【博文连载】PCIe扫盲——中断机制介绍（INTx）

一个简单的PCI总线INTx中断实现流程，如下图所示。

1.     首先，PCI设备通过INTx边带信号产生中断请求，经过中断控制器（Interrupt Controller，PIC）后，转换为INTR信号，并直接发送至CPU；

2.     CPU收到INTR信号置位后，意识到了中断请求的发生，但是此时并不知道是什么中断请求。于是通过一个特殊的指令来查询中断请求信息，该过程一般被称为中断应答（Interrupt Acknowledge）；

3.     该特殊指令被发送至PIC后，PIC会返回一个8bits的中断向量（Interrupt Vector）值给CPU。该中断向量值与其发送的INTR请求是对应的；

4.     CPU收到来自PIC的中断向量值后，会去其Memory中的中断向量表（Interrupt Table）中查找对应的中断服务程序（Interrupt Service Routines，ISR）在Memory的位置；

5.     然后CPU读取ISR程序，进而处理该中断。

上面的例子主要是基于早期的单核CPU设计的，并没有考虑到目前多核CPU的情况。因此，在后续的PCI Spec中，将PIC替换为IO APIC（Advanced Programmed Interrupt Controller）。如下图所示：

实际上，在PCIe总线中，传统的中断机制（INTx）已经很少被使用，很多应用甚至直接将该功能禁止了。无论是在PCI总线（V2.3及以后的版本），还是PCIe总线中，都可以通过配置空间中的配置命令寄存器（Configuration Command Register来禁止INTx中断机制），如下图所示。不过，需要特别注意的是，虽然该bit的名称为中断禁止（Interrupt Disable），但是其只会影响INTx，对MSI/MSI-X不会造成影响。因为MSI/MSI-X的使能（或禁止）是通过配置空间中的MSI/MSI-X Capability Command Register来实现的，并且一旦使能了MSI/MSI-X，PCI总线/PCIe总线便会自动地禁止INTx。

并且可以通过配置状态寄存器的中断状态（Interrupt Status）bit来确定当前的中断状态，如下图所示：

INTx相关的寄存器在配置空间的位置如下图所示，Interrupt Pin和Interrupt Line分别定义了中断边带信号引脚号（INTA#~INTD#）和中断向量号（IRQ0~IRQ255）。

然而，PCIe总线继承了PCI总线的INTx中断机制，但是在实际的PCIe设备之间的中断信息传输中使用的并非边带信号INTx，而是基于消息（Message）的。其中Assert_INTx消息表示INTx信号的下降沿。Dessert_INTx消息表示INTx信号的上升沿。当发送这两种消息时，PCIe设备还会将配置空间的相关中断状态bit的值更新。对于PCIe-PCI（X）桥设备来说，会将接收到的来自PCI/PCI-X总线的INTx信号转换为消息，在往上级发送。一个简单的例子如下图所示：

INTx消息的格式为：

桥设备中的INTx消息的类型与设备号的映射关系如下图所示：

对应的，一个简单的例子如下：

当多个设备使用同一个中断信号线时，只有先置位的设备会被中断控制器响应。但是该中断信号线，并不会因为其中一个设备的中断请求得到响应便被清除，而是会等到所有的发送请求的设备的中断请求都得到了响应之后。如下图所示：