保护模式中断

11.3 保护模式中断

前面的第5章专门学习了微型计算机的中断系统，因而读者对中断机理与操作过程应该有了一个清晰的认识，然而这一章的内容仅局限于实模式操作下的中断。保护模式下的中断机理同实模式中断机理的本质与目的是一致的，指令格式也完全一样，但具体操作过程差别较大，本节主要针对其中的差别作一些解说。

11.3.1 中断描述符表与中断门

保护模式中断与实模式中断相比，实现的具体方法存在以下一些主要的差别﹕

① 保护模式下用中断门对应实模下的中断向量，但数量仍然是256个，即保护模式下使用了256个中断门，每个中断门用一个中断描述符来描述。

② 保护模式下用中断描述符表((Intrrupt Descriptor Table,IDT)对应实模下的中断向量表，表格的大小也发生了变化。每个中断

门描述符占用8个字节，因此IDT的大小为256×8＝2KB。CPU的中断描述符表地址寄存器IDTR中存放着IDT的基地址和段界大小，因此通过装载指令LIDT就可以将IDT定位到内存的任意位置。

同全局描述符表一样，中断描述符表也是唯一的。中断描述符表的实际大小可以通过IDTR中设定的段界值实现调整。例如当系统仅需要0~63号中断时，IDT使用512字节即可。一旦出现超出设定范围的中断，例如INT 64，CPU就会进入关闭（Shutdown）模式，将D/C、M/IO、W/R三根控制线以及BE7~BE0置于相应的关闭模式电平。

③ 实模式中断服务入口地址寻址范围限制在最低端的1 MB之内，只需一次性查找中断向量表就直接获取了中断服务程序的入口地址。保护模式中断服务入口地址寻址范围没有限制，因此要通过2次查表才能得到中断服务程序的入口地址，从而提高了安全性。图11.12将实模式与保护模式下的中断做了一个简单的对比描述，下面再作一些解释。

相对于软中断指令

INT N

实模式只要使用调用号N×4即可找到该向量的首地址，由此处再转移到中断服务程序。保护模式下的中断过程则较为复杂，它要借助中断门描述符来获取中断子程序这个目标段的描述符，也就是说必须经过两次查表才能获得中断服务子程序的入口地址，其具体操作过程简述如下。

① 装载中断描述符表寄存器 CPU切换到保护模式之前，运行于实模式下的初始化程序必须使用LIDT指令装载中断描述符表IDT，将IDT基地址与段界值装入IDTR。如果不完成这一步操作，系统就会100%崩溃。在返回实模式或系统复位时，IDTR中自动装入000000H的基地址值与03FFH的段界值。可见实模式的中断向量表是固定在存储器的最底部，而保护模式下的IDT则是可以改变的。

存储器 存储器 中断处理 中断处理 奔腾实模式 奔腾保护模式 中断描述表 中断门描述符 FFH … 中断门描述符 02H 中断门描述符 01H 中断门描述符 00H INT2 中断向量表 向量 FFH … 向量 02H 向量 01H 向量 00H INT2 段界 基址

图11.12 实模式与保护模式下的中断对比

② 查中断描述符表

以IDTR指定的中断描述符表的基地址为起始地址，用调用号N×8算出偏移量，即为N号中断门描述符的首地址，由此处取出中断门的8个字节，其结构如图11.13，其中记录了16位的中断门目标段选择器和目标段的32位偏移量。

③ 查全局或局部描述符表

由中断门目标段选择器中的TI位指定当前是查GDT还是LDT，由索引值乘8获取查表偏移量找到目标段描述符，该描述符中记录了目标段的基地址、段界及各种属性。