[發明專利]具有中斷控制器的數據處理系統和中斷控制方法

無效

• 申請號: 200680006288.7
• 申請日: 2006-02-21
• 公開（公告）號: CN101128808A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: J·莫爾卡尼卡拉納格斯瓦蘭;P·斯特拉弗斯
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G06F13/26
• 分類號: G06F13/26
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 龔海軍;譚祐祥

技術領域

本發明涉及一種包括中斷控制器(IC)的數據處理系統，該中斷控制器用于同時處理發送至數據處理系統的處理器或處理單元(PU、CPU、內核)的多個中斷請求(IRQ)。本發明也涉及一種用于根據確定的策略處理這些中斷請求的方法，用以確保按優先順序執行適當的中斷服務例程(ISR)。

背景技術

當設備，例如與處理單元一起位于相同芯片上的數據處理系統內的硬件設備或不在芯片上的硬件設備等，需要數據處理系統內的處理單元執行服務例程時，它們通常會向處理單元發送中斷請求。當該中斷請求被處理單元接收而同時該處理單元正在執行另一個進程時，該處理單元通常會暫時中斷這執行中的另一進程，取而代之執行由中斷請求指定的中斷服務例程。

出于效率目的，許多內置硬件機制以基于中斷的策略工作，象簡單中斷屏蔽、基于優先級的屏蔽以及自動定向中斷處理。然而，在中斷請求的數量上有限制，而中斷請求的數量可能由處理單元提供。例如，MIPS只能服務六個中斷請求，TM2能服務32個中斷請求，而TM3260能服務64個中斷請求。

然而，在多處理器系統或高度集成的芯片上系統(SoC)中，例如非常多的功能硬件設備(HW?IP)，集成了幾個主處理器內核并進一步連接了外圍硬件IP。象MPEG-2解碼器、網絡處理器、密碼處理器等這些功能HW?IP主要用于在SoC中實現具體的功能，外圍硬件IP需要與特定的處理器內核通訊。此外，也要建立處理器間的通訊。大部分SoC，像飛利浦半導體的PNX8525、德州儀器的OMAP等，具有幾十個硬件IP塊，總共需要比處理單元所支持的更多的中斷請求線。為了支持大量的中斷設備，在這些多處理器系統或SoC內采用中斷控制器(IC)或通用中斷控制器(GIC)。

中斷控制器通常多路接收所有進入的中斷請求并將具有最高優先級的中斷請求發送給處理單元。然后，處理單元讀取由中斷控制器傳遞的中斷請求源。具體而言，在通常的SoC體系結構中，處理單元讀取最高優先級中斷的變址(index)，該最高優先級中斷通過執行外部MMIO(存儲器映射輸入/輸出操作，即中斷處理器的內部寄存器，象優先級寄存器，通過由處理單元執行的載入/存儲指令訪問)的中斷控制器提交。然而，該步驟花費約15-30周期或更多的時間，因而增加了中斷延時，即啟動中斷請求與由處理單元開始執行對應的中斷服務例程間的時間。

為了減小SoC中的中斷延時，稱為定向中斷的硬件識別方法由定向中斷控制器(VIC)操控。定向中斷控制器在中斷請求外，還提供包含請求的中斷服務例程地址的中斷向量。具體而言，每個中斷設備向中斷控制器提供識別號碼。識別號碼可由中斷控制器結合查詢表(中斷向量表)使用，以確定中斷服務例程的地址。中斷向量被傳遞給處理單元。換句話說，當接收到中斷請求時，中斷控制器可以將相關的中斷服務例程的確切位置傳送給處理器，使處理器能開始執行所述服務例程。

然而，隨著硬件IP的數量增加，中斷請求的數量也會增加，其無法由單個定向中斷控制器處理。為了處理非常大量的中斷請求，已經研發出由幾個級聯中斷控制器組成的雛菊鏈(daisy?chain)。

在美國專利2004/0199694A1中公開了定向中斷控制器級聯的實例。根據該文獻，中斷控制器包括一個中斷源接口，其可被操作用于接收由復數個中斷源產生的中斷請求；一個雛菊鏈接口，其可被操作用于接收由前面的中斷控制器輸出的基于由另外的復數個中斷源產生的雛菊鏈中斷請求。所述雛菊鏈接口包括優先級輸入，用于接收指示與雛菊鏈中斷請求關聯的優先級的雛菊鏈優先級信號。所述中斷控制器進一步包括：優先邏輯，可被操作用于確定從雛菊鏈中斷請求和直接通過中斷源接口接收的任意中斷請求中接收的最高優先級中斷請求。輸出接口包括優先級輸出，其可被操作用于提供指示與最高優先級中斷請求關聯的優先級的輸出優先級信號，從而使該優先級信息能被傳送給在雛菊鏈中更高的任何其它中斷控制器。

由美國專利2004/0199694提出的中斷控制器是定向中斷控制器，其進一步包括中斷向量表，用以為每個中斷請求存儲一個用于識別中斷例程的相關向量地址。因此，所述雛菊鏈接口包括一個向量地址輸入端，其可被操作用于接收指示與雛菊鏈中斷請求關聯的雛菊鏈向量地址的雛菊鏈向量地址信號。以及所述輸出接口包括一個向量地址輸出，該向量地址輸出可被操作用于提供指示與最高優先級中斷請求關聯的輸出向量地址的輸出向量地址信號。該伴隨中斷請求的輸出向量地址信號被發送給處理單元，用以啟動與具體請求中斷源關聯的中斷服務例程。