RISCV——指令集spec阅读笔记——特权级

1. RSIC-V工作模式

任何情况下，一个RISCV处理器线程必须运行在某个模式下，而区分这些工作模式的原因是为不同的软件栈部件提供保护。当一个线程试图执行当前模式下不允许的操作，将会产生异常。

• 三种工作模式

1. 机器模式（M）
   必选项，另外两种可选；
   通常运行bootloader或者firmware等
2. 监督模式（S）
   若支持该模式，另外两种须均支持；
   该模式下可以运行linux等OS kernel
3. 用户模式（U）
   此类系统实现用户和机器模式的区分，从而实现资源保护；
   可以运行应用程序

• 上电时工作模式切换

上电后（reset），RISC-V架构规定，特权模式复位称为机器模式，机器模式可以通过指令mret转换称为用户模式。

PC复位值由硬件自定义。

2. M模式

1 相关指令

• mret

当异常程序处理完成后，最终要从异常服务程序中退出，并返回主程序。riscv中定义了一组退出指令mret，sret，和uret，对于机器模式，对应mret。注意高等级的特权模式可以执行低等级的xRET指令，即M模式可以执行MRET，SRET和URET

     在机器模式下退出异常时候，软件必须使用mret。riscv架构规定，处理器执行完mret指令后，硬件行为如下：

• 停止执行当前程序流，转而从csr寄存器mepc定义的pc地址开始执行。
• 执行mret指令不仅会让处理器跳转到上述的pc地址开始执行，还会让硬件同时更新csr寄存器机器模式状态寄存器mstatus。mstatus寄存器MIE域被更新为当前MPIE的值。MPIE 域的值则更新为1。

2 CSR寄存器

• mcause

如果硬件实现需要区分不同的复位类型，那么mcause寄存器的值需要被复位成硬件实现自定义的值；如果硬件实现不需要区分不同的复位类型，那么mcause寄存器的值应复位成0值。

3。

3. S模式

1 相关指令

• SRET

S模式下使用sret指令返回原先指令的下一条指令

2 CSR寄存器

• sstatus

S模式下保存和控制当前线程的操作状态

1. SIE：使能或失能S
2.   模式下CPU的所有中断

4. 异常

同步异常

中断

5. 中断

硬件机制不支持中断嵌套，可以用软件实现中断嵌套

1 外部中断

计时器中断：

软件中断：

调试中断