IA-32中断与异常处理：从8086到保护模式

"中断与异常1 - IA-32架构中断处理机制" 中断与异常是计算机系统中处理硬件事件和软件错误的一种核心机制。在IA-32架构中，中断和异常的处理流程至关重要，因为它涉及到系统如何响应外部事件，如键盘输入、定时器触发或者系统级错误。 一、中断向量表 在8086处理器的实模式下，中断向量表是一个固定在内存0地址开始的1KB区域，包含256个中断向量，每个向量4字节长，用于存储中断服务程序的地址。中断向量的结构包括两个部分：16位的段基址和16位的偏移量，它们分别存放在CS和IP寄存器中，组合成物理地址以执行中断服务例程。当中断发生时，CPU会根据中断类型码（0-255）乘以4来定位对应的中断向量，从而获取服务程序的地址。 二、IA-32中断向量表的演进 在IA-32的保护模式下，中断处理有所改变。首先，IP指令指针寄存器扩展为32位，可以直接映射到更大的内存地址空间。同时，段基址不再仅存于CS寄存器中，而是通过全局描述符表（GDT）或局部描述符表（LDT）来确定。这些表提供了更灵活的内存管理和访问控制。 中断向量表在保护模式下变成了中断描述符表（IDT），每个表项扩大到8字节，包含32位的段选择子和16位的偏移量，以及一些额外的状态和属性信息。段选择子指向GDT或LDT中的一个描述符，该描述符定义了中断服务程序的段基址和访问权限。中断类型码乘以8可以定位到IDT中的相应表项，而不是像实模式下乘以4。 三、中断处理流程 在IA-32中，中断处理通常分为以下步骤： 1. 中断发生，CPU停止当前执行的指令，保存现场（如寄存器状态、程序计数器等）。 2. CPU通过中断类型码查找IDT中的中断描述符，获取段选择子和偏移量。 3. 段选择子用来检索GDT或LDT中的描述符，从而得到中断服务程序的段基地址。 4. 将段基地址和偏移量加载到CS和EIP（32位的IP扩展）寄存器，形成中断服务程序的物理地址。 5. CPU跳转到中断服务程序的入口地址开始执行，处理中断事件。 6. 中断处理完成后，恢复现场，并用IRET指令返回到中断前的指令继续执行。 中断和异常处理是操作系统核心功能的一部分，它确保了系统的响应性和可靠性。IA-32架构提供的中断机制使得系统能够安全地处理各种硬件事件和软件异常，同时保证了程序执行的连续性。