RISC-V CSR寄存器介绍

RISC-V CSR寄存器

CSR是控制状态寄存器，RISC-V中CSR寄存器，需要使用csrr、csrw、csrrw等特定指令进行访问。

M模式和S模式都有自己的CSR寄存器，但是大体上相同。下面列举一些常用的CSR。

M模式CSR寄存器

mstatus

状态寄存器，保存了全局中断使能状态和其他状态，例如切换模式前，保存当前模式。

mtvec

异常入口基地址寄存器。保存发生异常时需要跳转的地址。

medeleg和mideleg

medeleg是异常委托，mideleg是中断委托。例如，在M模式下发生异常或中断时，可以通过这两个寄存器，将中断/异常交给S模式或者其他模式处理。

mip和mie

mie是中断使能寄存器，对需要使能的中断，在对应位使能。

mip是中断等待寄存器，表示目前正准备处理的中断。

hpm

全称Hardware Performance Monitor，硬件性能单元，用于性能计数。包括了两类寄存器：mhpmcounter和mhpmevent

• mhpmcounter：性能计数器
• mhpmevent：用于配置性能事件

mcounteren和mcountinhibit

这两个也是hpm相关的寄存器，主要用于控制hpm的使能、计数禁止。

• mcounteren：计数器使能
• mcountinhibit：禁止计数

mscratch

用于保存M模式指向hart上下文的指针,并在进入M模式的处理程序时，和用户寄存器交换。

mepc

发生中断时，当前程序的PC值，保存在mepc中，中断返回时，会从mepc读取PC值。

mcause

用于保存发生中断或异常的情况，中断和异常描述如下：

1代表中断，0代表异常，每个异常/中断都有对应的编码值，通过mcause的值，可以很清楚的知道发生了什么中断或异常，特别在调试过程，mcause发挥了很大作用。

mvtal

异常值寄存器，例如发生异常时，保存出错的地址。

S模式CSR寄存器

S模式的CSR和M模式基本上是一样的，只不过将第一个字母m改为了s，例如mcause改为了scause，mvtal改为了svtal。它们的功能基本相同，这里就不再赘述了。

需要注意的是，S模式除了拥有M模式相同功能的CSR外，另外还增加了一个stap寄存器。

stap寄存器主要是给MMU使用，stap寄存器保存了页表的基地址，MMU通过stap可以找到第一级页表，进而找到物理地址。stap寄存器涉及到的内容比较多，关于stap相关内容，以后会详细展开讲讲。