表(GDT)和局部描述符表(LDT)，GDT和LDT有段的信息。分別用GDTR和LDTR找到它們。

中斷描述符里每個(gè)表項(xiàng)叫做門(mén)描述符，類(lèi)型分別為任務(wù)門(mén)、中斷門(mén)、陷阱門(mén)和系統(tǒng)門(mén)。

1. 任務(wù)們：Linux 并沒(méi)有采用任務(wù)門(mén)來(lái)進(jìn)行任務(wù)切換。

2. 中斷門(mén)：當(dāng)控制權(quán)通過(guò)中斷門(mén)進(jìn)入中斷處理程序時(shí)，處理器清 IF 標(biāo)志，即關(guān)中斷。避免嵌套中斷的發(fā)生。DPL=0

3. 陷阱門(mén)：控制權(quán)通過(guò)陷阱門(mén)進(jìn)入處理程序時(shí) 維持 IF 標(biāo)志位不變，也就是說(shuō)，不關(guān)中斷。DPL=0

4. 系統(tǒng)門(mén)：這是 Linux 內(nèi)核特別設(shè)置的，用來(lái)讓用戶(hù)態(tài)的進(jìn)程訪(fǎng)問(wèn) Intel 的陷阱門(mén)，因此，門(mén)描述 符的 DPL 為 3。通過(guò)系統(tǒng)門(mén)來(lái)激活 4 個(gè) Linux 異常處理程序，它們的向量是 3、4、5 及 128， 也就是說(shuō)，在用戶(hù)態(tài)下，可以使用 int3、into、bound 及 int0x80 四條匯編指令。

TR

補(bǔ)充：

任務(wù)寄存器TR

TR用于尋址一個(gè)特殊的任務(wù)狀態(tài)段(Task State Segment，TSS)。TSS中包含著當(dāng)前執(zhí)行任務(wù)的重要信息。

TR寄存器用于存放當(dāng)前任務(wù)TSS段的16位段選擇符、32位基地址、16位段長(zhǎng)度和描述符屬性值。它引用GDT表中的一個(gè)TSS類(lèi)型的描述符。

指令LTR和STR分別用于加載和保存TR寄存器的段選擇符部分。

當(dāng)使用LTR指令把選擇符加載進(jìn)任務(wù)寄存器時(shí)，TSS描述符中的段基地址、段限長(zhǎng)度以及描述符屬性會(huì)被自動(dòng)加載到任務(wù)寄存器中。當(dāng)執(zhí)行任務(wù)切換時(shí)，處理器會(huì)把新任務(wù)的TSS的段選擇符和段描述符自動(dòng)加載進(jìn)任務(wù)寄存器TR中。