[发明专利]中断控制器

说明书

本发明涉及一种中断控制器。

计算机系统的设备(例如磁盘控制器)可以与系统的微处理器交互作用，以执行特定的功能(例如从硬盘驱动器检索数据)。在这个交互中，设备可能需要临时地中断进行中的微处理器的操作，以便微处理器能服务该设备。

例如，微处理器可指令磁盘控制器从硬盘驱动器检索一个数据块，而在磁盘控制器正在检索数据的同时，微处理器可执行其它操作，诸如例如执行程序代码。在控制器检索数据并将数据存储在系统内存中后，控制器就可以通知微处理器。

控制器通知微处理器的一个方法是生成一个中断请求。根据该中断请求，微处理器通常暂时停止任何进行中的操作，以便例如从系统内存读取该数据并根据该数据作出决定。

中断请求一般是通过中断请求信号传达的。对于边沿触发式中断请求来说，中断请求信号通过改变逻辑状态(例如从高逻辑状态变成低逻辑状态)来指示中断请求。电平触发式中断请求一般是由中断请求信号的逻辑状态(高或低)指示的。所以，边沿触发式中断请求是通过中断请求信号的预定转换来指示的，电平触发式中断请求是通过中断请求信号的预定逻辑电平来指示的。

典型的计算机系统具有许多可能需要微处理器留意的设备，因此具有许多可能生成中断请求的设备。然而，微处理器可能只有一个中断请求输入引脚，所以一次只能处理一个中断请求。为了解决这个难题，计算机系统可以有一个中断控制器来接收各设备的中断请求信号，为这些信号所指示的中断请求排定优先级，将一个中断请求定向到微处理器去获得服务。

这样的一个中断控制器可以是英特尔公司生产的8259A可编程中断控制器。8259A中断控制器可在其8个中断输入引脚上接收多达8个不同的中断请求信号。因为在短时间间隔内可能会发生许多中断请求，8259A控制器排定各中断请求的优先次序，并(通过一个输出中断请求信号)将中断请求的表示一次一个地提供给微处理器的中断请求输入引脚。

当中断控制器激活微处理器的中断请求输入引脚以表明有中断请求时，一个中断确认序列开始。在这个序列期间，8259A中断控制器提供一个被微处理器接收的中断值。对于微处理器来说，该中断值标识生成中断请求的中断信号并起着指向中断表中一个单元的索引作用。这个单元存储着微处理器可以为服务该中断请求而执行的一个中断处理例程的地址。在通常被称为主从方案的方案中，为了处理多于8个的中断请求信号，可以将两个或更多的8259A中断控制器级联在一起。

8259A主要是为只用于一个微处理器而设计的。参看图1，多处理器计算机系统8也可能使用中断控制器10，诸如由英特尔公司生产的部件号为82093AA的I/O高级可编程中断控制器(IOAPIC)。该中断控制器10通过高级可编程中断控制器(APIC)总线11与系统8的微处理器12传送信息。

APIC总线11一般包含两个双向数据线和一个时钟线。当中断控制器10希望向其中一个微处理器12传送一定的中断请求时，中断控制器10向APIC总线11提供信号，该信号指示的信息诸如是一个APIC地址(它标识要接收并服务该中断请求的特定微处理器12)和中断表的索引。

系统8一般有另外的电路用于方便中断控制器10的使用。例如，为了与APIC总线11通信，每个微处理器12一般都有一个局部APIC接口14。系统8可能也包括一个包含8259A控制器的桥电路16，为较老版本的操作系统提供后向兼容。如下文所述，例如当操作系统首次启动系统8时，可能需要这种后向兼容。

通常，有些较老版本的操作系统在系统的启动期间期望在传统的系统总线上(而不是在APIC总线上)确认中断请求。对于这些较老版本的系统，中断控制器10可以与桥16交互作用，以所谓的虚拟线模式(virtual wire mode)模拟较老的8259A控制器的响应。为此，在启动期间，中断控制器10通过APIC总线11上的消息发送中断请求。然而，中断请求的确认发生在系统总线上。

即使不在虚拟线模式中运行，中断控制器10也能以不涉及APIC总线11的方式向微处理器发送中断请求。例如，中断控制器10可以将系统管理中断(SMI)请求和非屏蔽中断(NMI)请求直接提供给微处理器12相应的中断SMI和NMI中断输入引脚。