 |
Немаскируемая обработка исключений
|
|
|
|
Как производить немаскируемую обработку исключений?Для этого необходимо
установить в ноль те флаги в регистре CWR,которые соответствуют интересующим
нас типам исключений.Далее нужно написать обработчик исключения,реализу-
ющий последовательность действий по корректировке ситуации,приведшей к ис-
ключению.Неясным остается вопрос о том,как передать управление обработчику
исключения?Для ответа на него нужно разобраться с проблемой взаимодействия
процессора и сопроцессора при возникновении исключения.
В главе 2 мы упоминали о существовании группы системных регистров про-
цессора.В контексте нашего рассмотрения интерес представляет один из них —
регистр CRO.Он имеет несколько битов,имеющих отношение к сопроцессору
(табл.17.3).
Таблица 17.3. Биты CRO,имеющие отношение к сопроцессору
Положение
бита в CRO
Название
бита
МР (Math
Present)
Назначение
Сопроцессор присутствует.Бит должен быть
установлен в 1Положение
бита в CRO
Название
бита
ЕМ (Emulation
Math)
TS (Ta ^k
Switched)
ET (Extension
Type)
NE (Numeric
Error)
Назначение
Эмуляция сопроцессора.Когда ЕМ =1,выполнение
любой команды сопроцессора вызывает исключение 7.
В программах для микропроцессосоров 18086...1386
это позволяло иметь альтернативные фрагменты кода
для выполнения одинаковых вычислений
с использованием команд сопроцессора (ЕМ =0)
и без них (ЕМ =1),то есть тогда,когда в конкретной
конфигурации компьютера сопроцессор отсутствует
Задача переключена.Бит предназначен для
согласования контекстов основного процессора
и сопроцессора.Бит TS устанавливается в единицу
при каждом переключении задачи.Состояние этого
бита проверяется процессором,если очередной
|
|
|
выбранной командой является команда сопроцессора.
Если бит TS установлен в единицу,то процессор
возбуждает исключение 7,обработчик которого
выполняет необходимые действия,возможно,
по сохранению или восстановлению контекста
вычислений с плавающей точкой.С битом TS
работает команда CLTS,которая устанавливает
значение этого бита в 0
Тип расширения.Единичное значение этого бита
означает поддержку инструкций сопроцессора
Численная ошибка.Бит определяет способ обработки
исключений сопроцессора:через сигнал внешнего
прерывания или путем генерации исключения
(см.далее)
Начиная с модели i486 процессор и сопроцессор размещаются в одном корпу-
се.Это упростило организацию взаимодействия между ними.Рассмотрим процес-
сы,протекающие в к эмпьютере при возникновении одного из шести перечислен-
ных ранее исключений сопроцессора.При возникновении ситуации исключения
сопроцессор устанавливает бит суммарной ошибки ES в регистре состояния SWR
и формирует на однс м из своих выходов сигнал ошибки.Этот сигнал ошибки од-
новременно воспринимается самим процессором,который генерирует исключе-
ние 10h,и в то же самое время,независимо от процессора,заводится на вход IRQ13
программируемого контроллера прерываний,обработчик которого вызывается
через вектор прерывания 75h [8 ].Таким образом,появление сигнала ошибки на
выходе сопроцессора приводит к генерации в основном процессоре двух исключе-
ний с номерами 10h я 75h.
Исключение 10п!является синхронным,так как вызов его обработчика санк-
ционируется процессором при выполнении команд WAIT/FWAIT.Данные команды
в процессорах i486 и Pentium встроены практически во все команды сопроцессора
за исключением некоторых команд управления,поэтому работа любой команды
сопроцессора начинается с выяснения того,было ли зафиксировано какое-нибудьиз незамаскированных исключений.Здесь важно то,что контекст вычислитель-
|
|
|
ной ситуации после выполнения команды,вызвавшей исключение,оказывается
полностью сформированным (так как исключение синхронное,то есть ожидаемое)
и с ним можно корректно работать.
Если сигнал поступает на вход программируемого контроллера прерываний
IRQ13,то обработка исключения 75h может начаться в процессоре раньше,чем
в сопроцессоре закончит выполняться команда,вызвавшая исключение,то есть
в этом случае обработка прерывания является асинхронной к вычислительному
процессу.
Необходимо отметить влияние бита NE на процессы,протекающие в компьюте-
ре при возникновении исключения.Его состояние определяет стиль обработки
исключения процессором.Если бит NE =1,то процессор возбуждает исключение
16 (обработка в стиле 1286 и выше),если NE =0,то при возникновении исключения
процессор останавливается и ждет прерывания от программируемого контролле-
ра прерываний (обработка в стиле 18086).По умолчанию бит NE устанавливается в 0.
Если посмотреть на распределение прерываний в реальном и защищенном ре-
жимах,то необходимо обратить внимание на номер 7 вектора прерываний — обра-
щение к несуществующему сопроцессору.Прерывание появилось в процессоре 1286,
для которого сопроцессор не являлся обязательным устройством.Для того чтобы
программа,выполняющая математические вычисления,была независимой от ап-
паратной конфигурации конкретного компьютера,писалось два варианта фраг-
ментов кода,на которых эти вычисления выполнялись,— один с использованием
команд сопроцессора и второй с использованием целочисленных команд.При рас-
познавании в потоке команд инструкций сопроцессора процессоры 1286 и 1386 про-
веряли бит эмуляции сопроцессора ЕМ (см.табл.17.3).Если он был равен 1,то
процессор возбуждал исключение 7.Это означало,что сопроцессора в конфигура-
ции компьютера нет и его функции должны эмулироваться командами целочис-
ленного устройства.Забота об установке бита ЕМ ложилась на системное программ-
ное обеспечение.
Для процессоров i486 и Pentium состояние вычислительной среды определяет-
ся состоянием регистров после выполнения команды FINIT и содержимым регист-
ра CRO (биты МР и NE).
Что должен делать обработчик исключений сопроцессора?Его действия зави-
|
|
|
сят от того,какое незамаскированное исключение им обрабатывается.Следует
отметить основные действия по обработке любого исключения.
1.Сохранение среды сопроцессора командой FSTENV.Это необходимо для после-
дующего выяснения причин исключения,а в среде сопроцессора как раз и за-
фиксировано состояние регистров управления сопроцессором при возникно-
вении исключения.
2.Сброс установленных битов исключений в регистре SWR для предотвращения
циклического возникновения исключений.
3.Выяснение типа исключения.Если незамаскированными являются исключе-
ния нескольких типов,то обработчик путем анализа соответствующих битов
в регистре SWR должен определить их.Заметим,что содержимое SWR берется из
сохраненной при входе в процедуру по команде FSTENV среды сопроцессора.
Выполнение действий по корректировке ситуации.
5.Возвращение в прерванную программу (командой IRET).
Однако выяснить причину исключения мало,да это и несложно.Важно,испра-
вив ситуацию,вернуть управление прерванной программе.В защищенном режи-
ме работы процессора прерывания (исключения)делятся на несколько групп:сбои,
ловушки,исключения.Это деление осуществляется в зависимости от того,какая
информация сохраняв тся о месте возникновения прерывания (исключения)и воз-
можности возобновления прерванной программы.Для сопроцессора ситуация ана-
логична.Здесь инфор мация о месте возникновения исключения зависит от типа
исключения.Так,для исключений недействительной операции,деления на ноль
и денормализованног(э операнда запоминается адрес команды,вызвавшей исклю-
чение.То есть ситуация для этих типов исключений распознается,и исключение
возбуждается до исполнения команды сопроцессора (по классификации для за-
щищенного режима -• это сбой).При этом операнды в стеке ив памяти не моди-
фицируются.Для остальных типов исключений ошибочная ситуация распознает-
ся после выполнения действий «виноватой» команды.Это означает,что в стеке
|
|
|
в качестве адреса места возникновения исключения запоминается адрес следую-
щей (после виновниц ы)команды программы.При этом операнды в памяти и в ре-
гистровом стеке,возможно,будут изменены.Ваши действия должны учитывать
эти особенности возникновения различных типов исключений.
i
!
Использование отладчика
Отладчик Turbo Debuger предоставляет широкие возможности для отладки про-
грамм,использующих сопроцессор.Для наблюдения за состоянием регистров,со-
ставляющих программную модель сопроцессора в среде Turbo Debuger,необходи-
мо открыть специальное окно Numeric processor.Для этого выберите пункт главного
меню View > Numeric processor или нажмите сочетание клавиш Alt+V и далее N.По
умолчанию окно появится в компактном виде.Для того чтобы раскрыть его пол-
ностью,щелкните мь шью на стрелке в правом верхнем углу окна.
В заголовке окна отображаются четыре сообщения.
Модель сопроцессора (автоматически определяется отладчиком).
«IPTR=...» — сообщение о текущем содержимом указателя команд.Этот указа-
тель содержит физический (20-разрядный)адрес памяти,по которому распо-
ложена последняя выполнявшаяся инструкция сопроцессора.
ж «OPTR=...» — coo эщение об адресе памяти,к которому обращалась последняя
команда сопроцессора (если она имела адресный операнд).
9 «OPCODE=...» — |сообщение о коде операции последней исполняемой коман-
ды сопроцессора.Интересно отметить то,как формирует отладчик код опера-
У!Ы отмечали,что машинный код операции всех команд со-
сется с одинаковой последовательности битов — 11011,
ции в этом поле,
процессора начи
поэтому в поле OPCODE эти биты отбрасываются.Например,код команды fid —
Od906h (в двоичнфм виде — 1101 1001 0000 ОНО).Убираем пять битов,одина-
ковых для кода операции каждой команды сопроцессора,и получаем то,чтовидим в поле OPCODE заголовка окна Numeric processor,— 0106h (0000 0001 0000
ОНО).
В окне Numeric processor выделяются три области.Сразу заметим,что в отличие
от областей окна CPU области окна Numeric processor нельзя раскрывать отдельно.
Основную часть окна Numeric processor занимает область Registers,которая отража-
ет состояние восьми регистров стека сопроцессора ST(0)...ST(7).Указываются только
логические номера регистров.Наиболее полная информация о регистрах стека
предоставляется,если окно Numeric processor развернуто.Рассмотрим поля Registers,
описывающие состояние каждого из регистров стека сопроцессора.Первое поле
показывает состояние регистра.Возможные значения в этом поле следующие:
EMPTY -«пустой»;
VALID — в регистре корректное вещественное число;;
ZERO — в поле нулевое значение;
NaN — в регистре находится специальное численное значение — нечисло (Not
|
|
|
a Number).
Второе поле показывает логический номер регистра стека.Третье поле содер-
жит значения в регистре в виде 80-разрядного числа с плавающей точкой.Четвер-
тое поле показывает содержимое регистра стека в шестнадцатеричном виде.
В ходе отладки вы можете влиять на содержимое регистров стека.Для этого
в области Registers можно вызвать контекстное меню,активизируемое правой кноп-
кой мыши.В меню три команды:
в ZERO — обнуление содержимого регистра;
• EMPTY — освобождение регистра стека,при этом содержимое самого регистра
стека не изменяется,а изменению подвергается только тег в регистре тегов,
в который заносится значение lib;
it CHANGE — запись в регистр стека некоторого значения,которое должно быть
в допустимом формате в соответствии с синтаксисом ассемблера.
Следующую область окна Numeric processor условно можно назвать Control.Об-
ласть Control содержит совокупность полей,названия которых совпадают с назва-
ниями битов или полей битов в регистре управления сопроцессором CWR.Пере-
числим эти поля:
.1 1 IM — маска недействительной операции;
DM — маска денормализованного операнда;
ZM — маска деления на нуль;
ОМ — маска переполнения;
- UM — маска отрицательного переполнения;
РМ — маска точности;
IEM — маска запроса на прерывание (для i8087);
.PC — поле управления точностью;
RC — поле управления округлением;
1C — поле управления значением бесконечности. Контекстное меню области Control содержит всего одну команду — Toggle.Ее
назначение — циклическое изменение содержимого активного (в котором нахо-
дится курсор)поля.
Третья область ок та Numeric processor — Status — содержит совокупность полей,
названия которых совпадают с названиями битов или полей битов в регистре со-
стояния сопроцессор 1SW R:
IE — ошибка недействительной операции;
'DE — ошибка дено{>мализованного операнда;
-ZE — ошибка делещия на нуль;
ОЕ — ошибка переполнения;
UE — ошибка отрицательного переполнения;
-РЕ — ошибка точности;
• IR — маска запросу на прерывание;
-СС — код условия (состояние битов СЗ,С2,С1,СО);
-ST — указатель вер шины стека (поле ТОР регистра SWR).
Контекстное меню области Status содержит всего одну команду — Toggle.Ее на-
значение — цикличес кое изменение содержимого активного поля.
Сам процесс отладки программы ничем не отличается от процесса отладки про-
граммы для основного процессора.
Общие рекомендации
|
|
|
