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操作系统的中断功能是怎么一回事?

发布时间:2019-07-25 21:24 来源:未知 编辑:admin

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  操作系统对中断信号的处理实际是对硬件中断的一种模拟, 所以在在讨论这个问题之前, 先了解一下8086计算机硬件中断的原理。以下内容是google出来的, 出处我就不说了, 反正类似的内容多的是。

  CPU在INTR引脚上接到一个中断请求信号,如果此时IF=1,CPU就会在当前指令执行完以后开始响应外部的中断请求,这时,CPU在INTA引脚连续发两个负脉冲,外设在接到第二个负脉冲以后,在数据线上发送中断类型码,接到这个中断类型码后,CPU做如下动作:

  目的是防止在中断响应的同时又来别的中断,而将TF清0是为了防止CPU以单步方式执行中断处理子程序。这时要特别提醒,因为CPU在中断响应时自动关闭了IF标志,因此用户如要进行中断嵌套时,必须在自己的中断处理子程序中用开中断指令来重新设置IF;

  断点指的是在响应中断时,主程序当前指令下面的一条指令的地址。保护断点就是将当前的IP和CS的内容入栈,为了以后正确地返回主程序;

  5)根据取到的中断类型码,在中断向量表中找出相应的中断向量,将其装入IP和CS,即呆自动转向中断服务子程序。

  对NMI进入的中断请求,由于其类型码固定为2,因此CPU不用从外设读取类型码,也不需计算中断向量表的地址,只要将中断向量表中0000:0008H~0000:000BH单元内容分别装入IP和CS即可。

  1)8086/8088除软件中断外,内部“非屏蔽中断”、“可屏蔽中断”均设立有优先级,其中内中(除单步外)――即0、1、3、4号中断的优先级高于非屏蔽中断,非屏蔽中断高于可屏蔽中断,单步中断优先级最低;

  2)只有在可屏蔽中断的情况下才判IF=1?,才取中断类型码,其余的没有这个动作。

  3)关于单步中断,它是每执行一条指令中断一次,显示出当时各寄存器的内容,供用户参考,当进入单步中断响应时,CPU自动清除了TF,在中断返回后,由于恢复了响应时的标志寄存器的值,因此TF=1,执行完一条指令后又进入单步中断,直到程序将TF改为0为止。

  4)关于中断的嵌套,NMI总是可以响应的,若在中断处理子程序中设立了开中断指令,INTR的请求也能响应。

  6)当遇到等待指令或串操作指令时,允许在指令执行的过程中进入中断。这时需注意在中断处理子程序中保护现场,以保证中断返回后能继续正确地执行这些指令。

  扯了那么多8086的东西, 该说说正题了。操作系统在从内核态返回用户态之前(系统可能是一个系统调用, 也可能是一个时钟中断而导致进入内核模式), 将检查是否有需要的投递的信号。一旦检测到需要信号投递时, 内核将改变用户空间的数据(跟调用exec类似, 系统会改变用户空间的数据)。建立一个新的栈桢。当返回到用户空间的时候, IP指向的将是新的栈, 所以执行的下一个指令将是信号处理函数(signal_handler)。当信号出来函数返回时, 执行的将是sigreturn, 所以系统将重新进入内核模式。这个时候系统将把栈清除。恢复原来的IP值, 当重新再次返回用户模式的时候, 程序就像什么都没有发生一样继续往下执行。因为上下文是保存在用户空间, 并且是以链的形式保存, 所以信号出来的递归是没有问题的。信号处理函数sigreturn返回一次将执行一次类似弹栈操作, 直到栈为空为止。对于系统调用的自动重启, 只要把IP恢复为执行前一条指令, 那么系统调用自然自动被再次调用。不过由于带有超时参数的函数在执行signal_handler的时候会费掉时间, 再次进入系统调用将造成不必要的麻烦(两义性), 所以对于这类函数是不会自动重启的。

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