Linux内核源码解读：中断与异常处理

"这篇资料主要介绍了中断和异常在Linux系统中的概念，并且是《Linux内核源代码导读》的一部分，由中国科学技术大学计算机系的陈香兰教授讲解。内容涵盖了操作系统和I386系统的基本概念，包括内核、中断、异常、系统调用以及堆栈等关键知识点。" 在计算机系统中，中断和异常是处理器处理外部事件或错误的重要方式。中断通常是异步的，由硬件随机产生，可以在程序执行的任何时候出现，例如，当键盘输入、网络数据包到达或硬件定时器到期时。而异常则是同步的，它发生在特定指令执行期间，由CPU控制单元检测到，比如除零错误、页故障或者软件触发的系统调用。 在I386架构的系统中，代码执行依赖于关键寄存器，如cs:eip，它始终指向下一条要执行的指令。在执行过程中，如遇到跳转、分支、函数调用或返回时，cs:eip的值会被修改。当发生中断时，cs:eip的值会被保存，以便在中断处理完成后恢复原来的执行流程。 堆栈在程序执行中扮演着重要角色，特别是在函数调用时。堆栈用于存储函数调用路径、参数、返回地址以及局部变量。在x86体系中，esp寄存器记录当前栈顶位置，而ebp则作为基址指针，用来保存函数调用时的旧栈顶位置，便于在返回时恢复上下文。 在I386系统中，中断/异常/系统调用都是通过特定的机制处理的。例如，当发生中断时，CPU会切换到内核态（如果原来在用户态），然后调用中断处理程序。中断控制器，如8259A，负责向CPU发送中断请求（IRQ），CPU响应后，会执行对应的中断服务例程。 异常与中断不同，异常通常与指令执行时的错误有关，例如除法错误或非法指令。这些异常会导致处理器立即停止当前指令的执行，转而执行异常处理程序。异常处理完成后，根据情况决定是否恢复原始指令的执行。 系统调用是用户程序请求操作系统服务的一种方式，它类似于异常，但通常是预期的行为，比如打开文件或创建进程。在x86系统中，通常通过执行int指令触发系统调用，系统调用号作为参数传递，然后由内核处理。 虚拟内存是现代操作系统中的另一个核心概念，它为每个进程提供了一种独立的地址空间，使得每个进程可以认为自己独占了所有内存，而实际上，这些内存可能是物理内存、磁盘交换空间的组合。 这篇资料深入浅出地讲解了Linux内核中关于中断、异常和系统调用的基本知识，对于理解操作系统如何管理和响应硬件事件以及如何提供服务给用户程序至关重要。