RISC-V内核架构浅析

特权模式

• machine mode：最高特权模式，控制硬件资源（中断、内存等），用于操作系统内核以及裸机程序
• user mode：最低特权模式，运行用户程序，禁止访问敏感资源
• supervisor mode：用于嵌入式系统的中间特权，主要应用于虚拟化

寄存器组

• 基础寄存器共32个(x0~x31)
• 浮点扩展增加32个浮点寄存器(f0~f31)

中断与异常处理

• 通过PLIC管理外设中断
• 触发中断时，cpu自主保存mepc、mpp、mcause、mtval等相关信息，并结束时恢复

内存管理

• 支持虚拟内存或内存管理单元，由特权模式控制地址空间隔离
• 例如sv32、sv39、sv48为riscv支持的虚拟内存管理机制，例如sv32
  • 虚拟地址空间：支持32位的虚拟地址寻址
  • 页表结构：支持两级页表
    • 页目录：一个跟页表，包括256个条目数，每个条目4个自己
    • 页表：最多256个子表，每个子表包括256个条目数，每个条目映射4KB物理页
  • 页表基址寄存器（satp）：存储页目录的物理地址，高20位标识基址，低12位功能标识位