53. Функционирование системы прерываний в защищённом режиме работы микропроцессора

Защищёный режим в защищенном режиме работы система прерываний микропроцессора i80x86 работает

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 Morjrr 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 18086, 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.

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 ocущecтвляeтcя 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).