程序以下的那些事兒

硬體驅動程式的最底層是什麼？是直接操作硬體的部分。直接與硬體互動的方法有2大類：

另外一種方式是irq。它是由硬體主動發起，打斷cpu正在執行的程式。cpu會跳到irq號對應的中斷號所對應的中斷服務程式。執行完中斷服務程式再返回到原來的程式。

所以，驅動程式往往包括這麼幾個部分：初始化(設定硬體狀態，安裝中斷服務例程等等)、讀操作、寫操作、中斷服務例程。

中斷服務例程(isr)如果什麼都不做，直接iret，就可以返回到被打斷的程式。(x86有一些中斷會有error code，要先彈出error code，這樣esp才會指向返回位址。)

問題是isr不能什麼都不做啊，還是要做事的。這就需要儲存原程序的上下文，做完事後，恢復上下文，然後iret，原來的程序才能繼續執行。儲存和恢復上下文是作業系統要做的事（硬體也會做一部分，寫os的人要搞清楚硬體做了什麼，還缺什麼）

程序的上下文其實就是程式(cs:eip)、堆疊(esp)、資料(ds)，還有當前的cpu狀態（從軟體開發者角度看，主要是通用暫存器的值。其他的硬體負責儲存和恢復）。如果有分頁，就還涉及到頁表的切換。

iret本身只能負責恢復cs和eip，而且前提是執行iret前，esp必須指向返回位址。

作業系統給應用程式提供功能，也是通過中斷服務例程。比如linux的系統呼叫。就是應用程式執行int 80h。cpu就會跳到80號中斷服務例程。這個isr根據eax的值，決定具體呼叫哪個c函式(sys_open、sys_read、sys_write等等)。

stackoverflow: int 80h已經過時了

假如沒有中斷，就沒有併發了。

因為沒有其他辦法可以讓正在執行的程序停下來，除非他自己願意。

而且程序他自己願意停下來，也是用int指令，觸發軟中斷（系統呼叫system call）。機制和硬體中斷類似。

所以，沒有中斷，就沒有併發。

怎麼讓程序在非自願的情況下停下來？要用到時鐘中斷。可程式設計時鐘(intel 8253 - programmable interval timer)是每個pc上都有硬體，作業系統可以設定讓時鐘定時發出中斷。作業系統在時鐘中斷的服務例程裡，就可以切換程序。

多核處理器每個核（或者說每個hyperthread）都有自己的apic timer。

硬體中斷可以路由到指定的乙個或多個核，其他核不受影響。

如果程式要進入critical section，它不希望被非自願地打斷，他可以關中斷。關中斷這只能os使用，不可以給普通程序用，否則os怎麼保持控制權？關中斷只能關1個核的中斷，其他核仍然在運作。

linux早期曾經用軟體實現過關所有cpu的中斷。後來發現這個很慢，就廢棄了。多核同步改用鎖來實現。

所有鎖的實現基礎都是spinlock。需要硬體提供支援，比如使用x86的xchg指令。

（待續）