Exception — Änderungen 8032 → 9187

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Als Exception (engl. Ausnahme) bezeichnet man einen Fehler, der während des Ausführens eines Programmes auftritt. Es entsteht also eine Ausnahmesituation, in der die Programmausführung nicht wie geplant fortgesetzt werden kann. Das kann passieren, wenn man beispielsweise eine Zahl durch 0 dividieren will.
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Als Exception (engl. Ausnahme) bezeichnet man einen Fehler, der während des Ausführens eines Programmes auftritt. Es entsteht also eine Ausnahmesituation, in der die Programmausführung nicht wie geplant fortgesetzt werden kann. Eine der bekanntesten Exception ist die 'Divide by Zero'-Exception, die auftritt, wenn man versucht durch Null zu teilen.
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Auf der x86-Architektur löst eine Exception, die nicht abgefangen wird, zunächst einen Double Fault aus, der selbst wieder eine Exception ist. Wird auch der Double Fault nicht abgefangen, führt dies zum Triple Fault und ein CPU-Reset wird durchgeführt.
 
Auf der x86-Architektur löst eine Exception, die nicht abgefangen wird, zunächst einen Double Fault aus, der selbst wieder eine Exception ist. Wird auch der Double Fault nicht abgefangen, führt dies zum Triple Fault und ein CPU-Reset wird durchgeführt.
  
 
== Abfangen von Exceptions ==
 
== Abfangen von Exceptions ==
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Wird noch editiert.
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Die Exceptions sind im Grunde wie [[Interrupt]]s. Sie werden aber nichht von der Software über die "int x"-Instruktion ausgelöst, sondern von der CPU selbst, wenn diese auf Fehler in der Codeausführung stößt. Die Exceptions werden den Interrupts 0 bis 31 zugeordent. D.h., um Exceptions abzufangen, muss man die entsprechenden Interrupts abfangen und behandeln.
  
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== Planmäßiger Einsatz von Exceptions ==
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=== Behandeln von Exceptions ===
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Exceptions können vom Kernel auch dazu benutzt werden, bestimmte Aktionen eines Userspace-Programms abzufangen und darauf zu reagieren. Die Exception stellt in diesem Sinn keinen echten Fehler dar, sondern der Kernel führt nötige Aktionen durch und lässt das Programm anschließend weiterlaufen.
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Wie bei allen Interrupts legt die CPU die Werte der Register CS, EIP, EFLAGS, SS und ESP auf dem [[Stack]] ab, bevor sie die in die [[ISR|Interrupt-Behandlungs-Routine]] springt. Bei manchen Exceptions legt die CPU zusätzlich noch einen Fehlercode auf den Stack, der zusätzliche Informationen zum Fehler enthält. Wie dieser Fehlercode zu interpretieren ist, wird unten bei den Excpetions beschrieben. Zu beachten ist außerdem, dass das CS:EIP Registerpaar bei Exceptions des Typs Fault immer auf die Instruktion zeigen, die den Fehler verursachte, bei den anderen Exceptions muss dies nicht der Fall sein.
  
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Das typische Beispiel für solche Exceptions ist der Page Fault. Wenn bei aktiviertem [[Paging]] eine Speicherseite nicht zugegriffen werden kann, kann das beispielsweise daran liegen, dass diese Seite auf die Festplatte ausgelagert worden ist. In diesem Fall lädt der Kernel die Seite wieder in den Speicher und springt zurück in das Programm.
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== Arten von Exceptions ==
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Man teilt Exceptions in drei Arten ein:
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist Copy on Write. Es kommt zum Einsatz, wenn ganze Pages kopiert werden - z.B. bei unixoiden Systemen bei fork(), dem Klonen von Prozessen. Dabei werden alle zu kopierenden Seiten zunächst nicht wirklich kopiert, sondern sowohl im alten als auch neuen Prozess als schreibgeschützt markiert. Erst bei Bedarf, also wenn sich die Originalpage und Kopie zum ersten Mal unterscheiden, wird wirklich kopiert: Beim ersten Schreibzugriff auf eine solche Seite wird ein Page Fault abgefangen (der ausgelöst wird, weil der Bereich schreibgeschützt ist) und eine zweite Page für die Kopie alloziert.
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* '''Traps''' (Fallen): Unterbrechen ein Programm nach einer bestimmten Instruktion oder nach einer Instruktion an einer bestimmten Stelle.
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* '''Faults''' (Fehler): Unterbrechen ein Programm, wenn eine Instruktion nicht ausgeführt werden kann. Der Kernel kann den Fehler aber ggf. beheben und dann das Programm fortfahren. Manche Fehler sind sogar planmäßig vom Kernel eingesetzt, so z.B der Page Fault.
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* '''Aborts''' (Abbrüche): Sind nicht behebbare Fehler.
  
 
== Liste der Exceptions ==
 
== Liste der Exceptions ==
 
{| {{Prettytable}}
 
{| {{Prettytable}}
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! Vektor || Bezeichnung
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! Vektor || Bezeichnung || Typ || Fehlercode
 
|-
 
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| 0x00 || #DE - Divide by Zero
+
| 0x00 || #DE - Divide by Zero || Fault || nein
 
|-
 
|-
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| 0x01 || #DB - Debug
+
| 0x01 || #DB - Debug || Fault/Trap || nein
 
|-
 
|-
−
| 0x02 || NMI
+
| 0x02 || [[NMI]] || - || nein
 
|-
 
|-
−
| 0x03 || #BP - Break Point
+
| 0x03 || #BP - Breakpoint || Trap || nein
 
|-
 
|-
−
| 0x04 || #OF - Over Flow
+
| 0x04 || #OF - Overflow || Trap || nein
 
|-
 
|-
−
| 0x05 || #BR - Bound Range
+
| 0x05 || #BR - Bound Range || Fault || nein
 
|-  
 
|-  
−
| 0x06 || #UD - Invalid Opcode
+
| 0x06 || #UD - Invalid Opcode || Fault || nein
 
|-
 
|-
−
| 0x07 || #NM - Device Not Available
+
| 0x07 || #NM - Device Not Available || Fault || nein
 
|-
 
|-
−
| 0x08 || #DF - Double Fault
+
| 0x08 || #DF - Double Fault || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x09 || Coprocessor Segment Overrun
+
| 0x09 || Coprocessor Segment Overrun || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x0a || #TS - Invalid TSS
+
| 0x0a || #TS - Invalid TSS || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x0b || #NP - Segment not Present
+
| 0x0b || #NP - Segment not Present || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x0c || #SS - Stack
+
| 0x0c || #SS - Stack || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x0d || #GP - General Protection
+
| 0x0d || #GP - General Protection || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x0e || #PF - Page Fault
+
| 0x0e || #PF - Page Fault || ||
 
|- bgcolor="#bbb"
 
|- bgcolor="#bbb"
−
| 0x0f || ''Reserviert''
+
| 0x0f || ''Reserviert'' || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x10 || #MF - x87 Floating Point
+
| 0x10 || #MF - x87 Floating Point || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x11 || #AC - Alignment Check
+
| 0x11 || #AC - Alignment Check || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x12 || #MC - Machine Check
+
| 0x12 || #MC - Machine Check || ||
 
|-
 
|-
−
| 0x13 || #XF - SIMD Floating Point
+
| 0x13 || #XF - SIMD Floating Point ||
 
|- bgcolor="#bbb"
 
|- bgcolor="#bbb"
−
| 0x14-0x1f || ''Reserviert''
+
| 0x14-0x1f || ''Reserviert'' || ||
 
|}
 
|}
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 +
== Nähere Erläuterung ==
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=== Divide By Zero ===
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Tritt bei den DIV und IDIV Instruktionen auf, wenn der Teiler Null ist.
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=== Debug ===
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Wird durch die [[Debug Register]] gesteuert.
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=== Breakpoint ===
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Diese Exception wird durch die "int 3"-Instruktion ausgelöst und kann zu Debugging-Zwecken genutzt werden.
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Die "int 3"-Instruktion besitzt einen speziellen Opcode und ist nur ein Byte groß. Das CS:EIP Registerpaar auf dem Stack zeigt auf die Instruktion '''nach''' der "int 3"-Instruktion.
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=== Overflow ===
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Die Overflow-Exception wird durch die "into"-Instruktion ausgelöst. Die CPU überprüft das Overflow-Flag und löst dann diese Exception aus, wen es gesetzt ist.
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=== Bound Range ===
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Diese Exceptions wird durch die "bound"-Instruktion ausgelöst, die Arrays auf Grenzen überprüft.
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 +
=== Invalid Opcode ===
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Wird ausgelöst, wenn die CPU auf einen ungültigen Opcode oder einen gültigen Opcode mit ungültigen Parametern stößt.
 +
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=== Device Not Available ===
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Wird ausgelöst, wenn ein FPU-Instruktion ausgeführt werden soll, obwohl an den Computer keine FPU angeschlossen ist. Dieser Fehler ist bei neueren Computern eher nicht mehr relevant.
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//TODO: die restlichen Exceptions beschreiben
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//TODO: Exceptions mit der Tabelle oben verlinken
  
 
== Weblinks ==
 
== Weblinks ==
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http://www.logix.cz/michal/doc/i386/chp09-08.htm
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http://www.logix.cz/michal/doc/i386/chp09-08.htm (Englisch)
 
[[Kategorie:Glossar]]
 
[[Kategorie:Glossar]]