中断程序的调用过程

① 在计算机系统中，请解释什么是中断，请用流程图画出一次中断处理流程

中断是指计算机运行过程中，出现某些意外情况需主机干预时，机器能自动停止正在运行的程序并转入处理新情况的程序，处理完毕后又返回原被暂停的程序继续运行。

中断流程图如下：

(1)中断程序的调用过程扩展阅读

众所周知，处理器的速度跟外围硬件设备的速度往往不在一个数量级上，因此，如果内核采取让处理器向硬件发出一个请求，然后专门等待回应的办法，显然降低内核效率。

既然硬件的响应这么慢，那么内核就应该在此期间处理其他事务，等到硬件真正完成了请求的操作之后，再回过头来对它进行处理。想要实现这种功能，轮询（polling）可能会是一种解决办法。可以让内核定期对设备的状态进行查询，然后做出相应的处理。

不过这种方法很可能会让那个内核做不少无用功，因为无论硬件设备是正在忙碌着完成任务还是已经大功告成，轮询总会周期性的重复执行。更好的办法是由我们来提供一种机制，让硬件在需要的时候再向内核发出信号（变内核主动为硬件主动），这就是中断机制。

中断使得硬件得以与处理器进行通信。举个例子，在你敲打键盘的时候，键盘控制器（控制键盘的硬件设备）会发送一个中断，通知操作系统有键按下。中断本质是一种特殊的电信号，由硬件设备发向处理器。

处理器接受到中断后，会马上向操作系统反映此信号的到来，然后就由os负责处理这些新到来的数据。硬件设备生成中断的时候并不考虑与处理器的时钟同步——换句话说就是中断随时可以产生。因此，内核随时可能因为新到来的中断而被打断。

不同的设备对应的中断不同，而每个中断都通过一个惟一的数字标识。因此，来自键盘的中断就有别于来自硬盘的中断，从而使得操作系统能够对中断进行区分，并知道哪个硬件设备产生了哪个中断。这样，操作系统才能给不同的中断提供不同的中断处理程序。

在它执行程序的时候，如果有另外的事件发生（比如用户又打开了一个程序）那么这时候就需要由计算机系统的中断机制来处理了。

中断机制包括硬件的中断装置和操作系统的中断处理服务程序。

让硬件在需要的时候再向内核发出信号。

参考资料来源：网络-中断机制

参考资料来源：网络-中断

② Linux内核中断之中断调用流程

本文基于 RockPI 4A 单板Linux4.4内核介绍中断调用流程。

ARMv8包括两种运行状态：AArch64和AArch32。

AArch64中不再使用AArch32中的7种特权模式，而是提出了Exception Levels的概念，包括：

1）EL0：用于用户态程序，权限最低

2）EL1：给内核使用，权限稍高

3）EL2：虚拟化相关，权限更高

4）EL3：安全相关，权限最高

Linux内核中一般只使用EL0和EL1。

AArch64异常向量表中的异常包括：

1）Synchronous exception（同步异常）

2）SError

3）IRQ

4）FIQ

注：SError、IRQ和FIQ属于异步异常。

在Linux内核中，在 arch/arm64/kernel/entry.S 文件中定义了异常向量表，内容如下：

选取 el1_irq() 函数介绍Linux内核中断的调用流程。

文件： arch/arm64/kernel/entry.S ，调用流程如下：

1、handle_irq()初始化

在 DTS 解析阶段完成 handle_irq() 函数的初始化，流程如下：

gic_irq_domain_map() 函数中完成了 handle_irq() 函数的赋值，具体执行如下：

2、handle_irq()实现

以共享外设中断 SPI 的中断处理函数 handle_fasteoi_irq() 为例，继续跟踪中断的执行过程。

handle_irq_event_percpu() 函数会调用已经注册的中断处理函数，同时唤醒 irq_thread 线程。

3、中断处理线程

在使用 request_threaded_irq() 函数申请中断时，会创建一个 irq_thread 线程，调用流程如下：

irq_thread 线程平时在睡眠状态，等待 handle_irq_event_percpu() 函数唤醒，进一步执行已注册的中断处理线程函数。

使用 DRM 框架中 HDMI 中断验证中断调用流程。

文件： driversgpudrmridgesynopsysdw-hdmi.c

在中断处理函数 dw_hdmi_hardirq() 和中断处理线程函数 dw_hdmi_irq 中增加 mp_stack() 调用（ 注：仅限于调试验证 ）。

插入 HDMI 线，系统启动后，显示中断调用流程的日志如下：

和

③ 中断处理的一般过程是什么

中断请求（中断响应条件和时间}，中断响应过程，中断返回