最近在研究异步消息处理, 突然想起linux内核的中断处理, 里面由始至终都贯穿着”重要的事马上做, 不重要的事推后做”的异步处理思想. 于是整理一下~ 第一阶段 获取中断号 每个CPU都有响应中断的
锁,大家应该很熟悉了,用来避免竞争,实现同步。本文以 $xv6$ 为例来讲解锁本身是怎么实现的,废话不多说先来看一些需要了解的概念:
从2005年我接触Linux到现在15年了,Linux中断系统的变化并不大。比较重要的就是引入了threaded irq:使用内核线程来处理中断。
当中断被关闭(俗称关中断)了,CPU就不能响应其他的事件,如果这时有一个鼠标中断,要在下一次开中断时才能响应这个鼠标中断,这段延迟称为中断延迟。向current_tracer 文件写入 irqsoff字符串即可打开irqsoff来跟踪中断延迟。
1 PCIe中断 – PCI/PCIe设备中断都是level触发,并且请求信号为低电平有效 – PCI总线一般只有INTA#到INTD#的4个中断引脚,所以PCI多功能设备的func一般不会超过4个,但是共享中断除外
中断,英文名为Interrupt,计算机的世界里处处都有中断,任何工作都离不开中断,可以说整个计算机系统就是由中断来驱动的。那么什么是中断?简单来说就是CPU停下当前的工作任务,去处理其他事情,处理完后回来继续执行刚才的任务,这一过程便是中断。
程序中断是指在计算机执行现行程序的过场中,出现某些急需处理的异常情况或特殊请求,CPU暂停中断现行程序,而专区对这些异常情况或特殊情况进行处理,在处理完毕后CPU又自动返回到现行程序的断点处,继续执行原程序。
自旋锁是专为防止多处理器并发(实现保护共享资源)而引入的一种锁机制。自旋锁与互斥锁比较类似,它们都是为了解决对某项资源的互斥使用。无论是互斥锁,还是自旋锁,在任何时刻,最多只能有一个保持者,也就说,在任何时刻最多只能有一个执行单元获得锁。但是两者在调度机制上略有不同。对于互斥锁,如果资源已经被占用,资源申请者只能进入睡眠状态。但是自旋锁不会引起调用者睡眠,如果自旋锁已经被别的执行单元保持,调用者就一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁,“自旋”一词就是因此而得名。自旋锁在内核中大量应用于中断处理等部分(对于单处理器来说,防止中断处理中的并发可简单采用关闭中断的方式,即在标志寄存器中关闭/打开中断标志位,不需要自旋锁)。
为了避免操作系统及其关键数据受到用户程序的破坏,通常需要将 CPU 的执行状态分成两种:用户态 与 核心态。
由图可知程序会先由编译器编译成机器指令,运行之前先把程序放入内存,在内存中创建一个进程实体。一个进程实体(进程映像)由PCB、程序段、数据段组成。然后CPU从内存中取出指令,来运行程序。
论坛原始地址(持续更新):http://www.armbbs.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=99514 第14章 ThreadX调度锁,任务锁和中断锁(调
如果需要多个进程合作来完成某个任务,那个可能会存在资源争用或者其他一些意想不到的问题,这个时候,就需要通过实现进程同步来防止问题的产生。
中断是指出现需要时, CPU暂停执行当前程序,转而执行新程序的过程。即在程序运行过程中,系统出现了一个必须由CPU立即处理的事务,此时, CPU暂时中止当前程序的执行转而处理这个事务,这个过程就叫做中断。
Linux内核的软中断("softirq")机制有些奇怪,在早期的Linux和处理机制下比较晦涩,且仅有极少的内核开发人员会直接接触软中断。然而它是内核的大多数重要处理的核心。在某些场景下,软中断会以一种不合时宜的方式出现。特别是内核的实时抢占补丁集经常会与软中断产生冲突,该补丁集的最新版本提供了一种解决产生软中断问题的方法,值得一看。
但进程的异步性在有些情况下可能会影响程序的正常运行,以上图的管道通信为例,进程1负责写入数据,进程2负责读取数据,只有进程1将管道数据填满后进程2才能成功取到数据,但两个进程并发执行,无法确定读写数据操作的先后顺序,而实际情况又要求必须先写后读的方式执行,此时就需要通过进程同步解决相关问题
最近在公司维护的项目中碰到一个解决了定位很久的 bug , bug 找到的时候发现犯了很低级的错误——在中断处理函数中调用了 printf 函数,因为中断处理函数的调用了不可重入函数,导致中断丢失和系统位置错误,这里直接导致嵌入式 linux 系统应用进程中的所有线程停掉,进而导致看门狗进程得不到喂狗,设备重启。
进程是程序的一次执行。在这个执行过程中,有时进程正在被CPU处理,有时需要等待CPU服务,显然进程的状态是在不断变化的。为了方便对各个进程的管理,操作系统将进程合理的划分为几种状态
在多线程存在的环境中,除了堆栈中的临时数据之外,所有的数据都是共享的。如果我们需要线程之间正确地运行,那么务必需要保证公共数据的执行和计算是正确的。简单一点说,就是保证数据在执行的时候必须是互斥的。否则,如果两个或者多个线程在同一时刻对数据进行了操作,那么后果是不可想象的。
FreeRTOS 的中断配置是一个很重要的内容,需要根据所使用的 MCU 来具体配置。这需要 了解 MCU 架构中有关中断的知识,本文结合 Cortex-M 的 NVIC 来讲解 STM32 平台下的 FreeRTOS 中断配置,分为如下几部分:
最近项目开发需要用到ucos,之前有听说过,但没用过,之前一直从事的与Linux相关的开发工作,基于应用的学习,所以本文偏向于应用的认知,只具备以下的认知即可进行开发啦,OS,其实都差不多。
1) 程序查询方式。由 CPU通过程序不断查询 /O 设备是否已做好准备,从而控制0 设备与主机交换信息
中断就是系统正在处理某一个正常事件,忽然被另一个需要马上处理的紧急事件打断,系统转而处理这个紧急事件,待处理完毕,再恢复运行刚才被打断的事件。 无论在单片机开发还是嵌入式开发中,中断都是一个非常重要的概念。而重要的原因,是中断的概念符合我们普世生活的场景。 你正在上班努力编程,却有一通电话打了进来,而不得不停止工作,接通完电话后,发现只是外卖到了楼下,这时候你又恢复到工作的状态,这是短期中断。 你本科毕业,因为第一年的工作经验的优先级高于考研所以你去找了份工作,干了一年后,去考研,回到学校继续学习,对你的学业来说,这也是中断,无非是中断处理时间长而已。 本文将会介绍嵌入式开发中,中断管理的概念,及基于RTOS的一些例子。
看门狗(WD,Watchdog)包括一个4分频的预分频器和一个32位计数器。时钟通过预分频器输入定时器。定时器递减计数。定时器递减的最小值为0xFF。如果设置一个小于0xFF的值,系统会将0xFF装入计数器。因此最小看门狗间隔为(tplck*256*4) ,最大间隔为(tplck*232*4)的倍数。看门狗的用途是使微控制器在进入错误状态后的一定时间内复位。当看门狗使能时,如果用户程序没有在周期时间内喂狗(重装),看门狗会产生一个系统复位。
MCS—51提供5个中断请求源,2个中断优先级,可实现两级中断服务程序嵌套。当CPU执行关中断指令后(或复位),将屏蔽所有中断请求,只有CPU执行开中断指令后才有可能接受中断请求,每个中断源可由软件编程为允许中断和禁止中断,每个中断源可程控为高优先级中断或低优先级中断。可见MCS-51具有较强的中断处理能力。
对于X86的单处理器机器,一般采用可编程中断控制器8259A做为中断控制电路。传统的PIC(Programmable Interrupt Controller)是由两片8259A风格的外部芯片以“级联”的方式连接在一起。每个芯片可处理多达8个不同的IRQ输入线。因为从PIC的INT输出线连接到主PIC的IRQ2引脚,所以可用IRQ线的个数限制为15,如图1所示。
cat 这个节点,会打印系统中所有的中断信息,如果是多核CPU,每个核都会打印出来。
我发现学习 RTOS 是学习 Linux 内核的好方法。大有弯道超车的可能。 1. 任务堆栈 1.1 任务栈大小确定 1.2 栈溢出检测机制 2. 任务状态 3. 任务优先级 3.1任务优先级说明 3.2 任务优先级分配方案 3.3 任务优先级与终端优先级的区别 4. 任务调度 4.1 调度器 5. 临界区、锁与系统时间 5.1 临界区与开关中断 5.2 锁 5.3 FreeRTOS 系统时钟节拍和时间管理 一、 单任务系统(裸机) 主要是采用超级循环系统(前后台系统),应用程序是一个无限的循环,循环中调用
前一段十一期间,当大家都在休假嗨皮时,在TopSemic交流群里,有几个同学似乎还在学习,而且展开了一场激烈的讨论。
早期的计算机虽然对程序的处理是成批进行的,但是内存中始终只能处理一个程序,而CPU的处理速度是非常的快的,当CPU运行期间向IO设备发送输入或者输出请求时,高度运转的CPU需要等待龟速的IO完成状态。为了提高资源利用率,人们就发明了操作系统,引入了中断机制,实现了多道程序技术。
阻塞同步有许多实现方式了:mutex, semaphore. 阻塞同步使用不当就可能造成死锁,活锁,优先级反转。
一、背景知识: (1)中断延迟:从中断触发到执行中断服务程序的第一条指令这段时间就是中断延迟时间。
slab分配器设计的需求 在Linux内核的内存子系统中,伙伴系统无疑处于内存管理的核心地带,但是如果将内存管理从逻辑上分层,它的位置则处于最底层。Buddy是所有物理内存的管家,不论使用何种接口申请内存都要经由伙伴系统进行分配。但是,伙伴系统管理的物理内存是以页为单位,以4K页为例,它也包含了4096个字节。但是无论是内核自己还是用户程序,在日常的使用中都很少会需要使用四千多字节大小的内存。试想如果我们仅需要为10个字符的字符串分配内存,但是伙伴系统却给了我们一页,那这一页剩余没有使用的内存就浪费了,而且
该文介绍了中断和异常的基本概念、分类,以及Linux 中中断和异常的处理方式,包括硬件中断、软件中断和异常的分类和处理。
准备工作以及中断原理与流程与上一篇VxWorks版本一致,不同的是这次的Windows版本下中断的中断流程添加了开关保护。
linux内核中有多种内核锁,内核锁的作用是: 多核处理器下,会存在多个进程处于内核态的情况,而在内核态下,进程是可以访问所有内核数据的,因此要对共享数据进行保护,即互斥处理; linux内核锁机制有信号量、互斥锁、自旋锁还有原子操作。 一、信号量(struct semaphore): 是用来解决进程/线程之间的同步和互斥问题的一种通信机制,是用来保证两个或多个关键代码不被并发调用。 信号量(Saphore)由一个值和一个指针组成,指针指向等待该信号量的进程。信号量的值表示相应资源的使用情况。信号量S>=0
这篇文章是整个《漫谈计算机组成原理》系列文章的最后一篇——中断系统。实际上,在《I/O系统》那一篇文章中,我们已经介绍过了中断系统,我想你大概也知道了中断的流程及中断的两种方式,如果你还不知道,就去翻翻前一篇文章《漫谈计算机组成原理(七)I/O系统》吧! 在这篇文章中,我们将细化的讲述中断系统的相关内容,带你全面的了解中断系统的组成、中断系统的工作流程及中断系统的意义。那就开始吧!
要深入理解Linux内核中的同步与互斥的实现,需要先了解一下内联汇编:在C函数中使用汇编代码。
摸水了一周,准备在家里好好敲敲代码,赶赶稿子,正当我专心输出的时候,被老婆打断了。
上面的代码,使用宏开关:要么再用裸机的代码,要么调用rt-thread的代码,要么调用Linux的代码。
可重入函数指一个可同时被多个任务调用的过程,当一个函数满足下列条件时多为不可重入函数
POSIX.1-20001标准规定,所有的标准库函数都必须是可重入函数,除了以下这些:
中断是硬件和软件交互的一种机制,可以说整个操作系统,整个架构都是由中断来驱动的。中断的机制分为两种,中断和异常,中断通常为 $IO$ 设备触发的异步事件,而异常是 $CPU$ 执行指令时发生的同步事件。本文主要来说明 $IO$ 外设触发的中断,总的来说一个中断的起末会经历设备,中断控制器,$CPU$&$OS$ 三个阶段:设备产生中断,中断控制器接收和发送中断,$CPU$&$OS$ 来实际处理中断。
上一篇笔记我们已经讲了进程的相关概念和进程控制的知识,这篇笔记则涉及到了进程同步与进程互斥。
/* 当光照强的时候关闭LED灯 手捂着传感器跑马灯 */ #include<iocc2530.h> int count=0; char output[8]; void Delay(unsigned char m) { int i=0,j=0; for(i=0;i<1000;i++) for(j=0;j<m;j++); } //定义一个函数用来进行adc转换 unsigned short get_adc() { APCFG|=1; P0SEL |=0x01; P0DI
注意:除User(用户模式)是Normal(普通模式)外,其他6种都是Privilege(特权模式)。 Privilege中除Sys模式外,其余5种为异常模式。 各种模式的切换,可以是程序员通过代码主动切换(通过写CPSR寄存器);也可以是CPU在某些情况下自动切换。 各种模式下权限和可以访问的寄存器不同。
硬件逻辑设计为加电瞬间强行设置:CS=0xF000,IP=0xFFF0,CS:IP=0xFFFF0
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