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《learn_the_architecture_-_generic_interrupt_controller_v3_and_v4__lpisn》学习笔记

news 来源：原创 2025/5/16 23:04:21

1.LPI（Locality-specific Peripheral Interrupts）是一种基于消息的中断（Message Signaled Interrupt，MSI），由中断翻译服务(ITS)提供翻译。这是因为LPI的设计目标是为系统中大量的设备提供高效的中断管理，而消息信号中断（MSI）是一种通过消息机制触发的中断类型，不需要传统的硬件线来触发中断。LPI的配置和管理与其他中断类型不同，它们的状态保存在内存中而不是寄存器中。对LPI的支持是可选的，可以通过寄存器GICD_TYPER.LPIS位设置，该位置1时表示支持LPI，为0不支持。

2.Redistributors使用内存中保存的表来存储LPI配置信息和每个物理LPI的状态，LPI的配置信息存储在LPI配置表中，寄存器GICR_PROPBASER提供该表的起始地址。LPI配置是全局的，即所有Redistributor必须看到相同的配置。LPI 的状态信息也存储在内存中的表中，即LPI 待处理表，寄存器 GICR_PENDBASER 提供该表的起始地址。每个Redistributor服务器都有自己的 LPI Pending 表，并且这些表不在Redistributor服务器之间共享。如下图所示：

3.当要使用LPI时，Redistributor的初始配置过程为：为LPI Configutation表分配内存，并使用每个LPI的适当配置初始化该表；在每个Redistributor中设置寄存器GICR_PROPBASER以指向LPI Configutation表；为每个Redistributor的LPI Pending表分配内存并初始化每个表的内容，在系统启动时，这通常意味着将内存清零，这意味着所有LPI INTID都处于非活动状态；在每个Redistributor中设置寄存器GICR_PENDBASER以指向与该再分发器关联的LPI挂起表；在每个Redistributor中将寄存器GICR_CTLR.EnableLPIs位设置为1以启用LPI。

4.每个LPI INTR在LPI Configutation表中占据一个字节，如下图：

虽然SPI、PPI和SGI的优先级值为8位，但表中只有6位来记录LPI的优先级，LPI优先级的低两位始终被视为0b00。没有用于记录组配置的字段，LPI始终被视为非安全组1中断。LPI Configutation表的大小取决于LPI的数量，GIC支持的INTID（SPI、PPI、SGI和LPI）的最大数量由寄存器GICD_TYPER.IDbits位指示，LPI配置表仅处理使用大于8191的INTID的LPI。因此，为了支持所有可能的LPI，LPI配置表大小计算如下：大小（以字节为单位） = 2GICD_TYPER.IDbits+1 – 8192。但寄存器GICR_PROPBASER还包括一个IDbits字段，该字段指示LPI配置表支持的INTID数量，该数字必须等于或小于GICD_TYPER.IDbits中的值。所以LPI配置表所需的大小变为：大小（以字节为单位） = 2GICR_PROPBASER.IDbits+1 – 8192。中断控制器必须能够读取为LPI配置表分配的内存，但它永远不会写入该内存。

5.LPI 的状态信息存储在内存中，LPI只有两种状态：非活动或待处理。当中断被确认时，中断会从挂起状态转换为非活动状态。如下图：

因为只有两种状态，所以LPI Pending表中每个LPI只有1位。因此，为了支持实现中所有可能的INTID，LPI待处理表的大小必须为：大小（以字节为单位）=2GICR_PROPBASER.IDbits+1/8。与LPI配置表不同，LPI挂起表的大小不会调整以考虑从INTID8192开始的LPI。表的前1KB（对应于INTID 0到8291的条目）存储实现定义状态。

6.LPI配置信息存储在内存中的表中，而不是寄存器中。出于性能原因，再分发器会缓存LPI配置信息。这意味着要重新配置LPI，软件必须：更新LPI配置表中的条目、确保更新的全局可见性、使再分发器中的任何配置缓存无效。通过发出ITS的INV或INVALL命令来使再分发器中的高速缓存失效，INV命令使特定中断的条目无效，因此该命令通常在重新配置少量LPI时使用，INVALL命令使指定集合中所有中断的条目无效。如果未实现ITS，软件必须写入GICR_INVLPIR（针对特定中断条目）或GICR_INVALLR（针对所有中断条目）寄存器，以使重新分配器重新加载中断配置。

7.ITS：即Interrupt Translation Service，外设通过向ITS中的GITS_TRANSLATER写入消息来生成LPI。这为ITS提供了以下信息：事件ID：这是写入GITS_TRANSLATER的值，EventID标识外设正在发送哪个中断，EventID可能与INTID相同，或者它可能由ITS转换为INTID；设备ID：DeviceID用来标识外设，DeviceID的生成机制是由具体实施定义的。ITS负责将消息转换为可传递至连接核心的INTID。物理LPI被分组到集合中。集合中的所有LPI都路由到同一个再分发器。软件将LPI分配给集合，从而使其能够有效地将中断从一个处理元素移动到另一个处理元素。

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