Linux中斷子系統(tǒng)硬件架構

中斷子系統(tǒng)硬件架構

一個完整的設備中，與中斷相關的硬件可以劃分為3類，它們分別是：設備、中斷控制器和CPU本身。

設備：設備是發(fā)起中斷的源，當設備需要請求某種服務的時候，它會發(fā)起一個硬件中斷信號，通常，該信號會連接至中斷控制器，由中斷控制器做進一步的處理。在現(xiàn)代的移動設備中，發(fā)起中斷的設備可以位于soc（system-on-chip）芯片的外部，也可以位于芯片的內(nèi)部，因為目前大多數(shù)soc 都集成了大量的硬件 IP，例如 I2C、SPI、Display Controller 等等，就是內(nèi)部中斷源。

中斷控制器：中斷控制器負責收集所有中斷源發(fā)起的中斷，現(xiàn)有的中斷控制器幾乎都是可編程的，通過對中斷控制器的編程，我們可以控制每個中斷源的優(yōu)先級、中斷的電氣類型，還可以打開和關閉某一個中斷源，在smp系統(tǒng)中，甚至可以控制某個中斷源發(fā)往哪一個CPU 進行處理。對于 ARM 架構的 soc，使用較多的中斷控制器是VIC（Vector Interrupt Controller），進入多核時代以后，GIC（General Interrupt Controller）的應用也開始逐漸變多。STM32單片機的中斷控制器叫 NVIC，ARM架構的中斷控制器一般為GIC，不同架構有不同的中斷控制器。

CPU：最終響應中斷的部件，它通過對可編程中斷控制器的編程操作，控制和管理者系統(tǒng)中的每個中斷，當中斷控制器最終判定一個中斷可以被處理時，他會根據(jù)事先的設定，通知其中一個或者是某幾個
cpu 對該中斷進行處理，雖然中斷控制器可以同時通知數(shù)個 cpu 對某一個中斷進行處理，實際上，最后只會有一個 cpu 相應這個中斷請求，但具體是哪個 cpu進行響應是可能是隨機的，中斷控制器在硬件上對這一特性進行了保證，不過這也依賴于操作系統(tǒng)對中斷系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)。

為什么需要中斷控制器？

CPU 要做的事情主要是運算。一個 CPU 有很多個中斷可以使用，他們之間也有優(yōu)先級。由于中斷過多，我們需要中斷進入 CPU處理之前，先進入中斷控制器，讓中斷控制器來控制中斷的優(yōu)先級、觸發(fā)方式、enable 和 disable等，為CPU減輕負擔，讓CPU專注于運算。