x86体系结构idt的设定

intel x86体系结构中断向量表中包含256个中断向量，编号为0-255。这256个中断可分为两大类：异常、中断。

 

异常

异常是CPU内部的中断，异常分为故障（fault）、陷阱（trap）、夭折（abort），它们的共同特点是不使用中断控制器、也不能被屏蔽。

 

中断

通常是由外部设备产生的，分为可屏蔽中断和非屏蔽中断。

其中非屏蔽中断和异常的向量号是固定的，而屏蔽中断的向量号可以通过对中断控制器的编程来实现。

 

 

 

 

如上图所示，外设通过中断线连接到中断控制器，中断控制器连接到CPU的中断引脚。外设如要中断CPU，需要通过中断线申请，如键盘可以通过IRQ1申请中断。因为IDT表的前一部分用于处理异常，故而这里IRQ申请的向量号从32开始；但是可以通过编程中断控制器来修改。

 

IDT

在实模式下，内存最开始的1K字节存储中断向量表。每个表项都有4个字节，前两个字节表示中断服务程序的段基址，后两个字节表示偏移量。

在保护模式下，中断向量表中的表项由8个字节组成，中断向量表也改称中断描述符表（Interrupt Descriptor Table）；其中的每个表项称为一个门描述符。

 

 

 

 同时，在保护模式下，中断描述符表也不需要在地址为0的地方开始，可以常驻于内存的任何地方。

为查询IDT的起始地址，在CPU中专门设置了一个IDTR——中断描述符表寄存器，如下：

 

 

 

 神似GDTR，这是一个48位寄存器，高32位保存了IDT的基地址，低16位保存了中断描述符表的大小。

 

初始化

内核在启用中断机制之前，必须把IDT表的起始地址载入IDTR寄存器，并初始化表中的每一个表项。

IDT被初始化两次。第一次是在BIOS程序中，此时CPU还运行在实模式下，IDT被初始化并由bootloader程序使用。一旦Linux启动，IDT会被搬运到RAM的受保护区域并被第二次初始化。

IDT结构被存储在idt_table表中，包含256项。idt_descr变量存储IDT的大小和它的地址，在系统的初始化阶段，内核用来设置IDTR寄存器，专用汇编指令是lidt。

 

异常及中断处理

当CPU执行完当前指令后，需要判断是否发生了异常或者中断。如果确实发生，则：

1、确定所发生的异常或者中断在IDT表中的id（0-255）

2、通过IDTR寄存器加载IDT表的基地址，并读取对应id的表项

CPU通过相应表项的门描述符的段选择子，跳转到异常或者中断处理程序中执行。

但要注意下面两点：

1、权限检查：检查CPU的当前权限CPL与IDT表中相应表项的DPL，权限低的代码可以访问权限级别高的代码

2、检查是否发生了特权级的变化。若中断发生时CPU运行在用户空间 ，而中断处理程序运行在内核态，特权级发生了变化，会引起堆栈的更换，即从用户堆栈切换到内核堆栈。而当中断发生在内核态时，即CPU 在内核中运行时，则不会更换堆栈。