riscv中的plic与eclic的简单介绍
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浅析riscv中的plic与eclic
1.PLIC中断处理
2.sifive中断的编程模型
3.关于eclic
4.关于jalmnxti
1.PLIC中断处理
在RISC V体系架构中,对中断有着一些定义,下面来分析一下这种定义的实现策略。
在riscv中一共定义了三种状态中断,对于hart层面,hart包含local中断源和global中断源。而local中断只有Timer和Software中断两种,而global中断则称为external interrupts。只有global中断源可以被PLIC core响应,通常为I/O device。
一般来说,timer和software是通过CLINT(CORE LOCAL INTERRUPT),而外部中断通过PLIC处理。
可以看一下蜂鸟处理器的处理流程,另外sifive的E31的中断也有如下的处理。
2.sifive中断的编程模型
中断处理过程有如下的流程
首先mstatus的MIE域被拷贝到mstatus的MPIE,然后mstatus的MIE域被清除。此时全局中断disable。 程序当前的pc值被拷贝到mepc寄存器中,然后pc值会根据mtvec的值设置其值。如果向量中断被使能,pc值会变成mtvec.BASE+4xexception处的代码。 从mstatus.MPP中取出特权模式的状态
接下来就是处理中断具体的函数实现
将特权模式的状态设置到mstatus.MPP 将mstatus.MPIE的数据拷贝到mstatus.MIE中 从mepc中取值放到pc中
最后执行eret恢复到程序正常运行的状态。
对于CLINT来说,有Software Interrupt和Timer Interrupt,可以直接在寄存器中控制。
而PLIC实际上可以理解为arm的中断控制器,存在其map地址。
由于PLIC的使用是针对外部中断的,所以可以单独设置每个中断。可以设置如下的值:
中断的优先级priotity 中断挂起位pending 中断使能enables 中断阈值priority Thresholds
由于PLIC的实现是独立于hart的IP设计,所以其设计和布局也不一定完全一致。
3.关于eclic
eclic的设计是芯来科技设计的一种中断处理方式。
eclic目前也是众多芯来科技core采用的中断控制器,也包括gd32vf103系列的芯片。
3号中断是内核TIMER单元生成的软件中断。
7号中断是内核TIMER单元生成的计时器中断。
而从19~4095中断号都是外部中断,其中断的编号与中断的优先级其实没有关系。
而对于ECLIC的寄存器布局,可见上图。
cliccfg是中断全局配置寄存器,可以结合clicintctl[i]配置 clicinfo也是全局寄存器中的数据,对于使用上来说,是只读的 mth中断的阈值级别寄存器 clicintip[i]是中断等待寄存器,也相当于pending寄存器 clicintie[i]为中断使能寄存器 clicintattr[i]为中断的属性,可以设置中断的上升沿触发或者下降沿触发,同时也可以设置中断从处理是向量中断还是非向量中断。 clicintctl[i] 设置中断优先级级别和优先级,需要配合cliccfg设置阈。
4.关于jalmnxti
这个也是eclic为了减少中断延时,加速中断咬尾的自定义指令。
该指令是配合eclic处理机制设计的,其指令功能比较多
开启中断使能,处理下一个中断 返回下一个中断入口地址 跳转至中断handler 中断处理后返回
由于csrrw ra, CSR_JALMNXTI, ra
一条指令可以达到JAL(Jump and Link)的效果,同时硬件上更新Link寄存器作为该指令的PC作为函数调用的返回值,因此从中断服务程序返回后,又会重新回到csrrw ra, CSR_JALMNXTI, ra
指令再次执行,可以重新判断是否有中断pending,如果有则跳转到中断处理函数,从而实现中断的咬尾处理,如果没有中断等待,则jalmnxti
实际上并不会做任何事情。
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