76 lines
2.1 KiB
Markdown
76 lines
2.1 KiB
Markdown
# 02 CPU、异常与中断
|
||
|
||
## 目标
|
||
|
||
建立 x86_64 CPU 基础设施，让 kernel 能捕获异常并接入后续硬件中断。
|
||
|
||
## 前置条件
|
||
|
||
- early log 可在 firmware 退出后稳定输出。
|
||
- panic 路径可用。
|
||
|
||
## 建议边界
|
||
|
||
- `arch/x86/`：GDT、TSS、IDT、异常入口、IRQ 入口。
|
||
- `kernel/`：通用 trap 分发、panic 策略、调试输出。
|
||
- `include/tianole/`：必要的通用 trap 数据结构。
|
||
|
||
## 实现内容
|
||
|
||
- 建立 x86_64 GDT。
|
||
- 建立最小 TSS。
|
||
- 建立 IDT。
|
||
- 增加异常入口汇编。
|
||
- 保存寄存器到统一 trap frame。
|
||
- C 层分发 exception。
|
||
- 之后再接 PIC/APIC 和 IRQ。
|
||
- 异常路径输出异常栈、寄存器现场和符号化所需信息。
|
||
|
||
## 非玩具化约束
|
||
|
||
- 汇编入口只保存现场和跳转，不写策略。
|
||
- C handler 接收统一 trap frame。
|
||
- exception 和 IRQ 的入口可共享框架，但语义要区分。
|
||
- 不把中断处理写进 `kernel/main.c`。
|
||
- oops/panic 策略要和 trap 分发分离。
|
||
|
||
## 验收方式
|
||
|
||
- 主动触发 invalid opcode 或 divide error。
|
||
- 日志输出 vector、rip、rsp、error code。
|
||
- 未处理异常进入 panic。
|
||
|
||
## 当前状态
|
||
|
||
基础完成：
|
||
|
||
- x86_64 GDT 已加载。
|
||
- 最小 TSS 已建立并通过 `ltr` 加载。
|
||
- IDT 已建立，当前覆盖 CPU exception vector 0-31。
|
||
- 异常入口汇编已统一保存通用寄存器现场。
|
||
- C 层 trap dispatch 已接收统一 `trap_frame`。
|
||
- 未处理异常进入 `panic("unhandled CPU exception")`。
|
||
- `KERNEL_TEST_TRAP=1` 会通过 `ud2` 主动触发 invalid opcode。
|
||
- `scripts/check.sh` 已自动验证 invalid opcode 日志和 panic 路径。
|
||
|
||
后续扩展：
|
||
|
||
- PIC/APIC 初始化。
|
||
- 外部 IRQ 分发。
|
||
- timer interrupt。
|
||
- page fault 的专门处理策略。
|
||
- double fault 独立 IST 栈。
|
||
- 用户态异常返回。
|
||
- 可恢复异常处理。
|
||
- oops 格式和符号化输出。
|
||
|
||
验收依据：
|
||
|
||
- 正常启动日志包含 `traps initialized`。
|
||
- invalid opcode 测试能输出 vector、error code、rip、rsp、rflags。
|
||
- 未处理异常能进入 `panic("unhandled CPU exception")`。
|
||
|
||
下一阶段：
|
||
|
||
- `03-memory.md`，先建立物理页、页表和内核堆。
|