异常控制流（ECF）学习笔记

操作系统在正常工作时，会平滑地执行一个指令序列，但有时候不得不处理突如其来的一些事情，比如相应定时器中断，硬件中断，进程间的信号通信以及非本地跳转等都可以被称为异常控制流

1.1 异常

异常是控制流里的突变。程序A在执行过程中，如果发生异常，控制权将暂时交给异常处理程序B，等异常处理程序B执行完成后，可能会有3种情况：

• 将控制权返还给程序A，再次执行发生异常时正在执行的指令
• 将控制权返还给程序A，执行下一条指令
• 异常处理程序终止程序A

1.2 异常处理

• 异常表是操作系统分配和初始化的一个跳转表，作用是根据不同的异常号跳转到不同的异常处理程序
• 异常处理程序运行在内核模式下，对所有的系统资源都有访问权限

1.3 异常的类别

• 中断：异步发生，是来自处理器外部的I/O设备的信号触发的，返回后执行下一条指令
• 陷阱：同步发生，系统调用出发，从用户态陷入内核态进行处理，返回后执行下一条指令
• 故障：同步发生，由错误引起，可能会被故障处理程序修正，再次执行原来的指令；也有可能无法修正，故障处理程序将控制交给内核的abort例程，终止原来的程序；经典的故障就是“缺页”异常
• 终止：同步发生，是不可恢复的致命错误导致的，通常是一些硬件错误，如DRAM或SRAM被损坏，终止处理程序直接将控制交给内核的abort例程，然后终止原来的程序。

1.4 x86-64系统中的异常

x86-64系统有256种不同的异常，异常号0-31对应的是Intel架构师定义的异常，所有x86-64系统都一样，异常号32-255对应操作系统定义的中断和陷阱。

典型的故障

1. ** 除法错误 **，也称为浮点异常，当程序试图除以0就会发生该错误
2. ** 一般性保护故障 ** ，也称为段错误，一般是因为引用了未定义的内存地址，或试图写一个只读的文本段；
3. 缺页，发生该错误时，说明虚拟地址没有在页表命中对应的PTE，根据页表去磁盘中读对应的页，并加载到物理内存中，然后用页表建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。