接下來(lái)該看redistributor了。

圖1 GIC-600 redistributor

跟distributor連接的部分就不說(shuō)了。Cpu\_active是指示cluster或core的狀態(tài)，可以用于idle管理。ppi\_id用于多核設(shè)計(jì)時(shí)，區(qū)分每個(gè)redistributor。PPIs就是PPI中斷線，在GIC-600是這么描述PPI的：

圖2 PPI描述

從上面可以看出來(lái)，所謂的“私有”是說(shuō)這些中斷信號(hào)是core專(zhuān)有的。對(duì)于PPI，ARMv8定義了三種規(guī)格，8，12和16。所以對(duì)于不同的core來(lái)說(shuō)，可能PPI數(shù)量不一樣。

圖3Generic timer

上面是ARMv8-A的架構(gòu)spec里，關(guān)于timer的圖。我們可以看到，core的timer會(huì)發(fā)PPI，而中斷控制器返回FIQ或者IRQ給core。細(xì)心的同學(xué)可能會(huì)問(wèn)了，在redistributor上面沒(méi)有FIQ和IRQ的信號(hào)啊？其實(shí)在第一篇文章里就說(shuō)了，在現(xiàn)有的GICv3架構(gòu)下，關(guān)于中斷FIQ和IRQ，以及系統(tǒng)寄存器等放在了cluster/core端，對(duì)外留出了一組接口，叫cpu interface（在GICv2中實(shí)現(xiàn)在中斷控制器這一側(cè)），也就是圖1中最下面的接口。其實(shí)這是一組簡(jiǎn)化的AXI4-Stream。

圖4 GIC stream協(xié)議接口

由于是雙向，所以是兩組信號(hào)

圖5redistributor到CPU的信號(hào)

圖6 CPU到redistributor的信號(hào)

既然是簡(jiǎn)化的總線協(xié)議，為了更便于CPU和redistributor通信，ARM又規(guī)定了具體的數(shù)據(jù)包格式。下圖是CPU端發(fā)出的命令格式，具體的解釋請(qǐng)查閱GICv3的文檔，此處就不過(guò)多的貼圖了。

圖7 CPU interface命令

至此，就剩下最復(fù)雜的ITS了，這一部分是為了實(shí)現(xiàn)基于消息的中斷。前面介紹過(guò)，LPI是一種基于消息的中斷。也就是中斷信息不在通過(guò)中斷線進(jìn)行傳遞。ITS就是要將接收到的LPI中斷進(jìn)行解析。

圖8 GIC-600的ITS組件

既然是信息中斷，就一定要有區(qū)分這些中斷的方法，這樣才能找到合適的中斷處理對(duì)策。所以這里有兩個(gè)概念。

EventID，用來(lái)表示外設(shè)發(fā)送中斷的事件類(lèi)型

DeviceID，用來(lái)表示哪一個(gè)外設(shè)發(fā)起LPI

而ITS需要將外設(shè)發(fā)送的DeviceID，eventID，通過(guò)一系列查表，得到LPI的中斷號(hào)，再使用LPI中斷號(hào)查表得到該中斷的目標(biāo)CPU。為此，ITS需要維護(hù)幾張表，分別是device table，interrupt translation tableh和collection。

圖9 ITS表

當(dāng)外設(shè)寫(xiě)GITS\_TRANSLATER寄存器，產(chǎn)生了LPI。這時(shí)ITS首先要拿著DeviceID，從device table中選擇索引為DeviceID的表項(xiàng)。從該表項(xiàng)中，得到interrupt translation table的位置；然后再根據(jù)EventID，從interrupt translation table中選擇索引為EventID的表項(xiàng)。得到中斷號(hào)，以及中斷所屬的collection號(hào)；最后，使用collection號(hào)，從collection table中，選擇索引為collection號(hào)的表項(xiàng)。得到redistributor的映射信息，最后根據(jù)collection表項(xiàng)的映射信息，將中斷信息路由發(fā)送給對(duì)應(yīng)的redistributor。

最后，提一句，GICv3中開(kāi)始支持親和性路由（affinity routing）。請(qǐng)?jiān)徫彝迭c(diǎn)懶，直接把文檔中的部分貼出來(lái)：

這里要解釋一下什么是親和性，我最初接觸這個(gè)概念的時(shí)候簡(jiǎn)直是一頭霧水，直到有一天看操作系統(tǒng)相關(guān)的書(shū)才明白是咋回事（忽略我的無(wú)知吧~~）。CPU親和性是一種調(diào)度屬性(scheduler property)，Linux調(diào)度器會(huì)根據(jù)affinity的設(shè)置讓指定的進(jìn)程運(yùn)行在"綁定"的CPU上，而不會(huì)在別的CPU上運(yùn)行。其中有一個(gè)好處是，可以提高cache的命中率。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程在某個(gè)CPU上運(yùn)行時(shí)，會(huì)在該CPU的緩存中維護(hù)許多狀態(tài)。下次該進(jìn)程在相同的CPU上運(yùn)行時(shí)，由于緩存中的數(shù)據(jù)而執(zhí)行的更快。

因此，多處理器的調(diào)度器應(yīng)該考慮這種親和性，盡可能的進(jìn)程保持在同一個(gè)CPU上。同理，對(duì)于并發(fā)程序也是有好處的。感慨一下，做CPU設(shè)計(jì)，到了最后肯定要與操作系統(tǒng)相愛(ài)相殺，哈哈哈~~~

審核編輯：劉清