Флаг прерывания

Флаг прерывания ( IF ) — это бит флага в регистре FLAGS ЦП , который определяет, будет ли ЦП немедленно реагировать на маскируемые аппаратные прерывания . ^[1] Если флаг установлен в значение , маскируемые прерывания разрешены . Если сброшен (установлен в значение ), такие прерывания будут запрещены до тех пор, пока прерывания не будут разрешены. Флаг прерывания не влияет на обработку немаскируемых прерываний (NMI) или программных прерываний, генерируемых инструкцией INT .10

Настройка и очистка

В системе с архитектурой x86 используются инструкции CLI ( Clear Interrupt ) и STI ( Set Interrupt ). POPF ( Pop Flags ) удаляет слово из стека в регистр FLAGS , что может привести к установке или сбросу флага прерывания в зависимости от бита в регистре FLAGS в верхней части стека. ^[1]

Уровень привилегий

В системах, поддерживающих привилегированный режим, только привилегированные приложения (обычно ядро ОС ) могут изменять флаг прерывания . В системе x86 это применимо только к коду защищенного режима (код реального режима всегда может изменять флаг прерывания ). CLI и STI являются привилегированными инструкциями, которые вызывают общую ошибку защиты, если непривилегированное приложение пытается их выполнить. Инструкция POPF не изменит флаг прерывания , если приложение не является привилегированным.

Старые программы DOS

Некоторые старые программы DOS , которые используют защищенный режим DOS-расширения и устанавливают свои собственные обработчики прерываний (обычно игры), используют инструкцию CLI в обработчиках для отключения прерываний и либо POPF (после соответствующего PUSHF), либо IRET (которая восстанавливает флаги из стека как часть своих эффектов) для их восстановления. Это работает, если программа была запущена в реальном режиме, но вызывает проблемы, когда такие программы запускаются в контейнере на основе DPMI в современных операционных системах (например, NTVDM под Windows NT или более поздней версии). Поскольку CLI является привилегированной инструкцией, она вызывает ошибку в операционной системе, когда программа пытается ее использовать. Затем ОС обычно прекращает доставку прерываний программе, пока программа не выполнит STI (что вызвало бы другую ошибку). Однако инструкция POPF не является привилегированной и просто молча не восстанавливает IF. В результате ОС прекращает доставку прерываний программе, которая затем зависает. Программы DOS, не использующие расширитель защищенного режима, не страдают от этой проблемы, поскольку они выполняются в режиме V86, где POPF вызывает ошибку.

Существует несколько удовлетворительных решений этой проблемы. Обычно невозможно изменить программу, поскольку исходный код обычно недоступен, а в потоке инструкций нет места для введения STI без масштабного редактирования на уровне сборки. Удаление CLI из программы или полное игнорирование CLI хостом V86 может привести к другим ошибкам, если обработчики прерываний гостя не предназначены для повторного входа (хотя при выполнении на современном процессоре они обычно выполняются достаточно быстро, чтобы избежать перекрытия прерываний).

Отключение прерываний

В наборе инструкций x86 CLI обычно используется как механизм синхронизации в однопроцессорных системах. Например, CLI используется в операционных системах для отключения прерываний, чтобы код ядра (обычно драйвер ) мог избегать состояний гонки в обработчике прерываний . Это необходимо при изменении нескольких связанных структур данных без прерывания.

Включение прерываний

STI набора инструкций x86 разрешает прерывания путем установки IF.

В некоторых реализациях инструкции, которая разрешает прерывания, прерывания не разрешаются до следующей инструкции. В этом случае последовательность разрешения прерываний, за которой сразу следует запрет прерываний, приводит к тому, что прерывания не распознаются.

Многопроцессорные соображения

Флаг прерывания влияет только на один процессор. В многопроцессорных системах обработчик прерываний должен использовать другие механизмы синхронизации, такие как блокировки .

Смотрите также

Ссылки

^ ab "Руководство разработчика программного обеспечения для архитектуры Intel, том 2: Справочное руководство по набору инструкций" (PDF) . Получено 13 июля 2007 г.

Внешние ссылки

Руководства для разработчиков программного обеспечения для архитектур Intel 64 и IA-32 - Получено 14 сентября 2017 г.

[intel-1] "Руководство разработчика программного обеспечения для архитектуры Intel, том 2: Справочное руководство по набору инструкций" (PDF) . Получено 13 июля 2007 г.