中斷子系統(tǒng)硬件架構(gòu)

一個(gè)完整的設(shè)備中，與中斷相關(guān)的硬件可以劃分為3類，它們分別是：設(shè)備、中斷控制器和CPU本身。

設(shè)備：設(shè)備是發(fā)起中斷的源，當(dāng)設(shè)備需要請(qǐng)求某種服務(wù)的時(shí)候，它會(huì)發(fā)起一個(gè)硬件中斷信號(hào)，通常，該信號(hào)會(huì)連接至中斷控制器，由中斷控制器做進(jìn)一步的處理。在現(xiàn)代的移動(dòng)設(shè)備中，發(fā)起中斷的設(shè)備可以位于soc（system-on-chip）芯片的外部，也可以位于芯片的內(nèi)部，因?yàn)槟壳按蠖鄶?shù)soc 都集成了大量的硬件 IP，例如 I2C、SPI、Display Controller 等等，就是內(nèi)部中斷源。

中斷控制器：中斷控制器負(fù)責(zé)收集所有中斷源發(fā)起的中斷，現(xiàn)有的中斷控制器幾乎都是可編程的，通過對(duì)中斷控制器的編程，我們可以控制每個(gè)中斷源的優(yōu)先級(jí)、中斷的電氣類型，還可以打開和關(guān)閉某一個(gè)中斷源，在smp系統(tǒng)中，甚至可以控制某個(gè)中斷源發(fā)往哪一個(gè)CPU 進(jìn)行處理。對(duì)于 ARM 架構(gòu)的 soc，使用較多的中斷控制器是VIC（Vector Interrupt Controller），進(jìn)入多核時(shí)代以后，GIC（General Interrupt Controller）的應(yīng)用也開始逐漸變多。STM32單片機(jī)的中斷控制器叫 NVIC，ARM架構(gòu)的中斷控制器一般為GIC，不同架構(gòu)有不同的中斷控制器。

CPU：最終響應(yīng)中斷的部件，它通過對(duì)可編程中斷控制器的編程操作，控制和管理者系統(tǒng)中的每個(gè)中斷，當(dāng)中斷控制器最終判定一個(gè)中斷可以被處理時(shí)，他會(huì)根據(jù)事先的設(shè)定，通知其中一個(gè)或者是某幾個(gè)
cpu 對(duì)該中斷進(jìn)行處理，雖然中斷控制器可以同時(shí)通知數(shù)個(gè) cpu 對(duì)某一個(gè)中斷進(jìn)行處理，實(shí)際上，最后只會(huì)有一個(gè) cpu 相應(yīng)這個(gè)中斷請(qǐng)求，但具體是哪個(gè) cpu進(jìn)行響應(yīng)是可能是隨機(jī)的，中斷控制器在硬件上對(duì)這一特性進(jìn)行了保證，不過這也依賴于操作系統(tǒng)對(duì)中斷系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)。

為什么需要中斷控制器？

CPU 要做的事情主要是運(yùn)算。一個(gè) CPU 有很多個(gè)中斷可以使用，他們之間也有優(yōu)先級(jí)。由于中斷過多，我們需要中斷進(jìn)入 CPU處理之前，先進(jìn)入中斷控制器，讓中斷控制器來控制中斷的優(yōu)先級(jí)、觸發(fā)方式、enable 和 disable等，為CPU減輕負(fù)擔(dān)，讓CPU專注于運(yùn)算。