Interrupt in Linux (3.2.1 PIRQ Table)

3.2.1 PIRQ Table

忘了上面这个复杂的信号转换吧，它会让我们偏离我们的目标——我们仅仅需要知道的是：需要把PCI中断映射到ISA中断，需要把电平触发转换为边缘触发，剩下的事情，是电子工程师的领域，作为一个附录应该不错：）

为了描述PCI到ISA中断的映射，微软公司在最开始就提出了PCI Interrupt Routing Table的数据结构，它的作用就是用来描述在使用8259中断控制器的系统下，PCI中断（INTA-INTD）如何路由到ISA的IRQ。

不说废话了，给出PIRQ Table的数据结构：

表3-1 PIRQ Table数据结构

Byte Offset	Size in Bytes	Name
0	4	Signature
4	2	Version
6	2	Table Size
8	1	PCI Interrupt Router's Bus
9	1	PCI Interrupt Router's DevFunc
10	2	PCI Exclusive IRQs
12	4	Compatible PCI Interrupt Router
16	4	Miniport Data
20	11	Reserved (Zero)
31	1	Checksum
32	16	First Slot Entry
48	16	Second Slot Entry
(N + 1) * 16	16	Nth Slot Entry

 

 

 

 

 

 

 

每个slot entry的结构如下：

表3-2 Slot字段

Byte Offset	Size in Bytes	Name
0	Byte	PCI Bus Number
1	Byte	PCI Device Number (in upper five bits)
2	Byte	Link Value for INTA#
3	Word	IRQ Bitmap for INTA#
5	Byte	Link Value for INTB#
6	Word	IRQ Bitmap for INTB#
8	Byte	Link Value for INTC#
9	Word	IRQ Bitmap for INTC#
11	Byte	Link Value for INTD#
12	Word	IRQ Bitmap for INTD#
14	Byte	Slot Number
15	Byte	Reserved

 

 

 

 

 

 

 

捡几个重要的字段解释：

PCI Interrupt Router's Bus：

PCI Interrupt Router's DevFunc：

PCI Interrupt Router是一个硬件设备，而且是一个PCI设备！这两个字段描述该设备的BDF地址。

 

PCI Exclusive IRQs：

并不是所有ISA的IRQ都能用来作为PCI的映射IRQ，因此这个字段描述了那些只能被PCI使用的IRQ。换句话说，这些IRQ不能被ISA设备使用。

 

IRQ Bitmap for INTA#：

每个INTx可能会有多个IRQ可供选择，因此需要一个bitmap

容易看出，PIRQ Table描述了每个PCI设备（BDF地址指定）的每个INTx对应的可能的IRQ值。下面是我在虚拟机上得到的结果：

Entry  Location  Bus Device Pin  Link  IRQs

  0    slot 1      0    3    A   0x60  0 1 4 6 8 9 10 11 12 15

  0    slot 1      0    3    B   0x61  1 2 4 6 8 9 10 11 12 15

  0    slot 1      0    3    C   0x62  0 3 4 6 8 9 10 11 12 15

  0    slot 1      0    3    D   0x63  2 3 4 6 8 9 10 11 12 15

  1    slot 2      0    4    A   0x61  0 1 5 6 8 9 10 11 12 15

  1    slot 2      0    4    B   0x62  1 2 5 6 8 9 10 11 12 15

  1    slot 2      0    4    C   0x63  0 3 5 6 8 9 10 11 12 15

  1    slot 2      0    4    D   0x60  2 3 5 6 8 9 10 11 12 15

  2    slot 3      0    4    A   0x62  0 1 4 5 6 8 9 10 11 12 15

  2    slot 3      0    4    B   0x63  1 2 4 5 6 8 9 10 11 12 15

  2    slot 3      0    4    C   0x60  0 3 4 5 6 8 9 10 11 12 15

  2    slot 3      0    4    D   0x61  2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 15

  3    slot 4      0    4    A   0x63  0 1 7 8 9 10 11 12 15

  3    slot 4      0    4    B   0x60  1 2 7 8 9 10 11 12 15

  3    slot 4      0    4    C   0x61  0 3 7 8 9 10 11 12 15

  3    slot 4      0    4    D   0x62  2 3 7 8 9 10 11 12 15

  4    slot 5      0    4    A   0x60  0 1 4 7 8 9 10 11 12 15

  4    slot 5      0    4    B   0x61  1 2 4 7 8 9 10 11 12 15

  4    slot 5      0    4    C   0x62  0 3 4 7 8 9 10 11 12 15

  4    slot 5      0    4    D   0x63  2 3 4 7 8 9 10 11 12 15

  5    slot 6      0    5    A   0x61  0 1 5 7 8 9 10 11 12 15

  5    slot 6      0    5    B   0x62  1 2 5 7 8 9 10 11 12 15

  5    slot 6      0    5    C   0x63  0 3 5 7 8 9 10 11 12 15

  5    slot 6      0    5    D   0x60  2 3 5 7 8 9 10 11 12 15

  6    embedded    0    0    A   0x60  0 1 4 5 7 8 9 10 11 12 15

  6    embedded    0    0    B   0x61  1 2 4 5 7 8 9 10 11 12 15

  6    embedded    0    0    C   0x62  0 3 4 5 7 8 9 10 11 12 15

  6    embedded    0    0    D   0x63  2 3 4 5 7 8 9 10 11 12 15

  7    embedded    0    1    A   0x60  0 1 6 7 8 9 10 11 12 15

  7    embedded    0    1    B   0x61  1 2 6 7 8 9 10 11 12 15

  7    embedded    0    1    C   0x62  0 3 6 7 8 9 10 11 12 15

  7    embedded    0    1    D   0x63  2 3 6 7 8 9 10 11 12 15

  8    embedded    0    0    A   0x60  0 1 4 6 7 8 9 10 11 12 15

  8    embedded    0    0    B   0x61  1 2 4 6 7 8 9 10 11 12 15

看到这里，提出两个问题：

1、 PCI Interrupt Router的作用是映射PCI中断到ISA中断，而它自己也是一个PCI设备，会不会出现“先有鸡还是先有蛋”的问题呢？

不会，PCI Interrupt Router其实是作为南桥的一个功能单元而存在，访问这个设备是通过配置寄存器实现的，因此只需要BDF即可。下面是Intel主板的一个实现：

不同芯片组支持的设备可能不同，因此这些可能的IRQ也可能会有差别。通过这个4个寄存器，我们甚至可以动态地将PCI的某个中断映射到不同的IRQ值（虽然并不多见）。

2、 BIOS怎么知道那些IRQ可用？

这个表是BIOS提供给OS使用的，但是BIOS也不能凭空捏造吧。其实说BIOS“凭空捏造”也未尝不可，因为BIOS都是这些主板厂商自己写的，他们太了解这些东西了，看看下面BIOS的一段代码就恍然大悟了：

const struct irq_routing_table intel_irq_routing_table = {

    PIRQ_SIGNATURE, /* u32 signature */

    PIRQ_VERSION,   /* u16 version   */

    32+16*4,    /* there can be total 5 devices on the bus */

    0x00,       /* Bus 0 */

    0x08,       /* Device 1, Function 0 */

    0x0000,     /* reserve IRQ 11, 9, 5, for PCI */

    0x1039,     /* Silicon Integrated System */

    0x0008,     /* SiS 85C503/5513 ISA Bridge */

    0x00,       /*  u8 miniport_data  - "crap" */

    { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, /* u8 rfu[11] */

    CHECKSUM,   /*  u8 checksum       - mod 256 checksum must give zero */

    {

        /* bus, devfn, {link, bitmap}, {link, bitmap}, {link, bitmap}, {link, bitmap}, slot, rfu  */

        {0x00, 0x08, {{0x41, 0xdcb8}, {0x42, 0xdcb8}, {0x43, 0xdcb8}, {0x44, 0xdcb8}},

         0x00, 0x00},

        {0x00, 0x10, {{0x41, 0xdcb8}, {0x42, 0xdcb8}, {0x43, 0xdcb8}, {0x44, 0xdcb8}},

         0x00, 0x00},

        {0x00, 0x48, {{0x41, 0xdcb8}, {0x42, 0xdcb8}, {0x43, 0xdcb8}, {0x44, 0xdcb8}},

         0x01, 0x00},

        {0x00, 0x58, {{0x43, 0xdcb8}, {0x44, 0xdcb8}, {0x41, 0xdcb8}, {0x42, 0xdcb8}},

         0x02, 0x00},

    }

};

printk(KERN_INFO "Copying IRQ routing tables...");

    memcpy((char *) RTABLE_DEST, &intel_irq_routing_table, intel_irq_routing_table.size);

printk(KERN_INFO "done.\n");

原来，在BIOS的代码中是将这个PIRQ Table写死的，然后BIOS将这个表拷贝到一个合适的地方，供OS使用。

笔者：感谢bluesky_jxc同学为我们带来PIRQ Table的知识。PIRQ Table由微软提出，描述了从OS的观点，如何看待中断路由的问题，它并没有规定硬件厂商如何实现。PRIQ spec和MP spec一起构成了早期MP平台中断几乎所有的内容，但往事如尘埃，俱往矣。ACPI替代了它们。从长远的眼光看，我们在学习相关内容时，应该尽可能的多着眼于ACPI，对于历史，了解即可。

关于PIRQ table的详细内容可参考：