在上一篇文章中，我们已经了解了中断和异常的一些概念，对于中断和异常也有了大概的理解。那么，系统中硬件到底是如何处理中断和异常的呢？本文我们就以常见的X86架构为例，看看中断和异常的硬件工作原理。...内核必须为每种异常提供专用的处理函数。对于某些异常，CPU控制单元也会产生硬件错误码，并将其压入内核态栈，然后再启动异常处理函数。 下表是异常列表，列出了异常号，名称，类型等等。...陷阱门 同中断门类似，只是不会修改IF标志。 4 中断和异常的硬件处理 现在，我们来探究一下CPU控制单元是如何处理中断和异常的。我们假设内核已经完成初始化，CPU工作在保护模式下。...其实对于Linux来说，只使用了supervisor和user两种特权等级。所以中断应该都是在supervisor特权等级下运行。...（处理完中断或异常后，还要恢复到旧任务执行） 根据造成异常的指令的逻辑地址，加载cs和eip寄存器（异常解决后，程序可以继续从这儿执行）； 保存eflags、cs和eip到堆栈中； 如果异常携带异常错误码
来源: CSDN | phenix_lord的专栏 硬件处理 最近解决一个关于Linux中断的问题，把相关机制整理了一遍，记录在此。...对应I/O APIC和local APIC的组合，其连接方式见下图 ? 针对X86中断控制器硬件和linux对这些硬件的初始化，在《interrupt in linux》中有很详细的描述。...CPU对中断和异常的处理 相关概念 1、 vector(中断向量) vector是一个整数，在X86CPU上，使用vector对中断(interrupt，外部设备产生)和异常(exception，...CPU在程序执行中产生)统一编号，每个CPU核心内部，中断/异常和vector所以一一对应的；但是在各个不同的CPU核心上，相同的vector可以对应不同的中断(至少对于linux的设置，异常还是使用相同的...4、 在外设/驱动中断处理函数层次往往也有中断使能的功能，比如启用了NAPI的网卡，在中断处理函数开始执行的时候，往往会通过硬件功能关闭该中断，要在对应的软中断完成处理后才通过硬件功能使能该中断。
讲解这部分之前，我们先阐述一个概念-内核控制路径：就是一段在内核态执行的代码，比如说，异常处理程序，中断处理程序，系统调用处理，内核线程等等在内核态执行的代码。...图4-3 内核控制路径的一个嵌套异常的示例 允许内核控制路径嵌套的代价就是中断处理程序不能阻塞，也就是说，中断处理程序运行时不能发生进程切换。...也就是说，页错误的异常最多嵌套2层。 和异常相反，尽管内核代表当前进程处理这些中断，但是，I/O设备引发的中断和当前进程没有直接数据引用的关系。事实上，给定一个中断，无法推断出是哪个进程在运行。...所以，中断的执行不会引起进程的切换，也就可以无限嵌套处理。 中断处理程序可以打断中断或异常处理程序执行，但是反过来，异常不能打断中断处理程序。...中断处理程序绝对不能包含页错误的操作，因为这会诱发进程切换。 Linux嵌套执行中断或异常处理程序的两个主要原因是： 为了提高可编程中断控制器和设备控制器的吞吐量。
中断又分为外部可屏蔽中断（INTR）和外部非屏蔽中断（NMI），所有I/O 设备产生的中断请求（IRQ）均引起屏蔽中断，而紧急的事件（如硬件故障）引起的故障产生非屏蔽中断。...非屏蔽中断的向量和异常的向量是固定的，而屏蔽中断的向量可以通过对中断控制器的编程来改变。Linux 对256 个向量的分配如下。 • 从0~31 的向量对应于异常和非屏蔽中断。...异常就是CPU 内部出现的中断，也就是说，在CPU 执行特定指令时出现的非法情况。非屏蔽中断就是计算机内部硬件出错时引起的异常情况。从图3.1 可以看出，二者与外部I/O接口没有任何关系。...Intel x86 处理器发布了大约20 种异常，Linux 内核必须为每种异常提供一个专门的异常处理程序，它们通常把一个UNIX 信号发送到引起异常的进程。...4、中断和异常的处理 当CPU 执行了当前指令之后，CS 和EIP 这对寄存器中所包含的内容就是下一条将要执行指令的逻辑地址。
中断控制器会向CPU发出中断信号，CPU可以读取中断控制器的寄存器，判断当前处理的是哪个中断。...CPU也有自己的寄存器，可以设置它来使能/禁止中断，这是中断处理的总开关。...ISER0中的bit0对应异常向量表中的第16项(向量表从第0项开始)，如下图： 3.2.4 CPU cortex M3/M4处理器内部有这几个寄存器： 1....它使软件能够屏蔽，启用和禁用来自各个中断源的中断，以（在硬件中）对各个中断源进行优先级排序和生成软件触发中断。它还提供对TrustZone安全性扩展的支持。...它使软件能够屏蔽，启用和禁用来自各个中断源的中断，以（在硬件中）对各个中断源进行优先级排序和生成软件触发中断。它还提供对TrustZone安全性扩展的支持。
一般是定时器中断和I/O设备中断。 异常通常分为2类：一类是编程错误，另外一类就是需要内核处理的异常情况。编程错误，比如程序异常终止，处理这种异常，内核只需要给当前进程发送一个信号即可。...但是，需要注意的是中断处理和进程切换有着很大不同：中断或者异常处理程序不是进程。它的处理完全在内核态，而且处理的内容非常少，要求响应时间必须非常短。...非可屏蔽中断 只有很少的重要事件会产生非屏蔽中断。比如，硬件错误。非屏蔽中断总是能够被硬件识别。 异常： Fault 这类异常可以纠正。...这类错误一般是硬件错误或系统页表中非法或者不一致的地址等。控制单元发出信号，让CPU跳转到异常处理程序。Abort异常处理程序一般都是终止程序的执行。...非可屏蔽中断和异常编号是固定的；而可屏蔽中断是不固定的，可以通过对中断控制器进行编程进行修改。 4 中断请求线-IRQ 硬件设备和可编程中断控制器之间使用中断请求线（IRQ）进行连接。
中断机制的诞生 2. 中断的概念和作用 3. 中断的分类 4. 外中断的处理过程 知识回顾与重要考点 知识总览 1. 中断机制的诞生 2. 中断的概念和作用 3. 中断的分类 4....外中断的处理过程 知识回顾与重要考点
中断处理 - 上半部（硬中断） 由于 APIC中断控制器 有点小复杂，所以本文主要通过 8259A中断控制器 来介绍Linux对中断的处理过程。...handler: 类型为 hw_interrupt_type 结构，表示IRQ线对应的硬件相关处理函数，比如 8259A中断控制器 接收到一个中断信号时，需要发送一个确认信号才会继续接收中断信号的，发送确认信号的函数就是...action: 类型为 irqaction 结构，中断信号的处理入口。由于一条IRQ线可以被多个硬件共享，所以 action 是一个链表，每个 action 代表一个硬件的中断处理入口。...next: 每个硬件的中断处理入口对应一个 irqaction 结构，由于多个硬件可以共享同一条IRQ线，所以这里通过 next 字段来连接不同的硬件中断处理入口。...鉴于这个原因，Linux把中断处理分为两个部分，上半部 和 下半部，上半部 在前面已经介绍过，接下来就介绍一下 下半部 的执行。
Abort — “中止”，是严重的异常，比如硬件错误和系统表中包含非法值或不一致的状态等，一旦这类异常发生，程序运行便随之中止 2.1.2....中断 正常的程序运行，除了发生异常外，即便是发生跳转，也都是程序主动的行为，但有时，处理器外部的硬件事件，比如外围设备的请求突然到来等都是随机发生的，我们可以预先设定事件发生时执行的程序，但不能预知事件何时到来...可屏蔽中断的响应 — 可编程中断控制器 8259A 不可屏蔽中断和可屏蔽中断分别是通过 CPU 的 NMI 引脚和 INTR 引脚触发的，顾名思义，可屏蔽中断对硬件中断实现了是否屏蔽的标识，这意味着更加灵活的中断控制...结语 本文我们详细介绍了保护模式下的中断和异常与实地址模式下的不同之处，以及如何通过程序操作硬件 — 可编程中断控制器初始化、屏蔽或打开中断的响应，这些是理解硬件系统、操作系统的基础知识，也是硬件的部分...参考资料 《Orange’s 一个操作系统的实现》。 《linux 内核完全注释》。
最近在研究异步消息处理, 突然想起linux内核的中断处理, 里面由始至终都贯穿着”重要的事马上做, 不重要的事推后做”的异步处理思想....(另外, 这里如果开中断, 正在处理的这个中断一般也是会被阻塞的. 因为正在处理某个中断的时候, 硬件中断控制器上的这个中断并未被ack, 硬件不会发起下一次相同的中断.)...而第二部分开中断情况下的进行的处理过程一般是由tasklet机制来完成的. tasklet是由软中断引出的, 内核定义了两个软中断掩码HI_SOFTIRQ和TASKLET_SOFTIRQ(两者优先级不同...中断处理的这几个阶段中不能调用可能导致睡眠的函数(包括分配内存); 对于第一个问题, 较新的linux内核增加了ksoftirqd内核线程, 如果持续处理的softirq超过一定数量, 则结束中断处理过程...据说在montavista(一种嵌入式实时linux)中, 将内核的中断机制做了修改. (某些中断的)中断处理过程被赋予了task结构, 能够被内核调度. 解决了上述两个问题.
中断和异常 本质 发生中断就意味着需要操作系统介入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作（如进程切换，分配I/O设备等）需要使用特权指令，所以需要CPU由用户态切换到核心态。...有了中断，才能实现多道程序并发执行 概念 中断发生时，CPU立即进入核心态 中断发生后，当前进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理 对于不同的中断信号，会进行不同的处理 用户态切换到核心态是通过中断实现的...，并且中断是唯一的实现方式 核心态到用户态的切换只需要执行一个特权指令，将程序状态字(PSW)的标志位设置为“用户态”即可 中断的分类 内中断 也称为异常，例外，陷入 信号来源：CPU内部，与当前执行的指令有关...内中断还细分为 自愿中断：指令中断，如系统调用时的访管指令（陷入指令，trap指令） 强迫中断：硬件故障（如缺页中断），软件中断（如除0） 内中断另一种分类方式： 陷阱，陷入（trap）：有意而为之的异常...，如系统调用 故障（fault）：由错误条件引起的，可能被故障处理程序修复，如缺页 终止（abort）：不可恢复的致命错误造成的结果，终止处理程序不再将控制返回给引发终止的应用程序，如整数除0操作 外中断
中断（interrupt）通常被定义为一个事件，该事件改变处理器执行的指令顺序。这样的事件与CPU芯片内外部硬件电路产生的电信号相对应。...异步中断是由其他硬件设备依照CPU时钟信号随机产生的。中断是由间隔定时器和I/O设备产生的，例如，用户的一次按键会引起一个中断。...异常 在Intel微处理器手册中，把同步和异步中断分别称为异常（exception）和中断（interrupt）。我们也采用这种分类，当然有时我们也用术语“中断信号”指这两种类型。...3.中断和异常 Intel文档把中断和异常分为以下几类： （1）中断： 可屏蔽中断（maskable interrupt） 非屏蔽中断（nonmaskable interrupt） （2）异常： 处理器探测异常...Intel把这个8位的无符号整数叫做一个向量（vector）。非屏蔽中断的向量和异常的向量是固定的，而可屏蔽中断的向量可以通过对中断控制器的编程来改变。 参考资料: 《深入理解LINUX内核》
从技术的深层次来看，中断是处理器在正常运行过程中，因外部或内部事件（如外围设备的输入/输出请求、异常错误等）而暂时中断当前执行的程序，转而执行特定的中断服务程序（Interrupt Service Routine...中断机制允许处理器在这些设备需要服务时，能够立即响应，而不必等待处理器完成当前任务。这种异步处理的能力极大地提高了系统的响应性和效率。 此外，中断机制还在系统调度和核间交互中发挥着不可或缺的作用。...系统调度是操作系统根据一定的策略选择下一个要执行的进程或线程的过程。当中断发生时，处理器可能会根据中断的类型和优先级来决定是否切换当前执行的上下文，从而实现任务的快速切换和调度。...而在多核或多处理器的系统中，中断也是核间通信和同步的重要手段，它可以帮助不同的处理器核心之间传递信息、协调工作。...主要作用为： 接受硬件中断信号，并经过一定处理后，分发给对应的CPU进行处理。 当前GIC 有四个版本，GIC v1~v4, 本文主要介绍GIC v3控制器。
缺页中断处理一般流程： 1.硬件陷入内核，在堆栈中保存程序计数器，大多数当前指令的各种状态信息保存在特殊的cpu寄存器中。 2.启动一个汇编例程保存通用寄存器和其他易丢失信息，以免被操作系统破坏。...3.当操作系统发现缺页中断时，尝试发现需要哪个虚拟页面。通常一个硬件寄存器包含了这些信息，如果没有的话操作系统必须检索程序计数器，取出当前指令，分析当前指令正在做什么。...9.调度引发缺页中断的进程，操作系统返回调用他的汇编例程 10.该例程恢复寄存器和其他状态信息，返回到用户空间继续执行，就好像缺页中断没有发生过。...linux内核对缺页异常的处理流程很复杂，但是基本思想和上述流程差不多。...下面看linux的基本处理流程： 内核处理缺页异常的主函数就是do_page_fault: /* * 缺页异常处理函数 * pt_regs 各个寄存器的值 * error_code,由硬件产生:
硬件中断发生频繁，是件很消耗 CPU 资源的事情，在多核 CPU 条件下如果有办法把大量硬件中断分配给不同的 CPU (core) 处理显然能很好的平衡性能。...就像你正在工作的时候受到 QQ 干扰一样，一次 QQ 摇头就可以被称为中断。 中断是一种比较好的 CPU 和硬件沟通的方式。...在计算机里，中断是一种电信号，由硬件产生，并直接送到中断控制器（如 8259A）上，然后再由中断控制器向 CPU 发送信号，CPU 检测到该信号后，就中断当前的工作转而去处理中断。...现在来看一下中断控制器，常见的中断控制器有两种：可编程中断控制器 8259A 和高级可编程中断控制器（APIC），中断控制器应该在大学的硬件接口和计算机体系结构的相关课程中都学过。...光有高级可编程中断控制器的硬件支持还不够，Linux 内核还必须能利用到这些硬件特质，所以只有 kernel 2.4 以后的版本才支持把不同的硬件中断请求（IRQs）分配到特定的 CPU 上，这个绑定技术被称为
此外，键盘并不是导致中断的唯一组件。一般来说，有三种类型的事件会导致 CPU 发生中断：硬件中断、软件中断和异常。在具体介绍不同类型的中断前，我需要先定义一些术语。...硬件中断 当一个硬件设备想要告诉 CPU 某一需要处理的数据已经准备好后（例如：当键盘被按下或者一个数据包到了网络接口处），它将会发送一个中断请求（IRQ）来告诉 CPU 数据是可用的。...但并不是所有异常都是由指令错误引起的。 异常可以进一步分为 错误(Fault)、 陷阱(Trap)和 终止(Abort)。 错误：错误是系统可以纠正的异常。...这是最严重的中断，终止将会调用系统的终止异常处理程序来结束造成异常的进程。 动手实践 中断请求按照高级可编程中断控制器（APIC）中的优先级高低排序（0是最高优先级）。...中断描述表(interrupt descriptor table)（IDT）中记录了中断请求（IRQ）和中断服务程序（ISR）的对应关系。Linux 中定义了从 0 到 256 的 IRQ 向量。
在 上一篇文章 中，我们介绍了网卡接收和发过数据在 Linux 内核中的处理过程，我们先来回顾一下网卡接收和发送数据的过程，如 图1 所示： ?...图1 网卡接收和发送数据过程 如上图所示，当网卡接收到从网络中发送过来的数据后，网卡会向 CPU 发起一个硬件中断。...由于在处理硬件中断服务时会关闭硬件中断，所以在处理硬件中断服务的过程中，如果发生了其他的硬件中断，也不能得到有效的处理，从而导致硬件中断丢失的情况。...为了避免这种情况出现，Linux 内核把中断处理分为：中断上半部 和 中断下半部，上半部在关闭中断的情况下进行，而下半部在打开中断的情况下进行。...对于 Linux 内核的中断处理机制可以参考我们之前的文章 Linux中断处理，这里就不详细介绍了。在本文中，我们只需要知道网络中断下半部处理例程为 net_rx_action 函数即可。
异常和异常处理 1、异常体系结构 1.1 什么是异常？...1.2 异常的分类 1.3 常见的异常和错误类型 2、异常处理 2.1 try-catch-finally 2.2 throws 2.3 throw 2.4 throw和throws的区别 3、自定义异常...这种方式会导致当前方法运行中断，退回到调用防的调用代码处进行处理。 当某些代码不满足语法要求或业务逻辑时，可以手动创建符合语法要求的异常对象，然后抛出。...在声明某个方法时，可以通过throws在方法签名中明确需要调用方警惕和处理的异常类型。throws关键字后面可以接一个或多个异常类型。...2.4 throw和throws的区别 throws:可看作try-catch-finally之外的另一种处理异常的方式。
linux为了实现这个特点，当中断发生的时候，硬中断处理那些短时间就可以完成的工作，而将那些处理事件比较长的工作，放到中断之后来完成，也就是软中断(softirq)来完成。...（4）软中断指令 int是软中断指令。 中断向量表是中断号和中断处理函数地址的对应表。 int n -- 触发软中断n。相应的中断处理函数的地址为：中断向量表地址 + 4 * n。...二、开关 （1）硬中断的开关 简单禁止和激活当前处理器上的本地中断： local_irq_disable(); local_irq_enable(); 保存本地中断系统状态下的禁止和激活： unsigned...= TASK_RUNNING) wake_up_process(tsk); } 在下列地方，待处理的软中断会被检查和执行： a. 从一个硬件中断代码处返回时 b....中断处理程序执行硬件设备的相关操作，然后触发相应的软中断，最后退出。内核在执行完中断处理程序以后，马上就会调用do_softirq()，于是软中断开始执行中断处理程序完成剩余的任务。
“依次轮着把产生的中断给各个 CPU，还是说看哪个CPU有空就给哪个CPU来着”，让硬件处理这么复杂的逻辑有些不合适，实际上，GIC 的硬件是不会进行任何判断的，也不会集成任何的算法，它就是根据Interrupt...Linux 抢占机制 GIC 中断控制器支持中断优先级抢占，一个高优先级中断可以抢占一个低优先级且处于active状态的中断，即GIC仲裁单元会记录和比较当前优先级最高的pending状态，然后去抢占当前中断...在中断处理过程中，主要是 GIC 和 CPU 的交互，即便 GIC 支持高优先级中断抢占正在执行的低优先级中断，发信号给 CPU core，但是 CPU core 可以不处理，因为 Linux 中当 CPU...core 执行中断处理时，是关中断和关抢占的状态，不再相应中断信号。...unhandled interrupt 和 spurious interrupt 未处理中断和虚假中断 在中断处理的最后，总会有一段代码如下： irqreturn_t handle_irq_event_percpu
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