Linux中断介绍

在Linux操作系统中，中断处理机制是系统响应外部事件的关键技术，它允许处理器在执行其他任务时能够快速响应外部设备发出的信号。中断控制器在这一机制中扮演着重要的角色，主要负责管理中断请求（IRQ）并将其分配给处理器。在Linux的中断实现中，较为常见的中断控制器有可编程中断控制器（PIC）和高级可编程中断控制器（APIC）。本知识点将围绕Linux中断系统中的中断控制器PIC和APIC以及Linux中断实现进行深入解析。 ### PIC（Programmable Interrupt Controller）可编程中断控制器 PIC是较早出现的中断控制器设计，它支持在8086/88和286微处理器上使用。PIC通过级联的方式连接到CPU上，它能够将最多8个不同的中断源映射到一个中断线上。PIC在设计上采用固定的中断号分配策略，这一特点在现代多核处理器和高速I/O设备不断增多的情况下显得过于简单，因此在后续的发展中逐渐被APIC所取代。PIC中的主控制器和从控制器被链接在一起，它们通过一个中断总线进行通信。 ### APIC（Advanced Programmable Interrupt Controller）高级可编程中断控制器 APIC由Intel推出，是用于处理现代多核处理器的中断请求的控制器体系结构，APIC主要包含两大部分： - IOAPIC（I/O高级可编程中断控制器）：通常位于主板上，负责接收来自I/O设备的中断请求，并将中断消息发送到本地高级可编程中断控制器（LAPIC）。 - LAPIC（本地高级可编程中断控制器）：集成在每个CPU核心中，负责接收来自IOAPIC的中断请求，并将其投递给对应的CPU核心。 APIC体系结构可以处理更多的中断线，并支持中断重定向和优先级处理。此外，APIC还支持在多核处理器之间以一种更有效的方式分配中断请求。 ### Linux中断实现 Linux内核中关于中断的实现涉及中断探测、中断处理函数注册、中断号分配等关键步骤。在2.6.20内核版本中，Linux对中断控制器的探测和初始化进行了详细的处理： 1. 中断探测：涉及检测系统中存在哪些中断源，以及中断线如何被分配和管理。 2. 初始化中断硬件：包括对PIC或APIC控制器的初始化，设置中断请求的硬件配置等。 在中断的实现中，还包含了如下内容： - IRQ、Pin、GSI、Vector等概念的解析。 - 中断共享和中断丢失的情况分析。 - 中断消息在IOAPIC与LAPIC之间的传递机制。 - 中断优先级级别的具体定义及其在中断分配中的作用。 - 针对x86架构下的中断优先级和焦点处理器（FocusProcessor）的讨论。 ### 其他中断相关知识点 除了PIC和APIC的介绍外，文章中还提到了一些与中断相关的额外知识点： - RemoteIRR（Remote Interrupt Request Register）的作用。 - Edge中断的共享与丢失。 - 伪中断产生的原因。 - TPR（Task Priority Register）、PPR（Processor Priority Register）、APR（Arbitration Priority Register）和 Lowest Priority中断分配规则。 ### 结语 以上是根据提供的文件内容总结的Linux中断介绍的相关知识点。由于文章内容较为丰富，这里只是挑选了主要部分进行了概要性描述。对于希望深入了解Linux中断实现机制的读者，建议直接参阅原文档，以及参考《Understanding Linux Kernel》第三版等相关资料。同时，文中的观点和描述都是作者ZX_WING个人的理解和经验总结，如有错误和疑问欢迎通过电子邮件（***）进行交流。在Linux系统中，理解中断处理机制对于系统性能调优以及故障排查都是极为重要的。