在多核系統中分配中斷的方法和設備的製作方法
2023-05-31 01:32:11
在多核系統中分配中斷的方法和設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及用於在多核系統中分配中斷的裝置及方法。根據本發明的一個實施方式，提供一種用於中斷分配裝置的分配中斷的方法，所述中斷分配裝置包括記錄多核系統中的每個內核的中斷處理能力的中斷控制寄存器單元，該方法可以包括：接收中斷的接收步驟；當接收到中斷時，檢查中斷控制寄存器單元的檢查步驟；以及將中斷分配給在檢查步驟中已被檢查為中斷處理已啟用狀態的內核的分配步驟。當內核被分配中斷時，內核向中斷控制寄存器單元發送表示與被改變為中斷處理已禁用狀態的並且可以處理中斷的內核對應的中斷控制寄存器的信號。根據本發明一個實施方式中，可以提供一種在多核系統中用於分配中斷的方法及用於高效和快速地中斷處理的裝置。
【專利說明】在多核系統中分配中斷的方法和設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及中斷分配的方法和裝置。更具體地，本發明涉及在包括多個內核的多核系統中用於分配中斷的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]在過去，研究者已經使用了增加系統內核的時鐘頻率的方法來提高計算機和其他計算系統的性能。然而，增加內核的時鐘頻率增加了功耗以及因此產生的熱量。在那時，這個問題減緩了基於時鐘頻率的性能增強技術的採用。為了避免這個問題，研究者考慮通過增加內核的數量來增加系統的性能。
[0003]在將多個內核集成到一個系統中的情況下，它可能會引起許多問題。中斷處理就是這樣的問題之一。如果中斷發生在單核系統中，那麼中斷分配給系統的唯一的內核。因為在單核系統中只有一個內核存在，所以沒有更好的選擇。
[0004]然而，在多核環境中，系統必須確定處理某一中斷的內核。如果系統無法將中斷分配給合適的內核或消耗太多的時間來分配中斷，那麼多核系統分割的優點就會減少一半。
[0005]例如，當前中斷可能被分配給無法處理該中斷的內核，而不是具有處理該中斷的能力的內核。這將造成中斷延遲，並可能導致嚴重的問題，特別是在要求實時響應的實時系統中。
[0006]在對稱多處理(Symmetric Mult1-Processing, SMP)系統中的中斷處理可分為多個類型。
[0007]第一類型的中斷處理的特徵在於:根據中斷的類型來選擇內核。各個中斷源產生的中斷可以由相應的內核進行處理。在這種情況下，以分布式的方式來處理中斷。因此，採用這種類型的中斷處理方案的系統與其中一個核必須處理所有中斷的系統相比能夠更有效地處理中斷。
[0008]第二類型的中斷處理的特徵在於:當一個中斷發生時，中斷控制器向所有內核廣播該中斷。隨後，以軟體方式選取的內核接受相應的中斷，並將中斷的分配通知到其他內核。
[0009]這些傳統的中斷處理方法有許多問題。靜態地將發生在各個中斷源的中斷分配給被指定用於各自中斷源的內核的前一方法存在以下問題。如果負責處理相應中斷的內核不能立即處理該中斷，則它可能增加了中斷處理延時。
[0010]向所有內核廣播中斷的後一方法有其它問題。為了處理中斷，一個內核接受中斷，並將此通知到其它內核以防止對中斷的冗餘處理。這個複雜過程也會造成中斷處理延遲。
【發明內容】
[0011]技術問題
[0012]已提出本發明以解決上述問題，並且本發明旨在提供一種能夠在多核系統中有效地和及時地處理中斷的中斷分配方法及裝置。[0013]技術方案
[0014]根據本發明的一方面，提供一種中斷分配裝置的中斷分配方法，其中，所述中斷分配裝置配備有用於登記多核系統中的各個內核的中斷處理能力的中斷控制寄存器單元，所述方法包括:接收中斷，當接收到所述中斷時，檢查中斷控制寄存器單元，並將所述中斷分配給被檢查為可用於處理所述中斷的內核。當所述中斷被分配時，所述內核向中斷控制寄存器單元發送用於將對應於所述內核的中斷控制寄存器切換為中斷處理已禁用狀態的信號。
[0015]根據本發明的另一方面，一種多核系統的中斷分配裝置包括登記各個內核的中斷處理能力的中斷控制寄存器單元和在接收到所述中斷時檢查所述中斷控制寄存器並將所述中斷分配給被檢查為可用於處理所述中斷的內核的中斷分配單元。當所述中斷被分配時，所述內核向中斷控制寄存器單元發送用於將對應於所述內核的中斷控制寄存器切換為中斷處理已禁用狀態的信號。
[0016]有益技術效果
[0017]本發明的中斷分配的方法和裝置的優點在於能夠在多核系統中有效且迅速地處理中斷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是表示根據本發明的實施方式的中斷分配裝置100的框圖。
[0019]圖2是表示中斷分配裝置100的中斷處理過程的圖。
[0020]圖3是表示根據本發明實施方式的中斷分配過程的流程圖。
[0021]圖4是表示圖3中的步驟340的詳細情況的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]參照附圖詳細說明本發明的示範性實施方式。
[0023]可以省略對包含於此的眾所周知的功能和結構的詳細描述以避免模糊本發明的主題。其目的是省略不必要的描述以使得本發明的主題清晰。
[0024]出於相同的原因，附圖中一些元件被誇大、省略或簡化並且在實踐中元件可具有與圖中所示不同的尺寸和/或形狀。貫穿附圖，使用相同的參考數字來指代相同或相似的部件。
[0025]參照附圖描述根據本發明的實施方式的多核系統的中斷分配方法及裝置。
[0026]在下面的描述中，術語「內核」是指能夠處理中斷的單元組件。
[0027]在下面的描述中，術語「中斷處理能力」表示可指示某一內核是否處於能夠處理當前中斷的狀態的指示符。目前正在處理中斷的內核無法立即處理另一個中斷。因此，當某一內核正在處理一個中斷時，相應內核的中斷處理能力被設置為「已禁用」。否則，當某個內核目前不處理任何中斷時，中斷處理能力被設置為「已啟用」。
[0028]圖1是表示了根據本發明實施方式的中斷分配裝置100的框圖。中斷分配裝置100被嵌入在或附著到多核系統中以將在多核系統中產生的中斷分配給內核組130。多核系統包括內核0131、內核1132、內核2133和內核3134。
[0029]參考圖1，中斷分配裝置100包括中斷控制寄存器單元110和中斷分配單元120。[0030]中斷控制寄存器單元110登記內核131、132、133和134的中斷處理能力。S卩，中斷控制寄存器單元110可以分別登記內核131、132、133和134的有關它們是否能夠處理中斷的狀態。例如，中斷控制寄存器單元110可以包括內核O的寄存器111、內核I的寄存器112、內核2的寄存器113和內核3的寄存器114。構成中斷控制寄存器單元110中的寄存器被稱為中斷控制寄存器。
[0031]內核O的寄存器111登記了內核0131的中斷處理能力。內核I的寄存器112登記了內核1132的中斷處理能力。內核2的寄存器113登記了內核2133的中斷處理能力。內核3的寄存器114登記了內核3134中斷處理能力。如果一個內核處在能夠處理當前中斷的狀態，則對應於內核的中斷控制寄存器將中斷處理能力登記為已啟用。如果內核處在不能處理當前中斷的狀態，則對應於內核的中斷寄存器將中斷處理能力登記為已禁用。
[0032]每個斷控制寄存器可以是I位寄存器。例如，如果內核0131處於能夠處理當前中斷的狀態，則內核寄存器111被設置為I。否則，如果內核0131處於不能處理當前中斷的狀態，則內核寄存器111被設置為O。在上述實施方式中，「I」指示中斷處理能力已啟用和「O」指示中斷處理能力已禁用。術語「中斷控制寄存器」與術語「中斷標記」可互換使用。術語「標記」用來表示指示「O」和「I」兩個狀態值的信息。然而，如果存在多於兩個狀態，則寄存器可以具有兩個以上的位。
[0033]中斷控制寄存器單元110將各個內核的中斷處理能力的信息提供給中斷分配單元120。中斷分配單元120可通過參考中斷控制寄存器單元110來檢查內核的處理中斷能力。
[0034]中斷控制寄存器110可接收來自內核組130的信號並根據該信號更新中斷控制寄存器111、112、113和114。例如，已被分配中斷的內核向中斷控制寄存器單元110發送將相應的中斷控制寄存器的狀態切換為「已禁用」的信號。隨後，內核處理分配的中斷。在處理中斷後，內核向中斷控制寄存器單元110發送將相應的中斷控制寄存器的狀態切換為「已啟用」的信號。中斷控制寄存器110根據來自內核的信號更新中斷控制寄存器111、112、113和 114。
[0035]中斷控制寄存器110可以登記指示內核能夠對哪種類型的中斷進行處理的狀態。假設在多核系統中有兩種類型的中斷發生:正常中斷和快速中斷。中斷控制寄存器單元110可以有一個I欄位和一個F欄位。I欄位指示是否內核能夠處理正常中斷的狀態。F欄位指示是否內核能夠處理快速中斷的狀態。在這裡，正常中斷是在發生在正常輸入/輸出設備上的中斷。正常中斷的例子可以包括內部定時器和串行以及外部中斷輸入。
[0036]快速中斷在原理上與正常中斷相似。然而，相比於正常中斷，內核以更快的速度處理快速中斷。正常中斷源大多可以被映射為快速中斷源。例如，一個定時器中斷可以被處理為正常中斷或快速中斷。
[0037]在此，I和F欄位是只是示例性的欄位。根據另一實施方式，中斷控制寄存器單元110可以只登記一種類型的中斷處理能力。在另一個示範性的實施方式中，中斷控制寄存器110可以登記三個或更多類型的中斷處理能力。中斷控制寄存器單元110可登記每個內核的搶佔/非搶佔的狀態。搶佔/非搶佔狀態指示是否相應的內核已經預先佔據了用於處理中斷的特定資源。為方便起見，假定中斷控制寄存器單元110僅登記正常中斷處理能力。
[0038]中斷控制寄存器單元110必須保證同步。例如，假設中斷分配單元120參考中斷控制寄存器單元110來驗證內核1132的中斷處理能力，並將中斷分配到內核1132。在這種情況下，必須阻止在中斷被分配之前內核1132轉變為不能處理任何中斷的狀態。在中斷分配單元120逐個處理中斷的情況下，不會發生同步的問題。然而，如果中斷分配單元120分配多個並行的中斷，則這可能會造成某些問題。為了克服這個問題，在中斷分配單元120分配中斷之前，有必要保證中斷處理過程或其他組件不會改變中斷控制寄存器111、112、113和114的狀態，這是因為為了中斷分配它已參考了中斷控制寄存器單元110。
[0039]中斷控制寄存器單元110必須可以被各自內核131、132、133和134的狀態寄存器辨別。中斷控制寄存器單元Iio是一組物理寄存器。由於這樣的結構，中斷分配單元120能夠在很短的時間內檢查中斷控制寄存器單元110的多個寄存器111、112、113和114。因此，能夠有效地分配中斷。
[0040]中斷分配單元120參考中斷控制寄存器單元110以將中斷分配給合適的內核。中斷分配單元120參考中斷控制寄存器單元110來檢查處於能夠處理中斷狀態下的內核。基於檢查的結果，中斷分配單元120可將中斷分配到合適的內核。一旦中斷被分配，則內核如上述與中斷控制寄存器單元110有關的解釋那樣處理中斷。
[0041]中斷分配單元120可以同時檢查多個中斷控制寄存器111、112、113和114以選擇能夠處理中斷的內核。在這種情況下，可能將中斷分配給能夠處理該中斷的內核的其中一個。在另一個實施方式中，可以根據預定的規則或以優先順序來分配中斷。
[0042]在另一替代實施方式中，中斷分配單元120可檢查一些具有優先級的中斷控制寄存器而不是所有中斷控制寄存器。在這種情況下，為高效地中斷分配，中斷分配單元120可參照近來的中斷分配歷史。例如，中斷分配單元120可檢查最近剛分配中斷的具有優先權的內核中的下一個內核所對應的中斷控制寄存器。這裡，假定內核具有虛擬序列號。中斷分配單元120也可以基於各個內核的最後的中斷分配時間檢查最早被分配中斷的內核所對應的中斷控制寄存器。根據這一策略，可以防止中斷反覆被分配到相同的內核。
[0043]圖2是表示了中斷分配裝置100的中斷處理流程的圖。
[0044]中斷(INTO)是由中斷源210中的一個產生的。如果中斷源產生了中斷，則中斷分配裝置100接收該中斷。通過參考圖1中描述的流程，中斷分配裝置100動態地將該中斷分配給合適的內核。假定當中斷分配裝置100接收到中斷(INTO)時，對應於內核1132的內核I的寄存器112被設置為能夠處理中斷的狀態。中斷分配單元120參考中斷控制寄存器單元110來驗證內核1132處於能夠處理的中斷的狀態。在這種情況下，中斷分配單元120將中斷(INTO)分配給內核1131。如果中斷被分配，則內核1131將內核I的寄存器111的中斷處理能力重置為「已禁用」。然後內核1131處理該中斷。如果中斷已處理完畢，則內核1131將內核I的寄存器111的中斷處理能力重置為「已啟用」。
[0045]圖3是表示根據本發明實施方式的中斷分配過程的流程圖。
[0046]在步驟310中中斷分配單元120監視以確定是否接收到中斷。如果沒有接收到中斷，則在步驟315中中斷分配單元120等待直到檢測到任何中斷。如果接收到中斷，則流程進行到步驟320。
[0047]在步驟320中中斷分配單元120檢查各個中斷控制寄存器111、112、113和114。SP，中斷分配單元120檢查中斷控制寄存器單元110的中斷控制寄存器111、112、113和114。如上所述，中斷控制寄存器111、112、113和114指示了各個內核的中斷處理能力。在步驟330中中斷分配單元120參考步驟320的檢查結果來確定是否至少有一個內核能夠處理該中斷。在所有中斷控制寄存器111、112、113和114都處在不能處理任何中斷的狀態的情況下，中斷分配單元120確定沒有可用的能夠處理中斷的內核。在這種情況下，流程進行到步驟320，在此處中斷分配裝置100重複步驟320和330。如果至少存在一個能夠處理中斷的內核，例如如果內核I的寄存器112指示能夠處理中斷的狀態，則中斷分配裝置120確定存在某個可用於處理中斷的內核。在這種情況下，進行到步驟340。
[0048]在步驟340中，中斷分配單元120將中斷分配給可用於處理中斷的內核。如果中斷已處理完畢，那麼中斷分配被釋放。參照圖4，對步驟340進行更詳細地描述。
[0049]圖4是表示圖3的步驟340的詳細情況的流程圖。
[0050]在步驟410中，中斷分配單元120將中斷分配給可用於處理中斷的內核。假設中斷分配單元120將中斷分配給內核X,例如內核1132。內核X和內核X的寄存器是相互對應的內核和中斷控制寄存器。在下文中，將基於內核X為內核1132和內核X的寄存器為內核I的寄存器112的假設進行說明。
[0051]在步驟415中，中斷控制寄存器110接收到用於將對應於內核X (例如內核1132)的內核I的寄存器112切換到中斷處理已禁用狀態的信號。如果中斷被分配，則內核1132進入不能處理其他中斷的狀態。因此，對中斷控制寄存器單元110發送用於將對應於內核1132的內核I的寄存器112切換到中斷處理已禁用狀態的信號。
[0052]在步驟420中，中斷控制寄存器單元110將對應於內核1132的內核I的寄存器112切換到中斷處理已禁用狀態。在步驟420中的切換是根據在步驟415中接收到的信號執行的。即，中斷控制寄存器單元110將內核I的寄存器112切換到中斷處理已禁用狀態。
[0053]在步驟430中，中斷控制寄存器單元110確定是否有來自內核1132的用於將內核I的寄存器112的狀態切換到中斷處理已啟用的狀態的信號。用於將內核I的寄存器112切換到中斷處理已啟用的狀態的信號可以是指示處理相應的中斷信號完畢的信號。如果中斷控制寄存器單元110接收到用於將內核I的寄存器112切換到中斷處理已啟用狀態的信號，那麼流程就進入步驟440。如果中斷控制寄存器單元110沒有接收到相應的信號，那麼流程進行到步驟435，在此處中斷控制寄存器單元110等待直到接收到相應的信號。
[0054]在步驟440中，中斷控制寄存器單元110將內核I的寄存器112切換到中斷處理已啟用的狀態。由於已經接收到用於將內核I的寄存器112切換到中斷處理已啟用狀態的信號，中斷控制寄存器單元110根據該信號切換內核I的寄存器112。如果內核I的寄存器112被切換到中斷處理已啟用狀態，那麼中斷分配單元120認為內核1132處於能夠處理中斷的狀態，並考慮對其分配中斷。
[0055]應該理解的是:可以通過電腦程式指令來實現流程圖說明和/或框圖的每個方框以及流程圖說明和/或框圖的各方框的組合。這些電腦程式指令可以被提供給通用計算機、專用計算機、或其他可編程數據處理設備的處理器來生產機器，使得經由計算機或其他可編程數據處理設備的處理器執行的指令，創建出用於實現在流程圖和/或方框圖方框或多個方框中指定的功能/動作的裝置。這些電腦程式指令也可存儲在計算機可讀存儲器中，可以指導計算機或其他可編程數據處理設備以特定方式起作用，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產生製造產物，它包括實現在流程圖和/或方框圖的方框或多個方框中指定的功能/動作的指令裝置。電腦程式指令也可以被加載到計算機或其他可編程裝置以引起一系列在計算機或其他可編程數據處理設備上執行的操作步驟，來產生計算機實現的過程，使得在計算機或其他可編程設備上執行的指令提供了用於實現在流程圖和/或方框圖的方框或多個方框中指定的功能/動作的步驟。
[0056]此外，相應的框圖可表示部分模塊、片段或代碼，它們包括了用於執行(多個)特定邏輯功能的至少一個或多個可執行指令。此外，應該指出的是，這些方框的功能可以在少量修改後以不同的順序執行。例如，兩個連續的方框可以基本上同時執行，或者可以根據它們的功能以相反的順序執行。
[0057]根據本發明的實施方式，術語「模塊」意思是但不限於軟體或硬體組件，諸如執行特定任務的現場可編程門陣列(FPGA)或專用集成電路(ASIC)。模塊可以被有利地配置為駐留在可尋址存儲介質上並且被配置在一個或多個處理器上執行。因此，通過舉例的方式，模塊可以包括組件，諸如軟體組件、面向對象的軟體組件、類組件和任務組件，進程、函數、屬性、過程、子程序、程序代碼段、驅動程序、固件、微碼、電路、數據、資料庫、數據結構、表、數組和變量。在組件和模塊中提供的功能可以組合到更少的組件和模塊中，或者進一步分解成附加的組件和模塊。另外，組件和模塊可以被如此實現，以便它們運行在設備或安全多媒體卡中的一個或多個CPU上。
[0058]前述公開被提供僅僅是為了說明本發明，而不旨在進行限制。由於對於本領域的技術人員來說，可能會發生包含本發明精神和實質的公開的實施方式的修改，所以本發明應當被解釋為包括在所附權利要求及其等同物的範圍內的一切。
[0059]雖然在此之前已經利用特定術語對本發明的示範性實施方式進行了詳細描述，但這僅是處於描述特定實施方式的目的，而不是為了限制本發明。雖然已經說明和描述了本發明的特定實施方式，但是對於本領域的技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發明的精神和範圍內可以進行各種其它的改變和修改。
【權利要求】
1.一種配備有中斷控制寄存器單元的中斷分配裝置的中斷分配方法，其中，所述中斷控制寄存器單元用於登記多核系統中的各個內核的中斷處理能力，所述方法包括: 接收中斷； 當接收到所述中斷時，檢查所述中斷控制寄存器單元；並且 將所述中斷分配給被檢查為可用於處理所述中斷的內核， 其中，當被分配了所述中斷時，所述內核向所述中斷控制寄存器單元發送用於將對應於所述內核的中斷控制寄存器切換到中斷處理已禁用狀態的信號。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，在中斷處理完畢後，所述內核向所述中斷控制寄存器單元發送用於將對應於所述內核的中斷控制寄存器切換為中斷處理已啟用狀態的信號。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述中斷控制寄存器單元根據來自所述內核的信號切換對應於所述內核的中斷控制寄存器。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述中斷控制寄存器單元登記各個內核的多種類型的中斷處理能力。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述中斷控制寄存器單元登記各個內核的搶佔/非搶佔狀態。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述中斷控制寄存器單元是一組登記各個內核的中斷處理能力的物理寄存器。
7.一種多核系統的中斷分配裝置，該裝置包括: 中斷控制寄存器單元，其登記各個內核的中斷處理能力；以及 中斷分配單元，其在接收到中斷時，檢查所述中斷控制寄存器並將所述中斷分配給被檢查為可用於處理所述中斷的內核， 其中，當被分配了所述中斷時，所述內核向所述中斷控制寄存器單元發送用於將對應於所述內核的中斷控制寄存器切換到中斷處理已禁用狀態的信號。
8.根據權利要求7所述的裝置，其中，在完成處理所述中斷後，所述內核向所述中斷控制寄存器單元發送用於將對應於所述內核的中斷控制寄存器切換到中斷處理已啟用狀態的信號。
9.根據權利要求8所述的裝置，其中，所述中斷控制寄存器單元根據來自所述內核的信號切換對應於所述內核的中斷控制寄存器。
10.根據權利要求7所述的裝置，其中，所述中斷控制寄存器單元登記各個內核的多種類型的中斷處理能力。
11.根據權利要求10所述的裝置，其中，所述中斷控制寄存器單元登記各個內核的搶佔/非搶佔狀態。
12.根據權利要求7所述的裝置，其中，所述中斷控制寄存器單元是一組登記各個內核的中斷處理能力的物理寄存器。
【文檔編號】G06F13/24GK103765399SQ201280041196
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年8月10日 優先權日:2011年8月23日
【發明者】韓相福, 金泓澈, 呂寅春, 樸鍾澈 申請人:三星電子株式會社