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2021年4月1日，龍芯架構(gòu)（LoongArch）下的中斷模型被正式批準(zhǔn)寫入ACPI規(guī)范，成為繼x86、ARM64架構(gòu)之后，第三種ACPI規(guī)范支持的CPU架構(gòu)。
ACPI為何成為市場通用性規(guī)范
ACPI是高級配置及電源管理接口規(guī)范的英文縮寫，至今已發(fā)展到6.4版本。在原有的APM、PNP BIOS、MP等規(guī)范的基礎(chǔ)之上，ACPI統(tǒng)一形成了適用于各整機廠商、固件廠商、操作系統(tǒng)廠商的協(xié)議規(guī)范，打破了原有規(guī)范協(xié)議各自分散，互不通用的局面。通過ACPI表的配置，ACPI規(guī)范可實現(xiàn)不同硬件設(shè)計需求的靈活配置和以操作系統(tǒng)為主導(dǎo)的電源管理，操作系統(tǒng)因此可以兼容不同硬件的設(shè)計，實現(xiàn)電源管理硬件與操作系統(tǒng)的獨立創(chuàng)新，極大地促進(jìn)了通用PC和服務(wù)器行業(yè)的發(fā)展。
圖1 ACPI與PC硬件、軟件之間的關(guān)系框圖
龍芯中科為加入ACPI所做的努力
為更好地服務(wù)產(chǎn)業(yè)鏈伙伴，延伸龍芯自主架構(gòu)的適用面積，擴大自主生態(tài)建設(shè)，龍芯中科決定告別原MIPS架構(gòu)下的自有標(biāo)準(zhǔn)，與市場主流規(guī)范接軌，經(jīng)過1年多的研發(fā)攻關(guān)，龍芯中科已在處理器、芯片組、外設(shè)配置及運行時階段全面支持ACPI規(guī)范，實現(xiàn)了相關(guān)軟件的標(biāo)準(zhǔn)化配置，增強了整機硬件與操作系統(tǒng)的兼容性。
在適配ACPI規(guī)范的研發(fā)過程中，龍芯中科研發(fā)人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)前的ACPI規(guī)范在中斷模型的規(guī)定上，不適用于龍芯LoongArch架構(gòu)平臺。為了解決多核枚舉和中斷控制器枚舉的問題，龍芯團隊創(chuàng)建了獨立于x86、ARM64的第三套中斷模型，通過修改ACPI公共框架，自主定義中斷控制器結(jié)構(gòu)，完成了在Linux內(nèi)核、UEFI固件、ACPICA的驗證。
在中斷模型中龍芯中科自主定義了7種中斷控制器結(jié)構(gòu)：CORE PIC（處理器核中斷控制器）結(jié)構(gòu)、LIO PIC（傳統(tǒng)IO中斷控制器）結(jié)構(gòu)、EIO PIC（擴展IO中斷控制器）結(jié)構(gòu)、HT PIC（HT中斷控制器）結(jié)構(gòu)、BIO PIC(橋片中斷控制器)結(jié)構(gòu)、MSI PIC（MSI中斷控制器）結(jié)構(gòu)、LPC PIC（LPC中斷控制器）結(jié)構(gòu)，7種中斷結(jié)構(gòu)可完整描述龍芯通用處理器中斷系統(tǒng)的拓?fù)潢P(guān)系，并兼容了龍芯下一代中斷模型。龍芯中斷模型為龍芯通用PC、服務(wù)器領(lǐng)域的整機設(shè)計過程中提供了統(tǒng)一的中斷配置方法，在遵循ACPI規(guī)范的龍芯平臺通過定義的各級中斷控制器結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)中斷控制器的級聯(lián)，從而實現(xiàn)同一操作系統(tǒng)對不同硬件平臺中斷系統(tǒng)的兼容性。
圖2 龍芯中斷控制器結(jié)構(gòu)類型表
為了將驗證后的龍芯中斷模型在LoongArch架構(gòu)處理器上實現(xiàn)產(chǎn)品化，并推向Linux內(nèi)核社區(qū)，龍芯中科向國際ACPI工作組提交了申請，將LoongArch架構(gòu)的中斷模型寫入規(guī)范，為龍芯中斷模型在Linux內(nèi)核中的規(guī)范化奠定基礎(chǔ)，為Linux內(nèi)核上游社區(qū)支持規(guī)范化的龍芯中斷系統(tǒng)提供依據(jù)。后期，該中斷模型將隨LoongArch一并提交社區(qū)，吸收匯集廣大開發(fā)者的智慧。
圖3 龍芯中科提交ACPI規(guī)范修改申請的說明
為推動ACPI規(guī)范申請盡快落實，龍芯團隊負(fù)責(zé)人從春節(jié)開始，每周定期參加ACPI工作組線上評審會議，與工作組評審人員討論龍芯中斷模型的級聯(lián)原理及每種中斷控制器結(jié)構(gòu)的中定義的元素。經(jīng)過近2個月的反復(fù)溝通，以及對評審意見的及時改進(jìn)，龍芯團隊在4月1日當(dāng)天正式收到批復(fù)確認(rèn)通知“Approved as new content without changes”，ACPI規(guī)范將從6.5版本開始支持龍芯中斷模型。
圖4 評審溝通過程
從自有標(biāo)準(zhǔn)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，此次入選，是龍芯平臺中斷模型發(fā)展的一小步，但更是龍芯自主生態(tài)與市場接軌的一大步。未來，龍芯中科還將繼續(xù)參與ACPI、UEFI等相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，發(fā)揮市場主導(dǎo)作用，承擔(dān)企業(yè)責(zé)任，與龍芯生態(tài)伙伴一起，共筑開放的龍芯生態(tài)體系。
