异常与中断

1. 核心定义

• 异常 (Exception)：内部产生的意外（如除零、非法指令、缺页、溢出、系统调用）。同步发生。
• 中断 (Interrupt)：外部设备的请求（如键盘输入、磁盘就绪）。异步发生。

2. 硬件处理流程

当异常发生时，CPU 必须“停下手里的活”：

1. 关中断：防止嵌套中断破坏现场。
2. 保存现场：将当前 PC 保存到 EPC (Exception PC)，状态保存到 Cause 寄存器。
3. 跳转：PC 指向异常处理程序入口（通常是固定地址，如 MIPS 的 0x80000180）。
4. 执行处理程序：操作系统接管。
5. 恢复现场：处理完后，从 EPC 恢复执行。

3. 这里的坑 (Traps)

• EPC 指向哪里？
  • 如果是 Fault (如缺页)，EPC 指向当前指令（处理完后重试）。
  • 如果是 Trap (如系统调用) 或 Interrupt，EPC 指向下一条指令（处理完后继续）。
• 精确异常：CPU 必须保证异常指令之前的所有指令都已提交，之后的指令都未执行。乱序执行 CPU 实现这一点非常难。

4. 关联链接

• 操作系统：用户态切换到内核态的物理机制。
• Rootkit原理：通过修改中断向量表 (IDT) 劫持系统调用。