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Exceptions


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Neben den beiden obigen bildet der Prozessor selbst eine Quelle für Interrupts. Solche vom Prozessor erzeugten Ausnahmen nennt man Exceptions. Die Auswirkungen einer Exception entsprechen dabei einem Software-Interrupt, d.h. es wird ein Interrupt aufgerufen, dessen Nummer in diesem Fall vom Prozessor selbst angegeben wird. Ursache für eine Exception ist im allgemeinen eine prozessorinterne Fehlerbedingung, die den Eingriff von System-Software erfordert und vom i386 nicht mehr alleine behandelt werden kann.

Exceptions werden in drei Klassen eingeteilt: Faults, Traps und Aborts. Im folgenden kurz die Kennzeichen der drei Klassen:
. Fault: Ein Fault löst eine Exception aus, bevor der Befehl vollständig abgearbeitet wird. Der gesicherte EIP-Wert zeigt damit auf den Befehl, der die Exception ausgelöst hat. Durch laden des gesicherten EIP-Wertes kann der i386 den Befehl nochmals ausführen, hoffentlich ohne erneut eine Exception auszulösen. Ein Beispiel für einen Fault wäre die Exception "Segment nicht vorhanden". Der i386 hat dann die Möglichkeit, das Segment in den Speicher zu laden und einen erneuten Zugriffsversuch zu wagen.

. Trap: Ein Trap löst dagegen eine Exception aus, nachdem der Befehl ausgeführt worden ist. Der gesicherte EIP-Wert zeigt also auf den Befehl unmittelbar nach dem, der die Exception ausgelöst hat. Der Befehl wird also nicht nochmals ausgeführt. Traps sind günstig, wenn der Befehl zwar korrekt ausgeführt worden ist, aber das Programm trotzdem unterbrochen werden soll. Das gilt z.B. für die Haltepunkte eines Debuggers; ein nochmaliges Ausführen des entsprechenden Befehles würde zu einem fehlerhaften Befehlsfluß führen.

. Abort: Ein Abort liefert im Gegensatz zu Faults und Traps nicht immer die Adresse des Fehlers. Dadurch kann nach einem Abort die Programmausführung manchmal nicht wieder aufgenommen werden. Aborts werden nur dazu benutzt, äußerst schwerwiegende Fehlfunktionen anzuzeigen, wie z.B. Hardware-Ausfälle oder ungültige Systemtabellen.

Ein großer Teil der Exceptions ist für den Betrieb des i386 im Protected Mode vorgesehen. Im Real Mode sind nur folgende von Bedeutung:
. Division durch 0 (Exception 0): Ist bei einem Befehl DIV oder IDIV der Divisor gleich Null, dann ist das Ergebnis der Operation nicht einmal mathematisch definiert, geschweige denn im i386. Die ALU würde für die Berechnung eines solchen Quotienten unendlich lange brauchen. Ist eine Division nicht nach einer bestimmten Zahl von Taktzyklen beendet, ermittelt die Steuereinheit eine Division durch Null und löst eine Exception 0 aus.
. Einzelschritt (Exception 1): Ist das Trap-Flag gesetzt worden, so löst der i386 nach jedem einzelnen ausgeführten Befehl eine Exception 1 aus. Da das Trap-Flag beim Aufruf eines Interrupts automatisch gelöscht wird, kann der Prozessor die Interrupt-Routine ohne Unterbrechung durchführen. Häufig setzen Debugger das Trap-Flag und fangen den Interrupt ab, um ein Programm schrittweise auszuführen.
. Breakpoint (Exception 3): Unter bestimmten Umständen (in den Debug-Registern festlegbar) löst der i386 bei Schreib- oder Leseversuchen auf bestimmte Speicherstellen eine Exception 3 aus.
. Überlauferfassung mit INTO (Exception 4): Ist das Overflow-Flag gesetzt und wird der Befehl INTO ausgeführt, so erzeugt der Prozessor eine Exception 4.
. BOUND (Exception 5): Liegt der mit dem Befehl BOUND geprüfte Index in ein Feld außerhalb der Grenzen des Feldes, so erzeugt der i386 eine Exception 5.
. Ungültiger Opcode (Exception 6): Stößt die Befehlseinheit auf einen Opcode, dem kein Befehl zugeordnet ist, so löst der Prozessor eine Exception 6 aus. Die Ursache dafür ist meist ein fehlerhafter Assembler oder Compiler, oder ein Programmfehler, der zu einem Sprung an eine Stelle führt, an der eigentlich kein Opcode, sondern z.B. ein Datenbyte steht.
. Kein Coprozessor vorhanden (Exception 7): Erfaßt die Befehlseinheit einen Opcode, der einen Befehl für den Coprozessor angibt, und ist gar kein Coprozessor installiert, so löst der i386 eine Exception 7 aus.
. IDT-Limit zu klein (Exception 8): Ist das Limit der IDT zu klein, um den Vektor des ausgelösten Interrupts aufzunehmen, dann führt das zu einer Exception 8. Das ist meist der Fall, wenn ein Programm die IDT in unkorrekter Weise verändert hat.
. Stack-Exception (Exception 12): Der Stapelzeiger ESP liefert einen größeren Wert als 0ffffh für den Stack-Zugriff. Das kann vorkommen, weil ESP ein 32-Bit-Register darstellt und sein Wert nicht auf unter 1mByte beschränkt ist. Eine Exception 12 ist die Folge, um die Erzeugung von linearen Adressen über 10ffefh im Real Mode zu unterbinden.
. Allgemeiner Protection-Fehler (Exception 13): Ein 32-Bit-Offset liefert eine größere Adresse als 0ffffh für einen Speicherzugriff. Wie für den Stapelzeiger wird dadurch die Erzeugung von linearen Adressen größer als 10ffefh im Real Mode unterbunden.
. Coprozessor-Fehler (Exception 16): Im Coprozessor ist ein Fehler aufgetreten.

 
 



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