Работа системы прерываний в защищенном режиме

В защищенном режиме работы система прерываний микропроцессора i80x86 ра­ботает совершенно иначе. Прежде всего, вместо таблицы векторов, о которой мы

Система прерываний 32-разрядных микропроцессоров i80x86__________________ 125

говорили выше, она имеет дело с таблицей дескрипторов прерываний (Interrupt Descriptor Table, IDT). Дело здесь не столько в названии таблицы, сколько в том, что таблица IDT представляет собой не таблицу с адресами обработчиков преры­ваний, а таблицу со специальными системными структурами данных (дескриптора­ми), доступ к которой со стороны пользовательских (прикладных) программ невоз­можен. Только сам микропроцессор (его система прерываний) и код операционной системы могут получить доступ к этой таблице, представляющей собой специаль­ный сегмент, адрес и длина которого содержатся в регистре IDTR (см. рис. 4.2). Этот регистр аналогичен регистру GDTR в том отношении, что он инициализиру­ется один раз при загрузке системы. Интересно заметить, что в реальном режиме работы регистр IDTR также указывает на адрес таблицы прерываний, но при этом, как и в процессоре i8086, каждый элемент таблицы прерываний (вектор) занимает всего 4 байт и содержит 32-разрядный адрес в формате селектор: смещение (CS:IP). Начальное значение этого регистра равно нулю, но в него можно занести и другое значение. В этом случае таблица векторов прерываний будет находиться в другом месте оперативной памяти. Естественно, что перед тем, как занести в регистр IDTR новое значение, необходимо подготовить саму таблицу векторов. В защищенном режиме работы загрузку регистра IDTR может произвести только код с максималь­ным уровнем привилегий.

Каждый элемент в таблице дескрипторов прерываний, о которой мы говорим уже в защищенном режиме, представляет собой 8-байтовую структуру, более похожую на дескриптор шлюза, нежели на дескриптор сегмента.

Как мы уже знаем, в зависимости от причины прерывания процессор автомати­чески индексирует таблицу прерываний и выбирает соответствующий элемент, с помощью которого и осуществляется перенаправление в исполнении кода, то есть передача управления на обработчик прерывания. Однако таблица IDT содержит только дескрипторы шлюзов, а не дескрипторы сегментов кода, поэтому факти­чески получается что-то типа косвенной адресации, но с рассмотренным ранее механизмом защиты с помощью уровней привилегий. Благодаря этому пользова­тели уже не могут сами изменить обработку прерываний, которая предопределя­ется системным программным обеспечением.

Дескриптор прерываний может относиться к одному из трех типов: - коммутатор прерывания (interrupt gate); - коммутатор перехвата (trap gate); - коммутатор задачи (task gate).

При обнаружении запроса на прерывание и при условии, что прерывания разрешены, процессор действует в зависимости от типа дескриптора (коммутатора), соответству­ющего номеру прерывания. Первые два типа дескрипторов прерываний вызывают переход на соответствующие сегменты кода, принадлежащие виртуальному адресно­му пространству текущего вычислительного процесса. Поэтому про них говорят, что обработка прерываний по этим дескрипторам осуществляется под контролем (в кон­тексте) текущей задачи. Последний тип дескриптора (коммутатор задачи) вызывает полное переключение процессора на новую задачу со сменой всего контекста в соответ­ствии с сегментом состояния задачи (TSS). Рассмотрим оба варианта.

126________________ Глава 4, Особенности архитектуры микропроцессоров j80x86