中断（转载）

定义

在计算机科学中，中断指计算机CPU获知某些事，暂停正在执行的程序，转而去执行处理该事件的程序，当这段程序执行完毕后再继续执行以前的程序。整个过程称为中断处理，简称中断，而引发这一过程的事件称为中断事件。中断是计算机实现并发执行的关键，也是操做系统工做的根本。

分类

中断按事件来源分类，能够分为外部中断和内部中断。中断事件来自于CPU外部的被称为外部中断，来自于CPU内部的则为内部中断。

       进一步细分，外部中断还可分为可屏蔽中断（maskable interrupt）和不可屏蔽中断（non-maskable interrupt）两种，而内部中断按事件是否正常来划分可分为软中断和异常两种。

       外部中断的中断事件来源于CPU外部，必然是某个硬件产生的，因此外部中断又被称为硬件中断（hardware interrupt）。计算机的外部设备，如网卡、声卡、显卡等都能产生中断。外部设备的中断信号是经过两根信号线通知CPU的，一根是INTR，另外一根是NMI。CPU从INTR收到的中断信号都是不影响系统运行的，CPU能够选择屏蔽（经过设置中断屏蔽寄存器中的IF位），而从NMI中收到的中断信号则是影响系统运行的严重错误，不可屏蔽，由于屏蔽的意义不大，系统已经没法运行。

       内部中断来自于处理器内部，其中软中断是由软件主动发起的中断，常被用于系统调用（system call）；而异常则是指令执行期间CPU内部产生的错误引发的。异常也和不可屏蔽中断同样不受eflags寄存器的IF位影响，区别在于不可屏蔽中断发生的事件会致使处理器没法运行（如断电、电源故障等），而异常则是影响系统正常运行的中断（如除0、越界访问等）。

中断描述符表

       中断描述符表（Interrupt Descriptor Table，IDT）是保护模式下用于存储中断处理程序入口的数据结构，实模式中采用中断向量表（Interrupt Vector Table，IVT）。当CPU接收一个中断时，须要用中断向量在此表中检索对应的中断描述符，在该描述符中找到中断处理程序的起始地址，而后才能执行中断处理程序。

       中断描述符表中不单单有中断描述符，还能够有任务门描述符和陷阱门描述符，它们实质上都是记录着某段程序的起始地址，所以能够统称为门。

中断处理过程及保护

       中断过程因中断来源而异，外部中断由外设发出，经中断代理芯片接收并处理后将该中断的中断向量号发送到CPU，最后由CPU执行该中断向量号对应的中断处理程序。内部中断则不通过中断代理芯片。

       中断在处理器内部的处理程序以下：

（1）处理器根据中断向量号定位中断门描述符。

       中断向量号是中断描述符的索引，当处理器收到一个外部中断向量号后，它用此向量号在中断描述符表中查询对应的中断描述符，而后再去执行该中断描述符指向的中断处理程序。中断描述符占8字节，所以处理器用中断向量号乘8后再与IDTR中的中断描述符表地址相加获得中断描述符的位置。

（2）特权级检查

       中断向量号只是一个整数，其中没有RPL，因此在对由中断引发的特权级转移作特权级检查时并不涉及RPL。

       若是是由软中断int n、int三、和into这些由用户进程引起的中断，由用户代码控制，处理器要检查当前特权级CPL和门描述符DPL，数值上CPL≤门描述符DPL才能经过检查。经过上一步检查后还须要检查CPL和门描述符中所记录的选择子对应的目标代码段DPL，数值上CPL＞目标代码段DPL才能经过检查，由于除返回指令外，特权转移只能由低到高。

       若中断是由外部设备或异常引发的，只检查CPL和目标代码段的DPL便可。

（3）执行中断处理程序

       特权级检查经过后，将门描述符中目标代码段选择子加载到段寄存器CS中，把门描述符中的中断处理程序的偏移地址加载到EIP，而后开始执行中断处理程序。

       中断发生后，eflags中的NT位和TF位都会被置0。若是中断对应的门描述符是中断门，标志寄存器eflags中的IF位也会被置0以免中断嵌套（中断处理过程当中又处理新的中断），即默认状况下处理器对中断门描述符的中断例程处理是不可中断的。若中断发生时对应的门描述符是任务门或陷阱门的话，CPU不会将状态寄存器中的IF位清0，即容许中断嵌套。

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