InterruptDescriptorTable

IDT（Interrupt Descriptor Table：割り込み記述子表）

IDTとは、割り込みと割り込みハンドラ（割り込みに対応する処理）を結びつけるテーブルです。

割り込み（キーボード押下やマウス操作など）が発生した場合に、どのような処理を実行するのかという情報を管理します。

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。

（リアルモードの場合、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。）

IDTのゲート・ディスクリプタとは

ゲート・ディスクリプタとは、割り込みハンドラ関連情報を管理するデータ構造体です。

IDTは、ゲートディスクリプタの配列であり、最大256エントリを設定出来ます。

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

割り込みゲート・ディスクリプタ

割り込みゲートディスクリプタは、以下のような構造体で表すことができます。


struct gate_descriptor{
    unsigned short  base_low;  /* 割り込み時の実行関数アドレス下位16bit */
    unsigned short  selector;  /* セグメントセレクタ */
    unsigned char   reserved;  /* Intel予約領域 */
    unsigned char   flags;     /* 割り込み種類識別用 */
    unsigned short  base_high; /* 割り込み時の実行関数アドレス上位16bit */
} __attribute__ ((packed));
typedef struct gate_descriptor gate_descriptor_t;

reserved
- 予約領域は使用できないので、通常「0」を設定します。

flagsは以下の構造になります。


struct gatedesc_flags{
  unsigned type:4;      /* type */
  unsigned s:1;         /* descriptor type (0 for system segment) */
  unsigned dpl:2;       /* descriptor privilege level */
  unsigned p:1;         /* present bit */
};

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)を示します。
DPL フラグ
- セグメントの特権レベル（アクセスの制御）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。
D フラグ
- ゲートのサイズ。(1=32bit,0=16bit)

IDTR (Interrupt Descriptor Tbale Register)

IDTRとは、IDTの先頭アドレスとサイズ(リミット)を記録するレジスタです。

CPUは割り込み処理を行う際、IDTRを参照して、IDT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。


struct idtr{
    unsigned short size;  /* IDTのサイズ */
    unsigned int   base;  /* IDTのアドレス */
} __attribute__ ((packed));
typedef struct idtr idtr_t;

LIDT命令

LIDT命令を使ってIDTRにIDTのサイズとアドレスを格納します。


static inline void
load_idtr(void)
{
    __asm__ __volatile__("lidt %0" :: "m"(idtr));
}

割り込み処理の流れ

割り込みハンドラの呼び出しは以下の流れになります。

割り込み発生。
IDTRを参照する。
IDTを参照する。
割り込みハンドラを実行する。
割り込み発生前の状態に戻る。