[架构之路-37]：目标系统 - 系统软件 - Linux OS硬件设备驱动必须熟悉的六大工作机制之：内存与IO访问中断定时与延时

Posted 2022-10-10 文火冰糖的硅基工坊

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了[架构之路-37]：目标系统 - 系统软件 - Linux OS硬件设备驱动必须熟悉的六大工作机制之：内存与IO访问中断定时与延时相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1.5 内核虚拟地址空间申请：vmalloc

前言：

Linux驱动程序员，要熟悉Linux的硬件驱动，必须关注两个大的框架：一、Linux内含的六大分离的思想与主要的驱动程序框架；二、驱动程序六大工作机制。只有掌握了这两大机制，才算真正的掌握了Linux的内核驱动程序。

第1章内存与IO访问机制

1.1 用户空间与内核空间

备注：要实现用户空间与内核空间的拷贝。

1.2 虚拟地址与物理地址

备注：用户空间和内核空间，共享相同的物理内存。

物理内存包括：RAM和硬件设备、CPU内部寄存器等。

（1）用户空间程序可以直接访问0-3G的逻辑内存地址，然后经过内存管理单元MMU，映射到物理地址。

（2）用户空间程序可以通过系统调用，进入内核空间的3G-4G逻辑内存地址，然后经过内存管理单元MMU，映射到物理地址。

（3）用户空间程序可以通过MMAP，把物理地址映射到逻辑地址，然后通过逻辑地址访问物理地址。

（4）内核驱动程序直接访问3G-4G的逻辑内存地址，然后经过内存管理单元MMU，映射到物理地址。

1.3 用户空间虚拟地址申请malloc

1.4 insert ko

1.5 内核虚拟地址空间申请：vmalloc

1.6 内核物理地址空间申请

1.7 IO设备内存映射

1.8 DMA映射

第2章中断机制

2.1 什么是中断

中断的优先级，由高到底如下：

（1）顶半部：中断服务程序，属于硬中断的上下文，如关闭中断等。

（2）底半部：通过软中断处理中断事件，属于软中断的上下文，如数据的接收。

（3）内核空间的软中断。

（4）内核空间定时器的中断。

（5）内核空间signal信号的中断（内核进程上下文）。

（6）用户定义的定时中断（内核进程上下文）。

软中断：

软中断，顾名思义，就是有软件产生的“中断”，它能够中断内核线程的执行，转而让CPU执行软中断号对应的中断服务程序。软中断的优先级没有硬件终端的优先级高，因此，它无法打断硬件中断服务程序的执行，但软中断服务程序的执行可以被硬件中断服务程序打断。

软中断的一种典型应用就是所谓的"下半部"（bottom half），它的得名来自于将硬件中断处理分离成"上半部"和"下半部"两个阶段的机制：上半部在屏蔽中断的上下文中运行，用于完成关键性的处理动作；而下半部则相对来说并不是非常紧急的，通常还是比较耗时的，因此由系统自行安排运行时机，不在中断服务上下文中执行。bottom half的应用也是激励内核发展出的软中断机制的原因。

软中断是利用硬件中断的概念，用软件方式进行模拟，实现宏观上的异步执行效果。很多情况下，软中断和"信号"有些类似，同时，软中断又是和硬中断相对应的，"硬中断是外部设备对CPU的中断"，"软中断通常是硬中断服务程序对内核的中断"，"信号则是由内核（或其他进程）对某个进程的中断"。一般来说，软中断是由内核机制的触发事件引起的。