LInux内核《ARM中断控制器》原创

好的，那首先啊，欢迎各位朋友来到铃声教育啊，我是威克。接下来啊，我们主要是学习什么呢。Linu克斯内核里面的一个中断管理机制。那么通过前面的基础，我们已经讲过啊。这个内核的各大模块。那么在学习这个啊技术之前，我们首先要知道。什么问题呢？就是说我们前面讲过的Linux内核啊，它这些相关的，你比如这个内存管理是吧。还有进程管理啊啊，以及这个同步啊，并发啊，文件系统啊等等。那么操作系统它除了刚刚我所讲的这些功能以外，它还有哪些呢？还有我们啊一个非常重要的模块就是什么呢？就是这个我们今晚要讲的，你比如这个啊，显示器啊，键盘鼠标啊，网卡，声卡，显卡等等。

那么这个处理器它跟这个外设资金啊。如果处理器呢，它发出一个请求信号之后，就一直在轮训这个键盘的响应。由于键盘响应的速度啊，它比这个处理器啊要慢很多，所以要等待我们的用户的食物，那么这个时候呢，处理器就浪费资源了，所以说啊。不如啊，键盘有事件发生的时候。我们就会什么，就会发出一个什么这个信号给处理器。让处理器啊，暂停当前的工作啊，给我们这个响应一个回复。给我这个处理啊，那么这比什么呢？这个比我们处理器啊，一直在轮训这个啊，效率要高了很多，其实这个操作它就是什么，就是我们所讲的一个中断啊，大家要摸清楚这个观点啊就行了。

好，那我们摸清楚的观点之后呢，还有一个问题啊。那么现在啊，这里有这么一句话，嗯，我们记住啊。什么问题呢？我们刚刚讲的这个人训啊。人性机制。他也不是什么呢，也不完全要比什么呢，要比我们那个中断机制啊要差，就这个意思啊。什么意思呢？为什么提出的概念啊，因为什么，因为我们在什么呢？你在这个啊，在大型的这个什么，在大型的这个啊，网络服务器啊。他的一个什么呢？它的一个。网络服务器，嗯。它的一个吞吐量是不是啊。吞吐量啊，非常大的这个啊。情况下是不是，那么这个时候我们这个网卡驱动，哎，它就采用一个什么呢，采用一个轮训机制，就这个意思，轮训机制呢，它要比我们往常的这个中断机制啊，效率啊要什么呢，要更高就。

这个意思啊。啊，那你比如什么呢？比如啊这些开源组件框架是不是叫什么呢？叫DBDK啊DPDK啊，这个框架是不是啊，它的英文全称我给他列一下啊。叫做date是吧。My plan。是吧，啊，That plan development是吧。啊，D lo。一个什么K。啊，它是由这几个啊进行组成的。那我们掌握这个之后啊，大家还注意了，其实我们不管在什么呢，在啊叉8664啊这个体系架构下面，还是在ARM的这个相关的体系架构啊。

那么我们如何进行什么呢？中断，它是如何进行管理？你比如Linux内核啊，这些中断管理机制呢，它是如何设计实现的？你比如什么呢，以及我们常用的一些什么啊，下半部分其次你比如什么软中段啊。采一个工作对立机制啊，Task啊等等啊。这就是我们要理解的。那么除此以外的话，我们还有一个点啊，还有一个点。嗯，什么点呢，就这一个了啊。刚刚我们讲这个是第一个是吧，好，接下来我们就来看第二个了。啊，第二个是什么呢？第二个就是说我们经常讲的这个什么，就是Linux内核啊，嗯，Linux内核。它这个什么呢？它能够支持什么，支持很多种的这个什么，很多种处理器的一个啊体系啊。架构。那么我们从什么呢？如果我们从系统的这个角度啊。

啊来看的话，所以要知道啊，Linux内核它这个中断管理啊。可以分为什么呢？可以分为啊四个层啊四个。啊，四个层次。那么分别是哪四个层次呢？第一个层次我们一般是讲的是硬件层。硬件层是什么意思，就是说你比如这个CPU中断跟哪个呢？跟这个中断控制器的一个连接，它就是硬件层了。还有一个就是处理器架构管理。处理器加管理是什么意思啊，就是CPU中断异常处理。就这个意思，嗯。还有一个什么呢？还有一个是中断控制器管理。中断控制器管理，就是说你比如IIQ这个中断号的一个相关映射。还有什么呢？还有就是我们经常讲的一个什么呢？Linux的一个什么啊，Linux通用啊。通用这个中档啊，处理器的处理器啊，这个层面是不是你比如啊注册中档啊。

和这个什么，比如中断注册啊，或者中断处理啊等等，这就是Linux通用的一个中断处理器的这一层。那么总共我们将它呢进行分为什么分为这四层啊。好，那我们现在啊，掌握这四层之后，那接下来我们就来看下一个问题是吧。好，下一个问题什么？但是你还搞清楚啊，你不能瞎搞是吧，为什么呢。这里就提到了一个啊，不能乱搞啊，那什么叫不能乱搞呢？就是说你比如这个不同体系架构是不是它这个啊，它的一个设计概理念也不一样，要搞清楚啊，就是你不同体系，嗯。不同体系架构，它对什么对中断的这个控制器啊啊。设计的这个什么设计理念啊也啊不一样是不是，那为什么不一样呢？你比如说ARM公司啊，因为ARM公司它就提供什么呢，提供通用的一个什么中断控制器。

那我们叫什么？终端控制们叫gic嘛，我们叫gic。这个啊什么意思呢，啊瑞是吧，就这个单词啊。Interruption。好，Interrupt还有什么呢？还有这个C，就这个意思啊。除此以外。这是这个啊，要注意了，那么这是你在ARM体系架构下，你去查询他这个什么呀。它这个终端控制器，它肯定是写gic的啊。那还有一种就是什么呢？就是我们经常讲的啊，叫做什么，我们用英特尔的嘛，就是叉八六。叉八六的一个什么叉八六架构啊，你看叉八六的一个体系架构，嗯。它采用什么。它提供的是什么？提供的是高级可编程啊，可编程中断。

控制器，那么叫a pic是吧？Advance。这个单词啊，Program。OK是吧？还有一个什么，还有一个interrupt。Country。哎，就这么简单是吧，就这个意思啊。那么注意了，目前它的版本比较多啊，有三啊有二了是不是啊等等啊，但是。你比如说ARM的一个什么呢？V7架构处理器。它当中你比如例如啊，它有一些相关的什么呢？啊CA7啊或者A9啊等等，它最多可以支持八个核啊。那么第三个版本，第四个版本啊，二八的话，你比如A53是不是。除了这些相关的这个A53以外，其实它还有其他的这个架构啊。大家要搞清楚是不是你比如什么呢，比如这个ARM，这个什么we process。

这些是中断管理实现，那么它支持的是GC第二个版本，那什么意思呢？我们在这里面可以看到的，注意R。为什么我们要这么理解啊？就这个啊，那为什么这么做呢？你看这一边我们打开一下这里是吧，刚刚你看到了啊。那现在我这个CPU啊，注意啊，现在我给大家。处理的这个对。这个CPU你看啊，你看呢。再是运行一次啊。就这样的，你比如它CPU架构是什么，它是英特尔嘛，是不是，那么是英特尔的话，那刚才我们讲了cat是不是。啊，那么我们在什么。在cat后面啊。再进行什么，再进行下一步操作。

大家一定要了解这个问题是不是？那你直接通过开车这个指令是吧。啊，开启这个命令之后呢，后面你在什么，我们直接在这个杠啊，这个目录的PC下面有一个什么呢？有一个interrupt，是不是我们回车。好，我们用飞车A。写错了吗？啊，少了个S啊，少了个S，嗯，飞车。你发现没有？这里面它都是基于什么IO，你看啊，都是CPU0是吧，你看啊。这些是吧，你比如IP下划线这个是啊，IO下线的apic你看。A pic，当你看到a pic，它就是什么呢？就是我们这个英特尔啊，叉发六的架构就是英特尔架构的啊。大家要了解这个就行了，但是我们做嵌入式驱动开发的话，一般都是基于ARM这个架构下面啊。

那现在我们就把这个啊放到这来就可以了，是吧。好，这个问题我们就全部啊搞定了。好，那这个搞定之后你还注意啊。什么意思呢？你比如ARM的那个什么中断控制器啊，它有一个核心点啊，我们大家来观察一下是不是。什么问题呢，你看啊。就是我们ARM是不是啊，ARM2啊。他是V几的是VIP啊。VIP什么杠CACA15。还有一个什么，还有一个就是说明CH就这个意思。他这个平台，嗯。他这个平台支持什么呢？支什么contact是不是，嗯，Contact a级了没A15是不是。和什么呢，和这个是不是。A级啊，它支持的是A7，它是几个，它是两个机型。

两个机型，所以啊，它这个中断控制器呢，啊，使用的是什么呢？是gic啊刚什么呢，杠400的这个。这个是ARM架构啊，嗯。控制期，那一般我们讲的是以R为主，为什么？因为嵌入时间比较多啊，大家注意这个问题是不是，嗯。啊，所以说它就这两个是不是，所以说你比如啊，它这个什么A15对不对啊context a15跟A7，那么这两个组是不是两个机型，那么连接到什么呢？就跟那个GC40400这个啊中断控制器进行相互连接，那么它再通过这个终端控制器再连接到什么，再连接到外部设备，就这个意思啊，它的架构是这么这么体现出来的诶。它这个架构就这么体现设计的。大家一定要明白这一点就行了。好，那这个图形我们怎么去描述呢？其实它是这样，你看啊。

对这么放啊，上面这里面是吧。你看它这个终端控制器是吧。这里再来一个是。两个啊。好，就这么简单是吧。大小。好，接着。机的下面是终端控制器。

嗯，就这个意思，把它删除啊。啊，中间这一块。那么这里的话就是终端控制器了。文本。它是中断控制器。它是基于什么？GGC是吧，杠400。就这个意思。好，上面这一方我们刚讲了啊。它是第一个两个机型嘛，第一个是A15。Closer。A15。这第一个是吧，还有一个什么，还有一个是A7。就这么两个啊，然后再把它进行进一步的把它放大一下，是不是你看。这不就出来了吗？是不是啊，属于他们之间的一个啊。

操作它是双向要注意啊。双向完成。OK。哎，这两个的话。箭头啊。就这么做。然后这个是其中的一个是吧。用红色啊，这个换一个。用这个颜色是吧。下面这个的话，我就用这个啊。这样的话我们编译啊。清楚去了解是吧，所以我们整体看到的是不是就是中档平台的架构。嗯，就这个意思，嗯。底层控制看到没有？好，它就这么一个价格。啊，它从这个地方啊，要注意啊，中断控制器接到什么，接到外面这个部分。呢，下面这一块它是什么呢？下面这一块是外部设备，嗯。就是外部。

OK啊，外部设备。外部设备有很多了，是不是它不止这一个啊，你要搞清楚啊。差不多了，是外部设备。嗯，可以了。好，现在大家所看到的这个是不是是基于什么呢？是基于这个。Pro啊VP就是C15的这个平台，是不是就15A这个平台架构。啊，就这个平台架构要注意啊。要注意这个操作就行了。就是ARM啊。他这个什么呢？他这个平台啊，中断管理这个架构如下。就这个意思，你看那个图。

好的，你看现在我们这个就全部结搞定了是吧。好，那这个全部搞定了啊，注意啊，其实里面还有很多这个相关的一个细节记得啊，我已经换到这个笔记当中，对不对，那么这个笔记相关的这个内核的这些相关掩码，包括十家大场面试题啊。包括学习Linux的一个相关的这个。记，是不是包括PDF这个参考文档大家呢？记得啊，直接找谁啊，直接找秋香老师来领取我们。给大家提供的这个相关的这个PDF文档啊，你根据这个来就OK了，是不是。Okay。好，那么接下来的话，我们啊，刚刚提到的这个问题是吧。就回头来了。那么这个外部设备是不是，嗯。我们搞清楚了还有什么，还有经常讲的，你比如说它这个SGI是不是SGI这个软件啊，触发中断是不是什么意思啊。

就是说它通常用于多核之间的一个通信。那么就是说最多它可以支持什么？16个啊，这个S加压增大。那么。SGI中断，它通常是什么？是在Linux内核当中被用作什么？被用作ipi中断啊？并且会送，送达到什么呢？送达到系统指定的CPU，这是一个。另外一个是PPI私有的一个什么外设终端。这是什么？这是每一个处理器核心的一个什么私有中档？那么最多它支持什么？支持16个PPI怎么办？那么硬件中大号，它是可以从硬件中的号，它有编号，大家可以查相关相关文档，那么通常这个什么，通常这个啊。中断是不是它会发到CPU上面，所以一般应用场景的话。

私有外设中呢，一般是用在什么？用在CPU的这个本地时中。还有一些相关的这个什么，还有相关的这个SP外设嘛，SP外设的话就是公共的一个外设终端，那么你这个公共外设终端呢，它最多可以支持什么900多个啊，900多个这外设中断啊。那么具体多少的话，大家也得看官方文档资料了，每一款肯定稍微有点不一样是不是？但是我们要知道一个问题。什么问题呢？就是接下来我们要掌握这个了啊。第一个三。第一个是什么？第一个就是说你这个gic是吧？啊gic这个中断控制器，它主要有什么呢？主要有两个啊，主要有两个部分组成。哪两个部分不组成呢？它分别为什么？分别为这个。分别为这个仲裁单言啊。仲裁单元和什么呢？和CPU的一个什么接口，就这个意思啊。

分成两个CPU接口模块，那么其中啊。其中我们经常讲这个仲裁发言是吧。嗯，仲裁发言。其中仲裁单员，他就为什么呢，为每一个这个中断员啊，维护一个什么呢，维护一个状态机。注意，这是一个问题啊。那么并且呢，支持什么，他支持我们这个，比如这个喷啊，Active啊，或者是一些啊inac啊等等。那么这个什么呢？其中你要掌握的这个gic检测中断的流程就是首先。当gic检测到一个中断发生的时候呢？他就将这个中断设为分离这个状态。那么对于什么，对于这个处于判定这个状态中断过程当中，仲裁单元它会确定这个啊目标CPU嘛，他会将什么，将终端请求发送到什么，发送到这个CPU上面就可以了。

对于每个CPU仲裁单也会从很多很多个配离状态中选择一个优先级比较高的嘛。他主要是做这个事情啊。大家要搞清楚这个啊，关键点核心就可以了。那这这个啊。啊，那我们啊理解这个啊，最基本的相关问题的话，那么GC中断控制器啊。这个控制器它会支持什么，支持中端的一个优先级抢占问题。他就这么个意思啊。大家注意啊。好，那我们现在理解之后还有什么呢，还有一些相关这个中断号呢，那你这个中断号的话，你看啊。你比如这个，刚才我们讲这个定义平台在哪里呀，就是S你看啊定义平台。在阿姆体系结构，你看。好在这个a ch是。Ash下面呢，有个什么呢？有个R看到没有。

ARM下面呢，有个much much什么much re。好里面呢，有这个DT啊。诶，他这不对啊。

它这个架构好像是没有这个架构在设计的时候。我们讲了在内河。它为土啊内核它定位土来管理中断号的。内核下面。IQDC。你看哪个大家注意啊，这个。这什么意思呢？就是刚讲的这个Linux内核是吧，使用什么使用为土啊。使用位图来管理什么管理这个中断号，就这个意思，机体啊如下。叫做这个。

I。IIQ下划线。Bit map。下划线，Bits。就这一个的。啊，就这个。井号，DeFine。嗯，下面这个。你看往下。它可以进行进一步把它展开啊，大家注意啊。看到没有？

好，这就是我们掌握一个的，其实它还有一个什么。其实他这个硬件增大号和软件增大号啊，它有一个什么，有一个相关的一个映射架构。大家要搞清楚啊。我们来看一下啊。他是怎么一回事呢？第二个啊。第二个。第二个什么，第二个这个软件中断号对不对。

软装大号它和什么呢？还有一个就是硬件，有软件就有硬件啊，硬件增大号。他们之间的一个什么映射流程啊。如下。映射流程来看一下。OK。我们来看这个啊。怎么做呢？大小。那首先我们看第一个。

第一个你比如窗口号是不是。比如CPU通过GRC增端控制器是不是，然后再到什么呢？再到NR这个IQRDC里面进行进一步设置，那第一步做什么，第二步做什么，第三步做什么，第四步做什么。他有个流程啊。好，那现在啊，我们就把这个记一下是不是。他的第一步做什么？第一步，首先它解析什么，解析这个DTS的一个什么。计算DTS啊。计算什么呢？计算硬件中单号这是第一个是不是。这他第一步啊。好，第二步是什么呢？第二步就是一定要从什么，它直接从这个a lock的啊。Look的什么呢？下划线IQ这个位图当中啊，取什么呢？取第几个，取第一个空闲的一个什么。

比特卫把它作为什么？作为IIQ的一个什么总单号？那第二步。那么第三步是什么呢？第三步它就有什么，他就专门有IQ的这个什么中断号。干什么呢？啊，它会啊，取出什么呢，就会得到啊嗯，得到什么呢？得到我们这个中段描述符，是不是中断描述符，这个就叫IQ嘛，刚才看到了啊啊这个DSC的一个什么数据结构。这就是他的第三，是不是第三个啊。CD3好，那第四的话呢。第四啊。第四。第四的话就要设置什么，它必须要设置IQ下划下划线这个date的一个什么，Date的一个结构体当中的一个什么，IQ等于什么呢？等于iiq的一个中断号。啊，这是他的第四步转。

好，那么它第五步什么呢？第五步你就要什么，你就设置这个什么DSSC，它所指向的一个什么，Handle德里面的这个什么。IQ指向。到了什么呀啊fast啊。Fast什么呢？Faster y下划线有个什么IQ？他就通过这个进行完成，所以它基本的思路啊，我们可以归纳为什么呢，归纳为五个啊。那你只要啊，至少只要你掌握这五个之后，那么大家也可以什么也可以。通过图形啊进行把它绘制出来，是不是什么意思呢。你看一下他们之间的指向，其实是这样的。他们之间的关系你看啊。比如说最左边是不是它就有个窗口设备是吧。你比刚才讲啊。

这这这个当小三20。这个表示什么呢？这个就是NR下划线，什么IQS是不是。CPU了。嗯，就是中央处理器了。那CPU它所对应的下面是什么呢？就控制器了。GC多少呢，他是刚才我们讲了啊，GC400中断控制器。就这个意思。重量控制器。那么他们之间关系中，量控制器呢？直接跟外部设备连接的。

嗯，这里连接到外面啊，就是外部设备嘛。嗯，它是外部啊。外部的一些什么呢？外部窗口设备是吧。就到这一块来了。好，那你这个外部窗口的一个设备的话，那么它可以指向什么呢？指向我们右边这一个，看到没有。把它缩小一点。

好，可以了，三。这边。它有几个部分啊。他专门有一个。专门有个什么桌面IQ嘛，下划线这个什么呢，DSC啊进行存储。NRIQ。用这个里面有很多个陈岩。比如他第一个成年是吧，第二个成年。

法第二个。第三个。啊，第四个。哎，他们之间是通过这个啊。它就这么一个结构，看到没有。到这一块来。

就可以了啊。好，然后这是其实我们所看到这一步，它是什么呀？NR下划线。Ii QS是不是？他是一个什么？多少个啊，它有多少个中段描述符吗。就这个意思，用通过数组进行存储。大家一定要摸清楚这个最基本的关系是吧？然后到这边来，它在指向什么呢？它再有指针指向对应的一个。叫做什么叫做structure，刚才讲了啊。嗯，刷成RQ下划线什么呢？DSC这个描述符是吧。

它有对应的这个指针来指向它。就这这么紫啊。就就这么干是吧。好，那么它有这个。好，这个去指向的话呢，那还有什么呀，还有一些相关的数据了，那你这些相关数据的话，那你就回头到这来了，看到没有。哎，你这个数据。叫做什么IIQ这个什么呀。I could date。Di就可以了是吧。那所以你这个这个子针就指向这儿来。那他可想它等于乘以。同时你也可以指向什么呀，I ship。

看他就这么一个思路，看到没有。比如它比如这里它专门有个子针嘛，是不是那么它这个子针就专门来什么呢？子下面下面这些相关乘因。对哦。要搞清楚。差多了。好，那么基本上啊，它整体四度就这样，你比如这个指向I是吧。那其实他这个成员就这么个意思是吧。啊，你再往下面。那么它指向SID，那么这里面就其实它也有一个什么，也有个专门的结构体积指向它。他这个思路就是这样的。好，最基本的问题。嗯，差不多了是吧，你看。

这里是一块，你要搞清楚啊。左边这个部分。它是一块对吧。你这边。你又是一块。他到这地方。它也是一款。啊，你到这边你是你的这个模块是吧，就是结构体嘛。每个地方都有每个地方的这这个部分啊，你看。你根据这个部分，我们就可以知道是不是可以了解掌握这些更多的东西，你看。这就是软件终端号跟硬件终端号他们之间的一个操作啊，最基本。把整体思路架构。那我全部给他列出来了是不是。

好，可以了，你看没有。嗯，搞定了啊。这个大小改善。那么啊，注意啊，啊，今天晚上对不对这个内容啊课程。我全部就给大家分享完毕了，是不是第一大点啊，ARM中断控制器，那么下一次我们再继续讲解下一个是不是，下一个讲什么呢？软中断跟。啊，各位朋友啊，那我们下一次课再见。