0
00:00:00,000 --> 00:00:09,400


1
00:00:09,440 --> 00:00:11,400
练习六呢 主要是能够去

2
00:00:11,440 --> 00:00:13,520
建立中断向量表

3
00:00:13,560 --> 00:00:15,840
那这个相对来说复杂一点

4
00:00:15,880 --> 00:00:17,840
它需要知道向量表的这个细节

5
00:00:17,880 --> 00:00:19,960
就是一个中断向量表的一项

6
00:00:20,000 --> 00:00:24,040
到底应该是包含哪些中断描述符

7
00:00:24,080 --> 00:00:27,880
中断描述符到底是由哪些信息组成的

8
00:00:27,920 --> 00:00:30,080
可以看出来 在这里面呢

9
00:00:30,120 --> 00:00:36,160
跟中断相关的集中在这个地方

10
00:00:36,200 --> 00:00:36,960
我们说 

11
00:00:37,000 --> 00:00:39,200
要让X86的中断系统能够正常工作

12
00:00:39,240 --> 00:00:41,440
那需要做几件事情

13
00:00:41,480 --> 00:00:58,560
这个事情 首先在初始化阶段能够看到

14
00:00:58,600 --> 00:01:03,200
pic_init 这是完成中断控制器的初始化

15
00:01:03,240 --> 00:01:04,920
这是一个外设

16
00:01:04,960 --> 00:01:06,280
是一个特殊的设备

17
00:01:06,320 --> 00:01:09,160
8259的一个中断控制器

18
00:01:09,200 --> 00:01:13,600
这里面有一些相关的细节

19
00:01:13,640 --> 00:01:14,720
这些细节也是主要是

20
00:01:14,760 --> 00:01:19,240
完成对8259一个管理和配制

21
00:01:19,280 --> 00:01:21,720
那么我们大致可以理解为

22
00:01:21,760 --> 00:01:23,680
把8259配置好之后

23
00:01:23,720 --> 00:01:26,520
相应的外设就能够产生中断

24
00:01:26,560 --> 00:01:28,000
并被CPU所接收和处理

25
00:01:28,040 --> 00:01:33,120
为接受后续的时钟中断打开一个基础

26
00:01:33,160 --> 00:01:35,880
那有了这个跟外设相关的

27
00:01:35,920 --> 00:01:37,840
中断控制器初始化完毕之后呢

28
00:01:37,880 --> 00:01:41,520
我们还需要让CPU建立好一个

29
00:01:41,560 --> 00:01:43,480
中断描述符表 

30
00:01:43,520 --> 00:01:45,280
也或者简称为中断向量表

31
00:01:45,320 --> 00:01:47,360
那么中断描述符表呢 

32
00:01:47,400 --> 00:01:49,240
就是这里面 叫IDT

33
00:01:49,280 --> 00:01:52,880
它的一个初始化过程

34
00:01:52,920 --> 00:01:58,760
那么IDT 我们在前面介绍基础知识的时候

35
00:01:58,800 --> 00:02:00,280
已经跟大家讲过 

36
00:02:00,320 --> 00:02:02,920
就是80386这个中断描述符表的

37
00:02:02,960 --> 00:02:04,880
每一项代表什么意思 

38
00:02:04,920 --> 00:02:08,480
这里面就把这个项建立好

39
00:02:08,520 --> 00:02:09,920
这里面这个索引

40
00:02:09,960 --> 00:02:11,880
这个中断描述符表可以理解为

41
00:02:11,920 --> 00:02:14,240
是一个大的数组

42
00:02:14,280 --> 00:02:16,280
每一个索引 能代表一个中断号

43
00:02:16,320 --> 00:02:18,480
当一个中断产生之后

44
00:02:18,520 --> 00:02:21,360
它会有对应这个中断号

45
00:02:21,400 --> 00:02:23,880
比如说时钟中断 它会有对应的中断号

46
00:02:23,920 --> 00:02:28,720
这个中断号会用来作为index

47
00:02:28,760 --> 00:02:32,200
来查IDT描述符表

48
00:02:32,240 --> 00:02:35,440
这个表里面对应index一项呢

49
00:02:35,480 --> 00:02:39,640
记录了当产生中断之后

50
00:02:39,680 --> 00:02:42,760
所要去应对中断服务例程的地址

51
00:02:42,800 --> 00:02:44,520
这个地址有两部分信息

52
00:02:44,560 --> 00:02:47,440
一部分是所谓段描述符

53
00:02:47,480 --> 00:02:48,960
或者叫段选择子 

54
00:02:49,000 --> 00:02:52,440
第二部分是这个偏移

55
00:02:52,480 --> 00:02:55,360
可以根据段选择子中的内容

56
00:02:55,400 --> 00:03:00,480
来查找我们前面介绍过的段描述符

57
00:03:00,520 --> 00:03:03,960
段描述符存在什么地方呢

58
00:03:04,000 --> 00:03:06,720
段描述符存在全局描述符表中 

59
00:03:06,760 --> 00:03:10,480
它一样 因为有了选择子这个index

60
00:03:10,520 --> 00:03:11,600
就可以基于这个index

61
00:03:11,640 --> 00:03:14,880
来查找段描述符

62
00:03:14,920 --> 00:03:16,840
查找段描述符之后 我们就知道

63
00:03:16,880 --> 00:03:21,480
这个有关这个中断服务例程的基址

64
00:03:21,520 --> 00:03:24,720
再加上它的offset

65
00:03:24,760 --> 00:03:28,360
就形成了中断服务例程的这个提示地址

66
00:03:28,400 --> 00:03:30,760
这个整个查找过程是由硬件完成的

67
00:03:30,800 --> 00:03:32,520
但是IDT这个表

68
00:03:32,560 --> 00:03:33,960
就中断描述符表

69
00:03:34,000 --> 00:03:36,560
和我们刚才说的全局描述符表

70
00:03:36,600 --> 00:03:38,240
是由我们软件来建立的

71
00:03:38,280 --> 00:03:43,240
这里面都是由uCore来建立的

72
00:03:43,280 --> 00:03:47,520
怎么能够让我们CPU知道说你建好这个表呢

73
00:03:47,560 --> 00:03:50,400
那这条特殊的指令

74
00:03:50,440 --> 00:03:52,160
比如LIDT  就是load idt

75
00:03:52,200 --> 00:03:55,960
就完成了对中断描述符表的加载

76
00:03:56,000 --> 00:03:58,920
从而使CPU知道中断描述符表在什么地方

77
00:03:58,960 --> 00:04:00,000
它就知道了

78
00:04:00,040 --> 00:04:09,680
这是它的一个起始地址

79
00:04:09,720 --> 00:04:12,560
当建立完这个8259

80
00:04:12,600 --> 00:04:14,800
这个中断控制器的初始化

81
00:04:14,840 --> 00:04:17,680
以及IDT中断描述符表初始化之后

82
00:04:17,720 --> 00:04:19,600
最后还需要一步 就是Enable中断

83
00:04:19,640 --> 00:04:25,600
就是使能中断 这个是在这儿

84
00:04:25,640 --> 00:04:26,880
叫intr enable

85
00:04:26,920 --> 00:04:28,520
如果说你某一个外设

86
00:04:28,560 --> 00:04:30,400
要想让它能够产生中断的话

87
00:04:30,440 --> 00:04:33,360
那么你对特定的外设也做相应的初始化

88
00:04:33,400 --> 00:04:35,000
所以说如果我们这里面

89
00:04:35,040 --> 00:04:36,480
是需要处理时钟中断的话

90
00:04:36,520 --> 00:04:39,400
那么时钟一个初始化过程也需要完成

91
00:04:39,440 --> 00:04:43,600
这里面呢 也是有很多跟外设相关的

92
00:04:43,640 --> 00:04:44,720
跟时钟外设相关的

93
00:04:44,760 --> 00:04:47,760
8253这个芯片相关的一些设置

94
00:04:47,800 --> 00:04:50,520
我们不用太追究细节

95
00:04:50,560 --> 00:04:55,480
可以大致理解为它每一百个tick

96
00:04:55,520 --> 00:04:56,800
会产生一次中断

97
00:04:56,840 --> 00:05:01,320
这里就是大致的一个介绍

98
00:05:01,360 --> 00:05:03,720
当完成了这个时钟外设的初始化之后呢

99
00:05:03,760 --> 00:05:05,040
有了这三步 

100
00:05:05,080 --> 00:05:08,360
PIC  IDT  Clock这三步初始化

101
00:05:08,400 --> 00:05:10,800
那么我们就会使能中断

102
00:05:10,840 --> 00:05:12,280
使能中断就是一个很特殊的指令

103
00:05:12,320 --> 00:05:15,680
STI 这也是一条机器指令

104
00:05:15,720 --> 00:05:19,200
那么这条指令在什么地方呢

105
00:05:19,240 --> 00:05:21,760
STI其实也是一个内嵌汇编

106
00:05:21,800 --> 00:05:24,400
就是我们说的内联汇编

107
00:05:24,440 --> 00:05:26,200
ASM就是STI一条指令

108
00:05:26,240 --> 00:05:31,240
这条指令就完成了使能中断这么一个控制

109
00:05:31,280 --> 00:05:32,280
那么CLI呢

110
00:05:32,320 --> 00:05:33,440
实际上是另外一条指令

111
00:05:33,480 --> 00:05:35,600
就是屏蔽中断 

112
00:05:35,640 --> 00:05:37,120
那其实有一个小问题

113
00:05:37,160 --> 00:05:40,040
一开始Bootloader启动的时候

114
00:05:40,080 --> 00:05:43,040
是处于中断使能 

115
00:05:43,080 --> 00:05:44,800
还是中断是屏蔽的呢

116
00:05:44,840 --> 00:05:45,880
你怎么知道的呢 

117
00:05:45,920 --> 00:05:52,600
这个问题大家可以考虑一下

118
00:05:52,640 --> 00:05:57,920
好 完成了这个中断向量表的初始化之后

119
00:05:57,960 --> 00:06:00,720
其实包括各种外设的初始化之后

120
00:06:00,760 --> 00:06:02,680
就可以产生中断了 

121
00:06:02,720 --> 00:06:04,720
产生中断之后

122
00:06:04,760 --> 00:06:07,360
我们的中断服务例程怎么来响应它

123
00:06:07,400 --> 00:06:10,280
这个是需要进一步去完成的内容

124
00:06:10,320 --> 00:06:12,160
做实验内容需要去完成的

125
00:06:12,200 --> 00:06:13,040
那我们在这里面呢

126
00:06:13,080 --> 00:06:30,360
其实是在trap.c里面会有一个函数

127
00:06:30,400 --> 00:06:32,280
这个trap函数来接管

128
00:06:32,320 --> 00:06:34,400
但是比较有意思的一个问题是

129
00:06:34,440 --> 00:06:39,480
这个trap是中断服务例程的入口地址吗

130
00:06:39,520 --> 00:06:41,520
其实不是

131
00:06:41,560 --> 00:06:43,720
中断服务例程的入口地址

132
00:06:43,760 --> 00:06:48,720
在这个文件里面 叫vector.S

133
00:06:48,760 --> 00:06:50,560
这个汇编文件里面

134
00:06:50,600 --> 00:06:58,400
在这里面定义了255个中断号的

135
00:06:58,440 --> 00:07:00,400
所对应的起始地址

136
00:07:00,440 --> 00:07:01,880
当然我们这里面用不了这么多

137
00:07:01,920 --> 00:07:07,720
我们大致可以看着在前面有相应的一些处理

138
00:07:07,760 --> 00:07:08,840
那么它处理的入口

139
00:07:08,880 --> 00:07:11,000
都是叫__alltraps这个地方

140
00:07:11,040 --> 00:07:12,880
当产生64号中断的时候

141
00:07:12,920 --> 00:07:15,720
我们建立中断描述符表

142
00:07:15,760 --> 00:07:18,400
会使得我们CPU指针 

143
00:07:18,440 --> 00:07:19,600
执行指令这个指针

144
00:07:19,640 --> 00:07:21,320
跳到EIP指到这个地方来

145
00:07:21,360 --> 00:07:23,120
vector64 这个地址

146
00:07:23,160 --> 00:07:25,520
会进一步跳到__alltraps里面

147
00:07:25,560 --> 00:07:36,720
__alltraps在trap entry里面

148
00:07:36,760 --> 00:07:38,080
这是__alltraps

149
00:07:38,120 --> 00:07:40,960
__alltraps会保存一系列的寄存器

150
00:07:41,000 --> 00:07:42,200
这里面就讲到了

151
00:07:42,240 --> 00:07:45,360
我们讲80386这个中断处理机制

152
00:07:45,400 --> 00:07:48,640
会讲到硬件产生中断之后会保存

153
00:07:48,680 --> 00:07:53,640
保存被打断的地址和它的flag寄存器等等

154
00:07:53,680 --> 00:07:56,680
但是它保存并不完整 那么为了能够

155
00:07:56,720 --> 00:07:59,440
回到被打断的地方重新执行呢

156
00:07:59,480 --> 00:08:01,120
我们需要确保

157
00:08:01,160 --> 00:08:04,640
环境能够完全恢复到跟以前一样

158
00:08:04,680 --> 00:08:06,560
所以我们把后续

159
00:08:06,600 --> 00:08:07,920
在执行中断服务例程中

160
00:08:07,960 --> 00:08:09,120
用到的寄存器的内容呢

161
00:08:09,160 --> 00:08:10,600
都要先保存起来

162
00:08:10,640 --> 00:08:12,880
以避免破坏返回去的那个环境

163
00:08:12,920 --> 00:08:15,560
这里面看到叫push DS ES等等

164
00:08:15,600 --> 00:08:18,520
这都是完成保存

165
00:08:18,560 --> 00:08:19,440
那这些保存信息都

166
00:08:19,480 --> 00:08:23,360
放在这个内核的中断站里面

167
00:08:23,400 --> 00:08:25,880
最后这里看到

168
00:08:25,920 --> 00:08:29,400
它这里面会有一个call trap

169
00:08:29,440 --> 00:08:32,680
那么这个call trap 实际上调用了一个函数

170
00:08:32,720 --> 00:08:37,240
这个函数实际上在trap.c里面

171
00:08:37,280 --> 00:08:38,800
就在这儿

172
00:08:38,840 --> 00:08:44,600
那么trap.c呢会进一步调trap dispatch

173
00:08:44,640 --> 00:08:49,520
那trap dispatch呢 

174
00:08:49,560 --> 00:08:52,920
就会查找这个相应中断号

175
00:08:52,960 --> 00:08:55,840
如果说它发现是时钟中断

176
00:08:55,880 --> 00:08:57,560
这里面有这么一个标记

177
00:08:57,600 --> 00:09:00,040
时钟中断号需要注意这个

178
00:09:00,080 --> 00:09:01,800
加起来值就是32

179
00:09:01,840 --> 00:09:03,400
如果发现32

180
00:09:03,440 --> 00:09:07,200
它认为时钟中断会把这个ticks

181
00:09:07,240 --> 00:09:08,040
这是全局的变量

182
00:09:08,080 --> 00:09:09,600
把ticks做一个加操作

183
00:09:09,640 --> 00:09:12,760
如果ticks满了一定次数

184
00:09:12,800 --> 00:09:20,040
这里面设置的次数是100次吧

185
00:09:20,080 --> 00:09:21,440
那就会print一个ticks

186
00:09:21,480 --> 00:09:24,360
就打印出一个信息出来

187
00:09:24,400 --> 00:09:25,600
那这个信息出在什么地方呢

188
00:09:25,640 --> 00:09:27,080
这里很重要的结构

189
00:09:27,120 --> 00:09:29,880
就是trapframe 这个数据结构

190
00:09:29,920 --> 00:09:33,040
在这个结构里面 我们可以看到

191
00:09:33,080 --> 00:09:36,400
实际上它保存了被打断那一刻的

192
00:09:36,440 --> 00:09:39,080
很重要的寄存器的信息

193
00:09:39,120 --> 00:09:41,560
比如说下面这一段

194
00:09:41,600 --> 00:09:43,280
这一段是我们说到的

195
00:09:43,320 --> 00:09:47,400
是在这个硬件一旦产生中断之后

196
00:09:47,440 --> 00:09:51,720
我们硬件CPU会自动保存一些信息

197
00:09:51,760 --> 00:09:53,800
而接下来这些信息呢

198
00:09:53,840 --> 00:09:57,560
是我们的软件来保存的

199
00:09:57,600 --> 00:09:59,320
那么这一条信息是什么呢

200
00:09:59,360 --> 00:10:01,200
这条信息是考虑的是

201
00:10:01,240 --> 00:10:06,120
将来有可能出现从用户态产生中断 

202
00:10:06,160 --> 00:10:08,600
会切换到内核态

203
00:10:08,640 --> 00:10:10,400
那么就会多保存一些信息

204
00:10:10,440 --> 00:10:12,520
就是ESP SS 

205
00:10:12,560 --> 00:10:14,000
那么这条信息呢

206
00:10:14,040 --> 00:10:15,880
实际上是我们说

207
00:10:15,920 --> 00:10:18,400
如果出现不同特权级的转换

208
00:10:18,440 --> 00:10:20,400
比如说用户态产生中断之后

209
00:10:20,440 --> 00:10:21,760
会切到内核态

210
00:10:21,800 --> 00:10:23,680
那么这就出现一个特权级的转换

211
00:10:23,720 --> 00:10:25,720
那么它需要保存更多的一些信息

212
00:10:25,760 --> 00:10:28,280
要把用户态栈的信息给保存下来

213
00:10:28,320 --> 00:10:28,720
就保存这个地方

214
00:10:28,760 --> 00:10:31,320
以便于能够正确的恢复

215
00:10:31,360 --> 00:10:36,240
从内核态恢复到用户态去进一步执行

216
00:10:36,280 --> 00:10:37,600
对于X86而言

217
00:10:37,640 --> 00:10:42,800
用户态一般我们设置在特权级3

218
00:10:42,840 --> 00:10:54,920
而内核态设置在特权级0在这里面

219
00:10:54,960 --> 00:11:02,880
这是练习六大致的一个介绍

220
00:11:02,920 --> 00:11:06,000
扩展练习呢 其实是给一些

221
00:11:06,040 --> 00:11:08,080
觉得前面六个练习

222
00:11:08,120 --> 00:11:12,000
还觉得不够挑战的同学准备的

223
00:11:12,040 --> 00:11:16,160
主要是能够实现不同特权级的一个切换

224
00:11:16,200 --> 00:11:17,400
怎么能够通过中断机制

225
00:11:17,440 --> 00:11:19,720
来实现不同特权级的切换

226
00:11:19,760 --> 00:11:21,960
这里面重点就是要设置好

227
00:11:22,000 --> 00:11:26,640
返回到某一个特权级

228
00:11:26,680 --> 00:11:28,800
它所保存的信息

229
00:11:28,840 --> 00:11:32,320
保存那些寄存器的信息应该怎么设置

230
00:11:32,360 --> 00:11:34,080
这里面有很多小的细节

231
00:11:34,120 --> 00:11:38,280
如果有同学感兴趣的话可以进一步去学习

232
00:11:38,320 --> 00:11:42,120
那么我们就把练习一到扩展练习

233
00:11:42,160 --> 00:11:44,560
都给大家做了一个简单的介绍

234
00:11:44,600 --> 00:11:49,120
希望大家能够基于刚才介绍更好的完成实验

235
00:11:49,160 --> 00:11:53,520
有同学也说 这个一开始看代码量其实挺大的

236
00:11:53,560 --> 00:11:54,760
我们也给大家说到了

237
00:11:54,800 --> 00:11:55,920
就是关于每一个lab

238
00:11:55,960 --> 00:11:57,960
其实有一系列小的Project组成的

239
00:11:58,000 --> 00:12:00,560
如果大家比较好奇说

240
00:12:00,600 --> 00:12:04,800
想看到这个lab是怎么一步一步建立起来

241
00:12:04,840 --> 00:12:09,960
那么我们还可以查找相应的Project的信息

242
00:12:10,000 --> 00:12:11,240
我们也会在网上公布

243
00:12:11,280 --> 00:12:12,400
大家可以去看一看

244
00:12:12,440 --> 00:12:14,280
到底是如何一步一步的

245
00:12:14,320 --> 00:12:16,080
一个一个小的Project

246
00:12:16,120 --> 00:12:17,800
构成了一个大的lab

247
00:12:17,840 --> 00:12:20,120
然后最终形成一共8个lab

248
00:12:20,160 --> 00:12:23,080
那么它其实有几十个小的Project组成

249
00:12:23,120 --> 00:12:28,360
这是我们这个lab1的一个介绍

250
00:12:28,400 --> 00:12:30,000
好 谢谢大家

251
00:12:30,040 --> 00:12:30,080