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riscv aclint逻辑分析

基本逻辑

aclint是riscv上的核内中断本地中断控制器, 协议已经发布,内核(还没有到主线)和qemu
中均已经做了支持。它的功能比较简单,就是提供了时钟中断和核间中断的功能。实现上,
所有功能都是通过MMIO寄存器控制的,协议上抽象出了Machine-level Timer Device,
Machine-level Software Interrupt Device以及Supervisor-level Software Interrupt
Device三个设备。

这里有几个概念要先分清楚,clint(core local interrupt)是和aclint(Advanced clint)
独立的协议, clint发布在前,aclint兼容clint,发布在后。

qemu 7.1.50已经支持了aclint,但是如果想要打开,要在qemu启动命令行里加上-machine virt,aclint=on。
qemu启动加不加aclint=on,在qemu monitor里用info qtree查看设备, 会发现mtimer没有
变化,但是swi在aclint=1的时候,多了一个,两个swi设备其中一个是clint的mswi, 一个是aclint
的sswi。对应的在dts上,aclint没有开的时候,只是一个riscv,clint0节点,aclint打开之后
变成了,mtimer/sswi/mswi三个节点, compatible分别是:riscv,aclint-mtimer/riscv,aclint-sswi/riscv,aclint-mswi。

内核v5.19-rc8还没有支持aclint, 但是社区已经有patch在review。

Machine-level Timer Device

Timer的基本逻辑我们在riscv timer的基本逻辑里已经介绍。

Software Interrupt

本文重点看看软件中断这部分。

clint下,只有M mode下的msip寄存器, 这个寄存器的最低bit读写被映射到CSR寄存器MIP的
MSIP bit,写这个bit可以触发其他核的M mode soft interrupt。

aclint下,兼容上面的msip寄存器,新增加了SETSSIP寄存器,并把msip寄存器和SETSSIP
寄存器封装到了MSWI设备(Machine-level Software Interrupt Device)和
SSWI(Supervisor-level Software Interrupt Device)设备里。

在开启aclint时,qemu会创建mswi和sswi设备,同时通过device tree上报两个设备节点。
qemu这块的代码在hw/intc/riscv_aclint.c, 用一套代码同时支持了mswi和sswi,虽然是
一个读写接口,但是代码里用RISCVAclintSwiState里的sswi区分mswi和sswi。

读写接口的实现和aclint协议是对应的,读接口上,是sswi时,返回0,是mswi时,返回MIP
寄存器MIP_MSIP bit的值,写接口上,当写入值是1时,sswi和mswi都触发一个高电平中断
(协议上说是边沿中断),当写入值是0时,mswi把中断线拉低,sswi没有动作。

因为,aclint还没有在内核主线,内核目前使用msip的方式触发IPI,会看到内核会调用
S mode的ecall把触发IPI的请求交给BIOS处理,我们看到opensbi目前的实现,在处理IPT
请求时是直接写了下MIP寄存器的MIP_SSIP。