推测中断信号.pdf

本发明涉及推测中断信号。数据处理系统2包括具有优先等级裁定器10和触发电路12的中断控制器。优先等级裁定器10和触发电路12并行操作以处理由中断信号接收器6接收到的中断信号。触发电路12在优先等级裁定器10已经在裁定完成时间完成其裁定确定之前产生启动中断处理的触发信号。如果由触发信号触发的中断处理是不合适的，则在裁定完成时间之后已知裁定结果时终止中断处理。

权利要求书
1.  一种处理数据的装置，包括：
中断信号接收器，所述中断信号接收器被配置为接收具有各自优先等级的多个中断信号；
优先等级裁定器，所述优先等级裁定器被耦合到所述中断信号接收器，并被配置为在给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级，所述最高优先等级的所述确定在所述给定时间之后的裁定完成时间完成；以及
触发电路，所述触发电路被耦合到所述中断信号接收器电路，并被配置为与所述优先等级裁定器并行操作以认定触发信号，其中，所述触发信号用于在所述多个中断信号中的一个或多个中断信号被认定时，在所述裁定完成时间之前启动中断处理。

2.  如权利要求1所述的装置，其中所述优先等级裁定器被配置为在所述裁定完成时间之后将表示所述最高优先等级的优先数据存储到优先数据存储器中。

3.  如权利要求2所述的装置，包括耦合到所述触发电路的处理电路，所述处理电路被配置为在所述触发信号被认定时并且在所述裁定完成时间之前启动中断处理，所述处理电路被配置为在所述裁定完成时间之后从所述优先数据存储器中读取所述优先数据，并且如果所述优先数据表示低于当启动所述中断处理时由所述处理电路执行的处理的优先等级的最高优先等级，则终止所述中断处理。

4.  如权利要求3所述的装置，其中在所述裁定完成时间之前执行的所述中断处理是可撤销的。

5.  如权利要求4所述的装置，其中在所述裁定完成时间之前执行的所述中断处理包括保存在所述中断处理完成时要被恢复的中断前状态值。

6.  如权利要求1所述的装置，包括连接在所述中断信号接收器和所述触发电路之间的屏蔽电路，所述屏蔽电路被配置为根据屏蔽值抑制所述多个中断信号中的一个或多个中断信号的认定引起所述触发信号的认定。

7.  如权利要求3所述的装置，其中所述屏蔽电路被配置为通过将所述 多个中断信号中的所述一个或多个中断信号的一个或多个优先值与所述处理电路执行的处理的优先等级进行比较来确定所述屏蔽值。

8.  如权利要求7所述的装置，其中响应于所述多个中断中的所述一个或多个中断的所述一个或多个优先值和由所述处理电路执行的处理的所述优先等级中的一个或多个的改变，由所述屏蔽电路执行将所述屏蔽值从当前值到更新值的更新，并在所述改变之后，但在所述更新完成之前，由所述屏蔽电路使用所述屏蔽值的所述当前值。

9.  如权利要求1所述的装置，其中所述中断信号接收器、所述优先等级裁定器和所述触发电路是中断控制器的一部分。

10.  如权利要求3所述的装置，其中所述处理电路是用于执行程序指令的可编程处理器，并且所述中断处理包括执行中断服务程序。

11.  一种处理数据的装置，包括：
中断信号接收装置，所述中断信号接收装置用于接收具有各自优先等级的多个中断信号；
优先等级裁定装置，所述优先等级裁定装置被耦合到所述中断信号接收装置，用以在给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级，所述最高优先等级的所述确定在所述给定时间之后的裁定完成时间完成；以及
触发装置，所述触发装置被耦合到所述中断信号接收装置，用以与所述优先等级裁定装置并行操作以认定触发信号，其中，所述触发信号用于在所述多个中断信号中的一个或多个中断信号被认定时，在所述裁定完成时间之前启动中断处理。

12.  一种处理数据的方法，包括步骤：
接收具有各自优先等级的多个中断信号；
在给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级，所述最高优先等级的所述确定在所述给定时间之后的裁定完成时间完成；以及
与所述最高优先等级的所述确定并行，认定触发信号，其中，所述触发信号用于在所述多个中断信号中的一个或多个中断信号被认定时，在所述裁定完成时间之前启动中断处理。

说明书推测中断信号
技术领域
本公开涉及数据处理系统领域。更具体地，本公开涉及对来自多个不同的源的中断信号的接收进行管理，并裁定与那些不同中断源相关联的优先等级的机制。
背景技术
已知的是提供了与可能同时待定的不同中断信号相关联的优先等级之间进行裁定的中断控制器。在实时处理系统中，大量的潜在中断源可用于触发不同的处理响应。这些中断源中的一些与其他中断源相比会具有与其相关联的较高的优先等级。因此，中断与各自的优先等级相关联，并且当多个中断同时被认定时，这些优先等级被比较以确定最高优先等级的中断，使得最高待定优先中断(HPPI，highest pending priority interrupt)可被识别。HPPI会在其他待定中断之前被选取用于处理。
发明内容
本公开的至少一些示例实施例提供了用于处理数据的装置，包括：
中断信号接收器，被配置为接收具有各自优先等级的多个中断信号；
优先等级裁定器，耦合到所述中断信号接收器，并被配置为在给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级，所述最高优先等级的所述确定在给定时间之后的裁定完成时间完成；以及
触发电路，耦合到所述中断信号接收器电路，并被配置为与所述优先等级裁定器并行操作以认定触发信号，其中，所述触发信号用于在所述多个中断信号中的一个或多个中断信号被认定时，在所述裁定完成时间之前启动中断处理。
本技术承认并利用如下的实现：优先裁定可以与发送中断信号以启动 中断处理分离并与其并行处理。系统可推测其收到的中断信号为HPPI。实际上，该推测在多数情况下很可能会是正确的，并且由于中断等待时间的减少获得的性能远大于从不正确推测中恢复产生的影响。
本公开的至少一些示例实施例提供了用于处理数据的装置，包括：
中断信号接收装置，用于接收具有各自优先等级的多个中断信号；
优先等级裁定装置，被耦合到所述中断信号接收装置，用以在给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级，所述最高优先等级的所述确定在所述给定时间之后的裁定完成时间完成；以及
触发装置，被耦合到所述中断信号接收装置，用以与所述优先等级裁定装置并行操作以认定触发信号，其中，所述触发信号用于在所述多个中断信号中的一个或多个中断信号被认定时，在所述裁定完成时间之前启动中断处理。
本公开的至少一些示例实施例提供了用于处理数据的方法，包括步骤：
接收具有各自优先等级的多个中断信号；
在给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级，所述最高优先等级的所述确定在所述给定时间之后的裁定完成时间完成；以及
与所述最高优先等级的所述确定并行，认定触发信号，其中，所述触发信号用于在所述多个中断信号中的一个或多个中断信号被认定时，在所述裁定完成时间之前启动中断处理。
通过下面结合附图阅读的示例实施例的详细描述，本公开的上面所述的以及其他目标、特征和优势将是显而易见的。
附图说明
图1示意性地示出了包括中断控制器和可编程处理器的处理系统；以及
图2示意性地示出了在图1的系统中用于中断处理的流程。
具体实施方式
图1示意性地示出了包括中断控制器3和例如以可编程处理器内核形 式的可编程处理电路4的数据处理系统2，所述可编程处理器内核执行程序指令可能会遭受通过来自中断控制器3的中断信号的中断，以便触发中断服务程序(ISR，interrupt service routine)的执行。这种总体布置对那些在实时处理系统技术领域的人员是熟知的。
中断控制器包括中断信号接收器6、屏蔽电路8、优先等级裁定器10和触发电路12。中断信号接收器6接收各自具有相关联的优先等级的多个中断信号。优先等级根据软件控制设定并存储在存储器14内。
可编程优先等级被提供给优先等级裁定器10，以便其可执行优先等级裁定，所述优先等级裁定发生在裁定期间，并在中断被认定的给定时间后的裁定完成时间完成。屏蔽电路8向通过中断信号接收器6接收的中断信号提供屏蔽值，并向优先等级裁定器10和触发电路12传递那些没有被应用的屏蔽值屏蔽掉的中断信号。根据中断优先等级(值)和当前处理器优先等级通过屏蔽更新电路确定屏蔽值，使得只有那些优先等级高于当前处理器优先等级的中断被允许通过屏蔽电路8，并到达优先等级裁定器10和触发电路12。每当可编程优先值(等级)中的一个优先值(等级)改变或处理器优先等级改变时，屏蔽更新电路会随即更新所应用的屏蔽值。可采用一些处理周期完成这种屏蔽值的更新，但是一旦完成就会使中断不能到达处理电路4，除非它们的优先等级高于处理电路4的当前优先等级。这会帮助避免如下所述的极端情况，其中重复推测的中断的触发阻止了在由处理电路4执行的处理内的推进。
从屏蔽电路8出现的中断被并行传送到优先等级裁定器10和触发电路12。触发电路12可以是相对简单宽泛的或(OR)电路，该电路会在对其任意的输入被认定时产生触发信号IRQ。可执行这种简单或功能的等待时间相对较低，有利地相应发出触发信号的延迟较低。在优先等级裁定器10已经完成其裁定操作之前，相应地在裁定完成时间已经到达之前向处理电路4发出触发信号。
在包括大量中断的系统中，优先等级可以是细粒度的并用多比特数来表示。比较潜在的大量多比特数以确定HPPI是相当长的等待时间与其相关的处理。被认定的中断信号可以被服务的等待时间是许多实时处理系统 中重要的性能参数。可减少认定中断信号和启动相关联的中断之间的延迟的措施是有利的。
在中断信号被触发电路12接收的同时，优先等级裁定器10从屏蔽电路8接收中断信号。优先等级裁定器10还接收与那些信号相关联的优先等级。中断信号与其中断编号相关联，该中断编号相应于接收中断信号处的中断信号接收器6的物理输入。优先等级裁定器10执行在任意给定时间同时被认定的中断信号中确定最高优先等级的功能。在作为识别最高优先待定中断(HPPI)的信号的结果从优先等级裁定器10输出之前，该确定花费了裁定等待时间。该HPPI信号可包括作为HPPI的中断信号标识符的中断编号以及与HPPI相关联的优先等级。
HPPI特征数据作为优先数据被存储在处理电路4中的优先数据存储器16内。直到中断处理已经由触发电路12产生的IRQ信号启动之后，该优先数据才被写入优先数据存储器16内。中断处理的启动相应地没有被延迟来等待产生识别HPPI的信号。
处理电路4包括中断处理控制电路18，该中断处理控制电路18接收触发信号IRQ，并通过首先控制状态保存操作(比如保存当前寄存器文件内容)，随后开始执行程序指令的中断服务程序(ISR)来启动中断处理。中断处理的最初部分(比如状态保存)是可撤销(reversible)的，使得如果中断处理被错误地推测，状态数据也不会丢失并且中断处理可以被终止。
处理电路4中的终止控制器20对写入优先数据存储器16的优先数据进行响应，以确定与已经被推测启动的中断相关联的优先等级是否高于当前处理器的优先等级。如果终止控制器20确定HPPI优先等级不再高于当前处理器优先等级，则终止控制器20用于终止在中断处理控制器18的控制下执行的中断处理。与通过触发信号启动的中断处理相比，HPPI数据可用的相对时间可以使得仅有很容易撤销的状态保存操作在时间点发生，从而在没有过度复杂或延迟的情况下可以简单返回到之前执行的处理，并且被启动的中断可以被视为假中断。
图2是示意性地示出由图1的系统执行的处理的流程图。在给定时间认定的中断构成随后遭受中断控制器的处理的中断状态22。执行优先排序 24的优先等级裁定器10与启动推测26的触发电路12并行操作，所述推测26导致发出触发信号以启动中断处理以及产生早期IRQ信号28。优先排序24由优先等级裁定器10执行，并导致产生HPPI的中断标识符30，适当的话还导致产生非推测IRQ信号32。
产生中断状态22的给定时间、触发信号被最初认定的时间以及优先等级裁定10已经产生中断状态22的HPPI信号的裁定完成时间都表示在图2的时间轴上。将看到在裁定完成时间之前触发信号被认定。
早期IRQ信号28启动中断处理并采取异常。中断处理的诸如状态保存动作之类的最初部分是可撤销的。中断处理的随后部分可涉及与中断服务程序(ISR)相应的程序指令的执行，并在裁定完成时间后发生。中断服务程序的第一个动作是从优先数据存储器16中读取中断标识符并确定该中断是否是假的。造成假中断的一个原因是该中断被错误地推测为会由终止控制器20识别。终止控制器20可使中断标识符被设定到表示该中断为假的值。中断标识符可由于其他的原因(比如在多处理器系统中该中断已经由另一处理器处理)被设定到表示该中断为假的值。如果该中断是假的，则可触发从中断程序立即返回。如果该中断不是假的，则中断服务程序的执行处理程序(execution handler)可以以正常方式执行。
优先等级裁定器可以被配置为在完成裁定处理之后将表示最高优先等级的优先数据存储到优先数据存储器中。进行中断处理的处理电路可随后在其中断处理中适当的时候读取存储的优先数据，以确定如果优先数据表示低于在中断处理被启动时由处理电路正执行的处理的最高优先等级，是否终止中断处理，即与曾经已经由处理电路执行的处理的优先等级相比，在中断没有足够高的优先等级时该中断本不应被触发。
在裁定完成时间之前执行的中断处理被选择以便可撤销时，可减少错误推测中断处理的影响，例如在推测被决定之前执行的中断处理不会丢失或改变状态数据。这种在裁定完成时间之前可被执行的可撤销的处理的示例是保存在该处理完成之后想要恢复的中断前状态值。典型中断服务会执行这种状态保存作为执行的最初动作之一，并且这种动作可被相对容易地推测和撤销。实际上由于没有发生状态改变，所以这种推测的撤销不需要 采取动作，或仅需要微小的改变，比如将栈指针值重置到在将任意推测状态保存到栈存储器之前的一个位置。
为了减少错误推测的中断，屏蔽电路可以被连接在中断信号接收器和触发电路之间。这种屏蔽电路可被配置为根据可编程屏蔽值抑制一个或多个否则会导致触发信号的认定的中断信号的认定。通过将有关中断信号的优先等级与那时由处理电路执行的处理的优先等级进行比较设定该屏蔽值，以确定给定中断是否应该被允许中断进行中的处理。会有与更新关联屏蔽值相关联的滞后，但是一旦屏蔽值适当，错误的推测就会被抑制。这对避免极端情况是很有用的，在该极端情况中重复的错误推测以阻止或阻碍已经被错误中断的处理内的进一步推进的方式执行。
每当与中断信号相关联的优先等级或与处理电路正在执行的处理相关联的优先等级改变时屏蔽值可以被更新。
在一些实施例中，中断信号接收器、优先等级裁定器和触发电路可以都是中断控制器的一部分。这种中断控制器可在数据处理系统(比如片上系统集成电路)中被单独地提供。中断控制器可以与各种不同形式的处理电路一起使用，并且其本身可被认为是一个实体。
遭受中断的处理电路可以具有各种不同形式。用于这种处理电路的一种常见形式是执行程序指令的可编程处理器。在上下文中，中断处理可包括执行中断服务程序。
虽然本文已经参考附图详细地描述了示意性实施例，但应当理解的是权利要求并不限于那些具体实施例，并且在不脱离附加权利要求的范围和精神的情况下本领域的技术人员所做的各种改变、添加和修改在其中是有效的。例如，从属权力要求的特征的各种组合可由独立权利要求的特征构成。