RVZicsr指令集

皋陶

Riscv中每个硬件线程(hart)有4096个独立地址空间的状态寄存器。我们可以通过Zicsr指令读写csr寄存器。总共有6条csr读写指令，这些指令之前都在RV32I/RV64I基础指令集里面，在最新文档中，被放在了Zicsr扩展指令集中。

   6条指令的编码如下,其中[31-20]总共12位表示4096个csr寄存器地址。

		csr
		11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0	rs1/imm					func3			rd					opcode
name	type	31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
csrrw	I																		0	0	1						1	1	1	0	0	1	1
csrrs	I																		0	1	0						1	1	1	0	0	1	1
csrrc	I																		0	1	1						1	1	1	0	0	1	1
csrrwi	I																		1	0	1						1	1	1	0	0	1	1
csrrsi	I																		1	1	0						1	1	1	0	0	1	1
csrrci	I																		1	1	1						1	1	1	0	0	1	1

     csr指令读写csr寄存器都是原子操作。

•      对于csrrw和csrwi，如果rd索引值为0，csr指令将不会发起csr寄存器的读操作，也不会带来任何读操作的副作用。
•      对于csrrs和csrrc指令而言，如果rs1的索引值为0，csr指令将不会发起csr寄存器的写操作，也不会带来任何写操作的副作用。
•      对于csrrsi和csrrci指令而言，如果立即数的索引值为0，csr指令将不会发起csr寄存器的写操作，也不会带来任何写操作的副作用。
  

    下面介绍这六条指令的功能:

csrrw

csrrw rd, csr, zimm[4:0]     //t = CSRs[csr]; CSRs[csr] = x[rs1]; x[rd] = t
读后写控制状态寄存器 (Control and Status Register Read and Write). I-type, RV32I and RV64I.
记控制状态寄存器 csr 中的值为 t。 把寄存器 x[rs1]的值写入 csr，再把 t 写入 x[rd]。

例子：

to do

csrrs

csrrs rd, csr, rs1      //t = CSRs[csr]; CSRs[csr] = t | x[rs1]; x[rd] = t
读后置位控制状态寄存器 (Control and Status Register Read and Set). I-type, RV32I and RV64I.
记控制状态寄存器 csr 中的值为 t。 把 t 和寄存器 x[rs1]按位或的结果写入 csr，再把 t 写入x[rd]。

例子：

to do

csrrc

csrrc rd, csr, rs1      //t = CSRs[csr]; CSRs[csr] = t &~x[rs1]; x[rd] = t
读后清除控制状态寄存器 (Control and Status Register Read and Clear). I-type, RV32I andRV64I.
记控制状态寄存器 csr 中的值为 t。 把 t 和寄存器 x[rs1]按位与的结果写入 csr，再把 t 写入x[rd]

例子：

to do

csrrwi

csrrwi rd, csr, zimm[4:0]     //x[rd] = CSRs[csr]; CSRs[csr] = zimm
立即数读后写控制状态寄存器 (Control and Status Register Read and Write Immediate). I-type,RV32I and RV64I.
把控制状态寄存器 csr 中的值拷贝到 x[rd]中，再把五位的零扩展的立即数 zimm 的值写入csr。

例子：

to do

csrrsi

csrrsi rd, csr, zimm[4:0]    //t = CSRs[csr]; CSRs[csr] = t | zimm; x[rd] = t
立即数读后设置控制状态寄存器 (Control and Status Register Read and Set Immediate). I-type,RV32I and RV64I.
记控制状态寄存器 csr 中的值为 t。 把 t 和五位的零扩展的立即数 zimm 按位或的结果写入csr，再把 t 写入 x[rd]（csr 寄存器的第 5 位及更高位不变）。

例子：

to do

csrrci

csrrci rd, csr, zimm[4:0]   //t = CSRs[csr]; CSRs[csr] = t &~zimm; x[rd] = t
立即数读后清除控制状态寄存器 (Control and Status Register Read and Clear Immediate). Itype, RV32I and RV64I.
记控制状态寄存器 csr 中的值为 t。 把 t 和五位的零扩展的立即数 zimm 按位与的结果写入csr，再把 t 写入 x[rd]（csr 寄存器的第 5 位及更高位不变）。

例子：

to do

下面是一些常用的csr伪指令：

rdinstret[h] rd	csrrs rd,instret[h],x0	读取过时指令计数器
rdcycle[h] rd	csrrs rd,cycle[h],x1	读取时钟周期计数器
rdtime[h] rd	csrrs rd,time[h],x2	读取实时时钟
csrr rd, csr	csrrs rd, csr,x0	读csr寄存器
csrw csr,rs	csrrw x0,csr,rs	写csr寄存器
csrs csr,rs	csrrs x0,csr,rs	csr寄存器置位0
csrc csr,rs	csrrc x0,csr,rs	csr寄存器清0
csrwi csr,imm	csrrwi x0,csr,imm	立即数写csr
csrsi csr,imm	csrrsi x1,csr,imm	立即数置位csr
csrci csr,imm	csrrci x2,csr,imm	立即数复位csr
frcsr rd	csrrs rd,frm,x0	读取fp舍入模式
fscsr rs	csrrw x0,frm,rs	写入fp舍入模式
frflags rd	csrrs rd,fflags,x0	读取fp异常模式
fsflags rs	csrrw x0,fflags,rs	写入fp异常模式

fscsr rd,rs	csrrw rd,fcsr,rs	交换fp控制状态寄存器
fsrm rd,rs	csrrw rd,frm,rs	交换fp舍入模式
fsflags rd,rs	csrrw,rd,fflags,rs	交换fp异常标志

完