图解中断 | 没想到中断服务程序隐藏的这么深

这是图解系列之中断

我是cloud3

中断服务程序、

中断向量、

中断描述符表、

中断门。

这些名词在操作系统里经常提及

但是CPU是怎么使用他们的

他们之间又有何种联系呢

在前面文章图解中断 | 中断从产生到消失的一生中提到了中断的整个生命周期，其中有一个关键的环节是CPU在接收到中断向量号后是如何找到对应的中断服务程序的，今天我们就来一探究竟。

先准备些基础知识：

中断向量

首先看一下CPU接收到的这个中断向量。

为了区分不同的Interrupts和Exceptions，CPU要求必须为每一个Interrupt和Exception指定一个唯一的ID。

在Intel x86体系下，这个ID是[0, 255]范围内的数字，这个ID就被称作Interrupt/Exception Vector。

IVT/IDT表

CPU在保护模式下三个重要的系统表——GDT、LDT和IDT，与中断有关的就是IDT这张表了。

每一个Interrupt/Exception都可能会存在一中断服务程序Interrupt Service Routine（ISR），这些ISR可以被无规则的放置在内存中，但它们的入口地址，却会被按照固定的格式，按照对应的Vector Number，整齐的存放在内存中的一张表中。

这张表在Real Mode下，被叫做IVT（Interrupt Vector Table）。

在Protected Mode下，被叫做IDT（Interrupt Descriptor Table）。

其中IVT被放置在固定的位置[0H, 3FFH]，而IVT可以放在内存中任意的位置，这个位置被保存在CPU的IDTR寄存器中。

IDT表内容

下面看一下中断描述符表IDT。

IDT是一个最大为256项的表，每个表项都是一个Gate Descriptors，为8字节，每一个Gate Descriptor对应一个Interrupt/Exceptions Vector。

IDT 表中可以存放三种类型的门描述符（ 描述符的第40~43位用于区分不同的描述符）:

中断门描述符

陷阱门描述符

任务门描述符

中断描述符表IDT将每个异常或中断向量与它们的处理程序联系起来。

无论哪种门，其作用都是实现控制转移，所以都包括16位的目标代码段选择子和32位的段内偏移量。

有了上面的准备就可以看一下CPU找中断服务程序的流程了。

下面是具体的流程：

CPU找到IDT表

CPU首先根据IDTR寄存器找到IDT表在内存中的位置。

找到门描述符

找到了IDT后再根据中断向量号乘以8就可以在IDT中找到对应的门描述符。

找到代码段描述符

门描述符的作用是实现控制转移，所以都包括16位的目标代码段选择子和32位的段内偏移量。根据目标代码段选择子就可以在GDT/LDT中找到代码段描述符了。

找到中断服务程序ISR

找到代码段描述符后，从代码段描述符中取出代码段的基地址，根据此基地址与门描述符中的段内偏移量，找到中断服务程序的入口地址，就可以执行代码了。

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