中断详解（三）——中断和异常的硬件处理

你的名字 2022-08-07 07:54 271阅读 0赞

假定内核已被初始化，CPU在保护模式下运行

当执行了一条指令后，CS和eip这对寄存器包含下一条将要执行的指令的逻辑地址.在 处理那条指令之前，控制单元会检查在运行前一条指令时是否已经发生了一个中断或异 常。如果发生了一个中断或异常，那么控制单元执行下列操作:

1）确定与中断或异常关联的向量i (0 ≤ i ≤ 255)

2） 读由idtr寄存器指向的IDT表中的第i项(在下面的描述中，我们假定IDT表项 中包含的是一个中断门或一个陷阱门)。

3） 从gdtr寄存器获得GDT的基地址，并在GDT中查找，以读取IDT表项中的选 择符所标识的段描述符.这个描述符指定中断或异常处理程序所在段的基地址.

4） 确信中断是由授权的(中断)发生源发出的。 首先将当前特权组CPL(存放在cs寄 存器的低两位)与段描述符(存放在GDT中)的描述符特权级DPL比较，如果CPL 小于DPL. 就产生一个"Generalprotection" 异常.因为中断处理程序的特权不能

低于引起中断的程序的特权.对于编程异常，则做进一步的安全检查:比较CPL与 处于IDT中的门描述符的DPL，如果DPL小于CPL，就产生一个"General protection" 异常。这最后一个检查可以避免用户应用程序访问特殊的陷阱门或中断门.

5） 检查是否发生了特权级的变化，也就是说，CPL是否不同于所选择的段描述符的 DPL.  如果是，控制单元必须开始使用与新的特权级相关的栈。通过执行以下步骤 来做到这点:

a.  读tr寄存器，以访问运行进程的TSS段.

b.  用与新特权级相关的钱段和战指针的正确值装载ss和esp寄存器。这些值可 以在TSS中找到

c.  在新的栈中保存ss和esp以前的值. 这些值定义了与旧特权级相关的梭的逻 辑地址.

6） 如果故障已发生，用引起异常的指令地址装载cs和elp客存器，从而使得这条指令 能再次被执行。

7） 在战中保存eflags、 cs及eip的内容.

8） 如果异常产生了一个硬件出错码，则将它保存在战中.

9） 装载cs和eip寄存器，其值分别是IDT表中第i项门描述符的段选择符和偏移量 字段.这些值给出了中断或者异常处理程序的第一条指令的逻辑地址。

控制单元所执行的最后一步就是跳转到中断或者异常处理程序.换句话说.处理完中断

信号后.控制单元所执行的指令就是被选中处理程序的第一条指令.

中断或异常被处理完后，相应的处理程序必须产生一条iret指令，把控制权转交给被

中断的进程，这将迫使控制单元:

l） 用保存在校中的值装载cs、 eip或eflags寄存器。如果一个硬件出错码曾被压入校 中，并且在eip内容的上面，那么，执行iret指令前必须先弹出这个硬件出错码.

2）检查处理程序的CPL是否等于cs中最低两位的值(这意味着被中断的进程与处理 程序运行在同一特权级). 如果是，iret终止执行， 否则，转入下一步.

3）从战中装载ss和esp寄存器，因此，返回到与旧特权级相关的钱。

4）  检查ds、 es、 fs，&gs段寄存器的内容，如果其中一个寄存器包含的选择符是一 个段描述符，并且其DPL值小子CPL，那么，清相应的段寄存器.控制单元这么做 是为了禁止用户态的程序(CPL=3)利用内核以前所用的段客存器(DPL=O).如果 不清这些寄存器，怀有恶意的用户态程序就可能利用它们采访问内核地址空间.

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