TWI361383B - Interrupt control method, sequential criticality system, mobile ceullar phone, and interrupt handle method - Google Patents

Description

1361383 ίβσ年&月< 日條正替換頁 九、發明說明： \ 【發明所屬之技術領域】 本煢明涉及處理器中中斷執行的控制，特別是控制設 計爲在系統中同時支援關鍵和非關鍵進程的處理器。 【先前技術】 大多數普通處理系統，例如個人電腦，不需要處理嚴 φ 格的即時需求。雖然有一些應用，例如媒體流，其強加重 要的處理載入於處理器上，如果短時間内需求超過機器的 處理能力，會在重播的媒體流中導致次要的由足夠的錯誤 恢復措施所帶來人工産物，而閱讀器趨向於將其忽略。另 一方面，這樣的系統重視適應性而且常常是使用如 Microsoft Windows或Linux這樣的“開放式作業系統”。 這些系統允許任何人在任何運行這樣的系統的電腦上編寫 將運行於其上的軟體，而不區分它的硬體規格。結果導致 φ 在不同的應用中常常存在衝突；而且通常使用者會發現，由 .於假定的和實際的硬體性能和配置之間的不同，使一件軟 體工作正常非常困難。 - 同樣還有一些處理器應用其中處理器需要處理嚴格的 _ 即時約束，而處理失敗的結果可能（有時簡直）是致命的。 例如空軍的飛行控制系統；引擎管理系統；以及移動通信設 備中使用的處理器。在這些應用中在處理器中允許運行.的 軟體通常要求控制非常仔細，要經過嚴格的測試，並且通 常對硬體做隔離，使得非關鍵性的軟體運行於其他處理器 1361383 日修正替4 在例如移動電話一類的應用中，還存在使用如Linux =開，式作業系統的壓力’以使一些應用由其他設備 :二上變得容易，並且擴大可以生成應用軟體 的、-妹者的抵圍。同時，還存在減少電話中硬體的數 降低成本和功率消耗的壓力，使得迫切希望在同一處 運行開放式系統下的應用’同時其還要執行關鍵即 源和；時間選擇關鍵的系統典型的會具有多重中斷 據任ί門的斷任務，需要在同—處理器上被支援。可以根 關鍵===:順序’這樣就不會危及 先川員序，^斷根據 間的關係可以賦予不同的優 處理具有較會回應於14些優先順序’從而總是優先 的中斷順序的情，當前較低優先順序的中斯 ISR完成後 ==延二當較高優先順序”斷的 個或更多中斷可::互:=:法下’不同優先順序的兩 ISR歲套起來。任務同摄可…’並使得處理器中延遲的 序。無二業系統在執行這些任務時會考卢：順序， 斷優先；岸可’處理器的中斷功能她是會炉些優先順 化ί;這種安财保所有二Γ *任務職予中 3 ”斷和任務的潛伏的潛伏期最小 並且這4t 外的非關鍵應用脾二％間是符合的。 同樣包括朗的^\^1理器支煖， 和在務’就只能在與關 1361383 年月η日修正替.換頁 鍵系統的中斷和任務同樣的基礎上來支援這些應用，而由 此處理器的中斷功能會在關鍵系統的任務之外，自動賦予 這些非關鍵應用以優先順序別，這樣就可能危及關鍵系統 的執行。 【發明内容】 本發明的目的是提供一種方式，可以不危及關鍵進程 的操作，使得關鍵和非關鍵進程在同一處理II核心上運行。 依照本發明，本發明的目的通過如下方式實現，提供 一中斷控制功能，適合於控制一處理器的不同臨界狀態的 中斷請求的執行，該處理器在一電腦作業系統的控制下被 要求執行不同臨界狀態的任務，該中斷控制系統適合於識 別關鍵的和非關鍵的來源於不同的中斷源的中斷請求，並 且適合於識別何時該處理器被要求來執行每一關鍵和非關 鍵任務，該中斷控制系統適合於傳遞關鍵中斷請求至該處 理器以優先於非關鍵中斷請求來執行，在非關鍵中斷請求 與關鍵中斷請求共存或該處理器被要求執行關鍵任務的情 況下，阻塞非關鍵中斷請求至處理器，並在非關鍵中斷請 求不與任何關鍵中斷請求共存並且處理器沒有需執行的關 鍵任務的情況下，傳遞非關鍵中斷請求至處理器。 由此，本發明包括將中斷分爲關鍵和非關鍵中斷，及 將任務分爲關鍵和非關鍵任務，並提供一中斷控制功能， 其相對於非關鍵中斷和非關鍵任務，賦予關鍵中斷絕對優 先權，接著是賦予關鍵任務絕對優先權。在這種方式下， 1361383 [loo年 a修·正替換莨· 關鍵系統的潛在需求可以被滿足。 該中斷控制功能可以以軟體的方式來實現，但是更好 ’其接受全部的中斷請求並根據所 μ求的優先順序別傳遞這些中斷請求至處理哭。因此，在 - 巧㈣關鍵中斷之間的優先級別的控制對處理器本身來 。兄疋個透明的過程，並且在處理器中沒有上層需求。 【實施方式】 係包】IS” 了：包含一電腦平臺4之計算系統，其 5。一即時％二、;:己憶體2 °和- -般的電腦作業系統 π Ρ時㈣關鍵系統8運行於該平臺4上，. 的還有非計時關鍵的附加應用6。 ° 、仃 &二d系統8具有一個❹個與之相聯繫的中斷 被Γ爲關鍵中斷11，而且每個都通過 時二ϊ 鍵中斷_ 聯_任務3，其具有低於關二;相關 其，應用6也具有—個或多個舆之相聯=二 (_)，其被指派爲非關鍵令斷 ：中斷吞月求 13來標記爲非關鍵的。每個、’.匕不设置標記 令斷服務常式（ISR) 9相聯繫，並 ^都與—非關鍵 觸發時由處理器7來執行。其他鹿非關鍵中斷12 的非關鍵任務17。 同樣具有與之相關聯 Β 斤示的中斷服務常式和任矛务的堆疊順序’該非 ，斷12的優先順序別低於該關鍵情11 #關鍵任務 轉關鍵任務17優先順序別低於該關鍵中斷11和 鐽的，Ϊ 3非關鍵中％ 9。每—類中斷，關鍵的或非關 別’的，個中斷都相對於其他同類中斷賦予一優先順 H並且母—類任務，關鍵的或非關鍵的，中的每個任 ==於其他同類任務賦予—優先順序別。這些相對的 ，=τ每一類⑽斷的執行順序。這樣，系統 帽Ρ入餐別標度可以同_於_的和非關鍵的 2 响如何，如前述，在同樣的優先順序標度下，關 鍵任務總是比非隨任務的優先順序別高。 t斷L中=:器丄用來接收所有的關鍵中斷11和非關鍵 中斷H 處理器7的中斷中請。當接收到一關鍵 ，，/、通過遮罩功能21到達一優先順序編碼器22， 於此指㈣標記13由—標記比較器23來確定並觸發一中 =功此24 ’料除任何當前活動的+斷外的 二==中斷爲一關鍵中斷U，那麼除： 順序’其才會被取代。如果該當 中斷爲-非關鍵中斷，那麼不管新的關鍵中斷的 優先順序別怎樣’其都會被取代。如果當前沒有活動的中 辦’那麼所㈣非騎”㈣鮮。這種安排確保全 關鍵中斷11都會在其相對的優先順序安排下立刻得到服 而不管與其他應用6相_所有其他的非關财斷 在過去’當前或將來的活動’從而保證了潛在的需求。 1361383 —由關鍵中斷引起，通過中止功能來進行的對非 關鍵中斷的自動遮罩，保持起作用直至被關鍵系統8重 置’下面將對此進—步說明。在此期間，非關鍵令斷12在 遮罩功能21下保持掛起狀態。 —-旦全部活動的中斷u執行完畢，處理器自然返回去 凡成任何過去當前的和過去絲的非關鍵巾斷Η ' 15 ,其 可能是被-關鍵中斷在處理器7中所打斷的。無論如何:、 任何新的非關鍵中斷不會被執行。這些在圖 明，其中中斷U和15ffiE#〇D表示。 ㈣說 在最初的時機，那時沒有活動財斷存在，處 返回控制至作業系統5，並且該作業系統被設置爲 齡務1G之前執行關鍵任務3。因此任—關鍵任務 發佈一重置中止信號，以傳遞到中斷控制器^^7 功能24，這樣非關鍵中斷就 里罝T止 後繼續進行任意的非，其 行。當沒有活動的非關财斷12存 系統5,然後該作業系統5執行任意掛起的至作業 先順序排列順序的非關鍵任務1〇 ^、相對優 非關鍵中斷都可以取代以使用處理間’任何關鍵或 當沒有進一步的中斷u，12或 態，作業系統5返回控制至整個系统=處於挂起狀 任務16，使系統進人省電或空閒模式。、取低優先順序別 1361383 年叫1日修正替捣百 _儘皆其他應用6全都被分類爲非關鍵應用，但是通過 調用這些如中斷服務常式9,或者較低優先順序的非關鍵 任務Π，或更低優先順序的非關鍵任務1〇，仍有可能科包 含其中的進程賦予不同的優先順序。 · 作爲進一步的特點，遮罩功能21包括一中斷計叙器 CNT’其計算與單獨的中斷源相聯繁的中斷。因此，儘餐非 關鍵中斷可能被標記’該計數器確保沒有中斷被錯過。進 一步，可以安排該計數器生成一在預定計數之上的中斷， 其可能是具有增加的優先順序的一關鍵中斷或一非_中 斷〇 . 圖二用來:更请晰的顯示圖一中不同的中斷服務常式和 ^壬務的優先順序是如何被作㈣、統QS和_及非關 斷的中斷請求連結和控制。 圖三顯示三個關鍵中斷Α、β和c，其後跟隨—非關鍵 斷D的實施情況。這些中斷的每一個都具有一不同的優 順序別，由伴隨每一個的數位來分別，例如， .古且”、此外，圖二所顯示的關鍵中斷服務常式不能 子/、有咼優先順序”的非關鍵任務中斷（雖鈇不需 =時間來執行）或延遲，三的上面―行顯卜已知系統 、仃爲，其中所有的中斷都被處理器同等對待，並且麵示

斷的優先順序是怎樣作爲決定因素，使得中斷A 務常式β和G ’直到其被情D所取代。—旦中斷服 "几成，處理器在中斷服務常式B和C執行之前完 1361383 ---—_ 日傣正替換頁 ,,,修正替 畊服務常式A。所㈣任務T3和T12/ 順序排列的中斷。 跟隧按優先 :::::序的優先順序’並且在關鍵任務Τ3被執行::優^ r非關鍵中斷。能夠在控 斷服務常式D統以執行非關鍵任務T1G之前執行中 圖四顯不—與圖三相近的情況，除了關 一較低的優先順序，例如，‘D，13,這改變了在H 所不的已知系統中的中斷執行的順序，但是對下面一行所 =的圖—中的系統沒有影響。此外，圖四所顯示的關鍵任 :如果預定跟隨關鍵中斷而執行，則不能被非關鍵中斷延 Γ ’且需注意'，果D為任意數’但是其優先順序介於B和 之間，其僅交換（：和D的執行順序，如果D的優先順序 向於A和B，則應用圖三之實施例。 ^五顯示三個_#斷A、B和C在-非關鍵中斷））發 出之二成功的被執行同時—任務T3處於執行中的情況。上 面一盯顯不已知的系統t處理器通過t斷任務Τ3回應於 非關鍵中冑D。圖中較低的一行顯示圖一中中的系統：何 延遲非關鍵中直到關鍵任務T3完成。此外，圖五所顯 7F關鍵任務不會被非關鍵中斷所中斷。 圖六顯示作爲一關鍵甲斷Α的結果對非關鍵中斷的嵌 套如圖，、所示’ A、B、C皆為關鍵中斷，巾d、E、F皆 1361383 I ^^年化月1B條正替換頁 鍵中斷°在圖六_的上面一行顯示的已知的系統 ’斷根據它們的優先順序而嚴格進行，而具有較高優 順中斷E中斷第一令斷D。一進一步較低優先 順序的中斷A不影塑φ齡BE激、i η ^ A s申斷服務吊式£的完成，但是這一申 -中斷，先順序高，.而因此一旦中斷服務常 二中接著執行★斷服務常式A。—具有低 延遲直到中IfΓί的最後中斷F隨後被接收，但是其被. 的優先順;/吊式D完成。在那之後任務了根據它們 順序而破執行。作爲比較，圖-中的系統賦予關鍵 中斷A以立即的優弁順皮β J m ^ , 貭序，並错此延遲中斷服務常式E的 Γ中斷控二】爲; T3被完成後指始執;。鍵中斷F直到關鍵任務 :動處理嵌套的非關鍵中斷··“:; = = = = 其延遲任何任#T3，且丨㈣而㈠彳不允许 一例子中其都被立即^ = 9如果^的順序高於£，在任 FT=執行，除非二 =斷服務常式 管理Ξ=™=:體類比的操作。其顯示軟體 統由空閒狀態開始，的關鍵和非關鍵中斷。系 性，然後被傳遞至處理器來執=關鍵中斷D被檢查其重要 再次檢查其重要性，並且由於^接著遇到—關鍵中斷A， 實施了軟體遮罩。中斷服務勃非關鍵中斷被 中，進一步接收到兩個非關 =被執行，在此過程 "E和F°在系統完成在 1361383 年〇~月^{日條正替換頁- 進程中被關鍵中斷Α所中斷的中斷服務常式D之前，系统 保存關於中斷F的資訊，其具有高於中斷E的優先順序。 糸，隨後保存關於較低優先順序的非關鍵中斷e的資訊， k B在父錯佈置中，中斷E#a F的資訊可能同時被保存。 由於兩個儲存的中斷E和F在關鍵中斷A後到達，它們不 被，行’反而是控制被返回到作業系統。作業系統接著執 灯關鍵任務T3，但—重復的非關鍵中斷E隨後被接收。系 j重新^查中斷E的重要性，而由於其爲非關鍵的，延遲 中斷並繼續騎任務T3。—旦瞻任務τ3完成，如 $最低優先順序關鍵任務Τ12的執行所指出那樣，系統移 示對非關鍵中斷的軟體遮罩，並且隨缘這些按照它們相對 的^先順序順序來執行，這樣中斷Ε最終被執行兩次。系 =後在相空職式前執行最低優先順序的非關鍵任務 0。此外，®七所❹的準韻體取決於處理器或作 統的選擇，且圖七所顯示的時序流結構為-近似結構，、而 圖七所使用的軟體系統需要所有的關鍵中斷的優先順序一 直被设置為比非關鍵中斷請求高。 在個複雜的系統中評估每一個任務和中斷並且在一 ，，的基礎上分派重要性可能不是很實際。更恰當的是， 巴統分成子系統並恰當的對其認定關鍵或非關鍵更 示—些。在這—有些粗糙的逼近中，關鍵子系統中的 <務和中斷的重要性標記被設置，反之，非關鍵子 統Γ的每—任務和㈣的重要性標記沒錢設置。作爲 個實例來溝’整個系統是一移動電話，關鍵子系統的一個 年^月^日條正替換1 例子疋控制接聽電話行爲的軟體，而非關鍵子系統的一個 例子是電語的顯示幕上出現的動晝圖示。 的由於重要性是在一粗糙的“接近子系統”基礎上確定 、 被判斷爲關鍵的子系統的一些任務和/或中斷可.能實 際上重要_ I i 小於一被判斷爲非關鍵的子系統的一些任務和 £ 斷。爲改善這一問題，可能會重置中止功能24以提 升該任務的優先順序。 【圖式簡單說明】 現將本發明以實例結合附圖的方式來說明，其中： 圖所示爲包含根據本發明的一中斷控制功能的一時 序關鍵系統的示意圖； _圖一所示爲圖一的時序關鍵系統申所發生的操作綜述 不意圖； 圖一所不爲圖一的系統處理多重關鍵中斷服務常式的 %作； 圖四所示爲圖一的系統處理關鍵中斷服務常式和 任務的操作； 圖五所示爲圖一的系統處理關鍵任務和非關鍵中斷服 務常式的操作； 圖’、所不爲圖一的系統處理嵌套的非關鍵中斷服務常 式的操作；以及 作 圖七所示爲圖-的關鍵中斷控制器的—軟體類比的操 15 1361383 【主要元件符號說明】 1 中斷控制器 2 3 任務 4 5 作業系統 6 7 處理器 8 9 中斷服務常式 10 11 關鍵時序中斷 12 12 任務 13 14 中斷 15 16 任務 17 20 記憶體 21 22 優先順序編碼器 23 24 中止功能 25 中斷服務常式 - 平臺 其他應用 關鍵系統 任務 其他應用中斷 φ 標記 中斷 任務 遮罩功能 標記比較器 任務 16

Claims (1)

1. 申請專利範園 -1—年月1日條正替換頁 】.-種中斷控制功能，適用於控 的中斷請求的執行，使該處理 \益對不同重要性 識以=的任務，;該中斷控制功能適於 適於識別何時和非關鍵中斷請求，並且. 鍵任務;該中斷控制功能進二個關鍵和非關 至該處理器以執行且二ΐ 傳遞關鍵令斷請求 非關鍵中斷請求至該處理器適於阻塞 :=器被請求執行關鍵任務時，並且 =::=理器於其不與任何關鍵中= 仔二且。亥處理益沒有關鍵任務以執行時。 指第1項所述之中斷控制功能，進一步適 ;曰不""处理益執行-第-關鍵中斷服務常弋ISR 應於-具有-第-級優先順序的第斷==第： 級優先順序尚於第二級優先順下 執行-第二關鍵ISR 於：件下’使其優先於 的第二中斷。 q應於-具有-第二級優先順序 3二申:::範圍第2項所述之中斷控制功能，進-步適 於，在核理器執行該第.二關鍵isR時，如 二= 的優先順序低於該第二級的優先順序，儲存^一關鐘 =生關、統能夠指示該作業系統 斷服務常式ISR於該作業系統不在執 17 I361383 i l°°车^^月1 B修正替去 上述申請專利範圍中任—項所述之中斷 ==瞻中斷於該處理器執行-關鍵叫 建任務時接到’該非關鍵中斷的該發生將被儲存，藉 以使该中斷控制线能夠指示該作㈣統在 曰 5:=!號被接收到之後執行-非關請。— .1==3項或第4項所述之令斷控制功能， 中斷的發生，而當中斷控制系 己錄該 回應於該中斷時，減少該控制器。“、錢仃一isR 範圍第5項所述之中斷控制功能，其中，如 的發生而導致相關聯的計數器溢出，則生 :關::::斷’其可能會被設定爲-關鍵中斷，或- 7:上任一項所述之中斷控制功能，其 標記處於一關鍵中斷，而如果該 8.如申請專利範圍第7項所述之中斷二=斷。 罩非關鍵令斷以回應處於第一狀態的標記。八過遮 •如申請專利範圍第8項所述之中斷控 一 關鍵任務執行完畢，其被重置以使非關鍵二’一旦王部 罩。 便非關鍵中斷不再被遮 1〇.如申請專利範圍第9項所述之 來自該處理器的指示而重置。 工1旎，其根據 1361383 T1 替換頁 '如申請專利範圍第10項所述之中斷控制功能、 該重置由一關鍵任務得來。 /、r 利範圍第11項所述之中斷控制功能，盆中 該産生《置的該關触務具有在全 任= 級的優先順序。 硬仕粉中取低 13.如上述申請專利範討任—項所述 能，其以一硬體中斷# r崎控制功 ㈣^ 式來實現，該硬體中斷 控制姦控制至該處理器的中斷的傳遞。 呵 ⑷.如上述申請專利範圍中任—項所述之中 旎，其以運行於該處理器上的軟體的形式來實現。工 ⑸如上㈣請專㈣財任—韻述 . 16.-種時序關鍵系統，其係結合該處理 乾圍第15項所述之中斷控制功能。 申-糊 1 7..種移動電話.手機，其係 __‘由上主击 ㈣所述之關鍵系統。 °如申睛專利範圍第 18.-種中斷處理方法，其係用於處理 要性的中斷的執行，使 ㈣不同重 制下針且亡 電腦作業系統的控 執仃具有不同重要性的任務，該方法包含如下牛 識別由不同中斷源産生的關鍵和非關 ：: 識別何時該處理5|被嗜犮拙—— ’ 務.傳Μ Μ二：母一個關鍵和非關鍵任 .鍵中斷tr斷請求至該處理1^執行且優先於非關 斷明求，阻塞非_中斷請求至該處理器於豆盘關 19 1361383 \〇〇年^月^日修正替換頁- 鍵中斷請求共存時或該處理器被請求執行關鍵任務時； ^ 然後傳遞非關鍵中斷請求至該處理器於其不與任何關鍵 中斷請求共存並且該處理器沒有關鍵任務要執行時。 ⑤