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ARM异常响应和返回机制??

发布时间:2019-07-03 21:59 来源:未知 编辑:admin

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  快中断是为支持数据传输或快速数据通道而设计的,为快速处理快中断。①快中断被设为最高中断优先级;②在快中断模式增设了7个私有工作寄存器,从而避免了由于主工作寄存器数据的保存和恢复而带来了额外开销;③快中断处理程序处于异常向量表的最后位置,因此可紧接异常向量表书写快中断处理程序,而不必进行程序跳转操作,避免了刷新指令流水线和高速缓存。

  软件中断是一种由用户设置的同步中断,由程序指令产生,不像硬件中断那样由外部事件触发。软件中断允许运行在用户模式的程序进入监督模式,并运行监督态下的函数。在 ARM7TDMI的硬件调试系统中,应用程序可利用软件中断来申请半自主式操作,例如,打开主机中的一个文件、向调试通道发送一个字符等等(这些操作必须依赖主机中C程序库才能运行,因此被称为半自主式的)。利用软件中断机制,可以直观和高效地仿真调试应用程序。另外,软件中断也可用于一般性的程序控制。

  2)设置CPSR的值:设置CPSR相应位的值使处理器进入特定的处理器模式,按要求屏蔽中断;

  3)设置LR寄存器:将中断相应模式的LR寄存器的值设置为异常中断的返回地址;

  2)将返回地址复制到PC:这样程序将返回到异常中断产生的下一条指令或出现问题的指令处执行。

  系统通常使用一个中断控制器把设备的中断集合在一起,然后再把信号传送到CPU的一个单一的中断管脚。这样可以节省CPU的中断管脚,也给系统设计带来了灵活性。中断控制器有掩码和状态寄存器,用于控制这些中断。设置掩码寄存器中相应的位,可以打开和禁止一个中断,读取状态寄存器可以返回系统中当前活动的中断。

  一些系统中的中断可能是硬连接的,例如实时时钟的间隔计时器可能永久地连接到中断控制器的第3管脚。但是,另一些管脚连接什么可能取决于在特定的ISA或者PCI插槽上插入的是什么控制卡。例如,中断控制器的第4管脚可能和第0号PCI插槽相连,某一天该槽上可能插的是一块以太网卡,另一天该槽上可能插的是一块SCSI控制卡。每一个系统都有它自己的中断中转机制,操作系统必须足够灵活才能处理它们。

  大多数现代的通用目的微处理器都用相同的方式处理中断。当发生硬件中断时,CPU停止它正在运行的指令,跳到内存中一个位置运行,这里或者就是中断处理代码,或者是一条指令,通过它可以跳到中断处理代码。这种代码通常在CPU的特殊模式(中断模式)下工作,通常,在这种模式下其它中断不能再产生。当然也有例外:一些CPU将中断划分级别,更高级别的中断可以中断低级的中断。这意味着必须非常小心地写第一级的中断处理程序。一般的中断处理程序通常都有自己的堆栈,当它被再次中断而进入另一个中断处理程序之前,用它来存放CPU的执行状态(CPU所有的通用寄存器和上下文)。一些CPU有一组只在中断模式下存在的寄存器,中断处理代码可以使用这些寄存器来存储它需要保存的大部分上下文信息。

  当中断被处理完以后,CPU恢复其状态,中断也随之结束。CPU会继续做它在中断发生之前做的事情。重要的是,中断处理程序必须尽可能地有效,通常操作系统不能太频繁地阻塞中断,也不能太长时间地阻塞中断。

  Linux中断处理子系统的一个主要任务就是把中断转送到(route)正确的中断处理代码段。这种代码必须了解系统的中断拓扑。例如,如果软驱控制器在中断控制器的第6管脚发生中断,它必须能识别出中断来自软驱,从而把它转送到软驱设备驱动程序的中断处理程序代码。Linux使用一组指针,每个指针指向一个数据结构,其中包含处理系统中断的例程地址。这些例程属于系统中设备的驱动程序,每一个设备驱动程序都必须在其初始化时请求它想要的中断。通常,在不同的体系结构中,甚至同一结构的不同系统中,中断的数目和对中断的处理方式都是不同的,Linux中断处理代码是和体系结构相关的。这意味着irq_action向量表的大小依赖于中断源的数目。

  当发生中断时,Linux必须首先通过读取系统的可编程中断控制器的状态寄存器,来确定中断的来源。然后把这个中断源转换成irq_action向量表中的偏移量。例如,来自软驱控制器的,从中断控制器第6管脚发出的中断,被转为中断处理程序向量表中的第7个指针。如果发生的中断没有对应的中断处理程序,Linux内核会记录下一个错误,否则,它会调用这个中断源对应的所有irqaction数据结构中的中断处理例程。

  当Linux内核调用设备驱动程序的中断处理例程时,中断处理例程必须有效地判断为什么被中断,并响应该中断。为了找出中断的原因,设备驱动程序会读取发出中断的设备的状态寄存器。设备可能回应:发生了一个错误或者完成了一个请求的操作。例如,软驱控制器可能报告它已经把软驱的读磁头定位到了软盘正确的扇区。一旦确定了中断的原因,设备驱动程序可能还需要做更多的工作。如果是这样,Linux内核有机制允许延迟这个操作,稍候进行。这可以避免让CPU在中断模式下花费太多时间。

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