中断分类

外部中断: 按照是否宕机分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断

内部中断: 按照中断是否正常,分为软中断和异常

外部中断

外部中断来自某一个外部硬件设备,所以也称为硬件中断

软件中断

由指令主动发起的中断,

1. int 8bit立即数,支持256种中断
2. int3,调试断点指令,调试器fork子进程,将断点处的指令备份,替换为0xcc(int3指令的机器码),然后保存子进程的寄存器和相关内存单元压栈保存,执行中断处理程序,使用调试器断点查看到的寄存器的值i就是从刚刚保存的栈中提取的,恢复执行调试的进程就是将0xcc恢复为子进程原来的指令,然后恢复子进程原来的上下文，iret指令退出到断点处,继续执行子进程
3. into.中断溢出指令,4号中断
4. bound,检查数组索引越界指令,5号中断
5. ud2,未定义指令,6号中断,表示指令无效,

除了int指令外,其它指令可以称为异常指令,既具备软中断的主动行为,又具备异常的错误结果

中断是否无视elags的IF bit条件：

1. 只要是导致运行错误的中断类型都会无视IF位,NMI,异常
2. int n的软中断实现系统调用也不能无视

异常的分类

1. fault,故障,调用中断处理程序返回后依然返回到产生异常的指令处,重新执行一次指令
2. trap,陷阱,如int3指令,执行中断处理程序后回到产生异常的下一条指令处开始执行
3. Abort,中止,OS会将此进程杀掉

异常和中断号

Vector Number		描述	产生原因	Type	Error Code
0	#DE	Divide error(除法错误)	div and idiv i指令	fault	n
1	#DB	Debug(调试)	Any code or data reference	fault/trap	n
2	/	NMI Interrupt	不可屏蔽中断	中断	n
3	#BP	Breakpoint(断点)	int3 指令	trap	n
4	#OF	Overflow(溢出)	into指令	trap	N
5	#BR	bound range exceeded(数组下表越界)	bound指令	fault	n
6	#UD	invalid opcode(无效指令)		fault	n
7	#NM	Device not available 设备不空闲	浮点或者wait指令	fault	n
8	#DF	Double fault	任何指令	abort	y(0)
9	#MF	Coprocessor segment overrun	floating-point 指令	fault	n
10	#TS	invalid Tss	任务切换或者tss获取权限	fault	y
11	#NP	segment not present	加载段寄存器出错或获取系统段出错	fault	y
12	#SS	stack segment fault	栈操作或栈寄存器加载错误	fault	y
13	#GP	general protection	任何内存访问或其它的保护检查错误	fault	y
14	#PF	page fault	缺页异常	fault	y
15		保留位
16	#MF	floating-point error(math fault)	浮点指令错误	fault	N
17	#AC	alignment cheek	任何数据引用错误	fault	Y(0)
18	#MC	machine check	error codes (if any) and source are model dependent4	abort	N
19	#XM	SIMD floation-point exception	单指令多数据	fault	N
20-31		保留
32-255		Maskable interrupts	来自INTR的外部中断或INT n指令	interrupt

中断的本质CPU收到中断信号,调用相应的中断处理程序,为了同一中断管理,把外部设备\内部指令的各种中断类型归为一种管理方式

异常和NMI不可屏蔽中断的向量号由CPU自动提供,而外部中断的可屏蔽中断号由中断控制器提供(8259A),

中断描述符表

中断发生后,eflags中的NT bit和TF bit都会被置0,

1. 如果是中断门,则eflags的IF=0,目的是避免中断嵌套,执行中断时又产生了新的中断,同一种中断未处理完又来了一个,会导致GP异常
2. 如果是陷阱门或任务门,IF不会清零,陷阱门允许CPU响应更高级别的中断,任务门当然要开中断,

从中断返回的指令是iret,从栈中恢复cs,eip,eflags和依据特权级恢复ss,esp等.

修改IF位的原子指令, sti:开中断if=1,cli关中断=0,只有来自INTR的外部中断会被屏蔽,其它类型的中断无影响

eflags中的NT 和 TF位

1. TF表示trap flag,陷阱标志位,tf=1开启,单步调试:每执行一次指令就产生中断,所以中断处理程序不允许单步执行

2. NT(nest task flag),任务嵌套标志位,任务嵌套调用指的是cpu将当前执行的任务挂起,待执行完新任务,回到旧任务执行,

   为什么能回到旧任务?

   1. 新任务的tss有旧任务tss指针
   2. NT=1表示有别的任务调用了它

   怎么回到旧任务?通过iret

iret指令功能

1. 中断返回
2. 返回到调用自己执行的旧任务,通过NT位,iret能直到是执行中断返回还是回到旧任务

中断发生时的压栈

类似调用门返回,ss,esp,eflags,cs,eip,[error code]

有error code时,中断返回需要手动清理栈

error code

选择子指明中断发生在哪一个段上

31-16	15-3	3-2	2-1	1-0
0	选择子高13bit索引	TI	IDT	EXT

1. external event,外部事件:指明中断源是否来自处理器外部,=1表示中断源是NMI或外部设备,
2. IDT:=1表示指向IDT,=0则
3. TI=1表示在LDT中,=0表示在GDT中

通常0~32内的异常能够压入error code,32-255和int 软中断不会产生error code.