RISC-V无剑100 SoC异常与中断详解：E902处理器架构深入

本章节主要探讨的是基于平头哥E902处理器的SoC设计中的异常与中断管理机制，由邸志雄教授在西南交通大学授课，课程内容涵盖了RISC-V架构下的异常处理流程。RISC-V是一种开放源代码的指令集架构，其设计特点是简洁高效，异常与中断是确保系统稳定性和灵活性的关键部分。 异常是指处理器在执行过程中遇到无法正常处理的情况，如非法指令、内存访问错误等，这些情况会打断当前的程序执行流程。RISC-V架构中，由于没有异常使能寄存器，一旦异常发生，处理器会立即响应。异常响应时，会更新一系列控制和状态寄存器，如机器模式异常原因寄存器mcause（记录异常类型）、机器模式异常值寄存器mtval（异常详细信息）、机器模式异常PC寄存器mepc（异常发生时的程序计数器值）以及机器模式状态寄存器mstatus（记录当前状态）。 中断则是外部硬件设备请求处理器处理特定任务的一种方式，例如I/O操作完成或定时器到期。中断通常发生在处理器执行指令的中间，需要通过中断向量表（IVT）定位相应的处理程序。在RISC-V中，中断全局开关MIE（Machine Interrupt Enable）用于控制中断是否全局开启或关闭，异常响应时会自动清零MIE，而MPIE（Machine Per-Interrupt Enable）用于记录异常发生前的中断状态，以便异常处理后恢复。 异常处理涉及从异常状态转移到异常处理程序，然后执行相应的处理逻辑。在这个过程中，异常结束后，处理器会通过mepc恢复到异常前的程序位置，但如果异常是由ecall或ebreak指令主动触发的，可能会导致死循环，这时处理程序需要更新mepc以避免无限循环。 理解并掌握异常与中断机制对于在RISC-V平台上进行高效和可靠的软件开发至关重要，包括异常的原因分析、响应流程以及中断管理，这些都是构建高性能SoC设计时不可或缺的知识点。邸志雄教授的课程提供了丰富的教学资源，包括slides和源代码，为学习者深入理解RISC-V异常与中断机制提供了详尽的指导。