Sistemi Operativi 1. Mattia Monga. 11 aprile Dip. di Informatica e Comunicazione Università degli Studi di Milano, Italia

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Guglielmo Marchese
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1 Dip. di Informatica e Comunicazione Università degli Studi di Milano, Italia mattia.monga@unimi.it delle 11 aprile 2008 1 c 2008 M. Monga.

1 1 Dip. di Informatica e Comunicazione Università degli Studi di Milano, Italia mattia.monga@unimi.it delle 11 aprile c 2008 M. Monga. Creative Commons Attribuzione-Condividi allo stesso modo 2.5 Italia License. Immagini tratte da [2] e da Wikipedia. 1

2 280 Lezione XV: La gestione delle delle

3 281 di un interruzione II caso: con cambiamento di stack 1 Salvataggio temporaneo di SS, ESP, EFLAGS, CS e EIP 2 Caricamento dei nuovi SS e ESP da un descrittore (Task State Segment) conservato nella GDT. 3 Push di SS, ESP, EFLAGS, CS e EIP sullo stack 4 Se serve, push di un codice di errore 5 L interrupt (o trap) gate viene utilizzato per inizializzare il nuovo code segment selector (CS) e EIP 6 Solo se è un interrupt, viene azzerato IF (le eccezioni possono invece essere ulteriormente interrotte) 7 Passa il controllo al gestore (CS:EIP) delle

4 282 La gestione delle interruzioni La gestione corretta delle interruzioni (sincrone e asincrone) dipende perciò dal corretto setup di GTD che viene utilizzata per conservare il Task State Segment che contiene gli interrupt gate delle

5 283 Segment descriptor 1 / kernel/protect.c / 2 struct gatedesc s { 3 u16 t offset low; 4 u16 t selector; Vedi par di 6 u8 t p dpl type; / P DL 0 TYPE / Intel Manual 3A 7 u16 t offset high; 8 }; delle 5 u8 t pad; / 000 XXXXX ig & trpg, XXXXXXXX task g / 1 / kernel/protect.c / 2 struct gatedesc s idt[ SIZE];

6 Inizializzazione 1 / kernel/protect.c prot init() / 2 struct gate table s gtp; 3 static struct gate table s { 4 PROTOTYPE( void ( gate), (void) ); 5 unsigned char vec nr; 6 unsigned char privilege; 7 } 8 gate table[] = { 9 { divide error, DIVIDE VECTOR, INTR PRIVILEGE }, 10 { single step exception, DEBUG VECTOR, INTR PRIVILEGE }, 11 { nmi, NMI VECTOR, INTR PRIVILEGE }, 12 { breakpoint exception, BREAKPOINT VECTOR, USER PRIVILEGE }, 13 { overflow, OVERFLOW VECTOR, USER PRIVILEGE }, 14 /... / 15 { general protection, PROTECTION VECTOR, INTR PRIVILEGE }, 16 { hwint00, VECTOR( 0), INTR PRIVILEGE }, 17 { hwint01, VECTOR( 1), INTR PRIVILEGE }, 18 /... / 19 { s call, SYS386 VECTOR, USER PRIVILEGE }, / 386 system call / 20 { level0 call, LEVEL0 VECTOR, TASK PRIVILEGE }, 284 delle

7 285 Task-State Segment descrittore di segmento memorizzato nella GDT contiene informazioni sullo stato di un processo in Minix viene usato solo nella fase di gestione di risposta agli interrupt delle

8 Inizializzazione 1 / kernel/protect.c prot init() / 2 struct tss s { 3 reg t backlink; 4 reg t sp0; / stack pointer to use during interrupt / 5 reg t ss0; / segment / 6 /... / 7 reg t ip; 8 reg t flags; 9 reg t ax; 10 reg t cx; 11 reg t dx; 12 /... / 13 reg t ldt; 14 }; tss.ss0 = DS SELECTOR; 17 init dataseg(&gdt[ INDEX], vir2phys(&tss), sizeof(tss), INTR PRIVILEGE); 18 gdt[ INDEX].access = PRESENT 19 (INTR PRIVILEGE << DPL SHIFT) TYPE; 286 delle

9 Inizializzazione 1 / kernel/protect.c prot init() / 2 3 / Build descriptors for interrupt gates in. / 4 for (gtp = &gate table[0]; 5 gtp < &gate table[sizeof gate table / sizeof gate table[0]]; 6 ++gtp) { 7 int gate(gtp >vec nr, (vir bytes) gtp >gate, 8 PRESENT INT GATE TYPE (gtp >privilege << DPL SHIFT)); 9 } / kernel/protect.c int gate() / 12 void int gate(unsigned vec nr, vir bytes offset, unsigned dpl type){ 13 / Build descriptor for an interrupt gate. / 14 register struct gatedesc s idp; idp = &idt[vec nr]; 17 idp >offset low = offset; 18 idp >selector = CS SELECTOR; 19 idp >p dpl type = dpl type; 20 } 287 delle

10 288 La gestione vera e propria 1 jump allo specifico interrupt o exception handler in mpx386.s. 2 Interrupt (per i quali serve interagire col ) ed eccezioni sono trattati in maniera diversa, ma in entrambi si prosegue con: 1 chiamata della routine save in cui 2 si salvano i registri generali 3 si caricano i selettori dei segmenti relativi al kernel 4 l indirizzo restart viene caricato sullo stack come indirizzo di rientro 3 chiamata alla routine di gestione vera e propria (che è scritta in C: intr handle o exception) 4 ritorno a restart delle

11 289 1 ; for protected mode. 2 ; This is much simpler than for 8086 mode, because the stack already points 3 ; into the process table, or has already been switched to the kernel stack. 4 5.align 16 6 save: 7 cld ; set direction flag to a known value 8 pushad ; save general registers 9 o16 push ds ; save ds 10 o16 push es ; save es 11 o16 push fs ; save fs 12 o16 push gs ; save gs 13 mov dx, ss ; ss is kernel data segment 14 mov ds, dx ; load rest of kernel segments 15 mov es, dx ; kernel does not use fs, gs 16 mov eax, esp ; prepare to return 17 incb ( k reenter) ; from 1 if not reentering 18 jnz set restart1 ; stack is already kernel stack 19 mov esp, k stktop 20 push restart ; build return address for int handler 21 xor ebp, ebp ; for stacktrace 22 jmp RETADR P STACKBASE(eax) 23.align 4 24 set restart1: 25 push restart1 26 jmp RETADR P STACKBASE(eax) delle

12 290 1 restart: 2 3 ; the current process or the next process if it is set. 4 5 cmp ( next ptr), 0 ; see if another process is scheduled 6 jz 0f 7 mov eax, ( next ptr) 8 mov ( proc ptr), eax ; schedule new process 9 mov ( next ptr), : mov esp, ( proc ptr) ; will assume P STACKBASE == 0 11 lldt P LDT SEL(esp) ; enable process segment descriptors 12 lea eax, P STACKTOP(esp) ; arrange for next interrupt 13 mov ( tss+3 S SP0), eax ; to save state in process table 14 restart1: 15 decb ( k reenter) 16 o16 pop gs 17 o16 pop fs 18 o16 pop es 19 o16 pop ds 20 popad 21 add esp, 4 ; skip return adr 22 iretd ; continue process delle

13 La gestione delle eccezioni 1 / kernel/exception.c exception() / 2 3 / If an exception occurs while running a process, the k reenter variable 4 will be zero. Exceptions in interrupt handlers or system traps will make 5 k reenter larger than zero. 6 / 7 if (k reenter == 0 &&! iskernelp(saved proc)) { 8 cause sig(proc nr(saved proc), ep >signum); 9 return; 10 } / kernel/system.c cause sig() / 13 void cause sig(proc nr, sig nr) 14 int proc nr; / process to be signalled / 15 int sig nr; / signal to be sent, 1 to NSIG / 16 { 17 / A system process wants to send a signal to a process. 18 Signals are handled by sending a message to PM. 19 / 20 } 291 delle

14 del Le linee di interrupt passano per prima cosa attraverso il registro IMR (Interrupt Mask Register) che verifica se le stesse sono state mascherate Nel caso di interrupt non mascherati, gli stessi sono registrati nel registro IRR (Interrupt Request Register), che li conserva finché sono stati opportunamente gestiti Priority Resolver seleziona l di piú alta priorità Viene inviato al processore il segnale INT 292 delle

15 293 del A sua volta il processore, appena sentito l interrupt, risponde con il segnale INTA (Interrupt Acknowledge) Alla ricezione del segnale INTA, il segnale che il sta gestendo viene memorizzato nel registro ISR (In Service Register ISR). Il bit corrispondente all viene anche resettato all interno di IRR e vengono disabilitati tutti gli interrupt di priorità minore o uguale a quello in corso Il processore invia un altro segnale INTA, a seguito del quale il carica sul data bus un numero di 8 bit che corrisponde al vettore dell interrupt delle

16 Ci sono in genere due 8259 in un PC, a due diversi indirizzi Il primo controlla gli da 0 a 7 Il secondo controlla gli da 8 a 15 Per ognuno ci sono due registri: Status (risp. port 0x20 e 0xA0) Command (risp. port 0x21 e 0xA1) Ad esempio per abilitare 4: delle 1 in al, 0x20 ;Read existing bits. 2 and al, 0xef ;Turn on 4 (COM1). 3 out 0x21, al ;Write result back to Al termine della gestione bisogna riabilitare (EOI, end of interrupt) 294

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