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GIC-500控制器支持GICv3架構，具有以下中斷類型：

• SGI（軟件觸發中斷），16個

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

• PPI（私有的外設中斷），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（共享的外設中斷），960個

  ID32～991，對應了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的設置也在所有內核之間共享。

• LPI（指定區域的外設中斷）

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置。ITS和LPI的設置存儲在主存儲器中，因此一個高速緩存的缺失可能會導致多達三次的內存往返。第一個LPI的ID號是8192。

LPI通常用于產生基于消息的中斷的外圍設備。一個LPI在一個給定的時間內只針對一個內核。當外設寫到ITS（中斷映射服務）時就會產生LPI，ITS（中斷映射服務）也持有控制LPI產生和維護的寄存器。ITS（中斷映射服務）提供中斷ID轉換，如果系統MMU也存在于這些外設中，則允許外設直接由虛擬機擁有。因此LPI更適合虛擬機。

GIC的一般架構

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機，狀態包含inactive、pending、active和active and pending。

• 仲裁單元：提供了SPI的路由配置，并保存所有相關的路由和優先級信息。

• 再分配單元：提供了PPI和SGI的配置設置，總是在有限的時間內向CPU接口提交具有最高優先級的未決中斷。

SPI中斷檢測流程

當GIC檢測到中斷發生的時候，將其標記為pending狀態。

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

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

CPU interface會決定這個中斷是否可以發給CPU。如果可以發送，則GIC發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寄存器來響應中斷，寄存器會返回硬件中斷號。

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

中斷優先級搶占

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

下圖是GIC400中的時序圖。假設M和N都是SPI類型的中斷并通過FIQ來處理，高電平觸發，N比M優先級高，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的引腳電平出現了電平變化，

T2

此時仲裁單元設置中斷M得狀態為pending。

T17

經過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狀態下哪個中斷優先級最高。

T42

仲裁單元檢測到另一個優先級更高的中斷N。

T43

接著T42，仲裁單元用中斷N替換中斷M為當前pending狀態下優先級最高的中斷，并且設置中斷N的狀態的pending。

T58

CPU interface在nFIQCPU[n]信號低的狀態下，更新GICC_IAR寄存器中的Interrupt ID域，將該域的值變為中斷N的硬件中斷號。

T61

CPU（Linux中的中斷服務程序）讀取GICC_IAR寄存器，即軟件響應了中斷。這時仲裁單元又會把中斷N的狀態從pending設置為active and pending。

T61～T131：Linux處理中斷N的中斷服務程序

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

T126時刻外設也deassert了該中斷N；

T128時刻移除了該中斷N的pending狀態；

T131時刻，Linux中的內核中斷服務程序將中斷N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先級的中斷M，發送中斷請求給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中的內核中斷服務程序讀取GICC_IAR寄存器來響應中斷，仲裁單元將中斷M設置為active and pending。

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

總結

對于中斷時序來說，如果出現更高優先級的中斷，仲裁單元會優先處理，將其設置為優先級最高的pending狀態。

對于pending狀態的處理，大致流程是：

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

Linux中斷服務程序讀取GICC_IAR寄存器來響應中斷，并且設置狀態為active and pending；

響應后的三個周期內，CPU interface模塊拉高nFIQCPU[n]信號

移除當前中斷的pend ing狀態

Linux中斷服務程序將中斷的硬件ID寫入GICC_EOIR。

處理下一個中斷。

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總結

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容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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