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GIC-500控制器支持GICv3架構(gòu)，具有以下中斷類型：

• SGI（軟件觸發(fā)中斷），16個

  ID0～15，處理器之間的中斷，也就是說一個core產(chǎn)生的中斷被送到其他core上。每個core上的SGI相互獨立（設(shè)置獨立、ID范圍獨立）。

• PPI（私有的外設(shè)中斷），16個

  ID16～31，每個處理器核心的私有中斷，PPI會被送到指定的CPU上處理。

• SPI（共享的外設(shè)中斷），960個

  ID32～991，對應(yīng)了spi[991:32]位。你可以對每個SPI進行編程，使其針對一個特定的核或任何核。在一個核上激活一個SPI，就會激活所有核的SPI。也就是說，GIC-500最多允許一個核來激活一個SPI。每個SPI的設(shè)置也在所有內(nèi)核之間共享。

• LPI（指定區(qū)域的外設(shè)中斷）

GIC-500始終支持多達57344個LPI，有一個緩存用于保存最頻繁中斷的設(shè)置。ITS和LPI的設(shè)置存儲在主存儲器中，因此一個高速緩存的缺失可能會導(dǎo)致多達三次的內(nèi)存往返。第一個LPI的ID號是8192。

LPI通常用于產(chǎn)生基于消息的中斷的外圍設(shè)備。一個LPI在一個給定的時間內(nèi)只針對一個內(nèi)核。當外設(shè)寫到ITS（中斷映射服務(wù)）時就會產(chǎn)生LPI，ITS（中斷映射服務(wù)）也持有控制LPI產(chǎn)生和維護的寄存器。ITS（中斷映射服務(wù)）提供中斷ID轉(zhuǎn)換，如果系統(tǒng)MMU也存在于這些外設(shè)中，則允許外設(shè)直接由虛擬機擁有。因此LPI更適合虛擬機。

GIC的一般架構(gòu)

GIC控制器由仲裁單元、再分配單元、中斷映射單元和CPU接口模塊組成。仲裁單元為每一個中斷源維護了一個狀態(tài)機，狀態(tài)包含inactive、pending、active和active and pending。

• 仲裁單元：提供了SPI的路由配置，并保存所有相關(guān)的路由和優(yōu)先級信息。

• 再分配單元：提供了PPI和SGI的配置設(shè)置，總是在有限的時間內(nèi)向CPU接口提交具有最高優(yōu)先級的未決中斷。

SPI中斷檢測流程

當GIC檢測到中斷發(fā)生的時候，將其標記為pending狀態(tài)。

對于處于pending的中斷，仲裁單元會確定目標CPU，將中斷請求發(fā)送到這個CPU上。

對于每個CPU，仲裁單元會從pending中的中斷選擇優(yōu)先級最高的，然后將其發(fā)到目標CPU的interaface上

CPU interface會決定這個中斷是否可以發(fā)給CPU。如果可以發(fā)送，則GIC發(fā)送一個中斷請求信號給該CPU，使得CPU進入中斷異常。

當CPU進入中斷異常后，中斷處理程序會去讀取GICC_IAR寄存器來響應(yīng)中斷，寄存器會返回硬件中斷號。

當處理器完成中斷服務(wù)后，必須發(fā)送一個EOI（End of Interrupt）給GIC控制器。

中斷優(yōu)先級搶占

GIC控制器支持中斷優(yōu)先級搶占功能。對于優(yōu)先級高的中斷A，如果有一個低優(yōu)先級且處于pending狀態(tài)的中斷B，GIC會做出裁決，讓A去搶占B，優(yōu)先將A的中斷請求發(fā)送給CPU。CPU也會應(yīng)答高優(yōu)先級中斷。

下圖是GIC400中的時序圖。假設(shè)M和N都是SPI類型的中斷并通過FIQ來處理，高電平觸發(fā)，N比M優(yōu)先級高，它們的目標CPU相同。

工作流程如下：

T1

GIC的仲裁單元檢測到中斷輸入M的引腳電平出現(xiàn)了電平變化，

T2

此時仲裁單元設(shè)置中斷M得狀態(tài)為pending。

T17

經(jīng)過tph個時鐘后，CPU interface會拉低nFIQCPU[n]信號（在中斷M變成pending后，大概需要15個周期來拉低nFIQCPU[n]信號），仲裁單元需要這15個周期來判斷pending狀態(tài)下哪個中斷優(yōu)先級最高。

T42

仲裁單元檢測到另一個優(yōu)先級更高的中斷N。

T43

接著T42，仲裁單元用中斷N替換中斷M為當前pending狀態(tài)下優(yōu)先級最高的中斷，并且設(shè)置中斷N的狀態(tài)的pending。

T58

CPU interface在nFIQCPU[n]信號低的狀態(tài)下，更新GICC_IAR寄存器中的Interrupt ID域，將該域的值變?yōu)橹袛郚的硬件中斷號。

T61

CPU（Linux中的中斷服務(wù)程序）讀取GICC_IAR寄存器，即軟件響應(yīng)了中斷。這時仲裁單元又會把中斷N的狀態(tài)從pending設(shè)置為active and pending。

T61～T131：Linux處理中斷N的中斷服務(wù)程序

T64時刻，在中斷N被Linux內(nèi)核響應(yīng)后的3個時鐘內(nèi)，CPU interface模塊完成了對nFIQCPU[n]信號的deasserts，即拉高了nFIQCPU[n]信號。

T126時刻外設(shè)也deassert了該中斷N；

T128時刻移除了該中斷N的pending狀態(tài)；

T131時刻，Linux中的內(nèi)核中斷服務(wù)程序?qū)⒅袛郚的ID號寫入GICC_EOIR寄存器完成中斷N的全部處理過程。

T146、T211和T214

在將中斷N的ID號寫入GICC_EOIR寄存器后的tph個時鐘后，仲裁單元會選擇下一個最高優(yōu)先級的中斷M，發(fā)送中斷請求給CPU interface模塊。CPU interface模塊會拉低nFIQCPU[n]信號來向CPU報告這個中斷M。

T211時刻，Linux中的內(nèi)核中斷服務(wù)程序讀取GICC_IAR寄存器來響應(yīng)中斷，仲裁單元將中斷M設(shè)置為active and pending。

T214時刻，在CPU響應(yīng)中斷后的3個時鐘內(nèi)，CPU interface模塊會拉高nFIQCPU[n]信號來完成更多動作。

總結(jié)

對于中斷時序來說，如果出現(xiàn)更高優(yōu)先級的中斷，仲裁單元會優(yōu)先處理，將其設(shè)置為優(yōu)先級最高的pending狀態(tài)。

對于pending狀態(tài)的處理，大致流程是：

CPU interface模塊拉低nFIQCPU[n]信號來向CPU報告中斷；

Linux中斷服務(wù)程序讀取GICC_IAR寄存器來響應(yīng)中斷，并且設(shè)置狀態(tài)為active and pending；

響應(yīng)后的三個周期內(nèi)，CPU interface模塊拉高nFIQCPU[n]信號

移除當前中斷的pend ing狀態(tài)

Linux中斷服務(wù)程序將中斷的硬件ID寫入GICC_EOIR。

處理下一個中斷。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【中断篇】中断控制器及中断检测时序的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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