陷阱trap

術(shù)語陷阱描述了軟件應(yīng)用程序中的控制轉(zhuǎn)移，其中陷阱處理通常在更特權(quán)的環(huán)境中執(zhí)行。例如，一個(gè)特定的 hart包含三種權(quán)限模式：機(jī)器、管理員和用戶。每種特權(quán)模式都有自己的軟件執(zhí)行環(huán)境，包括專用的堆棧區(qū)域。此外，每種特權(quán)模式都包含用于陷阱處理的單獨(dú)控制和狀態(tài)寄存器（CSR）。在用戶模式下操作時(shí)，需要上下文切換來處理主管模式下的事件。軟件為上下文切換設(shè)置系統(tǒng)，然后執(zhí)行 ECALL 指令，將控制同步切換到Environment call-from-User 模式異常處理程序。

復(fù)位后的默認(rèn)模式是機(jī)器模式。軟件以最高權(quán)限級(jí)別開始執(zhí)行，這允許在任何權(quán)限級(jí)別更改之前初始化所有 CSR和系統(tǒng)資源。下面的步驟描述了將特權(quán)模式從機(jī)器模式更改為用戶模式所需的步驟，在特定設(shè)計(jì)上也包括管理員模式。

應(yīng)首先通過將 mstatus.MIE 寫入 0（默認(rèn)復(fù)位值）來全局禁用中斷。

將機(jī)器模式異常處理程序的基地址寫入 mtvec CSR。這是任何引導(dǎo)流程中的必需步驟。

將 mstatus.MPP 寫入 0 以將之前的模式設(shè)置為 User，這允許我們返回到該模式。

設(shè)置物理內(nèi)存保護(hù) （PMP） 區(qū)域以將所需區(qū)域授予用戶和主管模式，并可選擇從機(jī)器模式撤消權(quán)限。

用主管模式異常處理程序的基地址寫入 stvec CSR。

編寫 medeleg 寄存器，將異常委托給主管模式。考慮 ECALL 和頁面錯(cuò)誤異常。

編寫 mstatus.FS 以啟用浮點(diǎn)（如果支持）。

將機(jī)器模式用戶寄存器存儲(chǔ)到堆棧或應(yīng)用程序特定的幀指針。

用用戶態(tài)軟件的入口點(diǎn)編寫mepc

執(zhí)行mret指令進(jìn)入用戶模式。

Note：只有一組用戶寄存器 （x1 - x31） 用于所有權(quán)限級(jí)別，因此應(yīng)用軟件負(fù)責(zé)在進(jìn)入和退出不同級(jí)別時(shí)保存和恢復(fù)狀態(tài)。

本地中斷

軟件中斷（中斷 ID #3）：通過寫入特定 hart 的內(nèi)存映射中斷掛起寄存器 msip 來觸發(fā)。

定時(shí)器中斷：當(dāng)寄存器 mtime 大于或等于寄存器 mtimecmp 并且兩個(gè)寄存器都是 CLINT 內(nèi)存映射的一部分時(shí)，會(huì)觸發(fā)定時(shí)器中斷（中斷 ID#7）。mtime 和 mtimecmp 寄存器通常僅在機(jī)器模式下可用，除非 PMP 授予用戶或管理員模式訪問它們所在的內(nèi)存映射區(qū)域的權(quán)限。

全局中斷通常首先路由到 PLIC，然后使用外部中斷進(jìn)入 hart（中斷 ID #11）

中斷操作

在特權(quán)模式 m 內(nèi)，如果相關(guān)的全局中斷使能 {ie} 清零，則在該特權(quán)模式下不會(huì)產(chǎn)生任何中斷，但更高特權(quán)模式下的待決啟用中斷將搶占當(dāng)前執(zhí)行。如果設(shè)置了{(lán)ie}，則在相同特權(quán)模式下處于更高中斷級(jí)別的掛起啟用中斷將搶占當(dāng)前執(zhí)行并運(yùn)行更高中斷級(jí)別的中斷處理程序。

當(dāng)發(fā)生中斷或同步異常時(shí)，會(huì)修改特權(quán)模式以反映新的特權(quán)模式。處理程序特權(quán)模式的全局中斷使能位被清除

中斷進(jìn)入和退出

當(dāng)中斷發(fā)生時(shí)：

? mstatus.MIE 的值被復(fù)制到mcause.MPIE 中，然后mstatus.MIE 被清除，有效地禁用了中斷。

? 中斷前的特權(quán)模式在mstatus.MPP 中編碼。

? 當(dāng)前 pc 被復(fù)制到 mepc 寄存器中，然后將 pc 設(shè)置為 mtvec 指定的值

此時(shí)，控制權(quán)移交給中斷處理程序中的軟件，并禁用中斷。執(zhí)行 mret 指令時(shí)，會(huì)發(fā)生以下情況：

? 特權(quán)模式設(shè)置為在 mstatus.MPP 中編碼的值。

? 全局中斷使能 mstatus.MIE 設(shè)置為 mcause.MPIE 的值。

? pc 設(shè)置為mepc 的值。

此時(shí)，控制權(quán)交給軟件。