Intel x86架构之I/O APIC

全文来自Intel手册（见参考1）：Intel? 82093AA I/O Advanced Programmable Interrupt Controller (I/O APIC) Datasheet
注意：下文中已经指出手册中的对应页面和章节，请对照手册原文看，任何个人理解错误，请包涵。
一，以下内容来自（P9）：3.2. IOAPIC Registers
1，IOAPIC标识寄存器
偏移：00h
默认值：00h
属性：可读/写
字段：27:24为IOAPIC标识

2，IOAPIC版本寄存器
偏移：01h
默认值：00170011h
属性：只读
字段：23:16为最大转换条目数（Maximum Redirection Entry），该值等于输入引脚数目减1。取值范围为0到239。82093AA的该值为17h。
7:0为APIC版本号。

3，IO转换表寄存器
偏移：
10-11h (IOREDTBL0) 28-29h (IOREDTBL12)
12-13h (IOREDTBL1) 2A-2Bh (IOREDTBL13)
14-15h (IOREDTBL2) 2C-2Dh (IOREDTBL14)
16-17h (IOREDTBL3) 2E-2Fh (IOREDTBL15)
18-19h (IOREDTBL4) 30-31h (IOREDTBL16)
1A-1Bh (IOREDTBL5) 32-33Fh (IOREDTBL17)
1C-1Dh (IOREDTBL6) 34-35h (IOREDTBL18)
1E-1Fh (IOREDTBL7) 36-37h (IOREDTBL19)
20-21h (IOREDTBL8) 38-39h (IOREDTBL20)
22-23h (IOREDTBL9) 3A-3Bh (IOREDTBL21)
24-25h (IOREDTBL10) 3C-3Dh (IOREDTBL22)
26-27h (IOREDTBL11) 3E-3Fh (IOREDTBL23)
默认值：xxx1 xxxx xxxx xxxxh
属性：可读/写

这是一系列我特别关注的寄存器，有24个，每一个寄存器专注于一个中断输入信号的相关设置。与8259A的IRQ引脚不同的是，IO APIC的中断优先级与中断输入信号物理位置无关，而是由软件检查中断向量来确定。通过这些的寄存器，对于每一个中断信号，操作系统可以单独指定它的信号极性、边缘触发还是水平触发以及目标和投递模式等。

如果一个中断的时间超过一个CPU时钟周期（CLK cycle），那么IO APIC将使用边缘触发方式。中断输入是异步进行的，因此必须保证设置和控制的总时间至少在一个CPU时钟输入的上升边缘内。一旦检测到某个中断信号，IO APIC内的递交状态位就将被置位。直到IO APIC通过APIC总线把该信号投递到目标字段所指定的对应目标并被接受为止，那个中断输入引脚都不会被再次检测识别到新信号。只有在对应的目标APIC将IRR（Interrupt Request Register）位从0修改为1时，也就是对应中断已经被目标APIC处理掉而不再处于pending未决状态时，那个中断输入引脚上的新信号才会被重新检测到。

字段：
63:56：Destination Field—R/W：指定接收该中断的目标lapic。
Destination Mode IOREDTBLx[11] Logical Destination Address
0, Physical Mode IOREDTBLx[59:56] = APIC ID
1, Logical Mode IOREDTBLx[63:56] = Set of processors

如果是Physical Mode（见字段11），那么该字段包含的是APIC ID号；因为“在P6和奔腾处理器上，lapic的ID号只占4bit”，所以这里也只占59:56的4bit。但是“在奔四和至强处理器上，xAPIC将ID号扩展到8bit”，因此对应到这里应该也是8bit。不过这个文档上暂时没有说明。
如果是Logical Mode，那么该字段包含的是处理器组，具体如何匹配目标还涉及到每个lapic的DFR（Destination Format Register）和LDR（Logical Destination Register）寄存器。

55:17：保留。

16：Interrupt Mask—R/W：中断掩码。
如果该位设置为1，那么对应的中断信号被屏蔽（masked）。被屏蔽中断引脚上发生的边缘触发（Edge-sensitive）中断信号将被忽略，即不会被投递和保持pending未决。被屏蔽水平触发（level-sensitive）引脚上发生的水平断言（Level-asserts）和取消（negates）操作也都被忽略，而不会产生负面作用。在中断被lapic接受后，修改掩码位从非屏蔽状态到屏蔽状态对那个中断（即已被lapic接受的中断）没有任何影响，这与在中断递交到处理器之前，设备撤回了中断的情况类似。在中断信息被lapic单元接收但还未分配到处理器的这段时间内，如果设置了该掩码位，那么需要由软件来负责处理这种情况。
如果该位设置为0，那么对应的中断信号没有被屏蔽，边缘或水平中断都将被投递到目标lapic。

15：Trigger Mode—R/W：触发模式。
1为水平触发；0为边缘触发。

14：Remote IRR—RO：Remote Interrupt Request Register。
该bit位仅供水平触发中断使用。对于边缘触发中断而言，该bit位无意义。
当lapic接受io apic投递的水平触发中断时，该bit位被设置为1。当一个来之lapic的带有匹配中断向量的EOI消息被io apic接收时，该bit位被设置为0。

13：Interrupt Input Pin Polarity (INTPOL)—R/W：中断输入引脚极性。
0表示高活跃（High active），1表示低活跃（Low active）。

12：Delivery Status (DELIVS)—RO：投递状态。
标识中断的当前投递状态。0表示当前没有活动的中断投递，1表示当前正在进行中断投递。

11：Destination Mode (DESTMOD)—R/W：目标模式。
该字段用于解释字段Destination（63:56），如果该字段为0，那么字段Destination里存储的是APIC ID号；如果该字段为1，那么在每个lapic的寄存器DFR（Destination Format Register）和LDR（Logical Destination Register）的控制之下对字段Destination进行匹配来识别目标。

10:8：Delivery Mode (DELMOD)—R/W：投递模式。
由该字段来指定目标lapic如何接收处理这个信号。值得注意的是，有些投递模式必须与特定的触发模式联合使用。
000：Fixed：通过INTR信号线将信号投递到所有目标处理器。边缘触发和水平触发都可以使用。
001：Lowest Priority：通过INTR信号线将信号投递到目标lapic中当前执行在最低优先权限的处理器。边缘触发和水平触发都可以使用。
010：SMI：System Management Interrupt，系统管理中断。只能使用边缘触发模式。中断向量信息被忽略，但为了向前兼容，必须设置为全0。
011：保留。
100：NMI：通过NMI信号线将信号投递到所有目标处理器。中断向量信息被忽略。即便编程设置为水平触发中断，NMI也会被当做边缘触发中断对待。虽然如此，但为了更正确的操作，最好将其设置为边缘触发方式。
101：INIT：通过INIT信号线将信号投递到所有目标处理器。所有接收到该信号的lapic需保证它们处于INIT状态。即便编程设置为水平触发中断，INIT也始终会被当做边缘触发中断对待。虽然如此，但为了更正确的操作，最好将其设置为边缘触发方式。
110：保留。
111：ExtINT：通过INTR信号线将信号投递到所有目标处理器，就如同该信号来之一个外部连接的8259A型中断控制器。只能使用边缘触发。

7:0：Interrupt Vector (INTVEC)—R/W：中断向量。
指定当前中断的中断向量。取值范围为10h到FEh。

参考：
1，Intel? 82093AA I/O Advanced Programmable Interrupt Controller (I/O APIC) Datasheet
http://www.intel.com/design/chipsets/datashts/290566.htm
Intel? 82093AA I/O Advanced Programmable Interrupt Controller (I/O APIC) Specification Update
http://www.intel.com/design/chipsets/specupdt/290710.htm