os 004 中断
中断分类
外部中断
外部中断是来自CPU外部的中断，外部中断源又必须是硬件，所以外部中断又称为硬件中断。
可屏蔽中断
通过intr引脚进入CPU，可屏蔽中断可以通过EFLAGS的IF位屏蔽掉。不可屏蔽中断
通过NMI引脚进入CPU，不可屏蔽中断不可以通过EFLAGS的IF位屏蔽掉。
内部中断
内部中断可分为软中断和异常。
软中断
由软件主动发起的中断。不受IF位影响。异常
异常分为以下三种：- FAULT 故障，比如缺页异常。
- TRAP 陷阱
- ABORT 终止
IF位只能屏蔽外部设备的中断。
| 指令 | IF | 作用 |
|---|---|---|
| cli | IF=0 | 关中断 |
| sti | IF=1 | 开中断 |
中断描述符表 IDT
中断描述符表是保护模式下用于存储中断处理程序入口的表，当CPU接受一个中断时，使用中断向量在这个表中检索相应的中断描述符，继而找到中断处理程序的入口地址，执行中断处理程序。
中断描述符表中可以存储中断描述符、任务们描述符、陷阱们描述符。所以中断描述符又称为门。
门都属于系统段，所以其描述符中的S字段全为0.
四种门描述符中type字段(D=0代表16位，D=32代表32位)
| 任务门 | 终端门 | 陷阱门 | 调用门 |
|---|---|---|---|
| 0101 | D110 | D111 | D100 |
当代操作系统很少使用任务门和调用门
任务门
任务门和任务状态段（TSS）时Intel处理器在硬件一级上提供的任务切换机制。当代大多数操作系统都没有使用TSS实现任务的切换。
中断门
中断门描述符
| 位 | 作用 |
|---|---|
| 高32位 | |
| 31-16 | 中断处理程序在目标段内的偏移量的31-16位 |
| 15 | P |
| 14-13 | DPL |
| 12 | S=0 |
| 11-8 | TYPE=D110 |
| 7-5 | 0 |
| 4-0 | 未使用 |
| 低32位 | |
| 31-16 | 中断处理程序目标代码段描述符选择子 |
| 15-0 | 中断处理程序在目标段内的偏移量的15-0位 |
通过中断门进入中断，IF位自动置零，关中断，避免中断嵌套。中断门只存在于IDT中。
陷阱门
陷阱门描述符
| 位 | 作用 |
|---|---|
| 高32位 | |
| 31-16 | 中断处理程序在目标段内的偏移量的31-16位 |
| 15 | P |
| 14-13 | DPL |
| 12 | S=0 |
| 11-8 | TYPE=D111 |
| 7-5 | 0 |
| 4-0 | 未使用 |
| 低32位 | |
| 31-16 | 中断处理程序目标代码段描述符选择子 |
| 15-0 | 中断处理程序在目标段内的偏移量的15-0位 |
陷阱门与中断门不同的是IF位不会自动置0.
调用门
调用门给用户进程提供进入特权即0的方式，其DPL为3。他不能用于int指令调用，只能用call和jmp指令。调用门可以安装在GDT和LDT中。
中断描述符表寄存器 IDTR
| 47-16 | 15-0 |
|---|---|
| 32位的表基址 | 16位的表界限 |
GDT第零个描述符是不可用的，但是IDT的第零个描述符是可用的。
lidt[48位内存地址]
中断处理过程
中断的特权级检查
对于软件主动引发的中断，从特权级上来讲，必须符合下面的条件:
门描述符DPL<=CPL<目标代码段的DPL
对于外部设备引发的中断，只需要满足:
CPL<目标代码段的DPL
处理器根据中断向量号找到对应的中断描述符后，若CPL比目标代码段DPL低，则需要向高特权转移，需要切换到高特权级的栈。
中断发生，特权级发生变化时的新栈中的内容
| 31-16 | 15-0 |
|---|---|
| 0 | ss_old |
| esp_old | esp_old |
| eflags | eflags |
| 0 | cs_old |
| eip_old | eip_old |
| error_code | error_code |
执行完中断程序之后，使用iret进行返回。依次弹出EIP,CS,EFLAGS。所以中断返回前栈顶指针必须指向EIP_old。处理器根据弹出的CS指向的代码段描述符判断出该次中断是否进行了特权级改变，如果进行了特权级改变的话，继续将esp和ss弹出。
如果返回时改变了特权级则将会检查数据段寄存器DS,ES,FS,GS的内容，如果DPL比返回后的CPL高，则处理器会故意将该数据段寄存器的内容改为0，即指向第零个段描述符，从而使得处理器抛出异常。
中断错误码
| 31-16 | 15-3 | 2 | 1 | 0 |
|---|---|---|---|---|
| 保留0 | 选择子高13位索引 | TI | IDT | EXT |
TI=0,表示来自GDT,TI=1表示来自LDT。
IDT=1，表示选择子指向IDT。否则表示指向GDT或者LDT。
EXT=1，表示中断源时不可屏蔽中断或者外部设备，否则为0.
8259A
8259A的一些信号的寄存器
INT：8259A选出优先级最高的中断请求之后，发送信号给CPU。
INTA：INT acknowledge, 中断响应信号。接收来自CPU的INTA接口的中断响应信号。
IMR：中断屏蔽寄存器，8位，屏蔽某个外设的中断。
IRR：中断请求寄存器，8位，接受IMR过滤后的中断信号并锁存，相当于维护未处理的中断信号请求队列。
PR: 优先级仲裁器。多个中断同时发生的时候找出优先级更高的中断。
ISR： 中断服务寄存器，8位，保存正在被处理的中断服务。
一个8259A由8个IRQ接口，使用8位寄存器中的每一位代表一个IRQ接口。
8259A的中断处理流程
当某个外设发出一个中断信号后，由于主板已经把信号通路指向了8259A芯片的某个IRQ接口，所以该中断信号会被送入8259A。8259A先检查IMR寄存器是否屏蔽了来自该IRQ接口的中断信号，该为为1表示被屏蔽了。
将中断信号送入IRR寄存器，将该IRQ接口所在的IRR寄存器对应的位置1.
PR从IRR寄存器中挑选一个优先级最大的一个中断（IRQ接口号最低的）。
通过INT接口向CPU发送INTR信号。
CPU完成一条指令后，通过自己的INTA接口向8259A的INTA接口发送中断响应信号。
8259A收到CPU的中断响应信号后，将刚刚挑选出的优先级最大的中断在ISR寄存器中对应的位置1，表示正在处理当前中断，同时在IRR中该中断位置0。
CPU再次发送INTA信号，要求获取中断向量号。如果EIO被设置为自动的话，则8259A自动将ISR对应位置0，表示中断结束，否则需要手动发送EOI信号
8259A向CPU发送中断向量号。此时如果来了一个优先级更高的中断，则将该中断替换上去，将被替换下来的中断重新装入IRR中
CPU从数据总线上拿到中断向量号止之后，用作中断向量表或者中断描述符表的索引，转到对应的中断处理程序执行。
以上为中断处理流程的上半场
