Interrupt in Linux（硬件篇）—— Linux2

中断探测内核路径

路径

MP spec的相关代码位于arch/i386/kernel/mpparse.c中，主函数是get_smp_config()，它被setup_arch()调用，用MP table的信息配置系统。我们从get_smp_config()开始，看看Linux是怎么做的：

笔者：在此之前，我建议先跳文章末尾，阅读MP spec对硬件中断系统的规定

1、首先检查系统支持PIC模式还是Virtual Wire模式。如果支持PIC模式，全局变量pic_mode=1，否则pic_mode=0。接着获得LAPIC地址，存入mp_lapic_addr全局变量。最后检查mp table是否提供了默认配置。这些信息都可以通过MP Floating Pointer entry得到。

和 Default Configuration

MP Floating Pointer entry有两个字段用于描述一些特殊的属性，如下表：

字段	偏移（bytes:bits）	长度（bit）	描述
MP FEATURE INFORMATION BYTE1	11	8	全0：使用MP configuration table 不为0：使用Default configuration
MP FEATURE INFORMATION BYTE2	12:0 12:7	7 1	Bit0-6:预留 Bit7：IMCRP，该位置一，PIC mode被实现；否则Virtual Wire Mode被实现

表2-3 MP Floating Pointer Structure（只摘录的部分字段）

Default Configuration是MP spec为了简化BIOS设计，给特定的平台提供的默认配置。它对平台有如下假设：

u       系统支持两个CPU

u       CPU为Intel兼容指令集

u       LAPIC位于默认地址FEE0_0000H

u       LAPIC ID从0开始连续分配

u       系统有一个IOAPIC位于FEC0_0000H

u       系统实现了PIC mode或Virtual Wire Mode

u       根据平台总线类型、APIC类型的不同，默认配置又分7种情况，这里我们只关心一种，即平台总线为PCI+ISA、APIC是集成型时的情况。

笔者：MP spec给了两种APIC类型，一种是82489DX，一种是Integrated类型。个人认为目前流行的属于Integrated。

来看一下默认配置表，图中画框的是我们讨论的情况：

图2-2 Default Configuration

该配置有几个需要注意的地方，INTIN0（IOAPIC的0管脚）接的是PIC，INTIN2接的是IRQ0，即PIT；IRQ2不存在，因为PIC为两片8259a，其中第二片8259a接第一片的IRQ2管脚。

2、  如果平台使用Default Configuration，调用construct_default_ISA_mptable()。该函数会对CPU、总线、中断等使用默认配置，我们只关心和中断相关的部分，流程如下：

a、               注册IOAPIC。由于Default Configuration中只有一个IOAPIC，故其配置如下：

ioapic.mpc_type = MP_IOAPIC;

ioapic.mpc_apicid = 2;

ioapic.mpc_apicver = mpc_default_type > 4 ? 0x10 : 0x01;

ioapic.mpc_flags = MPC_APIC_USABLE;

ioapic.mpc_apicaddr = 0xFEC00000;

MP_ioapic_info(&ioapic);

注意这里IOAPIC ID为2，是从LAPIC ID后最小的数字分配的（Default Configuration有两个CPU）。MP_ioapic_info()用于把该struct mpc_config_ioapic存入mp_ioapics数组。

b、              调用construct_default_ioirq_mptable()配置ISA中断。该函数首先配置struct mpc_config_intsrc中各字段，除dstirq。如下：

intsrc.mpc_type = MP_INTSRC;

intsrc.mpc_irqflag = 0;                /* conforming */

intsrc.mpc_srcbus = 0;

intsrc.mpc_dstapic = mp_ioapics[0].mpc_apicid;

intsrc.mpc_irqtype = mp_INT;

其中mpc_irqflag=0表示中断的触发模式、管脚极性由中断所在的总线决定。接着配置各个ISA中断，即设置dstirq。内核为了正确的配置PCI中断，使用了ELCR（Edge/Level Controller Register，用于判断某IRQ的触发方式，详情见ICH9 spec），在使用前，检查ELCR是否可用。

、1、2、13是什么？

Kernel检查ELCR是否可用的方式，是判断IRQ0、1、2、13是否有level触发，因为这4个IRQ只能为edge触发。那么，它们是什么？IRQ0是PIT timer；IRQ1是键盘；IRQ2是连接的slave 8259a；IRQ13是协处理器，也就是老式的浮点运算单元。实际上还有一个可用于检查，即IRQ8——RTC，它也是edge触发。

                设置dstirq代码如下（简化后）：

for (i = 0; i < 16; i++) {

        if (i == 2)

           continue;

        if (ELCR_fallback) {

               if (ELCR_trigger(i))

                      intsrc.mpc_irqflag = 13;

               else

                      intsrc.mpc_irqflag = 0;

       }

        intsrc.mpc_srcbusirq = i;

        intsrc.mpc_dstirq = i ? i : 2;          /* IRQ0 to INTIN2 */

        MP_intsrc_info(&intsrc);

}

               IRQ2不设置，IRQ0连接到IOAPIC管脚2。其它IRQx被identify map到0号IOAPIC的1~15脚。此外，如果ELCR检查到该IRQ接的是PCI中断，则重新设置mpc_irqflag配置触发方式。最后调用MP_intsrc_info()把各ISA中断配置存入mp_irqs数组。

笔者：这里ELCR_trigger(i)返回1表示该IRQ是level触发。从内核的注释看，此时为PCI中断。令人费解的是intsrc.mpc_irqflag = 13代表了高电平有效、电平触发。而PCI应该是低电平有效、电平触发。内核错了？

                最后，还要描述一下0号管脚接PIC的情况，如下：

intsrc.mpc_irqtype = mp_ExtINT;    /*注意和前面的MP_INT类型区分*/

intsrc.mpc_srcbusirq = 0;

intsrc.mpc_dstirq = 0;                        /* 8259A to INTIN0 */

MP_intsrc_info(&intsrc);

c、              注册mpc_config_lintsrc 。Default configuration中LINT0接ExtINT，LINT1接NMI。调用MP_lintsrc_info注册（仅打印信息，无实用）。

3、  如果系统未实用默认配置，就需要解析MP table。该任务在smp_read_mpc()中完成，它将MP table的各个entry分别存入mp_ioapics、mp_irqs等数组。

4、  至此，平台上各IOAPIC、中断源的信息应已存储到各相关数组里。Kernel再做最后一次检查，如果mp_irq_entries == 0，说明MP table没有报告中断源，construct_default_ioirq_mptable()将系统设置到ISA模式。