PDP11/40自陷机制解析：系统错误、调用与调试

"这篇文章主要介绍了PDP11/40计算机系统中的自陷（Trap）机制，特别是自陷的分类、处理过程以及自陷向量的组织。文章还提到了自陷与中断的区别，强调自陷不可被屏蔽的特性。此外，文章提及了UNIX操作系统作为学习操作系统的内核实现的重要参考，尽管内容主要围绕PDP11/40的自陷机制。" 在PDP11/40系统中，自陷是CPU为了响应内部错误、系统调用或调试需求而中断当前程序执行的一种机制。自陷与中断类似，都是通过在总线上发送信号来获取CPU控制权，但自陷是由CPU自身触发，例如在执行非法指令时。自陷的优先级设定为7，等同于中断的最高优先级，且自陷无法被屏蔽，即使设置了中断屏蔽优先级也无法阻止自陷的发生。 自陷大致分为三类：程序错自陷、系统调用自陷和调试自陷。程序错自陷通常由非法操作引起，如访问未映射的内存地址。系统调用自陷由trap指令触发，用于执行操作系统服务，进入内核模式。调试自陷则通过设置PSW的T位或执行bpt指令触发，主要用于程序调试。 自陷的处理流程类似于中断，包含捕获、保存上下文、跳转到处理程序、恢复上下文和恢复执行。自陷也有其向量区，每个自陷都有特定的向量地址，这些向量指示了自陷服务函数的地址。PDP11/40的自陷向量分布在内存的特定位置，如图7-1所示。 在PDP11/40中，系统出错自陷包括电源出错，当电源异常时，系统会在2毫秒内提供时间保存关键数据，如寄存器和设备状态。电源恢复正常后，自陷会再次触发。自陷状态字记录了不同类型的自陷，如br7+6对应系统调用自陷，br7+5对应仿真器自陷，以此类推，直到非法指令自陷服务函数。 UNIX操作系统是一个经典的案例，用于学习操作系统的内核实现。其小巧高效的内核、丰富的功能和开放性使其成为研究和学习的理想选择。书中通过分析UNIX第6版的内核代码，涵盖了内存管理、进程调度、中断处理、设备管理和文件系统等多个核心主题，深入浅出地解析了操作系统的实现细节。 这本书适合有丰富开发经验的高级工程师，尤其是对操作系统研究感兴趣的人员。虽然对初级开发者来说可能有一定难度，但深入研究可以显著提升编程技能。书中将10000行代码按功能模块划分，便于理解和学习。通过这样的方式，读者可以了解到操作系统设计中的优秀思想、数据结构和算法。 PDP11/40的自陷机制是其处理异常和系统调用的关键组成部分，而UNIX操作系统则是理解操作系统内核实现的经典教材。通过学习这些内容，开发者可以更深入地理解计算机系统的运作机制。