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標(biāo)題: [原創(chuàng)]Freebsd22的中斷處理過程,有誰(shuí)看匯編嗎? [打印本頁(yè)]

作者: bhpang2 時(shí)間: 2005-12-13 11:58
標(biāo)題: [原創(chuàng)]Freebsd22的中斷處理過程,有誰(shuí)看匯編嗎?
這是基于Freebsd2_2版本的中斷處理過程,到5.x后好象改成線程了,沒有了這些古老的代碼.寫出來(lái)的原因是因?yàn)椴恢欠窭斫獾恼_,希望大家批評(píng)指正,以后我不會(huì)看代碼了,一方面是太辛苦,另一方面是沒從這些知識(shí)中看到前(錢)途,雖然不會(huì)沒飯吃,工作也很穩(wěn)定,很閑 ,但對(duì)家庭來(lái)說還是沒有幫助,興趣將轉(zhuǎn)向厚黑學(xué),哈哈.生活就是這樣.

_cpl 其初值是全'0xFFFFFFFF' ,all off 屏蔽所有的中斷.系統(tǒng)初始化完成后將調(diào)用spl0()從而開放所
有中斷,此時(shí)cpl將是"0".一個(gè)中斷進(jìn)入處理之前會(huì)置相應(yīng)的位為'1' ,同時(shí)也要把之前的cpl保存,一般是保存在STACK中到doreti再處理,cpl 中0-15位對(duì)應(yīng)8259A的硬件中斷,16-31是軟中斷用.

_ipending是OS的全局變量是interrupt pending 意思是還沒處理的中斷,其初值是'0',如果低優(yōu)先級(jí)的中斷在高優(yōu)先級(jí)中斷開放中斷(sti)處理時(shí)得到響應(yīng)會(huì)在ipending中相應(yīng)地方置位,不進(jìn)行中斷服務(wù)程序的處理就退回到高優(yōu)先級(jí)中斷處理過程.

u_int intr_mask[ICU_LEN]  “sets of intrs masked during handling of 1”這是英文注解,對(duì)應(yīng)某一中斷的中斷屏蔽集,這個(gè)變量我是花了不少時(shí)間但是還是看不懂,希望有朋友給說說,我只是猜測(cè)一個(gè)我認(rèn)為合理的解釋.每個(gè)硬件中斷都應(yīng)該在ipl中把比它優(yōu)先級(jí)低的中斷屏蔽,這樣的目的是為了高優(yōu)先級(jí)中斷能在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候注意到有低優(yōu)先級(jí)的中斷發(fā)生了,從而能把低優(yōu)先級(jí)中斷掛在ipending中而不至于被低優(yōu)先級(jí)中斷,等到高優(yōu)先級(jí)中斷結(jié)束時(shí)低優(yōu)先級(jí)中斷得到處理.cpl中從0-31位優(yōu)先級(jí)遞增,最高是0,最低是31位對(duì)應(yīng)的中斷,硬中斷比軟中斷優(yōu)先級(jí)高,比如中斷7的是intr_mask[7]
=0xffffff80,0到6位的優(yōu)先級(jí)比7要高所以是不能屏蔽的,8到31位對(duì)應(yīng)的中斷優(yōu)先級(jí)比7低所以會(huì)屏蔽.中斷7本身也屏蔽,由于中斷并不是用完所有的32位,所以為了減少無(wú)用的處理,沒有和中斷聯(lián)系的位將不會(huì)是’1’而是’0’.

中斷處理(包括TRAP)一般是通過_doreti退出,在進(jìn)入doreti前都會(huì)在STACK中壓入這次中斷前的cpl和向量號(hào).
static inthand_t *fastintr[ICU_LEN] = {
      &IDTVEC(fastintr0), &IDTVEC(fastintr1),
      . . .
      &IDTVEC(fastintr14), &IDTVEC(fastintr15)
}

static inthand_t *slowintr[ICU_LEN] = {
      &IDTVEC(intr0), &IDTVEC(intr1), &IDTVEC(intr2), &IDTVEC(intr3),
      . . .
      &IDTVEC(intr12), &IDTVEC(intr13), &IDTVEC(intr14), &IDTVEC(intr15)
}

fastintrXX和intrXX在i386isavectors.s 里定義,象時(shí)鐘中斷,硬盤中斷采用FAST_INTR.以下是宏定義和解釋.

#define FAST_INTR(irq_num, vec_name, enable_icus)
      .text
      SUPERALIGN_TEXT
IDTVEC(vec_name)
      pushl %eax
      pushl %ecx
      pushl %edx
      pushl %ds       保護(hù)現(xiàn)場(chǎng),快速中斷只保護(hù)部分現(xiàn)場(chǎng).
      MAYBE_PUSHL_ES
      movl $KDSEL,%eax
      movl %ax,%ds    ds選擇符指向系統(tǒng)數(shù)據(jù)段
   MAYBE_MOVW_AX_ES
      FAKE_MCOUNT((4+ACTUALLY_PUSHED)*4(%esp))  可能是時(shí)間片的統(tǒng)計(jì),沒細(xì)看
      pushl _intr_unit + (irq_num) * 4  壓入中斷號(hào)做參數(shù)
      call *_intr_handler + (irq_num) * 4  * 調(diào)用中斷服務(wù)處理程序 *
      enable_icus  * 使中斷控制器進(jìn)行工作,如選出高優(yōu)先級(jí)中斷,但現(xiàn)在CPU不會(huì)響應(yīng) *
      addl $4,%esp  恢復(fù)STACK
      incl _cnt+V_INTR * 應(yīng)該是系統(tǒng)的中斷統(tǒng)計(jì) *
      movl _intr_countp + (irq_num) * 4,%eax  *針對(duì)某中斷的統(tǒng)計(jì)*
      incl (%eax)
      movl _cpl,%eax
      notl %eax
      andl _ipending,%eax  這個(gè)比較的意思是看是否有沒被處理的中斷
   jne    2f
1:
   MEXITCOUNT
      MAYBE_POPL_ES
      popl %ds
      popl %edx
      popl %ecx
      popl %eax
      iret

2: 處理掛起的中斷,包括硬中斷和軟中斷
      cmpb $3,_intr_nesting_level       * 限制中斷嵌套數(shù),防止棧溢出 *
      jae    1b             超過將中斷返回
      movl _cpl,%eax
      movl $HWI_MASK|SWI_MASK,_cpl
      incb _intr_nesting_level
      sti    開中斷,前面enable_icus后中斷控制器選出的中斷無(wú)論優(yōu)先級(jí)如何都得到CPU的響應(yīng),但不一定得到處理,可能只是被掛在ipending中.
      MAYBE_POPL_ES
      popl %ecx
      popl %edx
      xchgl %eax,4(%esp)
      pushal
      pushl %ecx
      pushl %es
      movl $KDSEL,%eax
      movl %ax,%es
      movl (2+8+0)*4(%esp),%ecx
      movl %ecx,(2+6)*4(%esp)
      movl (2+8+1)*4(%esp),%eax
      pushl %eax
      subl $4,%esp

   * Sti開中斷后到這里的指令是構(gòu)造一個(gè)統(tǒng)一的棧禎(stack frame)以方便進(jìn)入doreti中 *
      MEXITCOUNT  系統(tǒng)的時(shí)間片統(tǒng)計(jì).
      jmp    _doreti

#define INTR(irq_num, vec_name, icu, enable_icus, reg)

IDTVEC(vec_name)
      pushl $0
      pushl $0
      pushal    保存通用寄存器,eax,ebx,ecx,edx,ebp. . .
      pushl %ds
      pushl %es  到這里所有的寄存器都保存在堆棧中了.
      movl $KDSEL,%eax
      movl %ax,%ds
      movl %ax,%es
以下的四條匯編是為了在8259中把當(dāng)前中斷的中斷位置位以屏蔽當(dāng)前中斷
   movb _imen + IRQ_BYTE(irq_num),%al
   orb    $IRQ_BIT(irq_num),%al
   movb %al,_imen + IRQ_BYTE(irq_num)
   outb %al,$icu+ICU_IMR_OFFSET
      enable_icus 使中斷控制器(8259)正常工作以選出優(yōu)先級(jí)最高的中斷給CPU
      movl _cpl,%eax
      testb $IRQ_BIT(irq_num),%reg
      jne    2f

跳轉(zhuǎn)的條件是cpl中的相應(yīng)位被置'1',也就是該中斷被屏蔽,因此要把中斷掛在ipending,這個(gè)被掛起的中斷應(yīng)該是比當(dāng)前正在處理的中斷優(yōu)先級(jí)有低.
      incb _intr_nesting_level

__CONCAT(Xresume,irq_num): 被掛起的中斷得到處理的時(shí)候都是從這里開始的
   FAKE_MCOUNT(12*4(%esp))
      incl _cnt+V_INTR
      movl _intr_countp + (irq_num) * 4,%eax
      incl (%eax)
      movl _cpl,%eax
      pushl %eax  用于傳遞給doreti
      pushl _intr_unit + (irq_num) * 4
      orl    _intr_mask + (irq_num) * 4,%eax  提升優(yōu)先級(jí)的地方.
      movl %eax,_cpl  設(shè)置當(dāng)前中斷的cpl
      sti  開中斷.8259中斷控制器選出的中斷從這里開始將得到CPU的注意
   call *_intr_handler + (irq_num) * 4
      cli

      以下的四條匯編的目的是把8259中中斷進(jìn)入時(shí)被屏蔽的當(dāng)前中斷打開

   movb _imen + IRQ_BYTE(irq_num),%al
      andb $~IRQ_BIT(irq_num),%al
      movb %al,_imen + IRQ_BYTE(irq_num)
      outb %al,$icu+ICU_IMR_OFFSET
      sti
      MEXITCOUNT  時(shí)間片計(jì)數(shù)

      jmp    _doreti

2:
      orb    $IRQ_BIT(irq_num),_ipending + IRQ_BYTE(irq_num)  把中斷掛在ipending中
   popl %es
      popl %ds
      popal
      addl $4+4,%esp
      iret 中斷返回,在這里一般是返回更高優(yōu)先級(jí)的中斷,繼續(xù)高優(yōu)先級(jí)中斷的處理.

[ 本帖最后由 bhpang2 于 2005-12-13 13:00 編輯 ]

作者: bhpang2 時(shí)間: 2005-12-13 12:02
以下都是硬件中斷的匯編處理過程.
MCOUNT_LABEL(bintr)
      FAST_INTR(0,fastintr0, ENABLE_ICU1)
   . . .
      FAST_INTR(8,fastintr8, ENABLE_ICU1_AND_2)
      . . .
      FAST_INTR(15,fastintr15, ENABLE_ICU1_AND_2)
      INTR(0,intr0, IO_ICU1, ENABLE_ICU1, al)
   . . .
      INTR(7,intr7, IO_ICU1, ENABLE_ICU1, al)
      INTR(8,intr8, IO_ICU2, ENABLE_ICU1_AND_2, ah)
      . . .
      INTR(15,intr15, IO_ICU2, ENABLE_ICU1_AND_2, ah)
MCOUNT_LABEL(eintr)
_ihandlers:
ihandlers:
      .long Xresume0, Xresume1, Xresume2, Xresume3
      .long Xresume4, Xresume5, Xresume6, Xresume7
      .long Xresume8, Xresume9, Xresume10, Xresume11
      .long Xresume12, Xresume13, Xresume14, Xresume15
      .long swi_tty, swi_net, dummycamisr, dummycamisr
      .long _swi_vm, 0, 0, 0
      .long 0, 0, 0, 0
      .long 0, 0, _softclock, swi_ast

設(shè)備的中斷處理過程通過涵數(shù)register_intr(...)調(diào)用setidt(...)和中斷描述表聯(lián)系起來(lái),并把處理涵數(shù)放在數(shù)組*intr_handler[]里,這是一個(gè)涵數(shù)指針. 最終的處理涵數(shù)指針是在intr_handler[]里,在中斷的匯編處理過程通過call 指令調(diào)用.

快速中斷和一般中斷的不同有兩方面,首先是現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)內(nèi)容,一般中斷保護(hù)所有的寄存器內(nèi)容,快速中斷只保護(hù)用到的部分寄存器內(nèi)容,因?yàn)樗奶幚磉^程不開中斷.其次是開中斷的時(shí)機(jī)不同,快速中斷執(zhí)行完中斷處理后如果沒有被掛起的中斷是不開中斷就返回的,也就是說快速中斷是不會(huì)被掛起的,一般中斷在進(jìn)入中斷處理前開中斷.

下面是中斷返回前的部分代碼,主要工作是處理被掛在ipending中的軟硬中斷.
_doreti:
      FAKE_MCOUNT(_bintr)
      addl $4,%esp
      popl %eax

這是本次中斷之前的cpl值,這個(gè)優(yōu)先級(jí)比當(dāng)前中斷的優(yōu)先級(jí)低.
doreti_next:
      movl %eax,%ecx
      notl %ecx
      正是因?yàn)橛弥袛嗲暗腸pl才能處理比當(dāng)前優(yōu)先級(jí)低的掛起的中斷,如果采用當(dāng)前中斷的cpl,當(dāng)前cpl的值是從當(dāng)前中斷位直到31位都是’1’,指令notl %ecx后比當(dāng)前中斷優(yōu)先級(jí)低的中斷位將是’0’,后面的指令andl _ipending,%ecx的結(jié)果將導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)掛起中斷的不到處理就退出了.在中斷嵌套中這種優(yōu)先級(jí)逐步提高后,逐步降低過程中被掛起的中斷將按優(yōu)先級(jí)由高到低得到處理,最終cpl的值變成’0’,所有的掛起中斷都能得到處理后才結(jié)束中斷處理過程.
      cli
      andl _ipending,%ecx  * ipending放有被掛起的中斷 *
      jne    doreti_unpend 如果有不被ipl屏蔽的掛起中斷將得到處理
doreti_exit:
      movl %eax,_cpl 恢復(fù)本次中斷之前的cpl值,一般導(dǎo)致中斷優(yōu)先級(jí)降低.
      decb _intr_nesting_level
      MEXITCOUNT
      .globl  doreti_popl_es
doreti_popl_es:
      popl %es
      .globl  doreti_popl_ds
doreti_popl_ds:
      popl %ds
      popal                恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng).
      addl $8,%esp
      .globl  doreti_iret
doreti_iret:
      iret 所有的都處理完了,中斷返回
doreti_unpend:
      sti
      bsfl %ecx,%ecx

從右到左找出第一個(gè)置’1’的位,并把位置值放ecx,優(yōu)先級(jí)別也是從右到左提高的
遵循著高優(yōu)先級(jí)首先處理的原則.

      btrl %ecx,_ipending
      檢查ipending中的該位是否是’1’,同時(shí)該位清零
   如果該位是’1’就意味著有掛起的中斷.
      重復(fù)這過程,直到ipending中所有的位都是’0’才結(jié)束

   jnc    doreti_next       不是’1’就轉(zhuǎn)移
   movl ihandlers(,%ecx,4),%edx
      testl %edx,%edx
      je    doreti_next
      cmpl $NHWI,%ecx
      jae    doreti_swi    進(jìn)行軟件中斷處理.
      cli
      movl %eax,_cpl
      MEXITCOUNT
      jmp    %edx
將跳轉(zhuǎn)到一般中斷的__CONCAT(Xresume,irq_num)開始的地方,最后也會(huì)回到doreti中.

doreti_swi: 軟件中斷處理部分.
      pushl %eax
      orl    imasks(,%ecx,4),%eax
      movl %eax,_cpl
      call %edx       調(diào)用軟件中斷處理,如大家熟識(shí)的TCPIP協(xié)議處理
      popl %eax
      jmp    doreti_next

[ 本帖最后由 bhpang2 于 2005-12-13 12:57 編輯 ]

作者: hongzjx 時(shí)間: 2005-12-13 14:37
LZ真執(zhí)著呢

作者: HonestQiao 時(shí)間: 2005-12-13 14:53
在大學(xué)的時(shí)候小小的研究過。

因?yàn)槲覀冏鰡纹瑱C(jī)，中斷用的很多，不是BSD這樣子的。不過好像遠(yuǎn)離都類似，就是硬中斷和軟中斷

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