プロテクトモードの割り込み/例外

プロテクトモードの割り込みでは、リアルモードの割り込みと以下の点が異なります。

• 割り込みベクターテーブルは固定アドレスでなく、割り込みディスクリプタ・テーブル(IDT)を使用し設定する。
• CS,IP,EFLAGSレジスタを待避するスタックが異なる。
• ソフトウェア割り込みの実行権限を設定出来る。

プロテクトモードのベクターテーブルは固定アドレスでしたが、リアルモードの場合は、割り込みディスクリプタ・テーブル(IDT)を定義して、ベクターNoと割り込み/例外処理の対応をつけます。IDTは、GDTやLDTと同じように8バイトのゲート・ディスクリプタの配列になっています。

そして、セグメント機構と同じように、ディスクリプタ・テーブルのアドレスを格納しておくIDTR[Interrupt Descriptor Tbale Register]があり、CPUはこの値を使用して、ディスクリプタ・テーブルにアクセスを行います。

割り込み/例外処理を行う時、CPUは任意のメモリ上に存在するディスクリプタ・テーブルにアクセスして、割り込みハンドラのアドレスを取得します。ディスクリプタ・テーブルにアクセスためには、CPUはあらかじめディスクリプタ・テーブルのアドレスを知っておく必要があります。

IDTRは、このディスクリプタ・テーブルのアドレスを設定するために使用します。このレジスタに、ディスクリプタ・テーブルのリニアアドレスを設定することによりCPUは、ディスクリプタ・テーブルを参照できるようになります。

IDTRに値をロードするためには、6バイトのアドレスをメモリ上に値をセットしておき、これをLIDT命令によりIDTRレジスタにロードします。

メモリ上の値は、16bitの範囲(6byteのデータ・オペランドの下位2byte)のLimit値と32bitのベース・アドレス(データ・オペランドの上位4vyte)のLinear Base Addressがレジスタにロードされます。

リアルモードでは、割り込みベクターに記述された、割り込みハンドラのアドレスを介して、ハンドラの処理を行います。プロテクトモードの場合、ゲート・ディスクリプタと呼ばれるデータ構造体を介してハンドラの処理に移行します。

そして、このゲート・ディスクリプタを格納したテーブルを割り込みディスクリプタ・テーブル(IDT)と呼びます。IDTにはゲート・ディスクリプタ最大256エントリー(割り込み/例外ベクターが256番までしかないので、それ以上設定しても無意味)設定出来ます。また256未満のエントリーに設定することができます。

IDTには、3種類のゲート・ディスクリプタのいずれかがエントリーされます。

• タスク・ゲート・ディスクリプタ
• 割り込みゲート・ディスクリプタ
• トラップ・ゲート・ディスクリプタ

各ゲート・ディスクリプタの構造は以下のようになります。

オフセット

ハンドラのオフセットアドレス

セグメントセレクタ

ハンドラが存在するセグメントセレクタ値

Pフラグ

セグメントがメモリ内に存在しているか(P Flag=1)、または存在していないか(P Flag=0)を示す。 このフラグがクリアされていると、セグメント・ディスクリプタを指しているセグメント・セレクタがセグメント・レジスタにロードされると、プロセッサはセグメント不在例外(#NP)を生成する。

DPL フラグ

セグメントの特権レベルを指定する。特権レベルは0-3の範囲で指定でき、0が最高の特権レベルである。DPLは、セグメントへの アクセスの制御に使用される。

D フラグ

ゲートのサイズ。1=32bit,0=16bit