PDP-11/40中断处理：PSW寄存器详解与中断流程

"这篇文档详细介绍了中断处理流程和PDP 11/40系统中的PSW寄存器，这是Unix操作系统内核的一部分。作者郝庆丰探讨了操作系统的内核实现，特别是针对UNIX第6版，强调了操作系统内核的重要性，并将其10000行代码分解为不同功能模块进行讲解。此资料适合高级软件工程师和操作系统研究者，同时也适合作为高等教育的参考书。" 在Unix操作系统中，中断处理是CPU响应硬件事件的关键机制。中断允许系统暂停当前任务，处理紧急事件，如设备输入输出或者错误情况。中断处理流程通常包括以下步骤： 1. **中断发生**：当外部设备需要CPU干预时，它会发送一个中断信号到CPU。 2. **保存现场**：CPU在进入中断处理前，会保存当前运行进程的状态，这通常涉及保存PSW寄存器的内容。PSW寄存器（Program Status Word）记录了处理器的工作状态，如当前模式、中断屏蔽优先级、计算条件码等。 3. **切换模式**：CPU从用户模式切换到内核模式，因为中断处理必须在更安全的权限级别下进行。 4. **识别中断**：CPU读取中断向量，中断向量包含了中断处理程序的地址。在PDP 11/40系统中，中断处理程序根据中断类型进行区分。 5. **执行中断处理程序**：CPU跳转到中断处理程序的地址，开始执行处理中断的代码。 6. **处理中断**：中断处理程序执行必要的操作，如更新设备状态、处理数据或执行错误恢复。 7. **恢复现场**：处理完成后，CPU恢复先前保存的PSW寄存器内容，这将恢复被中断进程的上下文。 8. **返回用户模式**：CPU切换回用户模式，并恢复执行被打断的进程。 在PSW寄存器中，各个位的含义如下： - Bit 15～14：表示当前和之前的处理器模式，00代表内核模式，11代表用户模式。 - Bit 13～12：同样表示处理器模式，与上面相同。 - Bit 11～8：这些位通常是保留的，不被普通程序使用。 - Bit 7～5：定义了当前中断被屏蔽的优先级，用于控制中断处理的顺序。 - Bit 4：自陷位，1表示自陷发生，0则表示中断。 - Bit 3：Negative，标志运算结果是否为负。 - Bit 2：Zero，表示运算结果是否为零。 - Bit 1：Overflow，表示运算是否溢出。 - Bit 0：Carrier，用于进位检测，常用于超系统最大数值范围的计算。 通过指令如`mov value, 0o177776`，程序可以读写PSW寄存器，进行状态的检查或修改。 郝庆丰的书籍深入解析了操作系统内核，以UNIX第6版为例，不仅涵盖了中断处理，还包括内存管理、进程调度、设备管理和文件系统等多个核心主题。对于那些希望深入理解操作系统实现的软件工程师，这本书提供了宝贵的参考资料。虽然对初级开发者来说可能有一定难度，但通过深入研究，可以显著提升编程技能。