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中斷子係統1_中斷子係統初始化
// 控製單元對中斷信號的處理：
// 當cpu執行一條指令後，cs和eip包含下一條要執行的指令的邏輯地址，在處理那條指令之前，
// 控製單元會檢查在運行前一條指令時是否發生了一個中斷或異常，如果發生了一個中斷或異常，
// 控製單元執行下列操作：
// 1.確定與中斷或異常關聯的向量i
// 2.讀入由idtr寄存器指向的IDT表中的第i項
// 3.從gdtr寄存器獲得GDT的基地址，並在GDT中查找，以讀取IDT表項中的選擇符所標識的段描述符。
// 這個描述符指定中斷或異常處理程序的基地址
// 4.權限和安全性檢查
// 5.檢查是否發生了特權級的變化，也就是說，CPL是否不同於所選擇的段描述符的DPL，如果是，
// 控製單元必須開始使用與新的特權級相關的棧。
// 5.1 讀入tr寄存器，以訪問運行進程的TSS段
// 5.2 用與新特權級相關的棧段和棧指針的正確值裝在ss和esp，這些值可以在tss中找到。
// 5.3 在新的棧中保存ss和esp以前的值，這些值定義了與舊特權級相關的棧的邏輯地址。
// 6.如果故障已發生，用引起異常的指令地址裝載cs和eip寄存器，從而使得這條指令能再次被執行。
// 7.在棧中保存eflags，cs，及eip的內容。
// 8.如果異常產生了一個硬件出錯碼，則將其保存在棧中。
// 9.裝載cs和eip寄存器，其值分別時IDT表中第i項門描述符的段選擇符和偏移量字段。這些值給出了
// 中斷或者異常處理程序的第一條指令地址。
// 10.由中斷處理程序，執行中斷處理。
// 11.中斷或異常處理完畢後，相應的處理程序必須產生一條iret指令，把控製權轉交給被中斷的程序，
// 迫使控製單元：
// 11.1 用保存在棧中的值裝載cs、eip或eflags寄存器。
// 11.2 檢查處理程序的CPL是否等於cs中最低兩位的值(這意味著被中斷的進程與處理程序運行在
// 同一特權級)，如果是，iret終止執行；否則，轉入下一步
// 11.3 從棧中裝載ss和esp寄存器，因此返回到與舊特權級相關的棧。
// 中斷向量：
// 1.每個中斷和異常是由0~255之間的一個數來標識的，intel將這個8位的無符號整數叫做一個向量。
// 2.中斷向量是Intel從IA-32 CPU角度看到的中斷信號劃分；中斷號則是Linux係統對外部中斷的號碼分配。
// 當外設把中斷信號遞送給PIC時，與之關聯的是一個“中斷號”（每個中斷號對應一條中斷線，從軟件的角度來看，這兩個術語可以混用）；
// 當PIC把這個中斷信號發送給CPU時，與之關聯的是一個“中斷向量”。
// 3.通常，不可屏蔽中斷和異常的中斷向量是固定的，而可屏蔽中斷的中斷向量則可以對中斷控製器進行編程來改變。
// 4.i386 CPU的256個中斷向量是這樣分配的:
// 4.1 0~31這一共32個向量用於異常和不可屏蔽中斷。
// 4.2 32~47這一共16個向量用於可屏蔽中斷，分別對應於主、從8259A中斷控製器的IRQ輸入線
// 4.3 剩餘的48~255用於標識軟中斷
// 5.Linux全部使用了0~47之間的向量。但對於48－255之間的軟中斷向量，Linux隻使用了其中的一個，即用於實現係統調用的中斷向量128（0x80）。
// 當用戶態下的進程執行一條int 0x80匯編指令時，CPU切換到內核態，以服務於係統調用。
// i386的IDT
// i386 CPU的IDT表一共有256項，分別對應每一個中斷向量。每一個表項就是一個中斷描述符，用以描述相對應的中斷向量，中斷向量就是該描述符
// 在IDT中的索引，每一個中斷描述符的大小都是8個字節。根據INTEL的術語，中斷描述符也稱為“門（Gate）”。
// IDT表
// idt_table首地址保存在idt寄存器中
1.1 struct desc_struct idt_table[256] __attribute__((__section__(".data.idt"))) = { {0, 0}, };
// CPU異常初始化
// 調用路徑： start_kernel->trap_init
// 函數主要任務：
// 1.初始化apic控製器
// 2.注冊0~19號異常、中斷的處理函數，128號係統調用處理程序
// 3.注冊係統調用的處理函數
// 4.cpu的初始化
// 內核源碼：arch/x86/kernel/traps.c
// arch/x86/kernel/entry_32.S
1.2 void __init trap_init(void)
{
//cpu內部apic控製器
init_apic_mappings();
//初始化中斷、異常、陷阱門描述符
set_trap_gate(0,÷_error);
set_intr_gate(1,&debug);
//不可屏蔽中斷
set_intr_gate(2,&nmi);
//係統中斷門
set_system_intr_gate(3, &int3);
//係統門
set_system_gate(4,&overflow);
set_system_gate(5,&bounds);
//陷阱門
set_trap_gate(6,&invalid_op);
set_trap_gate(7,&device_not_available);
set_task_gate(8,GDT_ENTRY_DOUBLEFAULT_TSS);
set_trap_gate(9,&coprocessor_segment_overrun);
set_trap_gate(10,&invalid_TSS);
set_trap_gate(11,&segment_not_present);
set_trap_gate(12,&stack_segment);
set_trap_gate(13,&general_protection);
//缺頁中斷
set_intr_gate(14,&page_fault);
set_trap_gate(15,&spurious_interrupt_bug);
set_trap_gate(16,&coprocessor_error);
set_trap_gate(17,&alignment_check);
set_trap_gate(19,&simd_coprocessor_error);
//係統調用描述符
set_system_gate(SYSCALL_VECTOR,&system_call);
//cpu相關的初始化
cpu_init();
}
// set_XXX_gate的設置異常處理函數地址
// intr_gate、trap_gate區別在於DPL不同
// 設置中斷門描述符
// 函數主要任務：
// 在IDT表的第n個表項插入一個中斷門
// 1.1 門中的段選擇子設置為內核代碼段的段選擇子
// 1.2 偏移量設置為中斷處理程序的地址addr
// 1.3 DPL字段設置為0
1.3 void set_intr_gate(unsigned int n, void *addr)
{
_set_gate(idt_table+n,14,0,addr,__KERNEL_CS);
}
// 第一個外設中斷（即8259A的IRQ0）所對應的中斷向量
#define FIRST_EXTERNAL_VECTOR 0x20
// 係統調用的中斷向量
#define SYSCALL_VECTOR 0x80
// 中斷初始化
// 調用路徑：start_kernel->init_IRQ
// 函數主要任務：
// 1.初始化中斷描述符的中斷控製器
// 2.初始化20~255號中斷的入口處理函數
// 3.添加體係結構特定的門
// 4.初始化時鍾中斷
// 5.初始化當前cpu的中斷棧
2.1 void __init init_IRQ(void)
{
int i;
//建立中斷描述符與中斷控製器的聯係
pre_intr_init_hook();
//設置20~255號中斷的入口函數
for (i = 0; i < (NR_VECTORS - FIRST_EXTERNAL_VECTOR); i++) {
//從第一個外部中斷開始
int vector = FIRST_EXTERNAL_VECTOR + i;
if (i >= NR_IRQS)
break;
//中斷門描述符
if (vector != SYSCALL_VECTOR)
set_intr_gate(vector, interrupt[i]);
}
//添加體係結構特定的門
intr_init_hook();
//初始化時鍾中斷
setup_pit_timer();
//初始化當前cpu的中斷棧
irq_ctx_init(smp_processor_id());
}
// 中斷描述符(IRQn描述符)
// i8259a使用0~15號IRQ
2.2 struct irqdesc irq_desc[NR_IRQS];
// 中斷描述符初始化
// 函數主要任務：
// 1.禁用所有IRQ
// 2.0~15號IRQ關聯i8259a中斷控製器
// 注：
// 中斷關閉嵌套，當depth=0時，中斷開啟。
2.3 void __init init_ISA_irqs (void)
{
int i;
//初始化cpu的apic
init_bsp_APIC();
//初始化8259a中斷控製器
init_8259A(0);
//8259使用的中斷號(IRQn)
for (i = 0; i < NR_IRQS; i++) {
//初始化時，所有irq關閉
irq_desc[i].status = IRQ_DISABLED;
//沒有驅動注冊中斷處理例程
irq_desc[i].action = NULL;
//嵌套深度為1的關閉狀態
irq_desc[i].depth = 1;
//0~16號irq，關聯i8259a中斷控製器
if (i < 16) {
irq_desc[i].handler = &i8259A_irq_type;
} else {
// >16的pci中斷，按需分配
irq_desc[i].handler = &no_irq_type;
}
}
}
最後更新：2017-04-03 14:53:58