arm中斷是怎么實現的

ARM中斷的實現是通過中斷控制器和異常模式實現的。ARM處理器通過中斷控制器來接收和處理外部的中斷信號，而異常模式用于處理內部的異常事件。本文將詳細介紹ARM中斷的原理和實現方式。

一、ARM中斷的分類
ARM中斷可以分為兩類：外部中斷和內部異常。外部中斷是指來自外部設備（如外部中斷請求線或外設）的中斷信號，而內部異常則是處理器內部出現的異常事件。

1. 外部中斷：ARM處理器通過外部中斷引腳（如IRQ和FIQ）接收外設發(fā)送的中斷請求信號。當外設發(fā)出中斷請求信號時，處理器會暫停當前任務，轉入中斷處理程序的執(zhí)行。
2. 內部異常：內存訪問錯誤、指令執(zhí)行錯誤、數據傳輸錯誤等都屬于內部異常。當處理器檢測到這些異常事件發(fā)生時，會中斷當前任務的執(zhí)行，進入異常處理程序。

二、中斷控制器
中斷控制器是一個硬件模塊，負責接收、分發(fā)和處理中斷請求。ARM處理器一般都搭載了一個或多個中斷控制器，如GIC（Generic Interrupt Controller）。

1. 中斷請求的接收：中斷控制器通過外部中斷引腳（如IRQ和FIQ）接收外設發(fā)送的中斷請求信號。這些引腳通過外部電平或電壓的變化來傳遞中斷請求信號給中斷控制器。
2. 中斷信號的分發(fā)：中斷控制器將接收到的中斷信號進行優(yōu)先級排序，并選出優(yōu)先級最高的中斷信號，將其傳遞給處理器的中斷請求引腳。處理器通過檢查中斷請求引腳的狀態(tài)來判斷是否有中斷請求。
3. 中斷處理程序的調度：一旦中斷請求引腳有信號變化，處理器就會中斷當前任務的執(zhí)行，并轉入中斷處理程序。

三、異常模式
ARM處理器通過異常模式來處理內部異常事件。

1. 異常的觸發(fā)：當處理器檢測到某個內部異常事件發(fā)生時，例如除法錯誤、未定義指令、非法指令、數據傳輸錯誤等，會立即進入異常模式。
2. 異常處理程序：異常模式下，處理器會跳轉至相應的異常處理程序，例如數據傳輸錯誤會跳轉至數據終止處理程序。
3. 異常返回：當異常處理程序執(zhí)行完畢后，需要通過異常返回指令將控制權交還給中斷/異常產生前的程序。這樣，處理器就可以繼續(xù)執(zhí)行原來的任務。

四、中斷和異常處理流程

1. 中斷處理流程：當中斷請求引腳有信號變化時，處理器會執(zhí)行以下步驟：
   a) 保存當前任務的上下文，包括寄存器的狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)。
   b) 確定中斷類型，并調用相應的中斷處理程序。
   c) 在中斷處理程序中保存其他必要信息，并根據業(yè)務需求執(zhí)行相關操作。
   d) 從保存的上下文中恢復任務的狀態(tài)，并繼續(xù)執(zhí)行中斷前的任務。
2. 異常處理流程：當處理器檢測到內部異常事件發(fā)生時，會執(zhí)行以下步驟：
   a) 保存當前任務的上下文，包括寄存器的狀態(tài)和執(zhí)行狀態(tài)。
   b) 根據異常類型，跳轉至相應的異常處理程序。
   c) 在異常處理程序中保存其他必要信息，并根據業(yè)務需求執(zhí)行相關操作。
   d) 從保存的上下文中恢復任務的狀態(tài)，并繼續(xù)執(zhí)行發(fā)生異常的指令或跳轉至其他指令。

五、中斷與異常處理的關系
中斷和異常的共同點在于它們都可以中斷當前任務的執(zhí)行，轉移到相應的處理程序中。不同之處在于中斷是從外部設備發(fā)起的，而異常則是處理器內部的錯誤或特殊事件。

在ARM處理器中，中斷的優(yōu)先級通常高于異常。當處理器同時收到中斷請求和異常事件時，中斷請求會優(yōu)先被處理。這是因為中斷往往需要及時響應外部設備的請求，而異常則是錯誤或特殊事件的處理，相對而言可以稍后處理。

六、中斷優(yōu)先級
ARM處理器的中斷請求可以設置不同的優(yōu)先級。通常，高優(yōu)先級的中斷請求會優(yōu)先被處理，而低優(yōu)先級的中斷請求則會被忽略，直到高優(yōu)先級的中斷處理完成。

中斷優(yōu)先級的設置可以通過中斷控制器完成。中斷控制器將收到的中斷請求進行優(yōu)先級排序，并將優(yōu)先級最高的中斷請求傳遞給處理器。處理器會根據中斷請求的優(yōu)先級來決定是否中斷當前任務。

總結
ARM中斷的實現是通過中斷控制器和異常模式來實現的。中斷控制器負責接收和分發(fā)外設發(fā)送的中斷請求信號，而異常模式用于處理處理器內部的異常事件。中斷和異常都可以中斷當前任務的執(zhí)行，并跳轉至相應的處理程序。中斷和異常的處理流程類似，但用途不同。中斷通常用于及時響應外部設備的請求，而異常用于處理處理器內部的錯誤或特殊事件。