中断处理(Linux/通用)

Question

在大型机上，我们有一个中断控制器(IRC)，它在可以引发中断的设备和CPU之间充当多路复用器：

                             |--------|
          |-----------|      |        |
-(0)------| IRC  _____|______| CPU    |
-(...)----| ____/     |      |        |
-(15)-----|/          |      |--------|
          |-----------|

每个设备都与一个IRQ (左边的数字)相关联。每次执行后，CPU都会检测中断请求线。如果检测到信号，将执行状态保存，并且CPU加载中断处理程序，该程序可以在位于存储器中固定地址的中断向量中找到。据我所知，IRQ的编号和中断矢量中的矢量编号是不同的，因为例如我的网卡注册到IRQ 8。在Intel Pentium处理器上，这指向一个例程，该例程用于通知一个错误条件，因此必须有一个映射指向正确的处理程序。

问题：

1)如果我写了一个设备驱动程序并为它注册了一个IRQ X。系统从哪里知道应该处理哪个设备？例如，我可以使用IRQ号为10的request_irq()，但是系统如何知道处理程序应该用于鼠标或键盘，或者用于我编写的驱动程序？

2)那么中断向量是什么样子的？我的意思是，如果我的设备使用IRQ 10，这将覆盖表中用于错误处理的标准处理程序(根据Silberschatz (操作系统概念)，第一个可用处理程序是32 )。

3) IRQ最初是谁设置的？传记？操作系统？

4)谁负责IRQ和中断向量中的偏移量的匹配？

5)可以共享IRQS。那件事怎么可能？主板上有硬件通道，将设备连接到中断控制器。如何将to通道配置为相同的中断？必须有一个表，上面写着通道2和通道3处理IRQ15，例如，这个表驻留在哪里，它是如何调用的？

Answer 1

关于linux内核的答案。应该也适用于大多数其他操作系统。

1)如果我写了一个设备驱动程序并为它注册了一个IRQ X。系统从哪里知道应该处理哪个设备？例如，我可以使用IRQ号为10的request_irq()，但是系统如何知道处理程序应该用于鼠标或键盘，或者用于我编写的驱动程序？

这个问题没有一个答案。例如，如果这是一个自定义的嵌入式系统，硬件设计者将告诉驱动程序编写器“我要将设备x路由到irq y”。为了更大的灵活性，例如对于通常使用PCI协议的网卡。当检测到新设备时，存在硬件/固件级仲裁以将irq号分配给新设备。然后将其写入其中一个PCI配置寄存器。驱动程序首先读取该设备寄存器，然后为该特定irq注册其中断处理程序。其他协议也会有类似的机制。

您可以做的是在内核代码中查找对request_irq的调用，以及驱动程序是如何获得IRQ值的。对于每种类型的驱动程序，这将是不同的。

因此，这个问题的答案是，系统不知道。硬件设计者或硬件协议将该信息提供给驱动程序编写器。然后，驱动程序编写器为该特定irq注册处理程序，告诉系统在您看到该irq时要做什么。

2)那么中断向量是什么样子的？我的意思是，如果我的设备使用IRQ 10，这将覆盖表中用于错误处理的标准处理程序(根据Silberschatz (操作系统概念)，第一个可用处理程序是32 )。

问得好。它有两个部分。

a)当你处理(irq，request_irq )时。系统实际上不会在IVT或IDT中对条目0进行编程。但条目N+ irq.其中N是该CPU上支持的错误处理程序或通用异常的数量。详细信息因系统而异。

b)如果您错误地请求了另一个驱动程序使用的irq，会发生什么情况。你得到一个错误，IDT不是用你的处理程序编程的。

注意: IDT是中断描述符表。

3) IRQ最初是谁设置的？传记？操作系统？

首先是Bios，然后是OS。但是也有一些操作系统，例如MS-DOS，它不会重新编程BIOS设置的IVT。更复杂的现代操作系统，如Windows或Linux，不想依赖特定的bios功能，它们重新编写了IDT程序。但是，只有在操作系统出现的时候，bios才会开始这样做。

4)谁负责IRQ和中断向量中的偏移量的匹配？

我真的不明白你的意思。流程是这样的。首先，为您的设备分配一个irq编号，然后使用该irq编号为其注册一个处理程序。如果您使用错误的irq编号，然后在您的设备上启用中断，系统将崩溃。因为处理程序注册了错误的irq编号。

5)可以共享IRQS。那件事怎么可能？主板上有硬件通道，将设备连接到中断控制器。如何将to通道配置为相同的中断？必须有一个表，上面写着通道2和通道3处理IRQ15，例如，这个表驻留在哪里，它是如何调用的？

这是一个非常好的问题。额外表不是它在内核中解决的方式。相反，对于每个共享irq，处理程序保存在函数指针的链接列表中。内核循环遍历所有处理程序，并一个接一个地调用它们，直到其中一个处理程序将中断声明为自己的中断。

The code looks like this:

driver1:

d1_int_handler:
       if (device_interrupted()) <------------- This reads the hardware
       {
           do_interrupt_handling();
           return MY_INTERRUPT;
       }else {
           return NOT_MY_INTERRUPT;
       }

driver2:
       Similar to driver 1


kernel:
      do_irq(irq n)
      {
           if (shared_irq(n))
           {
                irq_chain = get_chain(n);
                while(irq_chain)
                {
                    if ((ret = irq_chain->handler()) == MY_INTERRUPT) 
                        break;
                    irq_chain = irq_chain->next;
                }
                if (ret != MY_INTERRUPT)
                     error "None of the drivers accepted the interrupt";
           }
      }