GICV3 virtualization

ARMV8-A架构中包含了对虚拟化的支持。为了与架构保持匹配，GICV3也对虚拟化做了支持。新增了以下特性：

• 对CPU interface的硬件虚拟化
• 虚拟中断
• maintenance 中断

GIC架构不提供对gicd、gicr和ITS部件的虚拟化。对于这些接口的虚拟化必须通过软件来进行处理。

CPU Interfaces

CPU interfaces被分为了三个部分：

• 物理的CPU接口寄存器
• 虚拟化控制寄存器
• 虚拟的CPU接口寄存器

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• physical CPU interface

  执行在EL2的管理程序可以通过ICC_*_ELn寄存器对物理中断进行处理

• virtualization control

  管理程序可以访问额外的寄存器，用于控制架构提供的虚拟化特性，包括：

  • 使能/关闭virtual CPU interface
  • 访问虚拟寄存器状态用于进行上下文的切换
  • 配置maintenance中断
  • 控制虚拟中断

  这些寄存器控制的是它们能够访问的物理PE的虚拟化特性，不能访问其他PE的状态（执行在PE X上的软件不能访问PE Y的状态）

• virtual CPU interface

  执行在虚拟环境中的软件通过ICV_EL1寄存器对中断进行处理。这些寄存器与ICC_EL1寄存器有着相同的形式与功能。

  ICV寄存器和ICC寄存器的instruction encoding都是相同的。在EL2、EL3和安全EL1状态下，往往使用的是ICC寄存器。在非安全EL1状态下，使用ICC寄存器还是ICV寄存器是由HCR_EL2寄存器（FMO、IMO字段）来决定的。

管理虚拟中断

执行在EL2的管理程序可以通过ICH_LR_EL2（list register）这一组寄存器来产生虚拟中断。每一个寄存器代表了一个虚拟中断，并记录了以下信息：

• virtual INTID
• state（pending、active、active&pending、inactive）
• group（group0、group1s、group1ns）
• pINTID（虚拟中断可以选择与物理中断绑定起来，两者的状态机会同步更新）

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当一个物理中断被转发给vPE时会发生以下步骤：

1. gicr将一个物理的非安全group1中断转发到物理的CPU interface上
2. CPU interface检查该中断是否能被转发至PE上
3. 该中断被在EL2进行处理。管理程序读IAR寄存器，并决定是否将其转发到vPE上。然后写EOIR寄存器。当ICC_CTLR_EL1.EOImode == 1时，写EOIR寄存器这个操作，只会执行优先级下降，而不会deactive这个物理中断。详细内容查看物理中断的生命周期。
4. 管理程序写上述提到的LIST 寄存器来产生一个虚拟中断。该虚拟中断与物理中断绑定在了一起。然后管理程序进行异常返回。
5. 虚拟CPU interface检查该虚拟中断是否能被转发到vPE上。除了使用ICV寄存器之外，这些检查与物理中断的检查是相同的。
6. 这个虚拟中断会被带到非安全的EL1状态。当软件读取IAR寄存器时，该虚拟中断进入active态。
7. 执行在非安全EL1的软件对该中断进行处理。当其处理完成后，写EOIR寄存器。因为该虚拟中断与物理中断绑定在了一起，所以虚拟中断会和物理中断一起进入deactive状态，结束整个中断处理。

Maintenance Interrupt

可以配置CPU interface，在当虚拟的CPU interface满足一定条件时产生一个物理的中断。这个中断会被上报为中断号为25的PPI中断。这个中断一般会被配置为非安全group1类型的中断，并且由执行在EL2的管理程序进行处理。

维护中断的生成是由ICH_HCR_EL2进行控制的，并且该类型的中断触发会在ICH_MISR_EL2寄存器报告。

例如：当vPE把虚拟CPU interface上的group0中断的使能位给清零了，就会产生一个维护中断。看到这个中断之后，管理程序可以清除list register上所有处于pending状态的group0中断。