ASM:《X86汇编语言-从实模式到保护模式》第17章:保护模式下中断和异常的处理与抢占式多任务 (3)

     中断任务切换指的是通过在IDT的任务门发起的任务切换。硬件中断发生是客观的,可以用中断来实现抢占式的多任务系统(硬件调度机制,代价很大,需要保存大量的机器状态,现代操作系统都是用的软切换)。

       可以想一下,如果在某个任务中发出了双重中断(#DF),是一种终止类型的中断,如果把双重中断的处理程序定义成任务,那么当双重故障发生的时候,可以执行任务切换返回内核,并且抹去出错程序,回收其内存空间,然后执行其他调度,这样会非常的自然。

       中断机制使用任务门有以下特点:

被中断的程序或者任务的整个环境被保存到TSS中。

切换的新任务有自己的栈和虚拟内存空间,防止系统因为出错而崩溃。

       中断或者异常发起的任务切换,不再保存CS和EIP的状态,但是任务切换后,如果有错误代码,还是要把错误代码压入新任务要栈中。要注意的是,任务是不可以重入的,在执行中断任务之后和执行其iret之前,必须关中断,以防止因为相同的中断而产生常规保护异常(#GP)。

5. 错误代码

 

ASM:《X86汇编语言-从实模式到保护模式》第17章:保护模式下中断和异常的处理与抢占式多任务

  错误代码如上图所示,错误代码的高16位是不用的。

  EXT位表示,异常是由外部事件引发的(External Event)。此位是1的时候,表示异常是由NMI,硬件中断引发的。

  IDT位用于指示描述符的位置(Descriptor Location)。为1时则表示段选择子的索引部分是存在于中段描述符IDT的;为0时,则表示在GDT或者LDT中。

  TI位仅仅在IDT为0的时候才有意义,当此位是0时,则表示段的选择子的索引部分是存在于GDT的,否则在LDT。

  当错误代码全都是0的时候,这表示异常的产生并非是由于引用一个段产生的(比如也有可能是页错误,访问了一个没有登记的页),也有可能是因为应用了一个空描述符的时候发生的。需要注意的是,在执行iret指令从中断处理程序返回的时候,处理器并不会自动弹出错误代码,对于那些会压入错误代码的处理过程来说,在执行iret时,必须把错误代码弹出。

  特别注意,对于外部异常(通过处理器引脚触发),以及用软中断指令int n引发的异常,处理器不会压入错误代码,即使是有错误代码的异常。分配给外部中断的向量号在31~255之间,处于特殊目的,外部的8259A或者I/O APIC芯片可能给出一个0~19的向量号,比如13(常规异常保护#GP),并希望进行异常处理。在这种情况下处理器不会压入错误代码。如果用软中断有意引发的异常,也不会压入错误代码。

★PART2:加载内核和用户程序

1. 平坦模式

       一旦使用了页管理,很多事情都会得到简化了,比如段管理模型,每次操作内存都要注意引用的段有没有错误,太麻烦了,所以我们直接用平坦模式,在平坦模式下,程序的数据段4GB,代码段也是4GB的,从0开始分段,一直到4GB最高端。把程序改成平坦模式然后使用页管理,能大量减少代码量。

       具体从代码上就可以看到怎么实现了,其实也很简单稍微改下就好了,现在就是注意几个坑就好了,由于使用了平坦模式,内核无法重定位,所以内核的vstart一定要是0x80040000(注意使用了页管理以后,所有对内存的操作都要页映射,包括内核的段起始地址。

2. 创建中断描述符表

  进入内核以后,第一件事情就是先把中断先设置好了,然后才能关中断(注意在所有的中断处理程序没安装完之前,千万不能开中断,否则就是gate_interrupt)。安装也很简单,也就是一堆门而已。

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