系統(tǒng)中斷

?中斷機(jī)制是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的基本機(jī)制之一，他完成了對(duì)計(jì)算機(jī)各個(gè)事件（如時(shí)鐘、鍵盤等）響應(yīng)工作。
?首先，有兩類事件能引起x86掛起當(dāng)前指令流的執(zhí)行并響應(yīng)事件： 異常（Exception） 和 硬件中斷（Interrupt）。其中異常又被稱為 軟中斷，他用于處理計(jì)算機(jī)執(zhí)行過程中的一些異常情況，如除0操作、溢出、棧錯(cuò)誤等情況，這些中斷 不可屏蔽。而硬件中斷又分為了外部中斷（可屏蔽）和內(nèi)部中斷（不可屏蔽），外部中斷一般就是計(jì)算機(jī)外設(shè)所發(fā)出的中斷（如敲擊了鍵盤等），它們由如下圖所示的兩個(gè)級(jí)聯(lián)的8259A芯片所控制 ；內(nèi)部中斷就是計(jì)算機(jī)內(nèi)部硬件出現(xiàn)的像硬件出錯(cuò)（掉電、校驗(yàn)、傳輸）等情況所發(fā)出的中斷。上述所有的這些中斷，都被統(tǒng)一的編排在了接下來將介紹的中斷向量表中。

?8086機(jī)器中的中斷向量表在80386機(jī)器中被改為了中斷描述符表（interrupt description table，IDT），它存放著用于描述各個(gè)中斷的表項(xiàng)，每個(gè)都由8字節(jié)組成，包括了該中斷的地址、特權(quán)級(jí)等信息。這些表項(xiàng)又被稱為了門描述符（Gate Descriptor），“門”的含義是當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)必須先通過這些門，然后才能進(jìn)入相應(yīng)的中斷處理程序（Interrupt Service Routine， ISR）。

?如前文所述，所有的中斷（或異常）都被 統(tǒng)一 的編排在了IDT中，即這個(gè)IDT包含了異常向量和硬件中斷向量，而IDT中一共有256個(gè)門描述符，每個(gè)門描述符描述一個(gè)中斷（或異常），同時(shí)就對(duì)應(yīng)著一個(gè)中斷（或異常）的處理程序。這256個(gè)中斷或異常向量的分配如下：
* 從0~31 的向量對(duì)應(yīng)于異常和非屏蔽中斷；
* 從32~47 的向量（即由I/O 設(shè)備引起的中斷）分配給屏蔽中斷；
* 剩余的從48~255 的向量用來標(biāo)識(shí)軟中斷。Linux 只用了其中的一個(gè)（即128 或0x80向量）用來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)調(diào)用(trap)。當(dāng)用戶態(tài)下的進(jìn)程執(zhí)行一條int 0x80 匯編指令時(shí)，CPU 就切換到內(nèi)核態(tài)，并開始執(zhí)行system_call() 內(nèi)核函數(shù)。

?我們先說異常的處理。在這256個(gè)處理程序中，前32個(gè)都是非屏蔽中斷，0～20號(hào)中斷處理程序又都用于CPU的異常中斷（即軟中斷），隨后的12個(gè)中斷處理程序被Intel保留，詳細(xì)情況如下：

// 0~31個(gè)都是非屏蔽中斷
// 聲明中斷處理函數(shù) 0-19 屬于 CPU 的異常中斷 
// ISR:中斷處理程序(interrupt service routine)
void isr0();        // 0 #DE 除 0 異常 
void isr1();        // 1 #DB 調(diào)試異常 
void isr2();        // 2 NMI 
void isr3();        // 3 BP 斷點(diǎn)異常 
void isr4();        // 4 #OF 溢出 
void isr5();        // 5 #BR 對(duì)數(shù)組的引用超出邊界 
void isr6();        // 6 #UD 無效或未定義的操作碼 
void isr7();        // 7 #NM 設(shè)備不可用(無數(shù)學(xué)協(xié)處理器) 
void isr8();        // 8 #DF 雙重故障(有錯(cuò)誤代碼) 
void isr9();        // 9 協(xié)處理器跨段操作 
void isr10();       // 10 #TS 無效TSS(有錯(cuò)誤代碼) 
void isr11();       // 11 #NP 段不存在(有錯(cuò)誤代碼) 
void isr12();       // 12 #SS 棧錯(cuò)誤(有錯(cuò)誤代碼) 
void isr13();       // 13 #GP 常規(guī)保護(hù)(有錯(cuò)誤代碼) 
void isr14();       // 14 #PF 頁(yè)故障(有錯(cuò)誤代碼) 
void isr15();       // 15 CPU 保留 
void isr16();       // 16 #MF 浮點(diǎn)處理單元錯(cuò)誤 
void isr17();       // 17 #AC 對(duì)齊檢查 
void isr18();       // 18 #MC 機(jī)器檢查 
void isr19();       // 19 #XM SIMD(單指令多數(shù)據(jù))浮點(diǎn)異常
// 20-31 Intel 保留
//...

?其次再說硬件中斷的處理。在前面的8259A芯片的示意圖中，可能你已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，我們給每一個(gè)外部中斷（可屏蔽中斷）都賦予了一個(gè)編號(hào)，這16個(gè)編號(hào)被稱作中斷請(qǐng)求號(hào)碼（Interrupt Request， IRQ）。它們實(shí)際上就是IDT中的32～47號(hào)向量，詳細(xì)情況如下：

// IRQ 定義
// 定義IRQ
#define  IRQ0     32    // 電腦系統(tǒng)計(jì)時(shí)器
#define  IRQ1     33    // 鍵盤
#define  IRQ2     34    // 與 IRQ9 相接，MPU-401 MD 使用
#define  IRQ3     35    // 串口設(shè)備
#define  IRQ4     36    // 串口設(shè)備
#define  IRQ5     37    // 建議聲卡使用
#define  IRQ6     38    // 軟驅(qū)傳輸控制使用
#define  IRQ7     39    // 打印機(jī)傳輸控制使用
#define  IRQ8     40    // 即時(shí)時(shí)鐘
#define  IRQ9     41    // 與 IRQ2 相接，可設(shè)定給其他硬件
#define  IRQ10    42    // 建議網(wǎng)卡使用
#define  IRQ11    43    // 建議 AGP 顯卡使用
#define  IRQ12    44    // 接 PS/2 鼠標(biāo)，也可設(shè)定給其他硬件
#define  IRQ13    45    // 協(xié)處理器使用
#define  IRQ14    46    // IDE0 傳輸控制使用
#define  IRQ15    47    // IDE1 傳輸控制使用

// 外部中斷 
// 聲明 IRQ 函數(shù)
// IRQ:中斷請(qǐng)求(Interrupt Request)
void irq0();        // 電腦系統(tǒng)計(jì)時(shí)器
void irq1();        // 鍵盤
void irq2();        // 與 IRQ9 相接，MPU-401 MD 使用
void irq3();        // 串口設(shè)備
void irq4();        // 串口設(shè)備
void irq5();        // 建議聲卡使用
void irq6();        // 軟驅(qū)傳輸控制使用
void irq7();        // 打印機(jī)傳輸控制使用
void irq8();        // 即時(shí)時(shí)鐘
void irq9();        // 與 IRQ2 相接，可設(shè)定給其他硬件
void irq10();       // 建議網(wǎng)卡使用
void irq11();       // 建議 AGP 顯卡使用
void irq12();       // 接 PS/2 鼠標(biāo)，也可設(shè)定給其他硬件
void irq13();       // 協(xié)處理器使用
void irq14();       // IDE0 傳輸控制使用
void irq15();       // IDE1 傳輸控制使用

?這樣，用戶程序就可通過INT指令加一個(gè)中斷向量向系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)中斷請(qǐng)求了，如DOS匯編指令中使用 INT 21 就能調(diào)用功能豐富的21號(hào)中斷服務(wù)。