33:深入浅出x86中断机制

背景

我们知道使用0x10号中断，可以在屏幕上打印一个字符。

问题

系统中的 中断 究竟是什么？

生活中的例子

来看一个生活中例子：

小狄的工作方式

1. 在处理紧急事务的时候，不回应同事的技术求助。
2. 老板的召唤必须回应，不能耽搁。
3. 处理完老板的召唤后，继续处理之前的紧急事务。
4. 同事的技术求助继续不回应

中断的概念和意义

处理器与外设的拓扑结构

中断与外设

1. 中断是一种处理器与外设进行通信的机制。
2. 用于 “通知”处理器外部有 “重要事情”发生
3. 一般情况下，中断需要被处理器响应

本质

操作系统是中断驱动的死循环。

处理器、中断、操作系统内核之间的关系。

中断的分类

1. 外部中断：由外部设备发出来的中断，比如：网卡、键盘、鼠标等。这些外部设备向处理器发出来的中断，都叫做外部中断。
2. 内部中断：由处理器自己内部发出来的中断。当然这些中断由代码产生的，所以说 也叫做软中段。异常：处理器是逐条逐条指令执行的，这个时候碰到了一个非法不合理的指令码，这个时候处理器知道怎么样去执行吗？当然不知道怎么去执行，所以处理器就报了一个异常。

处理器的外部中断

处理器的内部中断

问题

处理器接受到中断请求之后，如何具体的对中断进行处理？就是中断服务程序(Interrupt Service Routine)

中断服务程序(Interrupt Service Routine)

中断处理流程

Linux中断处理方式

思考

中断与对应的服务程序间如何建立关联？在代码层面如何进行转移？

实模式下的中断处理

-使用中断向量表映射不同中断与中断服务程序

-中断向量表(Interrupt Vector Table)

        起始于物理地址0，长度为 1KB

        每个单元4字节，连续256个单元

        每个单元存放一个中断服务程序的入口地址

中断向量表就是一个指针数组，这个数组里面存放的是：中断程序的入口地址。

中断向量表(IVT)

中断响应与处理

1. 产生中断，外部设备向CPU发送一个中断，通过 INTR引脚，向处理器发送一个中断请求。
2. 处理器通过 INTA 这个引脚 去响应这个中断信号。
3. 外部设备将 中断向量 TYPE 发送给处理器。
4. 处理器有了中断向量 TYPE，那么就去 查找中断向量表 IVT
5. 在中断向量表中，就可以查找到 对应的中断服务程序的地址。
6. 有了中断服务程序的地址，那么直接 CALL就行

思考？

实模式下的中断向量表(IVT) 和 中断服务程序(ISR) 需要操作系统内核来建立吗？

在实模式下，中断向量表(IVT) 和 中断服务程序(ISR) 并不是由操作系统内核来建立的。

实模式下的中断处理

计算机上电

BIOS做的事情

保护模式下的中断处理

中断门描述符(Interrupt Gate)的定义

中断描述符表(IDT)

保护模式下的中断处理

注意事项

思考

不同外设如何向处理器发送中断信号？当多个外设同时产生中断时，如何进行处理？

中断代理-8259A

想象中的连接方式

中断处理器的代理(8259A)

8259A是专门为处理器设计的中断管理芯片

8259A芯片的内部结构

中断响应流程

8259A工作方式

8259A的数据连接方式

中断优先方式

中断嵌套方式

中断屏蔽方式

中断结束方式

8259A控制编程

8259A够用吗？

问题：如何具体的设置和控制 8259A ?

ICW1：初始化8259A连接方式和中断触发方式

ICW2：设置起始中断向量(IRQ0 对应的中断向量)

ICW3：指定主从 8259A 的级联引脚

ICW4：初始化 8259A 连接方式 和 中断触发方式

实例分析