Linux內核需要多少條指令才能處理arm arm cortex A9上的中斷？

Question

我想估計一個ARMcortex A9單核處理IRQ所需的操作碼數量。

假設我使用Linux內核3.4，需要多少操作碼才能調用irq並執行irq_handler？

Answer 1

你的問題是關於如何計算Linux的interrupt latency。至少你可能會對你的中斷開始之前需要多長時間感興趣。這裏我們將忽略irqs的這個方面。

一個簡單的方法是切換GPIO並使用示波器測量中斷。您甚至可以多次切換GPIO以查看不同階段的時間。這個Window CE link顯示了一個衡量延遲的例子。某些中斷控制器（如IMX）具有I/O複用模式，其中一箇中斷號將升高/降低特定的I/O線。或者，您可以添加代碼來切換行（請參閱下面的例程）。

主要中斷處理源在entry-armv.S。有爲您使用的中斷控制器定義的宏，這些宏取決於.config文件。例如，存在先佔式中斷，多中斷控制器，SMP等。向量在入口部件的底部被定義爲S。一般的要點是檢查當前的操作模式，然後採取__irq_usr或__irq_svc。這些例程有一個不同的預存儲狀態，但它們最終都會調用irq_handler宏。 _irq_usr有關於cmpxchg的內容，但是如果您在您的.config中指定了ARM皮質，則不適用。主要區別在於IRQ在用戶模式下發生後可能的上下文切換。你的機器定義了mach/entry-macro.S這是彙編器宏來訪問中斷控制器並獲得一箇中斷號。然後跳轉到頂層內核目錄中的通用irqhandling code。

所以第二種方法是檢查代碼並直接計算它。如果您查看源代碼，編譯您的內核，然後在vmlinux圖像上執行objdump --disassemble並查找這些符號，這可能會更容易。您將看到擴展的irq_handler宏，它最終應該跳轉到您的IRQ代碼。

正如您從源頭上看到的那樣，還有TRACE_IRQFLAGS。您可以檢查是否可以在您使用的Cortex A9上使用make menuconfig（和/TRACE_IRQFLAGS）。我不知道它是否可用。

有變體如，

1. 中斷從用戶/ SVC模式。
2. 當前正在運行的其他中斷。
3. 被中斷的代碼（如stm/ldm）可能需要一些時間才能完成。
4. ISR中的頁面錯誤。至少在一些Linux版本中，一些Alsa驅動程序可能會導致未分配的頁面發生故障。
5. ISR中的條件。

測量範圍將顯示抖動在IRQ服務。檢查說明通常會顯示IRQ可能永遠不會被服務;例如，如果較高優先級的中斷不斷搶先/阻止IRQ。可能你需要同時做到這一點，以完全優化一個艱難的最後期限。

通常你不在乎整個IRQ需要多長時間，而是在IRQ行被觸發和寫入/讀取一些外設寄存器之間的時間。例如，FIFO可能具有有限的深度，如果發生和讀取IRQ之間的延遲的FIFO寄存器大於FIFO_SIZE X BPS，那麼你必須與FIFO四溢的問題。

的FIQ基礎結構是快了很多，但你可以使用內核設施遠不如！

編輯：的Cortex A9 technical reference在附錄B.大多數ARM指令指令計數是在大多數架構一個週期內，除了內存加載/存儲，倍數和分支機構。按照上面的第3段和第4段，找到完整的指令路徑來處理您的配置的Linux中斷，只需將其添加到;對於的估計值（正如原始問題所要求的那樣），您可以對指令進行計數，因爲它們通常是單個週期。

Answer 2

雖然你可以通過源代碼的檢查計算內核週期的理論最小數，實際發生的數量遠不如某些由於緩存，內存和存儲控制器的性能，其他的什麼核心是在做效果時間和各種其他因素，這取決於所討論的ARM處理器的微架構。

我懷疑你會過得更好的測量系統的實際中斷延遲性能，無論是使用數字「範圍或性能計數器。

當然，對於硬實時的應用程序，你需要知道最壞的情況下中斷延遲 - 其中包括所有這些因素的最壞情況。