
【计】 primitive for software interrupt
软件中断原语(Software Interrupt Primitive)是操作系统中的核心机制,用于实现系统调用、异常处理等关键功能。其本质是通过特定指令(如x86架构的int 0x80
或ARM的svc
)主动触发CPU中断,使处理器从用户态切换至内核态执行预设服务程序。以下从汉英词典角度解析其含义与技术细节:
软件中断(Software Interrupt)
指由程序主动发起的中断请求(如系统调用),区别于硬件中断(如外设触发)。英文对应术语为 Software Interrupt 或 Trap。
例:Linux系统调用通过int 0x80
指令触发软件中断,进入内核服务例程。
原语(Primitive)
指操作系统提供的原子性、不可分割的基础操作。英文术语为 Primitive,强调其作为底层核心操作的特性。
例:中断原语需保证执行过程不被抢占,确保状态切换的完整性。
触发阶段
用户程序执行特定指令(如int n
),CPU捕获中断信号后暂停当前任务,保存现场(寄存器、程序计数器等)。
技术要点:中断向量表(IVT)或中断描述符表(IDT)存储中断处理程序入口地址。
内核响应阶段
CPU切换至内核态,根据中断号跳转至对应服务程序(如系统调用处理函数)。
例:Linux内核通过system_call
函数分发系统调用请求。
返回阶段
内核完成服务后恢复用户程序现场,通过iret
指令返回用户态继续执行。
关键保障:原语操作确保上下文切换的原子性与数据一致性。
Andrew S. Tanenbaum 在 Modern Operating Systems(第4版)中详解中断原语与系统调用机制(第1.5.3节)。
Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals(卷3A)规范INT
指令的硬件行为。
Kernel官方文档阐述x86/ARM架构的系统调用实现原理(参见Documentation/arch/
目录)。
注:本文内容综合计算机体系结构、操作系统原理及硬件规范,核心定义与流程遵循IEEE/ACM学术标准。
软件中断原语是操作系统中的一种底层机制,用于实现用户态到内核态的切换,触发系统调用或异常处理。其核心概念和原理如下:
INT n
指令)典型工作流程 以Linux系统调用为例:
用户程序 → 调用库函数 → 触发软中断(如int 0x80)
→ CPU查中断向量表 → 转系统调用处理程序
→ 执行内核服务 → iret指令返回用户态
现代演进 新型处理器优化了传统软件中断的性能:
syscall
/sysret
指令替代int 0x80
SVC
(Supervisor Call)指令该机制保障了操作系统的安全边界,使应用程序能安全访问受控的内核服务。理解其原理有助于分析系统调用、异常处理等核心操作系统行为。
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