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中断和异常

2014-04-01 09:40 387 查看

[b]什么是中断和异常？[/b]

我和小李正在聊天，小杨过来找我借钱。这种场景，我和小李的聊天被打断——中断！

我和小李在聊天，鸟屎拉在我头上。这种场景，我不得不停止与小李的聊天——出现异常！

当中断和异常的情况发生之后，我需要有处理这些突发情况的能力，然后就会去处理中断（坚决不借钱给朋友，我昨天才买了股票啊，确实不好意思啊），处理异常（呵呵，去洗澡）！

在现实世界中，我有很多中断、异常处理的能力，也有一些我没有的能力（41楼，断电时刻，地震来了）

[b]异常类型[/b]

在计算机世界中，CPU也有一些中断和异常处理的能力：如下图

在CPU执行指令的过程中，如果遇到列表中的中断，CPU有能力自己去处理这些中断和异常，同时为了扩展CPU的异常处理能力，程序员还可以使用向量号在32~255之间的向量去自定义异常

类型：

Fault:是一个可以被操作系统修正的异常类型，当Fault发生，CPU就跳转到该Fault的中断处理程序，一旦程序处理完毕，CPU就会重新执行引起Fault发生的这条指令。比如：当程序员去访问一个物理内存时，如果内存里还没有数据，就会抛出14 #PF Fault，然后操作系统的Fault处理程序，就会将数据从其他存储介质加载到内存，然后操作系统返回，CPU继续执行程序员访问物理内存的那条指令

Trap: 当CPU执行完一条Trap指令之后，就会立即触发Trasp，然后执行Trasp处理程序，处理完毕之后，Cpu会继续执行Traps指令之后的那一条命令。比如：INT 3就是一个Trap 指令，在程序调试期间，遇到断点，调试器就可以执行调试，当调试完毕之后，就可以继续执行程序指令的下一跳指令

Abort: 这种异常发生之后，CPU并不报告是哪条指令引发。这种异常发生过后程序通常找不到错误原因，所以不能去修正。比如：在服务器端发生的硬盘错误，非法值读取，系统总线出错等！

[b]中断类型[/b]

CPU具有处理中断的能力，那中断是如何产生的呢？

中断分为两种

软中断：就是上表定义的各种中断，还有用户自定义的各种中断！当系统调用 int 19就产生了软中断

硬中断：CPU在执行指令期间，计算机的其他硬件比如内存，硬盘等发出的中断。比如：

系统时钟通过一个计数器（多基于某种振动频率）定期向CPU发出中断，CPU通过专门的时钟中断处理程序来保持计时。现代操作系统对系统时钟的另一个主要应用是为进程切换提供时机。一旦时钟中断发生，程序计数器会被自动压栈，而此时操作系统就有机会将程序状态及内存映像转存至别处，并调用进程调度程序来选择下一个进程，并将其进程状态，包括程序计数器，导入寄存器。这样下一个程序就可以运行。应注意进程调度程序的调度时机不止于时钟中断。

磁盘中断标识某个磁盘设备完成了数据的发送／接收。磁盘中断发生后，等待这个中断的进程可以（但未必，这取决于进程调度程序当时的判断）继续执行。

断电中断指示计算机能源即将丧失，计算机可以相应中断程序作有序的关机处理。

硬中断又分为两种：

不可屏蔽：中断发生之后，CPU必须处理中断

可屏蔽：中断发生后，由于屏蔽了中断，CPU就当作没有发生中断

[b]如何屏蔽中断[/b]

在CPU中有两个用来控制中断的控制器：可编程中断控制器8259A。

在初始化系统之前应该先将这两个控制器初始化，以确保中断处理正确。初始化必须遵守控制器的使用规则，过程如下：

; Init8259A ----------------------------
Init8259A:
mov    al, 011h
out    020h, al    ; 主8259, ICW1.
call    io_delay

out    0A0h, al    ; 从8259, ICW1.
call    io_delay

mov    al, 020h    ; IRQ0 对应中断向量 0x20
out    021h, al    ; 主8259, ICW2.
call    io_delay

mov    al, 028h    ; IRQ8 对应中断向量 0x28
out    0A1h, al    ; 从8259, ICW2.
call    io_delay

mov    al, 004h    ; IR2 对应从8259
out    021h, al    ; 主8259, ICW3.
call    io_delay

mov    al, 002h    ; 对应主8259的 IR2
out    0A1h, al    ; 从8259, ICW3.
call    io_delay

mov    al, 001h
out    021h, al    ; 主8259, ICW4.
call    io_delay

out    0A1h, al    ; 从8259, ICW4.
call    io_delay

mov    al, 11111110b    ; 仅仅开启定时器中断
;mov    al, 11111111b    ; 屏蔽主8259所有中断
out    021h, al    ; 主8259, OCW1.
call    io_delay

mov    al, 11111111b    ; 屏蔽从8259所有中断
out    0A1h, al    ; 从8259, OCW1.
call    io_delay

ret
; Init8259A ---------------------------

io_delay:
nop
nop
nop
nop
ret

/article/2894180.html

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