RISC-V 借助CSR实现不修改工具链扩展指令

皋陶

RISC-V 借助CSR实现不修改工具链扩展指令

通常来讲，扩展指令集是要修改工具链的，至少也要修改汇编器和反汇编器。


然而借助CSR可以实现不修改工具链扩展指令集的目的。


这是我在阅读 GD32VF103C_START开发板的Demo程序时发现的，在 entry.S 文件中有这么一行：

1. csrrw ra, CSR_JALMNXTI, ra

复制代码

翻阅 Bumblebee内核指令架构手册.pdf ，对这条指令是这么解释的：

Bumblebee 内核定义了 jalmnxti 寄存器用于减少中断延迟,加速中断咬尾。

jalmnxti 除了包含 mnxti 的开启中断使能,处理下一个中断,返回下一个中断的入口地址等功能之外,还有跳转至中断 handler 的功能,因此可以缩短中断处理的指令个数,达到减少中断延迟,加速中断咬尾的目的。

看起来是扩展了一个CSR寄存器，实际上是一条指令，而且这条指令的功能还挺复杂。

代码里写的是 csrrw ra, CSR_JALMNXTI, ra，实际上汇编器看到的是 csrrw ra, 0x7EE, ra，CSR_JALMNXTI 是个宏，定义语句 #define CSR_PUSHMCAUSE 0x7EE。反汇编生成的代码也是 csrrw ra,0x7ed,ra。这说明汇编器可以接受 CSR 的地址，而不仅仅是 CSR 的名称，反汇编器对非标准的 CSR 反汇编成地址而不是名称。利用汇编器的这个特点，可以通过扩展CSR来扩展指令集，不用修改汇编器就能使用扩展的功能。这是芯来的首创吗？

还有一个例子是 Bumblebee 扩展的 WFE 指令，实际上也是通过 CSR 扩展来实现。在 WFI 指令之前将 WFE CSR 设置为1，就可以实现 WFE 指令的功能。虽然要多写一条指令，但是却是在没有修改工具链的情况下扩展功能。工具链修改起来应该是个麻烦事，改完了还要验证。

完