GIC700概述

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GIC-700是用于处理外设与处理器核之间，以及核与核之间中断的通用中断控制器。GIC-700支持分布式微体系结构，其中包含用于提供灵活GIC实现的几个独立块。

GIC700支持GICv3、GICv3.1、GICv4.1架构。

该微体系结构规模可从单核到互联多chip环境，最高支持16个chip，每个chip最多包含512个核。

所有的GIC -700模块都通过完全信任的AXI5-Stream接口通道进行通信。这意味着接口仅对其ic ready信号施加瞬态反压，使数据包能够在任何自由流动的互连上路由。通道可以通过专用的AXI5-Stream总线路由，也可以通过系统中任何可用的自由传输层路由。如果该通道上的所有事务完成而不依赖于任何其他事务，则该通道描述为自由流动。

1. 组件概述

GIC700包含几个重要的块，它们组合在一起工作，在系统中创建一个体系结构兼容GICv3、GICv3.1、GICv4的实现。

GIC700有如下的块：

• Distributor（GICD）：gicd是GIC交互以及实现SPIs和LPIs功能的中心组件。它对除了GITS- TRANSLATER寄存器的整个GIC编程模型负责。在支持GICv4.1架构的实现中，gicd还会管理vSGIs和vPEs。gicd还维护multichip下有关SPI一致性的寄存器空间。chip上所有核的LPI功能都被组合到gicd内的单个cache中。
• GIC Cluster Interface（GCI）：gci维护一组指定核的的PPIs和SGIs。一个gci组件可以支持1-64个核的规模。最好将其放置在处理器核旁边以减少它与核之间的连线。gci也被称为Redistributor。GICv3和GICv4.1架构指出一个redistributor的地址空间，在GICv3中被分为两部分，而在GICv4.1中被分为四部分。用于SGI功能的部分被放置在redistributor中，剩余的三个部分则放置在distributor中。GIC700支持从distributor分别下电gci以及和它关联的核。
• Interrupt Translation Service（ITS）：ITS翻译基于消息的中断和消息信号中断(MSI/MSIx)，它们源于外部PCI Express (PCIe)根复核(RC)，或其他来源。ITS还在核心电源管理期间管理lpi。GIC700最多支持32个ITS模块。
• MSI-64 Encapsulator：MSI-64封装器是一个小组件，它将写入GITS_TRANSLATER寄存器所需的DeviceID (DID)组合到单个内存访问中。
• SPI Collator：GIC700支持最多1984个SPIs。SPI collator将SPIs转换为消息转发给gicd。这让gicd可以使用分层的时钟门控并且可以使用更激进的低功耗状态。GIC700最多可以包含32个SPI collator。1984个SPIs分配给32个SPI collator，每个SPI collator最多支持1024个SPIs。
• Wake Request：Wake Request组件包含了架构定义的每一个核的wake request信号。它是一个分离的组件，可以放置在远离gicd的位置，例如放置在SCP旁。
• GIC interconnect：该组件是一组组件的集合，用于在不同组件之间使用AXI5-Stream接口进行路由。
• Top level：顶层没有特定的接口，而是将时钟域或电源域内其他模块的接口组合在一起，以减少域桥接的数量。

2. 功能

GIC700提供中断服务和屏蔽，寄存器和编程接口，中断分组，安全，性能监控和错误修正

• 中断服务和中断屏蔽：
  • 支持以下中断类型
    • 最多56000个物理的LPIs。在GIC700中，一个外设通过写一个内存映射的寄存器来产生LPIs。
    • 当支持GICv4.1架构时，每一个vPE最多可以支持56000个直接注入的vLPIs。
    • 最多支持1984个SPIs。
    • 每一个核最多支持48个PPIs，并且可以通过编程控制为边沿触发还是电平触发。
    • 最多支持16个SGIs。
    • 当支持GICv4.1架构时，每一个vPE最多可以支持16个直接注入的vSGIs
  • 最多支持32个ITS。用于为基于消息的中断提供设备隔离以及ID转换。并且支持VM虚拟机直接访问设备。
  • 中断屏蔽和32个级别的中断优先级，每一个中断优先级有5bit
• 寄存器和编程接口：
  • 使用MPIDR寄存器中的地址，实现灵活的亲和路由，支持四级亲和路由
  • 每个芯片上的单个ACE5-Lite从属接口，用于在非单片配置中编程所有寄存器，但不包括GITS_TRANSLATER寄存器。每个ITS都有一个可选的ACE5-Lite从属接口，用于编程GITS_TRANSLATER寄存器。
  • 在multichip下SPI寄存器数据的一致性视角
• 安全：
  • 全局禁用安全的信号。gicd_ctlr_ds信号用于禁用系统的安全状态
  • 中断分组（group0、group1ns、group1s）让中断路由到目标异常等级
• 性能监控
  • GIC700提供PMU（performance monitoring unit）计数器，并且包含快照功能
• 错误修正和控制
  • ARMv8.2 RAS（reliability accessibility serviceability）兼容架构错误上报：
    • 软件访问错误
    • ITS命令和转换错误
    • 错误纠正码ECC（error correcting code）错误
  • 错误中断控制，允许软件修复错误
  • 软件机制可以触发和测试错误修复功能

3. GIC700与GIC600对比

功能	GIC700	GIC600	备注
GIC架构版本	v3.1， v4.1	v3
SPI collator数量
32	1	对于GIC700，一个SPI collator最多可以支持1024个SPIs
SPI数量	1984	960	960是指在不支持GICv3.1扩展的情况下最大SPIs数量
单个核支持的PPI数量	16，32，48	8，12，16	16是指在不支持GICv3.1扩展的情况下最大PPIs数量
支持直接注入vLPIs和vSGIs	是	否
支持地址空间分区和监控（MPAM memory partitioning and monitoring）	是	否
支持地址空间标签扩展（MTE memory tagging extension）	是	否
支持领域管理扩展（RME realm management extensions）	是	否
软件可以改变GIC安全属性	否	是	对于GIC600，软件可以修改GICD_CTLR.DS比特位
ACE-Lite版本	ACE5-Lite	ACE-Lite
每一个ITS可编程寄存器空间大小	当支持直接注入时4x64KB，否则为2x64KB	2x64KB
ITS最大数量	32	16
chips之间传输LPIs、SGIs、vSGIs的credits数量	1-8	1	“Number of credits” 是一个信用系统，它定义了在两个芯片之间发送中断可以有多少未完成的传输。
支持额外的AXI4-Stream接口用于GITS_TRANSLATER寄存器的写事务	支持	不支持
支持使用比配置更少的gicr	支持	不支持
GCI处理器接口AXI数据总线宽度	16，32	16
GCI支持每一个核单独的wake request信号	支持	不支持
支持的最大multichip数量	63	15
支持local cross-chip地址	支持	不支持
支持RAM I/O边带信号	支持	不支持
支持过滤安全PMU事件	支持	不支持
支持SPI RAM保留	支持	不支持
支持不可屏蔽中断NMIs（non- maskable interrupt）	支持	不支持