[发明专利]适用于RISC-V架构的中断装置、系统及方法

说明书

本发明公开适用于RISC‑V架构的中断装置，包括机器模式子模式状态寄存器，用于识别处理器的当前机器模式子模式。本发明直接获取当前机器模式子模式的状态信息，使用方便，提高了效率。一种适用于RISC‑V架构的中断系统及方法，还包括机器模式子模式压栈寄存器，和/或机器模式子模式压栈指令，用于提高寄存器中的值保存的速度，缩短跳转到相应中断子程序入口的时间，提高了效率。

技术领域

本发明涉及低功耗内核中断处理技术领域，尤其涉及适用于RISC-V架构的中断装置、系统及方法。

背景技术

为了在RISC-V系统中加入低延时、支持向量模式和支持嵌套的中断机制，RISC-V官方已经将CLIC中断机制(Core-Local Interrupt Controller)加入了RISC-V的标准当中。CLIC可以兼容和替换之前存在的CLINT中断机制(Core-Local Interrupt)。

中断机制(Interrupt)，即处理器核在顺序执行程序指令流的过程中突然被别的请求打断而中止执行当前的程序，转而去处理别的事情，待其处理完了别的事情，然后重新回到之前程序中断的点继续执行之前的程序指令流。其中，打断处理器执行程序指令流的“别的请求”便称之为中断请求(Interrupt Request)，而中断请求的来源则称之为中断源(Interrupt Source)，通常情况下，中断源主要来自外围硬件设备。而处理器转去处理“别的事情”便称之为中断服务程序(Interrupt Service Routine，ISR)。

中断处理是一种正常的机制，而非一种错误。处理器收到中断请求之后，需要保护当前程序现场，简称为保护现场。等到处理完中断服务程序之后，处理器需要恢复之前的现场，从而继续执行之前被打断的程序，简称为恢复现场。

通常我们的做法是将某些寄存器状态读出来存到一个通用寄存器中，然后将该通用寄存器存到堆栈中，但是这种做法要消耗两条指令的时间，所以中断处理中保存现场的效率大大降低。

另外，在RISC-V的系统中，处理器内核在机器模式下，可能处于不同的机器模式子模式，包含正常机器模式、异常处理模式、不可屏蔽中断(NMI)处理模式和中断处理模式。然而，程序没法通过某种机制来直接获取当前机器模式子模式的状态信息，软件使用不方便。

发明内容

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：通过发明一种机器模式子模式状态寄存器(以下简称msubm寄存器)，用来标识当前处理器所处的机器模式子模式，并在此基础上，通过增加寄存器或改变和/或新定义部分指令，减少指令运行条数，以达到提高msubm寄存器中的值保存的速度，缩短保护现场后跳转到相应中断子程序入口的时间，提高效率的目的。

本发明适用于RISC-V架构的中断装置，包括：机器模式子模式状态寄存器，所述机器模式子模式状态寄存器，用于识别处理器的当前机器模式子模式。

优选地，所述机器模式子模式状态寄存器，包括SUBM字段和PSUBM字段，其中：

所述SUBM字段，用于表示处理器所处的机器模式子模式；

所述PSUBM字段，用于存储处理器进入异常处理模式或不可屏蔽中断处理模式或中断处理模式之前所述SUBM字段的状态。

优选地，所述SUBM字段为所述机器模式子模式状态寄存器上第n比特至字段第n+1比特字段；所述PSUBM字段为所述机器模式子模式状态寄存器上第m比特至字段第m+1比特；

其中，n、n+1、m和m+1均为不大于寄存器位宽的正整数，且n不等于m且不等于m+1，且m不等于n+1。

优选地，所述机器模式子模式，包括：正常机器模式编码为a、中断处理模式编码为b、异常处理模式编码为c和不可屏蔽中断处理模式编码为d，其中a、b、c、d为0至3中任何一个数字，且a≠b≠c≠d。