Message Signaled Interrupts

Message Signaled Interrupts (MSI, Прерывания, инициируемые сообщениями) — альтернативная форма прерываний, доступная в PCI версии 2.2 и более поздних, PCI-X, а также обязательная в PCI Express любых версий. Вместо присваивания фиксированного номера запроса на прерывание, устройству разрешается записывать сообщение по определённому адресу системной памяти, на деле отображённому на аппаратуру локального контроллера прерываний (local APIC) процессора. Для записи сообщения используется тот же механизм захвата шины (bus mastering), что и для DMA.

ОписаниеПравить

Для записи сообщений каждое устройство, использующее MSI, может иметь от одной до тридцати двух уникальных областей памяти.

Все прерывания шины PCI Express всегда доставляются как MSI, даже при использовании эмуляции традиционных номеров проводников прерываний.

Достоинства MSI:

возможность полного отказа от проводников INT# от устройств и разъёмов PCI до главного контроллера прерываний (IO APIC), а также от самого главного контроллера прерываний, что упрощает материнскую плату.
в многопроцессорных и многоядерных системах устройства, использующие несколько областей MSI, получают возможность самостоятельно выбирать процессор/ядро для обработки конкретного прерывания, причём делать это полностью на уровне аппаратуры без исполнения программного кода. Это позволяет оптимизировать работу путём размещения большей части структур драйвера устройства и связанного с ним программного обеспечения (сетевых протоколов и т. д.) в кэше конкретного процессора или же в его «ближней» NUMA-памяти.

MSI поддерживается в операционных системах Microsoft Windows Vista и более поздних, в ОС FreeBSD с версии 6.3, в ОС OpenBSD с версии 5.0^[1], а также в ядре Linux начиная с версии 2.6.8^[2]

MSI-XПравить

MSI-X — расширенный вариант MSI, позволяющий определять до нескольких тысяч прерываний.

Текущая реализацияПравить

Несмотря на появление MSI и MSI-X сравнительно давно, реальное повсеместное использование так и не присутствует до сих пор, если даже установлена самая последняя версия Windows 10. Например, nVidia в целях совместимости с очень старым железом, так и не активирует поддержку MSI прерываний по умолчанию в своих драйверах. А также и большинство драйверов установленных в Windows не обеспечивают поддержку MSI изначально, что требует включения самостоятельно и для чего есть соответствующие утилиты.[1] Отсутствие включённого MSI в работающей системе приводит к повышению DPC latency^[3], так как в Line-based режиме драйвера требуют больше внимания со стороны процессора. И самое ошибочное решение в такой ситуации является отключение HPET, что на самом деле ещё больше увеличивает нагрузку на процессор из-за активации программных алгоритмов обработки таймеров вместо использования аппаратного таймера в южном мосте материнской платы.

ПримечанияПравить

↑ OpenBSD 5.0 Changelog (неопр.) (недоступная ссылка — история). Архивировано 3 мая 2016 года.
↑ Сводная информация о параметре конфигурирования ядра Linux, CONFIG_PCI_MSI (неопр.) (недоступная ссылка — история). Архивировано 4 июня 2012 года.
↑ Windows: Line-Based vs. Message Signaled-Based Interrupts. MSI tool. (англ.). guru3D Forums. Дата обращения: 5 апреля 2021. Архивировано 13 апреля 2021 года.

ЛитератураПравить

Стандарт PCI 2.2, часть 6.8
Coleman, James. Reducing Interrupt Latency Through the Use of Message Signalled Interrupts. — Intel Corporation, 2009.

СсылкиПравить

MSI в Windows Vista // Microsoft
Руководство по MSI в Linux // LWN
Изменения, необходимые для поддержки MSI в FreeBSD // freebsd-arch, 2004
Изменения, необходимые для поддержки MSI в Solaris Express // Sun

[1] OpenBSD 5.0 Changelog (неопр.) (недоступная ссылка — история). Архивировано 3 мая 2016 года.

[2] Сводная информация о параметре конфигурирования ядра Linux, CONFIG_PCI_MSI (неопр.) (недоступная ссылка — история). Архивировано 4 июня 2012 года.

[3] Windows: Line-Based vs. Message Signaled-Based Interrupts. MSI tool. (англ.). guru3D Forums. Дата обращения: 5 апреля 2021. Архивировано 13 апреля 2021 года.

[1]

[2]

[3]