2022-2-11 计算机组成原理 —

一、来自硬件层面的异常

硬件的异常可能由多个原因产生。

算术溢出，计算发生溢出
通过键盘和鼠标给网络发送信息
读取文件的请求也是一个异常

异常是软件和硬件组合到一起的处理过程。异常的发生和捕捉由硬件发生，异常的处理由软件来完成。

异常代码（中断向量）—— 异常发生的时候，CPU 检测到了特殊的信号。
特殊信号的分配：

I/O 发出的信号的异常代码，是由操作系统来分配的
加法溢出这样的异常代码，是由硬件来分配的

异常表（中断向量表）
存放的是不同的异常代码对应的异常的程序处理地址。

检测异常，拿到异常，根据异常的代码进行处理

二、异常的分类

中断：CPU 外部的设备向 CPU 发送中断的信息。
陷阱：程序员主动设置的断点，程序执行到这个陷阱就会中断执行，转而去执行异常处理程序。最常见的陷阱是系统调用（用户态到内核态的切换），打开文件和创建新的进程。
故障：故障不是在编写程序的时候刻意设置的。而是在程序运行的时候发生的，也同样需要对应的程序去处理。
（故障和中断、陷阱的区别是：处理完故障后，仍然回来处理当前的指令，而中断和陷阱回来处理下一条指令）
中止：当程序遇到故障无法重新运行，程序自然终止。
同步 —— 在程序内部发生的异常：陷阱、故障、终止
异步 —— 在程序外部发生的异常：中断

处理流程：保存现场，查询异常代码，异常处理程序调用

三、异常的处理：上下文切换

1、将目前正在执行的指令去压栈。同时将 CPU 内当前运行程序使用的寄存器里的值都压入栈中。

2、陷阱涉及到内核态与用户态的切换，将数据压入到内核栈中，而不是程序栈里。

3、故障这种异常，执行的是当前的指令，而不是下一条指令，因为当前的指令并没有正确执行完成。

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2022-2-11 计算机组成原理 —— 异常和中断

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