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邊帶信號產(chǎn)生中斷請求,經(jīng)過中斷控制器(Interrupt Controller,PIC)后,轉(zhuǎn)換為INTR信號,并直接發(fā)送至CPU;
2. CPU收到INTR信號置位后,意識到了中斷請求的發(fā)生,但是此時(shí)并不知道是什么中斷請求。于是通過一個(gè)特殊的指令來查詢中斷請求信息,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請求是對應(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引腳號(INTA#~INTD#)和中斷向量號(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INTx,而是基于消息(Message)的。其中Assert_INTx消息表示INTx信號的下降沿。Dessert_INTx消息表示INTx信號的上升沿。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信號轉(zhuǎn)換為消息,在往上級發(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)備號的映射關(guān)系如下圖所示:
對應(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)。但是該中斷信號線,并不會(huì)因?yàn)槠渲幸粋€(gè)設(shè)備的中斷請求得到響應(yīng)便被清除,而是會(huì)等到所有的發(fā)送請求的設(shè)備的中斷請求都得到了響應(yīng)之后。如下圖所示:
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原文標(biāo)題:【博文連載】PCIe掃盲——中斷機(jī)制介紹(INTx)
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