是否有任何 CPU 状态位指示处于 x86 和 x86-64 中的异常/中断处理程序中？

Question

在x86 和x86-64 中是否有任何CPU-state 位指示处于异常/中断处理程序中？换句话说，我们能否仅根据CPU寄存器的状态来判断当前执行的是主线程还是异常处理程序？

Answer 1

不，CPU 本身（例如控制寄存器）中没有表示“我们处于异常或中断处理程序中”的位。

但是有一个隐藏状态表明您处于 NMI（不可屏蔽中断）处理程序中。由于您无法通过禁用中断来阻止它们，并且不可阻止的 NMI 任意嵌套会很不方便，因此在您运行 iret 之前不会交付另一个 NMI。即使在 NMI 处理程序期间发生异常（如 #DE div by 0），并且该异常处理程序本身返回 iret，即使您尚未处理完 NMI。请参阅 LWN 上的 The x86 NMI iret problem。

对于正常中断，如果您不希望在处理此中断时传递另一个中断，则可以禁用中断 (cli)。

但是，当您处理完外部中断时，可能需要告知中断控制器（逻辑上位于 CPU 内核之外，但实际上是现代 CPU 的一部分）。 （不是软件中断或异常）。 https://wiki.osdev.org/IDT_problems#I_can_only_receive_one_IRQ 显示了保持旧版 PIC 满意所需的 outb 指令。 （我不知道这是否适用于更现代的中断方式，例如 MSI-X 消息信号中断。 OSdev wiki 页面的那部分可能特定于让 BIOS 模拟传统 IBM-PC 东西的玩具操作系统。）但无论哪种方式，这仅适用于 外部 中断，如 PS/2 键盘控制器、硬盘驱动器DMA 完成，或其他任何内容（不是例外），因此与您的Are Linux system calls executed inside an exception handler? 问题无关。

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缺少异常状态意味着在从中断处理程序调用schedule() 之前，您无需运行任何特殊指令来“确认”异常。您所要做的就是确保在应该或不应该启用中断时启用或不启用中断。 （sti / cli 或 pushf / popf 保存/恢复旧的中断状态。）当然，您的软件数据结构保持一致并适合您正在做的事情。但是，您无需专门做任何事情来让 CPU 满意。

这与用户空间不同，信号处理程序应该告诉操作系统它已经完成，而不是只是跳到某个地方并无限期地运行。 （在 Linux 中，信号处理程序可以修改主线程程序计数器，以便 sigreturn(2) 在交付时所在位置以外的地方恢复执行。）如果 POSIX 或 Linux 信号是您的（心理）模型想知道中断/异常，不，不是那样的。

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有一种中断优先级机制（x86-64 中的 CR8，或 LAPIC TPR（任务优先级寄存器）），但它不会在 CPU 发出中断时自动设置。你可以设置一次（例如，如果你有很多高优先级的中断要在这个核心上处理），它会在中断之间持续存在。 (How is CR8 register used to prioritize interrupts in an x86-64 CPU?)。

它只是一个过滤器，用于在启用中断时（sti，RFLAGS 中的 IF=1 位）可以将哪些中断号传送到此内核。显然 Windows 使用了它，or did back in 2007，但 Linux 没有（或没有）。

您不必告诉 CPU / LAPIC 您已完成此中断，因此它可以提供另一个此优先级或更低优先级的中断。