Linux核心(二)中斷基本概念

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首先解釋一些容易混淆的概念：

 

中斷上下文：正在執行ISR或者下半部。沒有進程背景(只是暫停CPU去記憶體中其他地方執行一段快速代碼)，所以不能被切換(比如睡眠，被其他進程搶佔等都不行)。

進程上下文：非中斷上下文(比如執行系統調用或者核心線程的時候)。此時核心代表線程在執行，所以允許睡眠，被搶佔等(被切換)。

中斷棧：每個處理器有一個專門的中斷棧。以前中斷處理常式都是使用中斷進程的核心棧(只有一個)，但是核心棧越來越不夠用，所以中斷處理常式有了自己的棧---中斷棧，每個處理器一個。

中斷源：

(a) 外設請求(通過中斷線，CPU從INTR引腳接收訊號)；

(b) 定時器時間到(可程式化定時器完成計時任務)；

(c) 硬體故障和程式出錯；

(d) 軟體中斷(軟體中斷指令產生，是程式實現安排好的)；

 

中斷類型：

(1)硬體中斷(外部中斷)：由硬體產生的非同步中斷，不知道什麼時候會到來。

(e)可屏蔽中斷：從INTR引腳接收的訊號。一般是由外設發送過來。可以被屏蔽，如果被屏蔽掉了，中斷控制器會在寄存器中某個位記錄這一請求，等到中斷被開啟時再去驅動CPU的INTR。如果同一時刻有多個插斷要求，則中斷控制器會先向CPU報告優先順序高的中斷，然後再報告優先順序低的。

可以有三種方式關閉外部可屏蔽中斷：

---通過cli指令將標誌寄存器中IF位清零，關閉所有中斷線。

注意請中斷指令只是關閉中斷線，不會影響軟體中斷和不可屏蔽中斷；

---通過中斷控制器中的終端屏蔽寄存器，屏蔽掉某一特定的中斷線(IRQn)；

---通過裝置的裝置控制寄存器控制該裝置是否發出中斷，屏蔽單個裝置；

可屏蔽中斷回應時間：

CPU接收到INTR引腳傳來的訊號時，必須具備以下四個條件才予以響應：

(1) 無匯流排請求；

(2) 無非屏蔽插斷要求；

(3) CPU允許中斷；

(4) CPU執行完現行指令；

 

(f)不可屏蔽中斷：例如CPU掉電等；

非屏蔽中斷回應時間：

CPU接收到來自NMI引腳傳來的訊號，必須具備以下兩個條件才予以響應：

(1) 無匯流排請求；

(2) CPU執行完現行指令；

 

(2)軟體中斷(內部中斷)：由CPU內部指令產生，是同步中斷(從CPU的角度看)。

(a)Fault：指令執行出錯；

(b)Traps：通過中斷描述符表預定，例如INT3等，相當於立即執行一條跳轉指令，跳轉到ISR入口地址；

(c)Aborts：嚴重錯誤；

 

中斷向量劃分：

中斷向量是8位的，總共可以有256(0-255)項，處理器使用0-31號作為內部中斷，而其餘的可以自由使用。一般8259A的IRQ0使用32，IRQ1使用33。。。Linux中使用Int 0x80作為系統調用。

 

中斷的初始化：

不同硬體系統有不同的終端控制器，因此核心定義了一個irq_chip結構來描述中斷控制器，核心無需關心具體細節。裝置驅動程式只需要參照其datasheet，提供硬體相關的操作函數，定義一個irq_chip對象就可以了。

 

關中斷指令CLI：

    並不會影響軟體中斷(INT0x80)，因為關中斷是清除插斷要求寄存器的相應位，即禁止中斷線，只能關閉外部硬體中斷，而不能影響CPU內部軟體中斷。

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