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Original

IRQ chip model (hierarchy) of LoongArch

Translator

Huacai Chen <chenhuacai@loongson.cn>

3. LoongArch的IRQ芯片模型(层级关系)

目前,基于LoongArch的处理器(如龙芯3A5000)只能与LS7A芯片组配合工作。LoongArch计算机 中的中断控制器(即IRQ芯片)包括CPUINTC(CPU Core Interrupt Controller)、LIOINTC( Legacy I/O Interrupt Controller)、EIOINTC(Extended I/O Interrupt Controller)、 HTVECINTC(Hyper-Transport Vector Interrupt Controller)、PCH-PIC(LS7A芯片组的主中 断控制器)、PCH-LPC(LS7A芯片组的LPC中断控制器)和PCH-MSI(MSI中断控制器)。

CPUINTC是一种CPU内部的每个核本地的中断控制器,LIOINTC/EIOINTC/HTVECINTC是CPU内部的 全局中断控制器(每个芯片一个,所有核共享),而PCH-PIC/PCH-LPC/PCH-MSI是CPU外部的中 断控制器(在配套芯片组里面)。这些中断控制器(或者说IRQ芯片)以一种层次树的组织形式 级联在一起,一共有两种层级关系模型(传统IRQ模型和扩展IRQ模型)。

3.1. 传统IRQ模型

在这种模型里面,IPI(Inter-Processor Interrupt)和CPU本地时钟中断直接发送到CPUINTC, CPU串口(UARTs)中断发送到LIOINTC,而其他所有设备的中断则分别发送到所连接的PCH-PIC/ PCH-LPC/PCH-MSI,然后被HTVECINTC统一收集,再发送到LIOINTC,最后到达CPUINTC:

+-----+     +---------+     +-------+
| IPI | --> | CPUINTC | <-- | Timer |
+-----+     +---------+     +-------+
                 ^
                 |
            +---------+     +-------+
            | LIOINTC | <-- | UARTs |
            +---------+     +-------+
                 ^
                 |
           +-----------+
           | HTVECINTC |
           +-----------+
            ^         ^
            |         |
      +---------+ +---------+
      | PCH-PIC | | PCH-MSI |
      +---------+ +---------+
        ^     ^           ^
        |     |           |
+---------+ +---------+ +---------+
| PCH-LPC | | Devices | | Devices |
+---------+ +---------+ +---------+
     ^
     |
+---------+
| Devices |
+---------+

3.2. 扩展IRQ模型

在这种模型里面,IPI(Inter-Processor Interrupt)和CPU本地时钟中断直接发送到CPUINTC, CPU串口(UARTs)中断发送到LIOINTC,而其他所有设备的中断则分别发送到所连接的PCH-PIC/ PCH-LPC/PCH-MSI,然后被EIOINTC统一收集,再直接到达CPUINTC:

      +-----+     +---------+     +-------+
      | IPI | --> | CPUINTC | <-- | Timer |
      +-----+     +---------+     +-------+
                   ^       ^
                   |       |
            +---------+ +---------+     +-------+
            | EIOINTC | | LIOINTC | <-- | UARTs |
            +---------+ +---------+     +-------+
             ^       ^
             |       |
      +---------+ +---------+
      | PCH-PIC | | PCH-MSI |
      +---------+ +---------+
        ^     ^           ^
        |     |           |
+---------+ +---------+ +---------+
| PCH-LPC | | Devices | | Devices |
+---------+ +---------+ +---------+
     ^
     |
+---------+
| Devices |
+---------+

3.3. ACPI相关的定义

CPUINTC:

ACPI_MADT_TYPE_CORE_PIC;
struct acpi_madt_core_pic;
enum acpi_madt_core_pic_version;

LIOINTC:

ACPI_MADT_TYPE_LIO_PIC;
struct acpi_madt_lio_pic;
enum acpi_madt_lio_pic_version;

EIOINTC:

ACPI_MADT_TYPE_EIO_PIC;
struct acpi_madt_eio_pic;
enum acpi_madt_eio_pic_version;

HTVECINTC:

ACPI_MADT_TYPE_HT_PIC;
struct acpi_madt_ht_pic;
enum acpi_madt_ht_pic_version;

PCH-PIC:

ACPI_MADT_TYPE_BIO_PIC;
struct acpi_madt_bio_pic;
enum acpi_madt_bio_pic_version;

PCH-MSI:

ACPI_MADT_TYPE_MSI_PIC;
struct acpi_madt_msi_pic;
enum acpi_madt_msi_pic_version;

PCH-LPC:

ACPI_MADT_TYPE_LPC_PIC;
struct acpi_madt_lpc_pic;
enum acpi_madt_lpc_pic_version;

3.4. 参考文献

龙芯3A5000的文档:

龙芯LS7A芯片组的文档:

Note

  • CPUINTC:即《龙芯架构参考手册卷一》第7.4节所描述的CSR.ECFG/CSR.ESTAT寄存器及其 中断控制逻辑;

  • LIOINTC:即《龙芯3A5000处理器使用手册》第11.1节所描述的“传统I/O中断”;

  • EIOINTC:即《龙芯3A5000处理器使用手册》第11.2节所描述的“扩展I/O中断”;

  • HTVECINTC:即《龙芯3A5000处理器使用手册》第14.3节所描述的“HyperTransport中断”;

  • PCH-PIC/PCH-MSI:即《龙芯7A1000桥片用户手册》第5章所描述的“中断控制器”;

  • PCH-LPC:即《龙芯7A1000桥片用户手册》第24.3节所描述的“LPC中断”。