系统的概念 GIC代码分析

GIC（Generic Interrupt Controller）是ARM公司提供的一个通用的中断控制器，其architecture specification目前有四个版本，V1～V4(V2最多支持8个ARM core，V3/V4支持更多的ARM core，主要用于ARM64服务器系统结构）。目前在ARM官方网站只能下载到Version 2的GIC architecture specification，因此，本文主要描述符合V2规范的GIC硬件及其驱动。

具体GIC硬件的实现形态有两种，一种是在ARM vensor研发自己的SOC的时候，会向ARM公司购买GIC的IP，这些IP包括的型号有：PL390，GIC-400，GIC-500。其中GIC-500最多支持128个 cpu core，它要求ARM core必须是ARMV8指令集的（例如Cortex-A57），符合GIC architecture specification version 3。另外一种形态是ARM vensor直接购买ARM公司的Cortex A9或者A15的IP，Cortex A9或者A15中会包括了GIC的实现，当然，这些实现也是符合GIC V2的规格。

本文在进行硬件描述的时候主要是以GIC-400为目标，当然，也会顺便提及一些Cortex A9或者A15上的GIC实现。

本文主要分析了linux kernel中GIC中断控制器的驱动代码（位于drivers/irqchip/irq-gic.c和irq-gic-common.c）。 irq-gic-common.c中是GIC V2和V3的通用代码，而irq-gic.c是V2 specific的代码，irq-gic-v3.c是V3 specific的代码，不在本文的描述范围。本文主要分成三个部分：第二章描述了GIC V2的硬件；第三章描述了GIC V2的初始化过程；第四章描述了底层的硬件call back函数。

注：具体的linux kernel的版本是linux-3.17-rc3。

二、GIC-V2的硬件描述

1、GIC-V2的输入和输出信号

（1）GIC-V2的输入和输出信号

要想理解一个building block（无论软件还是硬件），我们都可以先把它当成黑盒子，只是研究其input，output。GIC-V2的输入和输出信号的如下（注：我们以GIC-400为例，同时省略了clock，config等信号）：

（2）输入信号

上图中左边就是来自外设的interrupt source输入信号。分成两种类型，分别是PPI（Private Peripheral Interrupt）和SPI（Shared Peripheral Interrupt）。其实从名字就可以看出来两种类型中断信号的特点，PPI中断信号是CPU私有的，每个CPU都有其特定的PPI信号线。而SPI是所有CPU之间共享的。通过寄存器GICD_TYPER可以配置SPI的个数（最多480个）。GIC-400支持多少个SPI中断，其输入信号线就有多少个SPI interrupt request signal。同样的，通过寄存器GICD_TYPER也可以配置CPU interface的个数（最多8个），GIC-400支持多少个CPU interface，其输入信号线就提供多少组PPI中断信号线。一组PPI中断信号线包括6个实际的signal：

（a）nLEGACYIRQ信号线。对应interrupt ID 31，在bypass mode下（这里的bypass是指bypass GIC functionality，直接连接到某个processor上），nLEGACYIRQ可以直接连到对应CPU的nIRQCPU信号线上。在这样的设置下，该CPU不参与其他属于该CPU的PPI以及SPI中断的响应，而是特别为这一根中断线服务。

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