我一直在编写一个业余操作系统,并尝试在内核中进行中断/异常处理。我处于ring 0级别,因此没有权限栈交换等操作。以下是我的例程:
#include <stdint.h>
#include "dadio.h"
#define MAX_INTERRUPTS 256
#define IDT_DESC_BIT16 0x06 //00000110
#define IDT_DESC_BIT32 0x0E //00001110
#define IDT_DESC_RING1 0x40 //01000000
#define IDT_DESC_RING2 0x20 //00100000
#define IDT_DESC_RING3 0x60 //01100000
#define IDT_DESC_PRESENT 0x80//10000000
//Structs used in this routine
typedef struct __attribute__ ((__packed__)) idtr {
uint16_t limit;
uint32_t base;
}idtr_t;
typedef struct __attribute__ ((__packed__)) gdtr {
uint16_t limit;
uint32_t base;
}gdtr_t;
typedef struct __attribute__ ((__packed__)) idt_descriptor {
uint16_t baseLo;
uint16_t sel;
uint8_t reserved;
uint8_t flags;
uint16_t baseHi;
}idt_descriptor_t;
typedef struct __attribute__((__packed__)) gdt_descriptor {
uint16_t limit;
uint16_t baseLo;
uint8_t baseMid;
uint16_t flags;
uint8_t baseHi;
} gdt_descriptor_t;
//External assembly functions
void init_pic();
void install_idt(idtr_t* address);
void enable_interrupts();
//Global variables in this routine
static idt_descriptor_t _idt[MAX_INTERRUPTS];
static idtr_t _idtr; //This will be the 6 byte base + limit
//Helper functions
static void install_ir(uint32_t index,uint16_t flags, uint16_t sel, uint32_t* handler_address);
static void default_handler();
void idt_init()
{
_idtr.base = (uint32_t)_idt;
_idtr.limit = (sizeof (idt_descriptor_t) * MAX_INTERRUPTS) -1 ;
for (int i=0;i<MAX_INTERRUPTS;i++)
{
_idt[i].baseLo = 0;
_idt[i].sel = 0;
_idt[i].reserved = 0;
_idt[i].flags = 0;
_idt[i].baseHi = 0;
}
for (int i=0;i<MAX_INTERRUPTS;i++)
install_ir(i,IDT_DESC_BIT32 | IDT_DESC_PRESENT, 0x08, (uint32_t*) default_handler);
init_pic();
install_idt(& _idtr);
enable_interrupts();
}
static void install_ir(uint32_t index,uint16_t flags, uint16_t sel, uint32_t* handler_address)
{
if (index >=MAX_INTERRUPTS) return;
_idt[index].baseLo = (uint32_t)handler_address & 0xffff;
_idt[index].baseHi = ((uint32_t)handler_address >> 16) & 0xffff;
_idt[index].reserved = 0;
_idt[index].flags = flags;
_idt[index].sel = sel;
}
static void default_handler()
{
monitor-puts("This is the default exception handler"); //This is a routine that prints messages on the screen... The gist is that it writes to 0xb8000 and so on...
for (;;);
}
汇编例程
init_pic:
mov al, 0x11 ;ICW 1 ;Expect IC4|single?|0|level?|init?|000
out 0x20,al
out 0xA0,al
mov al,0x20 ;Remapping the IRQs
out 0x21,al
mov al,0x28
out 0xA1,al
; Send ICW 3 to primary PIC
mov al, 0x4 ; 0x4 = 0100 Second bit (IR Line 2)
out 0x21, al ; write to data register of primary PIC
; Send ICW 3 to secondary PIC
mov al, 0x2 ; 010=> IR line 2
out 0xA1, al ; write to data register of secondary PIC
; Send ICW 4 - Set x86 mode --------------------------------
mov al, 1 ; bit 0 enables 80x86 mode
out 0x21, al
out 0xA1, al
; Zeroing out the data registers
mov al, 0
out 0x21, al
out 0xA1, al
ret
enable_interrupts:
sti
ret
一个最小的内核应该是:
void kmain()
{
idt_init();
return;
}
如果我在idt_init函数中注释掉init_pic(),那么我会收到消息: 这是默认的异常处理程序,然后跟着for(;;)。
我认为这是预期的,因为一旦我启用中断,类似定时器之类的东西就会发送一个IRQ,由于它默认映射到(除以零?)异常,所以我会得到我定义的处理程序消息。
但是如果我取消注释init_pic(),我就不会收到消息。我知道IRQ(0-15)已经被重新映射到中断向量(32-47)。但是计时器中断仍然会触发,我应该会收到消息。(我想,在我的情况下,所有256个可能的中断/异常都映射到同一个例程中)。
我错在哪里了?
此外,还有一个小问题。我知道有些异常会推送错误代码,而有些则不会。但iret指令无法知道这一点,对吗?所以程序员有责任手动添加到esp(弹出异常的错误代码确实会推送一个错误),然后执行iret吗?
我读过80386开发人员手册,从中我理解了这一点。我错在哪里吗?
PS: 我尝试提供最少量的代码,尽管我的项目有很多代码。
__attribute__((interrupt))
,以使编译器保留所有寄存器并使用iret
返回,但OP忘记使用它。 https://godbolt.org/z/VkZD5M显示它适用于我已经在Godbolt中打开的一些随机代码。(GCC需要-mno-sse -mno-mmx -mno-80387; clang将生成保存/重新加载AVX YMM状态的代码,这非常疯狂,并且对于具有ZMM寄存器的机器来说不是未来的解决方案。) - Peter Cordes