RISC-V特權(quán)架構(gòu)和通用寄存器
RISC-V特權(quán)架構(gòu)
ARM有7種工作模式，而RISC-V也有不同的模式，這些模式在RISC-V中也被稱為特權(quán)架構(gòu)。
RISC-V總共有四種模式，分別是U、S、H和M模式：
U模式被編碼為00，S模式編碼為01，H模式編碼為10，M模式編碼為11。Level越高，等級(jí)越高。等級(jí)越高，擁有的訪問(wèn)權(quán)限也更高。按照特權(quán)等級(jí)，由高到低依次為M、H、S、U。
上圖中編碼為10的模式是保留的，這個(gè)模式實(shí)際上就是H模式，H模式是用作虛擬化，但是目前RISC-V對(duì)虛擬化還不太完善，基本不支持。因此上圖并沒(méi)有將H模式標(biāo)出來(lái)，而是作為保留。也正是因此，有人經(jīng)常將RISC-V的模式說(shuō)成三種U、S和M。
- U模式：User，用戶模式
- S模式：Supervisor，監(jiān)管者模式
- M模式：Machine，機(jī)器模式
以RISC-V Linux為例，Linux應(yīng)用程序處于U模式，Linux內(nèi)核/uboot處于S模式，M模式則是OpenSBI。M模式擁有最高訪問(wèn)權(quán)限，Linux內(nèi)核如果要訪問(wèn)CSR寄存器，則必須由S模式切換到M模式，由OpenSBI讀取CSR寄存器，然后將數(shù)據(jù)返回給內(nèi)核。
M模式是必須要選擇的，RISC-V的裸機(jī)代碼都運(yùn)行在M模式下。
RISC-V通用寄存器
| 寄存器 | ABI名稱 | 說(shuō)明 |
|---|---|---|
| x0 | zero | 0值寄存器，硬編碼為0，寫入數(shù)據(jù)忽略，讀取數(shù)據(jù)為0 |
| x1 | ra | 用于返回地址（return address） |
| x2 | sp | 用于棧指針（stack pointer） |
| x3 | gp | 用于通用指針（global pointer） |
| x4 | tp | 用于線程指針 |
| x5 | t0 | 用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)或者備用鏈接寄存器 |
| x6~x7 | t1~t2 | 用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)寄存器 |
| x8 | s0/fp | 需要保存的寄存器或者幀指針寄存器 |
| x9 | s1 | 需要保存寄存器 |
| x10~x11 | a0~a1 | 函數(shù)參數(shù)或者返回值寄存器 |
| x12~x17 | a2-a7 | 函數(shù)傳遞參數(shù)寄存器 |
| x18~x27 | s2-s11 | 需要保存的寄存器 |
| x28~x31 | t3~t6 | 用于存放臨時(shí)數(shù)據(jù)寄存器 |
RISC-V有x0 x31共32個(gè)通用寄存器，每個(gè)通用寄存器都有各自的用途，例如x2是作為sp棧指針、a0~a1用來(lái)保存函數(shù)參數(shù)或返回值。x0寄存器被硬編碼為了0，就是個(gè)0值寄存器。
ABI名稱相當(dāng)于這些通用寄存器的別名，在RISC-V匯編當(dāng)中，都使用ABI名稱來(lái)代表這些寄存器。
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