RISC-V最新架构文档：RISC-V-22-01-08完整指令集及权限架构

本文为《RISC-V指令集手册》的第二卷，旨在提供关于RISC-V特权架构的详细信息。该手册最新版本为2021年12月3日。 本手册的编辑人员包括Andrew Waterman、Krste Asanovi´c和John Hauser。其中，Andrew Waterman是SiFive公司的成员，Krste Asanovi´c和John Hauser则是加州大学伯克利分校的CS Division、EECS Department的成员。读者可以与编辑人员联系以提出改进意见或纠正其中的错误。其他版本的手册的贡献者按字母顺序排列，包括Krste Asanovi´c、Peter Ashenden、Rimas Aviˇzienis、Jacob Bachmeyer、Allen J. Ba等人。 RISC-V是一种开源指令集架构（ISA），它采用精简指令集计算机（RISC）的概念，并提供了具有可扩展性和可定制性的特性。该架构的设计目标是支持从嵌入式设备到高性能计算机系统等广泛的应用领域。RISC-V指令集手册的第一卷已经提供了关于基本指令集的详细信息，而本手册则专注于特权架构，涵盖了与操作系统和系统软件交互相关的指令和机制。 特权架构是指在计算系统中用于管理和保护资源的机制。RISC-V特权架构有多个特权级别，包括标准特权级别（M、S、U）和可选的扩展特权级别（HS、VS、VM）。特权级别决定了对资源的访问权限和提供的特定功能。本手册详细介绍了特权级别之间的转移过程、异常处理、中断处理和安全性增强等方面的内容。 为了实现对资源的保护和管理，RISC-V特权架构提供了一些重要的机制，包括特权模式、特权指令、特权寄存器和特权模式切换。特权模式用于区分用户态和特权态，其中特权态具有更高的权限和更多的指令集功能。特权指令是只有在特权态下才能执行的指令，用于管理和控制系统资源。特权寄存器包含了一些用于特权模式管理的控制寄存器。特权模式切换是在不同特权模式之间进行切换的过程，通过切换可以实现对资源和权限的灵活管理。 除了特权级别和相关的机制外，本手册还介绍了一些与特权架构相关的主题，例如虚拟化扩展、硬件加速器接口、内存管理单元（MMU）等。虚拟化扩展允许在同一物理硬件上运行多个虚拟机，每个虚拟机都有自己的特权级别和资源管理。硬件加速器接口提供了一种标准化的接口，用于连接外部硬件加速器，并以更高效的方式执行某些特定任务。内存管理单元用于管理物理内存和虚拟内存之间的映射关系，以及对内存访问的保护和控制。 总的来说，本手册提供了关于RISC-V特权架构的详细信息，包括特权级别、特权模式、特权指令、特权寄存器、特权模式切换等，并介绍了与特权架构相关的一些扩展和机制。通过该手册，读者可以全面了解RISC-V特权架构的设计原理和使用方法，以及如何利用该架构构建安全可靠的计算系统。