
特别是在ARM架构的Linux内核中,中断处理不仅是操作系统响应硬件事件的关键,更是实现高效系统交互和实时响应的基础
本文将从ARM架构中断的基础知识出发,深入探讨Linux中断处理在ARM架构中的实现与应用
ARM架构中断基础 ARM架构定义了多种异常模式,其中中断模式(IRQ和FIQ)是异步事件的重要处理途径
IRQ(普通中断请求)和FIQ(快速中断请求)分别对应不同的中断优先级和处理流程
当一个外部设备或内部定时器产生中断时,CPU会暂停当前任务,切换到相应的中断模式,并根据中断向量表跳转到中断处理程序
ARM架构中的中断控制器,如Generic Interrupt Controller(GIC),扮演着至关重要的角色
GIC负责接收硬件中断信号,经过处理后分发给对应的CPU
GIC有多个版本,其中GIC v3在ARMv8及后续架构中得到了广泛应用
GIC v3控制器由Distributor、Redistributor和CPU interface三部分组成,实现了对SPI(共享外设中断)、PPI(私有外设中断)、SGI(软件生成中断)和LPI(基于位置的外设中断)的高效管理
Linux中断处理机制 Linux实现了一种中断模型,其中中断和异常都支持嵌套
这意味着在处理一个中断时,如果另一个更高优先级的中断发生(如FIQ打断IRQ),系统会立即切换到新的中断处理流程
这种机制确保了系统能够及时响应关键事件,提高了系统的实时性和可靠性
在Linux内核中,中断处理通常分为上半部和下半部
上半部(Top Half)在中断发生时立即执行,负责关闭中断源、保存状态、标记中断,并执行一些必须立即完成的操作
这部分代码运行在中断禁用的上下文中,因此不能进行任何可能导致休眠的操作
下半部(Bottom Half)则在中断上半部处理完毕后稍后执行,负责处理耗时操作,如数据拷贝、文件系统操作等
下半部的实现通常通过软中断(softirq)、tasklet或工作队列(workqueue)来完成
这种分离机制确保了中断处理的高效性,避免了在中断上下文中执行耗时操作导致的系统延迟
Linux中断处理在ARM架构中的实现 在ARM64架构的Linux内核中,中断处理
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