
【計】 primitive for software interrupt
軟件中斷原語(Software Interrupt Primitive)是操作系統中的核心機制,用于實現系統調用、異常處理等關鍵功能。其本質是通過特定指令(如x86架構的int 0x80
或ARM的svc
)主動觸發CPU中斷,使處理器從用戶态切換至内核态執行預設服務程式。以下從漢英詞典角度解析其含義與技術細節:
軟件中斷(Software Interrupt)
指由程式主動發起的中斷請求(如系統調用),區别于硬件中斷(如外設觸發)。英文對應術語為 Software Interrupt 或 Trap。
例:Linux系統調用通過int 0x80
指令觸發軟件中斷,進入内核服務例程。
原語(Primitive)
指操作系統提供的原子性、不可分割的基礎操作。英文術語為 Primitive,強調其作為底層核心操作的特性。
例:中斷原語需保證執行過程不被搶占,确保狀态切換的完整性。
觸發階段
用戶程式執行特定指令(如int n
),CPU捕獲中斷信號後暫停當前任務,保存現場(寄存器、程式計數器等)。
技術要點:中斷向量表(IVT)或中斷描述符表(IDT)存儲中斷處理程式入口地址。
内核響應階段
CPU切換至内核态,根據中斷號跳轉至對應服務程式(如系統調用處理函數)。
例:Linux内核通過system_call
函數分發系統調用請求。
返回階段
内核完成服務後恢複用戶程式現場,通過iret
指令返回用戶态繼續執行。
關鍵保障:原語操作确保上下文切換的原子性與數據一緻性。
Andrew S. Tanenbaum 在 Modern Operating Systems(第4版)中詳解中斷原語與系統調用機制(第1.5.3節)。
Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer Manuals(卷3A)規範INT
指令的硬件行為。
Kernel官方文檔闡述x86/ARM架構的系統調用實現原理(參見Documentation/arch/
目錄)。
注:本文内容綜合計算機體系結構、操作系統原理及硬件規範,核心定義與流程遵循IEEE/ACM學術标準。
軟件中斷原語是操作系統中的一種底層機制,用于實現用戶态到内核态的切換,觸發系統調用或異常處理。其核心概念和原理如下:
INT n
指令)典型工作流程 以Linux系統調用為例:
用戶程式 → 調用庫函數 → 觸發軟中斷(如int 0x80)
→ CPU查中斷向量表 → 轉系統調用處理程式
→ 執行内核服務 → iret指令返回用戶态
現代演進 新型處理器優化了傳統軟件中斷的性能:
syscall
/sysret
指令替代int 0x80
SVC
(Supervisor Call)指令該機制保障了操作系統的安全邊界,使應用程式能安全訪問受控的内核服務。理解其原理有助于分析系統調用、異常處理等核心操作系統行為。
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