中断处理（Linux/通用）

Question

在主板上，我们有一个中断控制器 (IRC)，它充当可以引发中断的设备和 CPU 之间的多路复用器：

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

每个设备都与一个 IRQ（左侧的数字）相关联。每次执行后，CPU 都会检测到中断请求线。如果检测到信号，将执行状态保存，并且 CPU 加载一个中断处理程序，该程序可以在位于内存中固定地址的中断向量中找到。据我所知，中断向量中的 IRQ 编号和向量编号不一样，因为例如我的网卡已注册到 IRQ 8。在 Intel Pentium 处理器上，这将指向使用的例程发出一个错误条件的信号，因此必须有一个映射指向正确的处理程序。

问题：

1) 如果我编写一个设备驱动程序并为其注册一个 IRQ X。系统从哪里知道应该处理哪个设备？例如，我可以将 request_irq() 与 IRQ 编号 10 一起使用，但系统如何知道该处理程序应该用于鼠标或键盘或我编写的驱动程序？

2) 那么中断向量看起来如何？我的意思是，如果我为我的设备使用 IRQ 10，这将覆盖用于表中错误处理的标准处理程序（根据 Silberschatz（操作系统概念），第一个可用的处理程序是 32）。

3) 谁最初设置了 IRQ？生物？操作系统？

4) 谁负责匹配中断向量中的IRQ和偏移量？

5) 可以共享 IRQS。这怎么可能？主板上有硬件通道将设备连接到中断控制器。如何将通道配置为相同的中断？必须有一张表，上面写着通道 2 和 3 处理 IRQ15，例如该表位于何处，如何调用？

Answer 1

关于 linux 内核的答案。也应该适用于大多数其他操作系统。

1) 如果我编写一个设备驱动程序并为其注册一个 IRQ X。系统从哪里知道应该处理哪个设备？例如，我可以将 request_irq() 与 IRQ 编号 10 一起使用，但系统如何知道该处理程序应该用于鼠标或键盘或我编写的驱动程序？

没有一个答案。例如，如果这是一个定制的嵌入式系统，硬件设计人员会告诉驱动程序编写者“我要将设备 x 路由到 irq y”。为了获得更大的灵活性，例如对于通常使用 PCI 协议的网卡。当检测到新设备时，有硬件/固件级别的仲裁将中断号分配给新设备。然后这将被写入 PCI 配置寄存器之一。驱动程序首先读取此设备寄存器，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。

您可以做的是查找内核代码中对 request_irq 的调用以及驱动程序如何获取 irq 值。每种驱动程序都会有所不同。

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此信息提供给驱动程序编写者。然后驱动编写者为那个特定的 irq 注册处理程序，告诉系统在你看到那个 irq 时应该做什么。

2) 那么中断向量看起来如何？我的意思是，如果我为我的设备使用 IRQ 10，这将覆盖用于表中错误处理的标准处理程序（根据 Silberschatz（操作系统概念），第一个可用的处理程序是 32）。

好问题。它有两个部分。

a) 当你 request_irq (irq,handler) 时。系统确实没有在 IVT 或 IDT 中编写条目 0。但是入口 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) 如果您错误地请求另一个驱动程序使用的 irq，会发生什么情况。您收到一个错误，并且 IDT 未使用您的处理程序进行编程。

注意：IDT 是中断描述符表。

3) 谁最初设置了 IRQ？生物？操作系统？

首先是BIOS，然后是操作系统。但是有某些操作系统，例如 MS-DOS，它不会对 BIOS 设置的 IVT 进行重新编程。更复杂的现代操作系统，如 Windows 或 Linux，不想依赖特定的 bios 功能，他们重新编程 IDT。但是 bios 必须首先执行此操作，然后操作系统才会出现。

4) 谁负责匹配中断向量中的IRQ和偏移量？

我真的不清楚你的意思。流程是这样的。首先，您的设备被分配了一个中断号，然后您使用该中断号为它注册一个处理程序。如果您使用错误的 irq 号，然后在您的设备上启用中断，系统将崩溃。因为处理程序是从错误的 irq 号注册的。

5) 可以共享 IRQS。这怎么可能？主板上有硬件通道将设备连接到中断控制器。如何将通道配置为相同的中断？必须有一张表，上面写着通道 2 和 3 处理 IRQ15，例如该表位于何处，如何调用？

这是一个很好的问题。额外的表不是它在内核中的解决方式。而对于每个共享 irq，处理程序都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。

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";
           }
      }