Обработка прерываний для ошибок страницы для копий памяти служебных устройств в x86

Question

Я пытаюсь обработать поток управления прерывания, в частности, ошибку страницы, на процессоре x86. Вот что я могу выяснить до сих пор:

1. IDT заполняется служебными адресными адресами.
2. Прерывание происходит.
3. CPU сохраняет EFLAGS, CS и EIP в стек.
4. EIP установлен в адрес ISR, извлеченный из IDT, то есть mov eip, [idtr+interruptNum*4]
5. Выполняется процедура прерывания.
6. Процедура прерывания завершается инструкцией iret.

Теперь предположим, что прерывание на самом деле является ошибкой страницы, связанной с буфером NIC. Будет ли ISR использовать out, чтобы сообщить контроллеру DMA о выдаче копии из системной памяти на устройство (или наоборот), или я отсюда?

Answer 1

Я считаю, что вы неправильно понимаете, как работает ввод-вывод с памятью.

Когда устройство использует операции ввода-вывода с памятью, ему присваивается диапазон физических адресов. northbridge и/или southbridge, если необходимо, сконфигурированы так, что когда ЦП выполняет операции памяти в этом диапазоне адресов, операции направляются на устройство, а не в ОЗУ. В ОЗУ нет копии того же адресного пространства, и DMA не задействован.

Для того чтобы драйвер устройства мог получить доступ к вводу-выводу с отображением памяти, операционная система отобразит диапазон виртуальных адресов в соответствующий диапазон физических адресов. Как правило, по соображениям производительности это будет глобальное сопоставление (т. Е. Одно и то же отображение в каждом процессе) с доступом, ограниченным режимом ядра. Поскольку это виртуальное адресное пространство всегда отображается, ошибок страницы не возникает.

Если устройство использует DMA вместо ввода-вывода с отображением памяти, все немного отличается. Драйвер устройства, как правило, зарезервировал для этой операции блок памяти, не относящийся к странице, поэтому снова не происходит никаких ошибок страницы. Эта память даже не должна отображаться в виртуальном адресном пространстве для выполнения операции DMA, поскольку контроллер DMA работает с физическими, а не виртуальными адресами. (Конечно, на каком-то этапе должно быть виртуальное адресное пространство, чтобы блок памяти мог быть прочитан/записан драйвером устройства.)