Прерывания

Прерывания названы так весьма удачно, поскольку они прерывают нормальную работу системы. Пример прерывания уже был приведен ранее в главе 5: в ней было рассмотрено программное прерывание, которое обеспечивает принципиальный механизм для вызова системных функций. В этой главе мы рассмотрим аппаратные прерывания.

Как и в случае прерываний системных функций, аппаратные прерывания могут вызвать переход в режим ядра и обратно. Когда прерывание происходит во время выполнения процесса пользователя, система переходит в режим ядра, и ядро отвечает на прерывание. Затем ядро возвращает управление процессу пользователя, который продолжается с той точки, где он был прерван.

Одно отличие аппаратных прерываний от прерываний системных функций состоит в том, что аппаратные прерывания могут происходить в то время, когда ядро уже работает в режиме ядра. С системными вызовами такое происходит редко — обычно ядро не утруждает себя запуском прерывания системного вызова, поскольку может просто непосредственно вызвать целевую функцию ядра. Если прерывание происходит в то время, когда система находится в режиме ядра, результат во многом аналогичен тому, как если бы оно произошло в режиме пользователя. Различие лишь в том, что временно прерывается выполнение процесса самого ядра, а не процесса пользователя.

Когда ядро не желает быть временно прерванным, оно выключает и включает прерывания с помощью функций cli и sti (строки 13105 и 13104 — версии для однопроцессорных машин, а строки 1216 и 1229 — SMP-верcии). Эти функции названы в соответствии с базовыми инструкциями х86: cli означает «CLear the Interrupt flag» («очистить флаг прерываний»), a sti — «SeT the Interrupts flag» («установить флаг прерываний»). Их работа соответствует названию: процессор имеет флаг «прерывания разрешены», который разрешает прерывания, если установлен, и запрещает их, если снят. Таким образом, прерывания отключаются посредством сброса флага с помощью функции cli и включаются впоследствии посредством повторной его установки с помощью функции sti. В коде для однопроцессорных машин вместо этих функций можно вызывать макросы __cli и __sti — строки 13105 и 13104, соответственно.

Естественно, порты ядра для платформ, отличных от х86, будут использовать другие базовые инструкции — просто в этих архитектурах функции cli и sti реализованы иначе.