异常
- 异常: 控制流中的突变, 用来响应处理器状态中的某些变化
- 部分由硬件实现, 部分由操作系统实现
- 部分由硬件实现, 部分由操作系统实现
- 状态的变化称为事件, 事件可能与当前指令的执行直接相关
- 异常处理程序的过程:
- 处理器检测到有事件发生
- 通过异常表(异常表), 进行一个间接过程调用, 跳转到一个专门设计用来处理这类事件的操作系统子程序
- 完成处理, 执行特殊的"从中断中返回"的指令, 根据引起异常的事件的类型, 会发生以下三种情况之一:
- 重新执行指令: 处理程序将控制返回给当前指令(事件发生时正在执行的指令)
- 继续执行指令: 处理程序将控制返回
- 终止: 终止被中断的程序
异常处理
- 系统中, 每种类型的异常都被分配了一个唯一的非负整数的异常号(Exception Number)
- 部分由处理器的设计者分配
- 除零、缺页、内存访问违例、算术运算溢出
- 其余有操作系统内核设计者设计
- 系统调用和来自外部I/O设备的信号
- 部分由处理器的设计者分配
- 在系统启动时， 操作系统分配和初始化一张异常表
- 异常表的起始地址存放在异常表基址寄存器中(exception table base register)
- 异常表的起始地址存放在异常表基址寄存器中(exception table base register)
[!note] 异常与过程调用的不同之处 - 过程调用时, 在跳转到处理程序之前, 处理器将返回地址压入栈中. 然而, 根据异常的类型, 返回的地址并非原来的下一条指令的地址 - 处理器也可能把一些额外的处理器状态压入栈中, 在处理程序返回时, 重新开始执行被中断的程序会需要这些状态 - 如果控制从用户程序转移到内核中, 所有的项目将被压到内核栈中, 而不是用户栈中 - 异常处理程序运行在内核模式下
异常的类别
- 四种:
| 类别 | 原因 | 异步/同步 | 返回行为 |
|---|---|---|---|
| 中断 | 来自I/O设备的信号 | 异步 | 总是返回到下一条指令 |
| 陷阱 | 有意的异常 | 同步 | 总是返回到下一条指令 |
| 故障 | 潜在可恢复的错误 | 同步 | 可能返回到当前指令 |
| 终止 | 不可恢复的错误 | 同步 | 不会返回 |
| ### 中断interrupt |