中斷和異常的再總結

@(os)

內部異常(內中斷)

外中斷：來自cpu執行指令以外的事件。如：i/o中斷，時鐘中斷等。

在作業系統層次上，我們多聽到「異常」（exception）而少見「中斷」（interrupt），且往往籠統地稱其為異常，但處理器微體系結構規範通常會區分中斷和異常。

一般而言，中斷是非同步的，異常是同步的，所謂同步和非同步的概念，又與我們網路通訊或函式呼叫中的同步非同步有所不同。中斷是來自處理器外部的i/o裝置的訊號的結果，它不是由指令流中某條指令執行引起的，從這個意義上講，它是非同步的，是來自指令流之外的。

異常又分為三類：陷阱（trap）、故障（fault）和終止（abort），它們都是執行當前指令流中的某條指令的結果，是來自指令流內部的，從這個意義上講它們都是同步的。

陷阱是有意而為之的異常，是明知有套還往裡鑽——人家要的就是這個結果，其最常見的用途就是作業系統的系統呼叫。

故障是由錯誤條件引起的，可能被故障處理例程修復。如果可以修復，則啥事兒沒有，繼續幹活；如果不能修復則會轉化為終止，並進入下一步。常見的故障如缺頁。

終止是不可恢復的致命的錯誤造成結果。終止處理程式不再將控制返回給引發終止的應用程式，而是交給了系統——其結果往往是系統終止應用程式。

另外還有乙個比較模糊的問題，就是中斷或異常返回點的問題。

良性的如中斷和陷阱，只是在正常的工作流之外執行額外的操作，然後繼續幹沒幹完的活。因此處理程式完了後返回到原指令流的下一條指令，繼續執行。惡性的如故障和終止，對於可修復故障，由於是在上一條指令執行過程中發生（是由正在執行的指令引發的）的，在修復故障之後，會重新執行該指令；至於不可修復故障或終止，則不會再返回。

再說一下intel處理器的中斷及異常號和unix/ linux 程式設計中常見的「段故障」（segmentation fault）。

在pentium體系結構中，系統可以有高達256種不同的異常型別。0-31號對應體系結構定義的異常，對任何系統都一樣。範圍32-255的號碼對應的是作業系統定義的中斷和陷阱。

13號異常是一般保護性故障（general protect fault），許多原因都會引起該故障。通常是因為乙個程式應用了乙個未定義的虛擬儲存器區域，或者因為程式試圖寫乙個唯讀的文字段。unix/ linux 不會嘗試恢復這類故障，典型地，unix shell將這種故障報告為「段故障」（segmentation fault）。

在ia32系統上，系統呼叫是通過一條稱為int n的陷阱指令來提供的，其中n可能是異常表中256個異常號的任何乙個。但歷史上，系統呼叫是通過128（0x80）號提供的。

根據這個概念，特別強調的是缺頁中斷實際上是內中斷，也就是異常，來自指令流的。

儲存異常也是來自指令流的，因此也是異常，不是中斷。

出題點常常喜歡用缺頁中斷，儲存異常這些概念來設定陷阱。

舉個例子：

(2015.24)假定下列指令已裝入指令暫存器。則執行時不可能導致cpu從使用者態變成核心態(系統態)的是：c

a. div r0, r1 ; (r0)/(r1)->r0

b. int n ; 產生軟中斷

c.not r0 ; 暫存器r0的內容取非

d. mov r0, addr ; 把位址addr處的記憶體資料放入暫存器r0中

這裡a可以發生除0異常，進行abort例程。b特別注意，很容易看成c語言**，心想int n怎麼還有異常呢?老實說我被這個困擾了很久。實際上這是故意挖的坑，int指的是interrupt！雖然後面中文註明了是軟中斷，但是先入為主的印象會超過當前的理性認知。c只是對內容取非，不可能出現異常。d，addr位址可能越界，因此也有可能出現異常。

(2016.22) 異常是指令執行過程中在處理器內部發生的特殊事件，中斷是來自處理器外部的請求事件。下列關於中斷或異常情況的敘述中，錯誤的是：a

a.「訪存時缺頁」屬於中斷

b. 「整數除以0」屬於異常

c. 「dma傳送結束」屬於中斷

d. 「儲存保護錯」屬於異常

分析：這種概念的識記題如果沒有真的理解，就很麻煩。這裡，需要特別強調的是cpu指令流相關一定是內中斷，也即所謂的異常。而非cpu指令流導致的才是外中斷，比如時鐘中斷，dma中斷等才是真正的外中斷。訪存時缺頁，我們聽過太多的缺頁中斷，缺頁異常，後來根本分不清誰是誰了，只需要抓住：缺頁是cpu訪存指令時才有的。是cpu相關。於是a項錯誤。

整數除0，當然是cpu幹的。儲存保護錯，也是記憶體訪問相關，屬於異常，也叫內中斷。

中斷和異常的再總結

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中斷和異常

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