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中断分类说明： 1外部可屏蔽中断 注意这里说的外部可屏蔽中断，和中断控制器的屏蔽不是一回事。这里的可屏蔽是指是否能够通过CPU标志寄存器的关中断标志IF位来屏蔽中断，CPU指令流水操作的最后一步执行中断检测，如果标志寄存器中的IF位为1，就检查INTR上是否有信号，如果IF为0，就不会去理会INTR线上的信号。从这里可以看出关闭外部中断有多种方式： a）通过cli指令把标志寄存器中的IF位清零，这样就关闭了所有的外部中断。 b）通过中断控制器中的中断屏蔽寄存器，屏蔽某一特定的IRQn，从而屏蔽该中断，但不影响其他中断。 c）大部分外部设备上，也设有控制寄存器，可以控制该设备是否发出中断，假设一个外部设备的中断请求线连接到中断控制器的IRQn上，当通过设备的中断允许寄存器来关闭设备中断时，IRQn上始终不会进入信号状态。这是从源头关闭了一个设备的中断。 汇编教程所言如下：
2 外部不可屏蔽中断 无论CPU的标志寄存器中的IF为何值，CPU在指令流水的中断检查周期都会检查这一类型的中断。外部设备通过CPU的NMI信号想CPU报告这一列别的中断。
PIC： 每个能够发出中断请求的硬件设备控制器都有一条名为IRQ的输出线。所有现有的IRQ线都与一个名为可编程中断控制器（PIC）的硬件电路的输入引脚相连，可编程中断控制器执行下列动作：
1．监视IRQ线，检查产生的信号。如果有条或两条以上的IRQ线上产生信号，就选择引脚编号较小的IRQ线。 2．如果一个引发信号出现在IRQ线上： a) 把接收到的引发信号转换成对应的向量号（参见上一篇博文）。 b) 把这个向量存放在中断控制器的一个I/O端口（0x20、0x21），从而允许CPU通过数据总线读此向量。 c) 把引发信号发送到处理器的INTR引脚，即产生一个中断。 d) 等待，直到CPU通过把这个中断信号写进可编程中断控制器的一个I/O端口来确认它；当这种情况发生时，清INTR线。 3．返回第1步。
可以有选择地禁止某条IRQ线。因此，可以对PIC编程从而禁止IRQ，也就是说，可以告诉PIC停止对给定的IRQ线发布中断，或者激活它们。这个特点被大多数中断处理程序使用，因为这允许中断处理程序逐次地处理同一类型的IRQ。 这里要注意一下，有选择地激活/禁止IRQ线不同于上一篇博文中提到的可屏蔽中断的全局屏蔽/非屏蔽，一个是对PIC编程，一个是对CPU编程（汇编）。当eflags寄存器的IF标志被清0时，由PIC发布的每个可屏蔽中断都由CPU暂时忽略。cli和sti汇编指令分别清除和设置该标志。
中断的硬件处理： 有了前面的基本概念后，我们现在开始分析CPU控制单元如何处理中断和异常。我们假定内核已被初始化，因此，CPU在保护模式下运行。当执行了一条指令后，CS和eip这对寄存器包含下一条将要执行的指令的逻辑地址。在处理那条指令之前，控制单元会检查在运行前一条指令时是否已经发生了一个中断或异常。如果发生了一个中断或异常，那么控制单元执行下列操作： 1. 确定与中断或异常关联的向量i （0 ≤ i ≤ 255）。 2. 读由idtr寄存器指向的 IDT表中的第i项（在下面的分析中，我们假定IDT表项中包含的是一个中断门或一个陷阱门）。 3. 从gdtr寄存器获得GDT的基地址，并在GDT中查找，以读取IDT表项中的选择符所标识的段描述符。这个描述符指定中断或异常处理程序所在段的基地址。 4. 确信中断是由授权的（中断）发生源发出的。首先将当前特权级CPL（存放在cs寄存器的低两位）与段描述符（存放在GDT中）的描述符特权级DPL比较，如果CPL小于DPL,就产生一个“General protection”异常，因为中断处理程序的特权不能低于引起中断的程序的特权。对于编程异常，则做进一步的安全检查：比较CPL与处于IDT中的门描述符的DPL,如果DPL小于CPL,就产生一个“General protection”异常。这最后一个检查可以避免用户应用程序访问特殊的陷阱门或中断门。 5. 检查是否发生了特权级的变化，也就是说，CPL是否不同于所选择的段描述符的DPL。如果是，控制单元必须开始使用与新的特权级相关的栈。通过执行以下步骤来做到这点： i. 读tr寄存器，以访问运行进程的TSS段。 ii. 用与新特权级相关的栈段和栈指针的正确值装载ss和esp寄存器。这些值可以在TSS中找到 iii. 在新的栈中保存ss和esp以前的值，这些值定义了与旧特权级相关的栈的逻辑地址。下图0x34~0x38 6. 如果故障已发生，用引起异常的指令地址装载CS和eip寄存器，从而使得这条指令能再次被执行。 7. 在栈中保存eflags、CS及eip的内容。下图0x28~0x30 8. 如果异常产生了一个硬件出错码，则将它保存在栈中。 9. 装载cs和eip寄存器，其值分别是IDT表中第i项门描述符的段选择符和偏移量字段。这些值给出了中断或者异常处理程序的第一条指令的逻辑地址。
控制单元所执行的最后一步就是跳转到中断或者异常处理程序。换句话说，处理完中断信号后，控制单元所执行的指令就是被选中处理程序的第一条指令。Linux中就是: pushl $(~vector+0x80)// 如上图0x24 jmp common_interrupt SAVE_ALL //如上图0x0~0x20 call do_IRQ jmp ret_from_intr
中断返回： 中断或异常被处理完后，相应的处理程序必须产生一条iret指令，把控制权转交给被中断的进程，这将迫使控制单元：
1. 用保存在栈中的值装载CS、eip或eflags寄存器。如果一个硬件出错码曾被压入栈中，并且在eip内容的上面，那么，执行iret指令前必须先弹出这个硬件出错码。 2. 检查处理程序的CPL是否等于CS中最低两位的值（这意味着被中断的进程与处理程序运行在同一特权级）。如果是，iret终止执行；否则，转入下一步。 3. 从栈中装载ss和esp寄存器，因此，返回到与旧特权级相关的栈。 4. 检查ds、es、fs及gs段寄存器的内容，如果其中一个寄存器包含的选择符是一个段描述符，并且其DPL值小于CPL，那么，清相应的段寄存器。控制单元这么做是为了禁止用户态的程序（CPL=3）利用内核以前所用的段寄存器（DPL=0）。如果不清这些寄存器，怀有恶意的用户态程序就可能利用它们来访问内核地址空间。 |
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