今天给大侠带来《基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理设计》,作者:吴连慧,周建江,夏伟杰 南京航空航天大学 电子信息工程学院,南京 210016,话不多说,上货。
硬件平台环境如下图所示,采用两台带有以太网口的设备相连,一端是PC机插有PCIe的FPGA开发板,运行Windows操作系统;另一端是嵌入式设备,运行VxWorks操作系统。
这是 os summer of code 2020 项目每日记录的一部分: 每日记录github地址(包含根据实验指导实现的每个阶段的代码):https://github.com/yunwei37/os-summer-of-code-daily
| 导语 本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多,分三部分来讲,调度可以说是操作系统的灵魂,为了让CPU资源利用最大化,Linux设计了一套非常精细的调度系统,对大多数场景都进行了很多优化,系统扩展性强,我们可以根据业务模型和业务场景的特点,有针对性的去进行性能优化,在保证客户网络带宽前提下,隔离客户互相之间的干扰影响,提高CPU利用率,降低单位运算成本,提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习!
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。
中断响应模块目前使用了8259A PIC芯片进行中断处理。使用两块8259A芯片级联,并采用AEOI、FNM全嵌套、无缓冲模式进行处理。
公众号后台回复 $interrupt$ 可获取原图,另外我说明一下我画的流程图啊,的确是不标准的,有很多环了,我有试过只画一根线比如说 $iret$ 出去一根线后,按理说不会回到 $iret$ 而是直接指向原任务那个块。但是因为整个流程图的元素太多,这样画很难看很难看,所以我没采用。虽然如上图那么画不是那么准确,但是意思表达应该还是很明确的,而且相对来说好看些。诸位有什么好的建议还请指出,谢谢。不多说废话了,来看 $xv6$ 的中断机制
CPU执行程序时,由于发生了某种随机的事件(外部或内部),引起CPU暂时中断正在运行的程序,转去执行一段特殊的服务程序(中断服务子程序或中断处理程序),以处理该事件,该事件处理完后又返回被中断的程序继续执行,这一过程称为中断。
作为网络领域的开发人员,我们经常要与Linux的数据报文打交道,一定要搞清楚数据报文是从何而来,又是如何离去。以前针对这个主题写过一些文章(主要是从源码角度),这次会更重视流程示意图(在细节上必然有所简化),争取在一篇文章中,就让大家理清数据报文的来龙去脉。
先说明两个概念:中断和系统调用 一 系统调用: 是应用程序(运行库也是应用程序的一部分)与操作系统内核之间的接口,它决定了应用程序是如何和内核打交道的。 1, Linux系统调用:2.6.19版内核提供了319个系统调用。比如 exit fork read open close …… 2, 对Windows来说,操作系统提供给应用程序的接口不是系统调用,而是API。比如:ReadFile。我们暂时把API和系统调用等同起来 3, Linux中,每个系统调用对应一个系统调用号,内核维护了一个系统调
在内核里,使用gic_chip_data结构体表示GIC,gic_chip_data里有什么?
任何时候,中断和异常的产生都是十分值得关注的,这些将破坏程序原有的执行逻辑。按照芯片的设计来说,中断和异常大致上可以分为三类异常(Exception)、陷入(Trap)、外部中断(Interrupt)。
在用户态空间,调用发送数据接口 send/sento/wirte 等写数据包,在内核空间会根据不同的协议走不同的流程。以TCP为例,TCP是一种流协议,内核只是将数据包追加到套接字的发送队列中,真正发送数据的时刻,则是由TCP协议来控制的。TCP协议处理完成之后会交给IP协议继续处理,最后会调用网卡的发送函数,将数据包发送到网卡。
RISC-V指令集中有一类特殊寄存器CSRs(Control and Status Registers),这类寄存器存储了CPU的相关信息,只有特定的控制状态寄存器指令 (csrrc、csrrs、csrrw、csrrci、csrrsi、csrrwi等)才能够读写CSRs。
本系列参考: 学习开发一个RISC-V上的操作系统 - 汪辰 - 2021春 整理而来,主要作为xv6操作系统学习的一个前置基础。
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。
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。
今天我们学习STM32CubeMX串口的操作,以及HAL库串口的配置,我们会详细的讲解各个模块的使用和具体功能,并且基于HAL库实现Printf函数功能重定向,UART中断接收,本系列教程将HAL库与STM32CubeMX结合在一起讲解,使您可以更快速的学会各个模块的使用
一般的linux都是GPOS(通用)内核。GPOS是不保证实时的,但是对于大多数应用程序来说是没有问题的。GPOS可以充分利用物理资源。但在实时性要求性比较高的场景需要使用实时内核,RT内核。RT的代价就是牺牲掉了资源利用率,使得相同的资源生产能力下降。
软件意义上的定时器最终依赖硬件定时器来实现, 内核在时钟中断发生后检测各定时器是否到期 , 到期后的定时器处理函数将作为软中断在底半部执行 。实质上,时钟中断处理程序会 换起TIMER_SOFTIRQ软中断 ,运行当前处理器上到期的所有定时器。
下周就要计算机组成原理考试了 不过我现在才刚刚开始准备动手准备 不知道会不会凉凉呢 赶紧学吧
中断是计算机体系结构中的一个重要概念,用于处理器响应异步事件。中断设计对于提高计算机系统的性能和响应能力至关重要。下面详细讲解中断的工作原理、类型、中断处理流程以及中断设计的关键组件,并附上逻辑示意图。
https://download.csdn.net/download/weixin_42104154/14922915
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
键盘,咱们做计算机这一行的自然不必多说,天天与它打交道。但熟归熟,清楚键盘背后的原理吗?键盘上都标有各键的名称,表明了各键所代表的意义,但是计算机是如何知道的?组合键是怎样实现的?按下一个代表字符的键,怎么变成平常使用的ASCII码的?
既然叫中断, 那我们首先就会想到这个中断是中断谁?想一想计算机最核心的部分是什么?没错, CPU, 计算机上绝大部分的计算都在CPU中完成,因此这个中断也就是中断CPU当前的运行,让CPU转而先处理这个引起中断的事件,通常来说这个中断的事件比较紧急,处理完毕后再继续执行之前被中断的task。比如,我们敲击键盘,CPU就必须立即响应这个操作,不然我们打字就全变成了慢动作~。说白了中断其实就是一种主动通知机制,如果中断源不主动通知,那想知道其发生了什么事情,只能一次次地轮询了,白白耗费CPU。
作者简介: 王建峰,对于技术方向(主要是嵌入式领域的OS方向的系统应用)感兴趣,最近在学习操作系统基础。同时也是某芯原厂的驱动工程师,主要是gpu领域的驱动软件。https://gitee.com/hinzer/blog 1 概念介绍 1.1 什么是操作系统? 1.2 如何理解中断机制? 1.3 如何理解系统定时? 1.4 如何理解进程控制? 1.5 如何理解内存管理? 1.6 如何理解堆栈概念? 1.7 内核在源码中的体现? 1.8 如何理解系统调用? 1.9 如何理解特权级? 2 流程分析 2.1 引导
今天给大侠带来基于 FPGA 的 USB 接口控制器设计(VHDL),由于篇幅较长,分三篇。今天带来第三篇,下篇,FPGA 固件开发、USB驱动和软件开发。话不多说,上货。
软中断、tasklet和工作队列并非Linux内核中一直存在的机制,而是由更早版本号的内核中的“下半部”(bottom half)演变而来。
不同处理器上的中断处理流程大致是相同的,但也有些细微差别,所以这里只介绍中断大概的几个阶段,如下图所示:
Workqueue 工作队列是利用内核线程来异步执行工作任务的通用机制,利用进程上下文来执行中断处理中耗时的任务,因此它允许睡眠。而 Softirq 和 Tasklet 在处理任务时不能睡眠。Softirq 是内核中常见的一种下半部机制,适合系统对性能和实时响应要求很高的场合,比如网络子系统,块设备,高精度定时器,RCU 等。
arm64的异常向量表vectors中设置了各种异常的入口,目前有效的异常入口有两个同步异常el0_sync,el1_sync和两个异步异常el0_irq,el1_irq,其他异常入口暂时都invalid。中断属于异步异常,所以本文重点关注el0_irq和el1_irq。
“I/O” 就是 “输入/输出”(Input/Output), I/O 设备就是可以将数据输入到计算机,或者可以接收计算机输出数据的外部设备,属于计算机中的硬件部件。
| 导语本文主要是讲Linux的调度系统, 由于全部内容太多,分三部分来讲,本篇是中篇(主要讲抢占和时钟),上篇请看(CPU和中断):Linux调度系统全景指南(上篇),调度可以说是操作系统的灵魂,为了让CPU资源利用最大化,Linux设计了一套非常精细的调度系统,对大多数场景都进行了很多优化,系统扩展性强,我们可以根据业务模型和业务场景的特点,有针对性的去进行性能优化,在保证客户网络带宽前提下,隔离客户互相之间的干扰影响,提高CPU利用率,降低单位运算成本,提高市场竞争力。欢迎大家相互交流学习!
企业级SSD需要在大量企业数据读写下保持超高稳定性,以及24 小时全天候运行,SSD的读写速度、使用寿命、稳定性及可靠性是企业级用户关注的重点。为满足用户对企业级SSD高性能、低延时、轻量级、高可靠等需求,忆联设计并开发了适合SSD的嵌入式操作系统(Operating System,缩写:OS),并在其上构建了可复制性强的SSD 控制器软件系统。
中断其实是一种“中断”事件,中断具体代表什么意思需要考虑它所处的上下文环境和参照对象是谁。考虑事件,我们可以简单把中断抽象为这样一种模型:
上面代码中可以看到代码中向量表位于__vectors_start,它在arch/arm/kernel/vmlinux.lds中定义:
由于 APIC中断控制器 有点小复杂,所以本文主要通过 8259A中断控制器 来介绍Linux对中断的处理过程。
a -- 具体CPU architecture相关的模块会进行现场保护,然后调用machine driver对应的中断处理handler;
I2C在硬件上的接法如下(图19-1)所示,主控芯片引出两条线SCL,SDA线,在一条I2C总线上可以接很多I2C设备,我们还会放一个上拉电阻(放一个上拉电阻的原因以后我们再说)。
电源管理(Power Management)在 Linux Kernel 中,是一个比较庞大的子系统,涉及到供电(Power Supply)、充电(Charger)、时钟(Clock)、频率(Frequency)、电压(Voltage)、睡眠/唤醒(Suspend/Resume)等方方面面。
信号处理是写任何服务程序都逃避不了的问题。比如写TCP服务程序,一般都要将SIGPIPE设置为SIG_IGN。—— 当TCP连接由内核判定为已“中断”或者说“断连”,而应用层还在尝试往这个连接对应的套接字写入数据时,就会产生SIGPIPE信号。如果应用程序没有注册过SIGPIPE信号处理函数,内核则会执行SIGPIPE的默认处理即终止当前进程。但是对于TCP服务来说,出现这种情况是属于正常范围内(譬如对端直接RST了连接),所以服务程序应该直接设置忽略SIGPIPE。
设备的中断会打断内核进程中的正常调度和运行,系统对更高吞吐率的追求势必要求中断服务程序尽量短小精悍。但是,这个良好的愿望往往与现实并不吻合。在大多数真实的系统中,当中断到来时,要完成的工作往往并不会是短小的,它可能要进行较大量的耗时处理。 下图描述了Linux内核的中断处理机制。为了在中断执行时间尽量短和中断处理需完成的工作尽量大之间找到一个平衡点,Linux将中断处理程序分解为两个半部:顶半部和底半部。
取指令;分析指令;执行指令;控制程序和数据的输入与结果输出;对异常情况和某些请求的处理;
今天分享一篇经典Linux协议栈文章,主要讲解Linux网络子系统,看完相信大家对协议栈又会加深不少,不光可以了解协议栈处理流程,方便定位问题,还可以学习一下怎么去设计一个可扩展的子系统,屏蔽不同层次的差异。
领取专属 10元无门槛券
手把手带您无忧上云