asm.s

/*
 *  linux/kernel/asm.s
 *
 *  (C) 1991  Linus Torvalds
 */

/*
 * asm.s contains the low-level code for most hardware faults.
 * page_exception is handled by the mm, so that isn't here. This
 * file also handles (hopefully) fpu-exceptions due to TS-bit, as
 * the fpu must be properly saved/resored. This hasn't been tested.
 */
/*
* asm.s 程序中包括大部分的硬件故障（或出错）处理的底层次代码。
* 页异常由内存管理程序mm 处理，所以不在这里。
* 此程序还处理（希望是这样）由于 TS-位而造成的 fpu 异常，
* 因为fpu 必须正确地进行保存/恢复处理，这些还没有测试过。
*/

# TS - Task Switched, 控制寄存器 CR0 的位 3。
# 本代码文件主要涉及对 Intel 保留中断 int0--int16 的处理（ int17-int31 留作今后使用）

# 以下是一些全局函数名的声明，其实现在 traps.c 中
.globl _divide_error,_debug,_nmi,_int3,_overflow,_bounds,_invalid_op
.globl _double_fault,_coprocessor_segment_overrun
.globl _invalid_TSS,_segment_not_present,_stack_segment
.globl _general_protection,_coprocessor_error,_irq13,_reserved
.globl _alignment_check

# 下面这段程序处理无出错码的异常情况。
# int0 -- 处理被零除出错的情况。 类型：错误； 出错码：无。
# 在执行 DIV 或 IDIV 指令时，若除数是 0， CPU 就会产生这个异常。
# 当 EAX（或 AX、 AL）容纳不了一个合法除操作的结果时，也会产生这个异常。 
# 标号'_do_divide_error'实际上是C 语言函数 do_divide_error()编译后所生成模块中对应的名称。 该函数在 traps.c 中
_divide_error:
	pushl $_do_divide_error		# 首先把将要调用的函数地址入栈
no_error_code:					# 这里是无出错号处理的入口处
	xchgl %eax,(%esp)			# _do_divide_error 的地址 -> eax， eax 被交换入栈
	pushl %ebx
	pushl %ecx
	pushl %edx
	pushl %edi
	pushl %esi
	pushl %ebp
	push %ds					# 16 位的段寄存器入栈后也要占用 4 个字节
	push %es
	push %fs
	pushl $0					# "error code" 将数值 0 作为出错码入栈
	lea 44(%esp),%edx			# 取有效地址，即栈中原调用返回地址处的栈指针位置
	pushl %edx					# 并压入堆栈 , esp0 指针入栈
	movl $0x10,%edx				# 初始化段寄存器 ds、 es 和 fs，加载内核数据段选择符
	mov %dx,%ds
	mov %dx,%es
	mov %dx,%fs

	# 下行的'*'号表示调用操作数指定 地址处 的函数，称为 间接调用。
	# 含义: 调用引起本次异常的 C 处理函数，例如 do_divide_error(esp, error_code)等。 
	# 在函数返回后， addl $8,%esp 是会将堆栈指针加 8 相当于执行两次 pop 操作，
	# 弹出（丢弃）最后入栈的两个 C 函数参数（ pushl $0 和 pushl %edx 入栈的值），让堆栈指针重新指向寄存器 fs 入栈处。
	call *%eax					# 类似： do_divide_error(long esp, long error_code)
	addl $8,%esp
	pop %fs
	pop %es
	pop %ds
	popl %ebp
	popl %esi
	popl %edi
	popl %edx
	popl %ecx
	popl %ebx
	popl %eax					# 弹出原来 eax 中的内容
	iret

# int1 -- debug 调试中断入口点。 
# 类型：错误/陷阱（ Fault/Trap） ；无错误号。
# 当 EFLAGS 中 TF 标志置位时而引发的异常中断。
# 当发现硬件断点， 或者开启了 指令跟踪陷阱 或 任务交换陷阱，或者调试寄存器访问无效（错误）， CPU 就会产生该异常
_debug:
	pushl $_do_int3		# _do_debug C 函数指针入栈
	jmp no_error_code

# int2 -- 非屏蔽中断调用入口点。 
# 类型：陷阱；无错误号。
# 这是仅有的被赋予固定中断向量的硬件中断。
# 每当接收到一个 NMI 信号， CPU 内部就会产生中断向量 2，并执行标准中断应答周期，因此很节省时间。 
# NMI 通常保留为极为重要的硬件事件使用。
# 当 CPU 收到一个 NMI 信号并且开始执行其中断处理过程时，随后所有的硬件中断都将被忽略。
_nmi:
	pushl $_do_nmi
	jmp no_error_code

# int3 -- 断点指令引起中断的入口点。 
# 类型：陷阱；无错误号。
# 由 int 3 指令引发的中断，与硬件中断无关。
# 该指令通常由 调式器插入被调式 程序的代码中。 处理过程同_debug
_int3:
	pushl $_do_int3
	jmp no_error_code

# int4 -- 溢出出错处理中断入口点。 
# 类型：陷阱；无错误号。
# EFLAGS 中 OF 标志置位时 CPU 执行 INTO 指令就会引发该中断。通常用于编译器跟踪算术计算溢出
_overflow:
	pushl $_do_overflow
	jmp no_error_code

# int5 -- 边界检查出错中断入口点。 
#　类型：错误；无错误号。
# 当操作数在有效范围以外时引发的中断。当 BOUND 指令测试失败就会产生该中断。 
# OUND 指令有3 个操作数，如果第 1 个不在另外两个之间，就产生异常 5
_bounds:
	pushl $_do_bounds
	jmp no_error_code

# int6 -- 无效操作指令出错中断入口点。 
# 类型：错误；无错误号。
# CPU 执行机构检测到一个无效的操作码而引起的中断
_invalid_op:
	pushl $_do_invalid_op
	jmp no_error_code

# int9 -- 协处理器段超出出错中断入口点。 
# 类型：放弃；无错误号。
# 该异常基本上等同于协处理器出错保护。因为在浮点指令操作数太大时，
# 我们就有这个机会来 加载或保存超出数据段的浮点值
_coprocessor_segment_overrun:
	pushl $_do_coprocessor_segment_overrun
	jmp no_error_code

# int15 – 其他 Intel 保留中断的入口点。
_reserved:
	pushl $_do_reserved
	jmp no_error_code

# int45 -- (0x20 + 13) Linux 设置的数学协处理器硬件中断。
# 当协处理器执行完一个操作时就会发出 IRQ13 中断信号，以通知 CPU 操作完成。 
# 80387 在执行计算时， CPU 会等待其操作完成。
# outb %al,$0xF0 : 0xF0 是协处理端口，用于清忙锁存器。
# 通过写该端口，本中断将消除 CPU 的 BUSY 延续信号，并重新激活 80387 的处理器扩展请求引脚 PEREQ。
# 该操作主要是为了确保在继续执行 80387 的任何指令之前， CPU 响应本中断。
_irq13:
	pushl %eax
	xorb %al,%al
	outb %al,$0xF0
	movb $0x20,%al
	outb %al,$0x20			# 向 8259 主中断控制芯片发送 EOI（中断结束）信号
	jmp 1f					# 这两个跳转指令起延时作用
1:	jmp 1f
1:	outb %al,$0xA0			# 再向 8259 从中断控制芯片发送 EOI（中断结束）信号
	popl %eax
	jmp _coprocessor_error	# 该函数原在本程序中，现已放到 system_call.s 中

# 以下中断在调用时 CPU 会在中断返回地址之后将出错号压入堆栈，因此返回时也需要将出错号弹出

# int8 -- 双出错故障。 
# 类型：放弃；有错误码。
# 通常当 CPU 在调用前一个异常的处理程序而又检测到一个新的异常时，
# 这两个异常会被串行地进行处理，但也会碰到很少的情况， 
# CPU 不能进行这样的串行处理操作，此时就会引发该中断。
_double_fault:
	pushl $_do_double_fault	# C 函数地址入栈
error_code:
	xchgl %eax,4(%esp)		# error code <-> %eax , eax 原来的值被保存在堆栈上。
	xchgl %ebx,(%esp)		# &function <-> %ebx , ebx 原来的值被保存在堆栈上
	pushl %ecx
	pushl %edx
	pushl %edi
	pushl %esi
	pushl %ebp
	push %ds
	push %es
	push %fs
	pushl %eax				# error code 出错号入栈
	lea 44(%esp),%eax		# offset 程序返回地址处堆栈指针位置值入栈
	pushl %eax
	movl $0x10,%eax			# 置内核数据段选择符
	mov %ax,%ds
	mov %ax,%es
	mov %ax,%fs
	call *%ebx				# 间接调用，调用相应的 C 函数，其参数已入栈
	addl $8,%esp			# 丢弃入栈的 2 个用作 C 函数的参数
	pop %fs
	pop %es
	pop %ds
	popl %ebp
	popl %esi
	popl %edi
	popl %edx
	popl %ecx
	popl %ebx
	popl %eax
	iret

# int10 -- 无效的任务状态段(TSS)。 
# 类型：错误；有出错码。
# CPU 企图切换到一个进程，而该进程的 TSS 无效。
# 根据 TSS 中哪一部分引起了异常，当由于 TSS长度超过 104 字节时，这个异常在当前任务中产生，因而切换被终止。
# 其他问题则会导致在切换后的新任务中产生本异常。
_invalid_TSS:
	pushl $_do_invalid_TSS
	jmp error_code

# int11 -- 段不存在。 
# 类型：错误；有出错码。
# 被引用的段不在内存中。段描述符中标志指明段不在内存中。
_segment_not_present:
	pushl $_do_segment_not_present
	jmp error_code

# int12 -- 堆栈段错误。 
# 类型：错误；有出错码。
# 指令操作试图超出堆栈段范围，或者堆栈段不在内存中。
# 这是异常 11 和 13 的特例。有些操作系统可以利用这个异常来确定什么时候应该为程序分配更多的栈空间。
_stack_segment:
	pushl $_do_stack_segment
	jmp error_code

# int13 -- 一般保护性出错。 
# 类型：错误；有出错码。
# 表明是不属于任何其他类的错误。
# 若一个异常产生时没有对应的处理向量（ 0--16），通常就会归到此类。
_general_protection:
	pushl $_do_general_protection
	jmp error_code

# int17 -- 边界对齐检查出错。
# 在启用了内存边界检查时，若特权级 3（用户级）数据非边界对齐时会产生该异常
_alignment_check:
	pushl $_do_alignment_check
	jmp error_code

# int7 -- 设备不存在（ _device_not_available）在 kernel/sys_call.s
# int14 -- 页错误（ _page_fault）在 mm/page.s
# int16 -- 协处理器错误（ _coprocessor_error）在 kernel/sys_call.s
# int0x20 -- 时钟中断（ _timer_interrupt）在 kernel/sys_call.s
# int0x80 -- 系统调用（ _system_call）在 kernel/sys_call.s