x86处理器的中断与异常处理机制

"x86中断和异常处理.pdf" 在x86处理器架构中，中断和异常处理是操作系统核心功能的一部分，它们确保系统能够对各种事件作出及时和适当的响应。这篇文档详细介绍了x86架构下的中断处理流程，包括中断向量、中断源以及异常类型。 1. x86中断向量 每一种中断或异常都有一个特定的数字，被称为中断向量。这个向量不仅标识了中断或异常的类型，还决定了调用哪个处理程序来处理该事件。例如，向量0对应于除法错误，向量14对应于页面错误，而向量32-255则留给用户定义的中断。在简单的操作系统如JOS中，向量14会调用页故障处理程序，向量32可能被设置为时钟处理程序，进一步调用调度器。 2. 中断源 中断可以分为硬件中断和软件中断两类： - 硬件中断：由外部设备（如I/O控制器）或者CPU自身触发。非屏蔽中断（NMI）无法被忽略，即使IF标志位为0。中断请求线（INTR）被用来通知CPU有中断发生。在JOS中，中断向量的计算方式为IRQ号加偏移量。 - 软件中断：通过CPU提供的INT指令触发，可以调用特定向量编号的中断处理程序。在JOS中，可能会使用`INT 0x30`这样的指令来执行特定功能。 3. 程序m可编程中断控制器（PIC，8259A） PIC是一种用于管理硬件中断的设备，它有16条线路连接到不同的设备（IRQ0-IRQ15）。通过编程，可以将这些IRQ线映射到特定的中断向量上。中断向量号通过INTR线传送到CPU。 4. 异常处理 异常是CPU内部检测到的错误或非法操作，例如无效的指令、段不存在、堆栈段错误、一般保护故障等。这些异常也有相应的向量，当它们发生时，CPU会停止当前进程，保存上下文，并调用异常处理程序。 中断和异常处理对于系统的稳定性至关重要，因为它们允许系统在执行正常任务的同时，响应外部事件，如设备输入、定时器触发或错误检测。中断处理机制使得CPU能够在执行关键任务时不被频繁的I/O请求打断，从而提高了系统效率。在操作系统设计中，理解和掌握x86中断和异常处理是实现有效并发和错误恢复的基础。