80386的中断和异常

核心提示：80386除了保持8086/80386的相关功能外，还增强了中断处理能力，80386的中断和异常，并引入了“异常”的概念，本文将介绍80386中断和异常的机制，把优先级最高的中断或异常通知系统，其它优先级较低的异常被废弃，8086/8088把中断分为内部中断和外部中断两大类，为了支持多任务和虚拟

80386除了保持8086/80386的相关功能外，还增强了中断处理能力，并引入了“异常”的概念。本文将介绍80386中断和异常的机制。

8086/8088把中断分为内部中断和外部中断两大类。为了支持多任务和虚拟存储器等功能，80386把外部中断称为“中断”，把内部中断称为“异常”。与8086/8088一样，80386通常在两条指令之间响应中断或异常。80386最多处理256种中断或异常。

1.中断

　　对80386而言，中断是由异步的外部事件引起的。外部事件及中断响应与正执行的指令没有关系。通常，中断用于指示I/O设备的一次操作已完成。与8086/8088一样，80386有两根引脚INTR和NMI接受外部中断请求信号。INTR接受可屏蔽中断请求。NMI接受不可屏蔽中断请求。在80386中，标志寄存器EFLAGS中的IF标志决定是否屏蔽可屏蔽中断请求。 　　外部硬件在通过INTR发出中断请求信号的同时，还要向处理器给出一个8位的中断向量。处理器在响应可屏蔽中断请求时，读取这个由外部硬件给出的中断向量号。处理器对这个中断向量号并没有规定。但在具体的微机系统中，系统必须通过软件和硬件的配合设置，使得给出的这个中断向量号不仅与外部中断源对应，而且要避免中断向量号使用冲突情况的出现。可编程中断控制器芯片8259A可配合80386工作，能够根据设置向处理器提供上述中断向量号，还能处理中断请求的优先级。每个8259A芯片可以支持8路中断请求信号，如果使用9个8259A芯片(一个主片，8个从片)，就可使80386在单个引脚INTR上接受多达64个中断源的中断请求信号。 　　处理器不屏蔽来自NMI的中断请求。处理器在响应NMI中断时，不从外部硬件接收中断向量号。与8086/8088一样，在80386中，不可屏蔽中断所对应的中断向量号固定为2。为了不可屏蔽中断的嵌套，每当接受一个NMI中断，处理器就在内部屏蔽了再次响应NMI，这一屏蔽过程直到执行中断返回指令IRET后才结束。所以，NMI处理程序应以IRET指令结束。

2.异常

　　异常是80386在执行指令期间检测到不正常的或非法的条件所引起的。异常与正执行的指令有直接的联系。例如，执行除法指令时，除数等于0。再如，执行指令时发现特权级不正确。当发生这些情况时，指令就不能成功完成。软中断指令“INT n”和“INTO”也归类于异常而不称为中断，这是因为执行这些指令产生异常事件。 　　80386识别多种不同类别的异常，并赋予每一种类别以不同的中断向量号。异常发生后，处理器就象响应中断那样处理异常。即根据中断向量号，转相应的中断处理程序。把这种中断处理程序称为异常处理程序可能更合适。 　　根据引起异常的程序是否可被恢复和恢复点不同，把异常进一步分类为故障(Fault)、陷阱(Trap)和中止(Abort)。我们把对应的异常处理程序分别称为故障处理程序、陷阱处理程序和中止处理程序。 　　故障是在引起异常的指令之前，把异常情况通知给系统的一种异常。80386认为故障是可排除的。当控制转移到故障处理程序时，所保存的断点CS及EIP的值指向引起故障的指令。这样，在故障处理程序把故障排除后，执行IRET返回到引起故障的程序继续执行时，刚才引起故障的指令可重新得到执行。这种重新执行，不需要操作系统软件的额外参与。故障的发现可能在指令开始执行之前，也可能在指令执行期间。如果在指令执行期间检测到故障，那么中止故障指令，并把指令的操作数恢复为指令开始执行之前的值。这可保证故障指令的重新执行得到正确的结果。例如，在一条指令的执行期间，如果发现段不存在，那么停止该指令的执行，并通知系统产生段故障，对应的段故障处理程序可通过加载该段的方法来排除故障，之后，原指令就可成功执行，至少不再发生段不存在的故障。 　　陷阱是在引起异常的指令之后，把异常情况通知给系统的一种异常。当控制转移到异常处理程序时，所保存的断点CS及EIP的值指向引起陷阱的指令的下一条要执行的指令。下一条要执行的指令，不一定就是下一条指令。因此，陷阱处理程序并不是总能根据保存的断点，反推确定出产生异常的指令。在转入陷阱处理程序时，引起陷阱的指令应正常完成，它有可能改变了寄存器或存储单元。软中断指令、单步异常是陷阱的例子。 　　中止是在系统出现严重情况时，通知系统的一种异常。引起中止的指令是无法确定的。产生中止时，正执行的程序不能被恢复执行。系统接收中止后，处理程序要重新建立各种系统表格，并可能重新启动操作系统。硬件故障和系统表中出现非法值或不一致的值是中止的例子。

3.优先级

　　在一条指令执行期间，入检测到不只一个中断或异常，那么按下表所列优先级通知系统。把优先级最高的中断或异常通知系统，其它优先级较低的异常被废弃，而优先级较高的中断则保持悬挂。

80386响应 中断/异常 的优先级	中断/异常类型	优先级
	调试故障	最高
	其它故障	↓
	陷阱指令INT n和INTO	↓
	调试陷阱	↓
	NMI中断	↓
	INTR中断	最低