ОС / учебник(см. лекции) Корольковой / глава 5
.pdf2.Помещает первые два байта в регистр IP
3.Помещает вторые два байта в регистр CS
4.Передыет управление по адресу CS:IP
Далее выполняется сама программа обработки прерывания. Она тоже может быть прервана поступлением запроса от более приоритетного источника. Все источники прерывания имеют приоритеты.
3) возврат управления прерванной программе;
Необходимо привести стек в состояние, в котором он был сразу после передачи управления данной процедуре. Для этого программист должен указать необходимые действия по восстановлению регистров и очистке стека. Этот участок необходимо защитить от возможного искажения содержимого регистров (в результате появления аппаратного прерывания) с помощью команды cli.
Последние команды в в обработчике прерывания - sti, iret:
sti - разрешить аппаратные прерывания (устанавливает флаг IF=1, не имеет операндов).
iret - извлечь последовательно три слова из стека и поместить их соответственно в регистры ip, cs, flags.
5.3 Обработка прерываний в защищенном режиме
В защищённом режиме все прерывания разделяются на два типа - обычные прерывания и исключения (exception - исключение, особый случай).
Обычное прерывание инициируется командой INT (программное прерывание) или внешним событием (аппаратное прерывание). Перед передачей управления процедуре обработки обычного прерывания флаг разрешения прерываний IF сбрасывается и прерывания запрещаются.
Исключение происходит в результате ошибки, возникающей при выполнении какой-либо команды, например, если команда пытается выполнить запись данных за пределами сегмента данных или использует для адресации селектор, который не определён в таблице дескрипторов. По своим функциям исключения соответствуют зарезервированным для процессора внутренним прерываниям реального режима. Когда процедура обработки исключения получает управление, флаг IF не изменяется. В
защищённом режиме прерывания могут приводить к переключению задач.
Обработка прерываний и исключений в защищённом режиме по аналогии с реальным режимом базируется на таблице прерываний. Но таблица прерываний
защищённого режима является таблицей дескрипторов, которая содержит так называемые вентили прерываний, вентили исключений и вентили задач.
В защищенном режиме таблица прерываний носит название IDT (Interrupt Descriptor Table) и может располагаться в любом месте физической памяти. Ее начало (32-
разрядный физический адрес) и размер (16 бит) можно найти в регистре системных адресов IDTR. Каждый из 256 элементов таблицы прерываний представляет собой 8-
байтный дескриптор. В таблице прерываний могут находиться только дескрипторы определенного типа — дескрипторы шлюзов прерываний, шлюзов ловушек и шлюзов задач.
Формат элементов дескрипторной таблицы прерываний IDT показан на рис. 5.1.
Рис. 5.1 Формат элементов дескрипторной таблицы прерываний IDT.
Шлюзы задач используются всегда для переключения с задачи на задачу. Шлюзы прерываний и ловушек специально вводятся для вызова процедур обработки прерываний.
Если для вызова процедуры обработки прерывания используется шлюз задач, то происходит смена процесса, а по завершении обработки — возврат к прерванному процессу. Обычно обслуживание прерываний со сменой процесса (и запоминанием его контекста) применяется для внешних прерываний, которые не связаны с текущим процессом, например, когда принтер с помощью прерывания требует загрузить в его буфер новую порцию распечатываемых данных приостановленного процесса.
Шлюзы прерываний и ловушек не вызывают смены контекста задачи,
следовательно, процедуры обработки прерываний в этом случае вызываются быстрее, чем при использовании шлюза задачи. Формат дескриптора шлюза прерывания и ловушки аналогичен формату дескриптора шлюза вызова, и обработка процессором этих шлюзов во многом аналогична вызову процедуры через шлюз вызова. Отличие состоит в том, что
при вызове процедуры через шлюз прерываний сбрасывается флаг IF и тем самым запрещаются вложенные прерывания. При использовании шлюза ловушки сброса флага IF
не происходит, но в стек при некоторых видах исключений дополнительно помещается код ошибки, вызвавшей исключение.
Где располагается дескрипторная таблица прерываний IDT? Её расположение определяется содержимым 5-байтового системного регистра процессора IDTR. Формат регистра IDTR полностью аналогичен формату регистра GDTR, для его загрузки используется команда LIDT. Регистр IDTR содержит 24-битовый физический адрес дескрипторной таблицы прерываний IDT и её размер. Регистр IDTR обычно загружают перед переходом в защищённый режим. Разумеется, это можно сделать и потом, находясь в защищённом режиме. Однако для этого программа должна работать в привилегированном нулевом кольце.
5.4 Исключения в защищённом режиме
Исключения делятся в процессоре Pentium на отказы, ловушки и аварийные завершения.
Отказы соответствуют некорректным ситуациям, которые выявляются до выполнения инструкции, например, при обращении по адресу, находящемуся в отсутствующей в оперативной памяти странице (страничный отказ). После обработки исключения-отказа процессор повторяет выполнения команды, которую он не смог выполнить из-за отказа. Ловушки обрабатываются процессором после выполнения инструкции, например при возникновении переполнения. После обработки процессор выполняет инструкцию, следующую за той, которая вызвала исключение. Аварийные завершения соответствуют ситуациям, когда невозможно точно определить команду,
вызвавшую прерывание. Чаще всего это происходит во время серьезных отказов,
связанных со сбоями в работе аппаратуры компьютера. Для обработки особых ситуаций -
исключений - разработчики процессора i80286 зарезервировали 31 номер прерывания.
Перед тем, как передать управление обработчику исключения, для многих зарезервированных прерываний процессор помещает в стек 16-битовый код ошибки. Этот код ошибки программа может проанализировать и тем самым получить некоторую дополнительную информацию об ошибке. Формат кода ошибки приведён на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Формат кода ошибки процессора i80286.
Поле индекса содержит индекс дескриптора, при обращении к которому произошла ошибка. Поле I, равное 1, означает, что этот индекс относится к таблице IDT. В этом случае произошла ошибка при обработке прерывания или исключения. Если бит I равен 0,
поле TI выбирает таблицу дескрипторов (GDT или LDT) по аналогии с соответствующим полем селектора. Бит EXT устанавливается в том случае, когда ошибка произошла не в результате выполнения текущей команды, а по внешним относительно выполняемой программы причинам. Например, при обработке аппаратного прерывания от устройства ввода/вывода произошло обращение к отсутствующему в памяти сегменту (у которого в дескрипторе сброшен бит присутствия P).
Новым при обработке прерываний в защищённом режиме является свойство повторной запускаемости исключений. Свойством повторной запускаемости обладают не все исключения.
Свойством повторной запускаемости обладает большинство зарезервированных прерываний.