什么是异常和中断

什么是异常和中断

先简单描述一下中断和异常相关的基本概念：中断是一种机制，这种机制使I/O设备能够打断cpu当前正在进行的计算，这种机制使cpu能够同时进行计算和I/O操作。异常，当cpu在执行指令的时候探测到一个错误条件，就会产生一个异常，比如被零除，访问的数据当前不在内存中等。不管是中断还是异常，内核是通过中断向量号来识别的，cpu将中断向量号做为中断描述表的索引，相应的表项中包含了中断处理程序或者异常处理程序的地址。这里将不讨论I/O设备产生的中断，因为其牵扯的内容多且有点复杂，留作以后分析。因为异常是cpu内部识别的，所以其对应的中断向量号是固定的，处理期间中断对应的中断向量号也是固定的，将从这些中断和异常里面摘取几个典型简要分析一下，看看在能处理异常和中断前，freebsd9.2所完成的初始化工作以及IA32提供的中断处理机制。[IA32：高级可编程中断控制器(APIC)]-对于APIC，下面简单介绍一下相关概念以及用来发送处理器间中断的寄存器，详细信息可以参考Intel 64 and IA-32 ArchitecturesSoftware Developer’s Manual Volume 3A第十章，将处理器间中断简称为IPI。在IA32中，APIC分为local APIC和I/O APIC两种：local APIC，主要用来完成：1：从cpu的处理器引脚，或者外部中断源，或者外部的I/O APIC接收中断，并将中断发送给处理器核心进行处理。2：在SMP系统中，local APIC从系统总线上接收其它cpu发送的IPI消息或者将IPI消息通过系统总线发送给其它cpu，IPI消息 也可以用来在系统中的cpu间分发中断。I/O APIC：主要用来接收I/O设备产生的中断，并且将中断转换为中断消息发送给local APIC，关于I/O 1PIC将不会去深入分析， 知道其作用就行；作为一个实例，大家可以参考82093AA I/O APIC这个中断控制器芯片的详细说明。local APIC和I/O APIC的关系图如下所示： 　　local APIC包含了一组寄存器，在local APIC能正确工作之前，要初始化这些寄存器，其中有些寄存器是只读的，在SMP系统的配置中，这组寄存器被映射到一个大小为4KB的连续物理地址空间中，起始物理地址为FEE00000H，当然也可以通过修改IA32_APIC_BASE MSR这个寄存器来更改起始物理地址。下面简单描述一下两个local APIC寄存器：Local APIC ID Register和Interrupt Command Register。[Local APIC ID Register]：在加电时，系统硬件会给每个local APIC分配一个唯一的APIC ID，系统硬件基于系统拓扑以及编码插槽位置信息等获取一个APIC ID。在SMP系统中，BIOS和操作系统使用local APIC ID 作为cpu的id，和前面描述的logical cpu id不同，该寄存器如下图所示。 [Interrupt Command Register]-该寄存器是64bit，主要用来发送IPI，为了发送一个IPI，必须要正确的构造这个寄存器，向低32位执行一个写操作，将导致一个IPI被发送，寄存器详细格式如下图所示，正确构造这个寄存器就是用正确的值来初始化其中的字段： 　　只关......余下全文>>

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