簡單的PCI總線INTx中斷實(shí)現(xiàn)流程

一個(gè)簡單的PCI總線INTx中斷實(shí)現(xiàn)流程，如下圖所示。

1. 首先，PCI設(shè)備通過INTx邊帶信號(hào)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，經(jīng)過中斷控制器（Interrupt Controller，PIC）后，轉(zhuǎn)換為INTR信號(hào)，并直接發(fā)送至CPU；

2. CPU收到INTR信號(hào)置位后，意識(shí)到了中斷請(qǐng)求的發(fā)生，但是此時(shí)并不知道是什么中斷請(qǐng)求。于是通過一個(gè)特殊的指令來查詢中斷請(qǐng)求信息，該過程一般被稱為中斷應(yīng)答（Interrupt Acknowledge）；

3. 該特殊指令被發(fā)送至PIC后，PIC會(huì)返回一個(gè)8bits的中斷向量（Interrupt Vector）值給CPU。該中斷向量值與其發(fā)送的INTR請(qǐng)求是對(duì)應(yīng)的；

4. CPU收到來自PIC的中斷向量值后，會(huì)去其Memory中的中斷向量表（Interrupt Table）中查找對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序（Interrupt Service Routines，ISR）在Memory的位置；

5. 然后CPU讀取ISR程序，進(jìn)而處理該中斷。

上面的例子主要是基于早期的單核CPU設(shè)計(jì)的，并沒有考慮到目前多核CPU的情況。因此，在后續(xù)的PCI Spec中，將PIC替換為IO APIC（Advanced Programmed Interrupt Controller）。如下圖所示：

實(shí)際上，在PCIe總線中，傳統(tǒng)的中斷機(jī)制（INTx）已經(jīng)很少被使用，很多應(yīng)用甚至直接將該功能禁止了。無論是在PCI總線（V2.3及以后的版本），還是PCIe總線中，都可以通過配置空間中的配置命令寄存器（Configuration Command Register來禁止INTx中斷機(jī)制），如下圖所示。不過，需要特別注意的是，雖然該bit的名稱為中斷禁止（Interrupt Disable），但是其只會(huì)影響INTx，對(duì)MSI/MSI-X不會(huì)造成影響。因?yàn)镸SI/MSI-X的使能（或禁止）是通過配置空間中的MSI/MSI-X Capability Command Register來實(shí)現(xiàn)的，并且一旦使能了MSI/MSI-X，PCI總線/PCIe總線便會(huì)自動(dòng)地禁止INTx。

并且可以通過配置狀態(tài)寄存器的中斷狀態(tài)（Interrupt Status）bit來確定當(dāng)前的中斷狀態(tài)，如下圖所示：

INTx相關(guān)的寄存器在配置空間的位置如下圖所示，Interrupt Pin和Interrupt Line分別定義了中斷邊帶信號(hào)引腳號(hào)（INTA#~INTD#）和中斷向量號(hào)（IRQ0~IRQ255）。

然而，PCIe總線繼承了PCI總線的INTx中斷機(jī)制，但是在實(shí)際的PCIe設(shè)備之間的中斷信息傳輸中使用的并非邊帶信號(hào)INTx，而是基于消息（Message）的。其中Assert_INTx消息表示INTx信號(hào)的下降沿。Dessert_INTx消息表示INTx信號(hào)的上升沿。當(dāng)發(fā)送這兩種消息時(shí)，PCIe設(shè)備還會(huì)將配置空間的相關(guān)中斷狀態(tài)bit的值更新。對(duì)于PCIe-PCI（X）橋設(shè)備來說，會(huì)將接收到的來自PCI/PCI-X總線的INTx信號(hào)轉(zhuǎn)換為消息，在往上級(jí)發(fā)送。一個(gè)簡單的例子如下圖所示：

INTx消息的格式為：

橋設(shè)備中的INTx消息的類型與設(shè)備號(hào)的映射關(guān)系如下圖所示：

對(duì)應(yīng)的，一個(gè)簡單的例子如下：

當(dāng)多個(gè)設(shè)備使用同一個(gè)中斷信號(hào)線時(shí)，只有先置位的設(shè)備會(huì)被中斷控制器響應(yīng)。但是該中斷信號(hào)線，并不會(huì)因?yàn)槠渲幸粋€(gè)設(shè)備的中斷請(qǐng)求得到響應(yīng)便被清除，而是會(huì)等到所有的發(fā)送請(qǐng)求的設(shè)備的中斷請(qǐng)求都得到了響應(yīng)之后。如下圖所示：