Linux中断子系统硬件架构

中断子系统硬件架构

一个完整的设备中，与中断相关的硬件可以划分为3类，它们分别是：设备、中断控制器和CPU本身。

设备：设备是发起中断的源，当设备需要请求某种服务的时候，它会发起一个硬件中断信号，通常，该信号会连接至中断控制器，由中断控制器做进一步的处理。在现代的移动设备中，发起中断的设备可以位于soc（system-on-chip）芯片的外部，也可以位于芯片的内部，因为目前大多数soc 都集成了大量的硬件 IP，例如 I2C、SPI、Display Controller 等等，就是内部中断源。

中断控制器：中断控制器负责收集所有中断源发起的中断，现有的中断控制器几乎都是可编程的，通过对中断控制器的编程，我们可以控制每个中断源的优先级、中断的电气类型，还可以打开和关闭某一个中断源，在smp系统中，甚至可以控制某个中断源发往哪一个CPU 进行处理。对于 ARM 架构的 soc，使用较多的中断控制器是VIC（Vector Interrupt Controller），进入多核时代以后，GIC（General Interrupt Controller）的应用也开始逐渐变多。STM32单片机的中断控制器叫 NVIC，ARM架构的中断控制器一般为GIC，不同架构有不同的中断控制器。

CPU：最终响应中断的部件，它通过对可编程中断控制器的编程操作，控制和管理者系统中的每个中断，当中断控制器最终判定一个中断可以被处理时，他会根据事先的设定，通知其中一个或者是某几个
cpu 对该中断进行处理，虽然中断控制器可以同时通知数个 cpu 对某一个中断进行处理，实际上，最后只会有一个 cpu 相应这个中断请求，但具体是哪个 cpu进行响应是可能是随机的，中断控制器在硬件上对这一特性进行了保证，不过这也依赖于操作系统对中断系统的软件实现。

为什么需要中断控制器？

CPU 要做的事情主要是运算。一个 CPU 有很多个中断可以使用，他们之间也有优先级。由于中断过多，我们需要中断进入 CPU处理之前，先进入中断控制器，让中断控制器来控制中断的优先级、触发方式、enable 和 disable等，为CPU减轻负担，让CPU专注于运算。