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  • 完整的中断处理过程分为那几阶段?
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    2020-12-23 01:29:17

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    1)中断e69da5e6ba903231313335323631343130323136353331333431366338响应的事前准备:

    系统要想能够应对各种不同的中断信号,总的来看就是需要知道每种信号应该由哪个中断服务程序负责以及这些中断服务程序具体是如何工作的。系统只有事前对这两件事都知道得很清楚,才能正确地响应各种中断信号和异常。

    2) CPU检查是否有中断/异常信号

    CPU在执行完当前程序的每一条指令后,都会去确认在执行刚才的指令过程中中断控制器(如:8259A)是否发送中断请求过来,如果有那么CPU就会在相应的时钟脉冲到来时从总线上读取中断请求对应的中断向量。

    对于异常和系统调用那样的软中断,因为中断向量是直接给出的,所以和通过IRQ(中断请求)线发送的硬件中断请求不同,不会再专门去取其对应的中断向量。

    3) 根据中断向量到IDT表中取得处理这个向量的中断程序的段选择符

    CPU根据得到的中断向量到IDT表里找到该向量对应的中断描述符,中断描述符里保存着中断服务程序的段选择符。

    4) 根据取得的段选择符到GDT中找相应的段描述符

    CPU使用IDT查到的中断服务程序的段选择符从GDT中取得相应的段描述符,段描述符里保存了中断服务程序的段基址和属性信息,此时CPU就得到了中断服务程序的起始地址。

    5) CPU根据特权级的判断设定即将运行的中断服务程序要使用的栈的地址

    CPU会根据CPL和中断服务程序段描述符的DPL信息确认是否发生了特权级的转换,比如当前程序正运行在用户态,而中断程序是运行在内核态的,则意味着发生了特权级的转换,这时CPU会从当前程序的TSS信息(该信息在内存中的首地址存在TR寄存器中)里取得该程序的内核栈地址。

    6) 保护当前程序的现场

    C

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    完整的中断处理过程应该包括:中断请求、中断排队或中断判优、中断响应、中断处理和中断返回等环节,下面分别进行讨论。1.中断请求中断请求是由中断源向CPU发出中断请求信号。外部设备发出中断请求信号要具备...

    一个完整的中断处理过程应该包括:中断请求、

    中断排队或中断判优、中断响应、中断处

    理和中断返回等环节,下面分别进行讨论。

    1

    .中断请求

    中断请求是由中断源向

    CPU

    发出中断请求信号。外部设备发出中断请求信号要具备以

    下两个条件:

    (

    1

    )外部设备的工作已经告一段落。例如输入设备只有在启动后,将要输入的数据送

    到接口电路的数据寄存器(即准备好要输入的数据)之后,才可以向

    CPU

    发出中断请求。

    (

    2

    )系统允许该外设发出中断请求。如果系统不允许该外设发出中断请求,可以将这

    个外设的请求屏蔽。

    当这个外设中断请求被屏蔽,

    虽然这个外设准备工作已经完成,

    也不能

    发出中断请求。

    2

    .中断排队

    中民申请是随机的,有时会出现多个中断源同时提出中断申请。但

    CPU

    每次只能响应

    一断源的请求,

    那么究竟先响应哪一个中断源的请求呢?这就必须根据各中断源工作性质的

    轻重缓急,

    预先安排一个优先级顺序,

    当多个中断源同时申请中断时,

    即按此优先级顺序进

    行排队,等候

    CPU

    处理。一般是把最紧迫和速度最高的设备排在最优先的位置上。

    CPU

    先响应优先级别最高的中断源。当中断处理完毕,再响应级别低的中断申请。

    中断排队可以采用硬件的方法,

    也可以采用软件的方法。

    前者速度快,

    但需要增加硬设

    备;后者无需增加硬设备,但速度慢,特别是中断源很多时尤为突出。

    软件优用查询技术。当

    CPU

    响应中断后,就用软件查询以确定是哪些外设申请中断,

    并判断它们的优先权。一个典型的软件优先权排队接口电路如

    6

    10

    所示,图中把

    8

    外设的中断请求触发器组合起来,

    作为一具端口,

    并赋以设备号。

    把各个外设的中断请求信

    号相

    后,作为

    INTR

    信号,故其中任一外设有中断请求,都可向

    CPU

    送出

    INTR

    信号。

    CPU

    响应中断后,把中断寄存器的状态作为一个外设读入

    CPU

    ,逐位检测它们的状态,

    若哪一位为

    1

    ,则该位对应的外设有中断请求,应转到相应的服务程序的入口。其流程如图

    6

    11

    所示。

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    1 前言

    2 中断处理的准备过程

    2.1 中断模式的stack准备

    1 前言

    本文主要以ARM体系结构下的中断处理为例,讲述整个中断处理过程中的硬件行为和软件动作。具体整个处理过程分成三个步骤来描述:

    1、第二章描述了中断处理的准备过程

    2、第三章描述了当发生中的时候,ARM硬件的行为

    3、第四章描述了ARM的中断进入过程

    4、第五章描述了ARM的中断退出过程

    本文涉及的代码来自3.14内核。另外,本文注意描述ARM指令集的内容,有些source code为了简短一些,删除了THUMB相关的代码,除此之外,有些debug相关的内容也会删除。

    2 中断处理的准备过程

    2.1 中断模式的stack准备

    ARM处理器有多种processor mode,例如user mode(用户空间的AP所处于的模式)、supervisor mode(即SVC mode,大部分的内核态代码都处于这种mode)、IRQ mode(发生中断后,处理器会切入到该mode)等。对于linux kernel,其中断处理处理过程中,ARM 处理器大部分都是处于SVC mode。但是,实际上产生中断的时候,ARM处理器实际上是进入IRQ mode,因此在进入真正的IRQ异常处理之前会有一小段IRQ mode的操作,之后会进入SVC mode进行真正的IRQ异常处理。由于IRQ mode只是一个过渡,因此IRQ mode的栈很小,只有12个字节,具体如下:

    [arch/arm/kernel/setup.c]

    struct stack {

    u32 irq[3];

    u32 abt[3];

    u32 und[3];

    } ____cacheline_aligned;

    static struct stack stacks[NR_CPUS];

    除了irq mode,linux kernel在处理abt mode(当发生data abort exception或者prefetch abort exception的时候进入的模式)和und mode(处理器遇到一个未定义的指令的时候进入的异常模式)的时候也是采用了相同的策略。也就是经过一个简短的abt或者und mode之后,stack切换到svc mode的栈上,这个栈就是发生异常那个时间点current thread的内核栈。anyway,在irq mode和svc mode之间总是需要一个stack保存数据,这就是中断模式的stack,系统初始化的时候,cpu_init函数中会进行中断模式stack的设定:

    void notrace cpu_init(void)

    {

    unsigned int cpu = smp_processor_id();------获取CPU ID

    struct stack *stk = &stacks[cpu];---------获取该CPU对于的irq abt和und的stack指针

    ……

    #ifdef CONFIG_THUMB2_KERNEL

    #define PLC "r"------Thumb-2下,msr指令不允许使用立即数,只能使用寄存器。

    #else

    #define PLC "I"

    #endif

    __asm__ (

    "msr cpsr_c, %1\n\t"------让CPU进入IRQ mode

    "add r14, %0, %2\n\t"------r14寄存器保存stk->irq

    "mov sp, r14\n\t"--------设定IRQ mode的stack为stk->irq

    "msr cpsr_c, %3\n\t"

    "add r14, %0, %4\n\t"

    "mov sp, r14\n\t"--------设定abt mode的stack为stk->abt

    "msr cpsr_c, %5\n\t"

    "add r14, %0, %6\n\t"

    "mov sp, r14\n\t"--------设定und mode的stack为stk->und

    "msr cpsr_c, %7"--------回到SVC mode

    :--------------------上面是code,下面的output部分是空的

    : "r" (stk),----------------------对应上面代码中的%0

    PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | IRQ_MODE),------对应上面代码中的%1

    "I" (offsetof(struct stack, irq[0])),------------对应上面代码中的%2

    PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | ABT_MODE),------以此类推,下面不赘述

    "I" (offsetof(struct stack, abt[0])),

    PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | UND_MODE),

    "I" (offsetof(struct stack, und[0])),

    PLC (PSR_F_BIT | PSR_I_BIT | SVC_MODE)

    : "r14");--------上面是input操作数列表,r14是要clobbered register列表

    }

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中断处理五个步骤