Xtensa处理器的中断处理：从中等到高优先级

"本文档详细介绍了Xtensa处理器中的中断处理机制，特别是中等优先级中断和高优先级中断的管理，以及为什么在某些情况下需要使用汇编语言编写中断处理程序。" 在Xtensa LX和Xtensa 6处理器中，设计者可以通过配置选项定义异常模式级别（EXCMLEVEL），这个级别限制了PS.EXCM禁止的最高中断优先级。如果EXCMLEVEL设为3，那么中断优先级2和3被定义为中等优先级中断，而优先级1、2和3的中断可以使用高效的C语言编写的中断处理程序。然而，优先级4及以上的中断被视为高优先级中断，需要使用汇编语言来编写处理程序。 中等优先级中断不通过常规的UserExceptionVector或KernelExceptionVector处理，每个中断都有独立的向量表地址、EPCn异常程序计数寄存器和EPSn异常程序状态寄存器，这些都与中断的优先级相对应（2到15）。相比之下，高优先级中断通过常规的向量处理，并共享相同的EPCn和EPSn寄存器。 虽然技术上可以使用C语言编写高优先级中断处理程序，但Tensilica公司强烈建议避免这样做。XTOS系统可以处理C编写的高优先级中断，但这会导致显著的性能损失，大约100到200个周期，而且还需要保存和恢复全部地址寄存器文件以及其他寄存器，这对处理器性能有较大影响。 编写汇编代码在Xtensa处理器中是必要的，特别是在处理用户异常、内核异常、窗口管理和复位等底层功能时。这是因为这些向量表的入口和退出机制与C语言标准函数不兼容，且需要访问C语言无法直接访问的特殊寄存器，同时需要对指令执行顺序有精确的控制。此外，汇编代码在处理中断锁定的情况时通常能提供更好的性能，这是某些操作系统的关键需求。 通过一个简单的Fibonacci数列计算的C代码示例，我们可以看到，使用C编译器编译并反汇编后，可以观察到编译器生成的汇编代码。这种方式有助于理解编译器如何将高级语言转换为底层指令，以及为何在特定场合下需要直接编写汇编代码来优化性能和控制中断处理流程。