如何将RISC-V SYSTEM指令实现为陷阱？

Posted 2021-05-03

我目前正在研究RISC-V的规范，规范版本为2.2，Privileged Architecture版本为1.10。在RISC-V规范的第2章中，提到“......虽然简单的实现可能会覆盖8个SCALL / SBREAK / CSRR *指令，并且只有一条SYSTEM硬件指令总是陷阱......”

但是，当我查看特权规范时，指令MRET也是一个SYSTEM指令，需要从陷阱返回。现在我很困惑需要多少机器级ISA：是否可以省略所有M级CSR并使用软件处理程序来处理任何SYSTEM指令，如规范中所述？如果是这样，如何传递返回地址和陷阱等信息？它们是通过常规寄存器x1-x31完成的

或者，如果我的目标是仅具有M级特权的简单嵌入式核心，那么仅仅实现以下M级CSR吗？

mvendorid
marchid
mimpid
mhartid
misa
mscratch
mepc
mcause

最后，这些CSR可以省略多少？

答案

1. 无论如何，ECALL / EBREAK指令都是陷阱。需要仔细解析CSR指令，以确保它们指定在允许的模式下访问的现有寄存器，这听起来像是您喜欢的稀疏矩阵的工作，无论是PLA还是if / then。
2. 您可以模拟所有SYSTEM指令，但是，如您所见，您需要能够访问不属于普通ISA的硬件内部的信息。这意味着您需要添加“指令扩展”。
3. 我还建议使SYSTEM指令成为原子，这意味着应该在每个模拟指令中屏蔽或避免异常。
4. 由于我不是一个非常信任的人，我将创建一个新模式，该模式将启用指令扩展，允许您直接从硬件读取异常地址，例如，从受保护的内存区域获取指令。中断将自动禁用。该模式将通过分支到epc + 4或非法指令处理程序退出。即使在M模式下，我也不希望有任何RISC-V规格以外的东西，只是为了安全起见。
5. 根据我的经验，最好说“我做的一切”，而不是向每个客户解释，或者更糟糕的是，让竞争对手向您的客户解释，您不做的是什么。但也许更了解CSR的人可以提供帮助;这不是我做的事情。