龍芯詳細(xì)設(shè)計(jì)dc32-cp0寄存器說明

1、CP0的寄存器說明概述文檔說明本文檔描述了MCore中CP0協(xié)處理器所包含的寄存器?？s寫語：CP0:Coprocessor 0 ，即第0個(gè)協(xié)處理器TLB: Translation Look aside Buffer，一個(gè)記錄最近訪問過的虛擬地址及對(duì)應(yīng)物理地址的緩存圖例：本文檔中的所有框圖都遵循如下圖例：輸入文檔（無）版本修改原因(無)MCore中的CP0寄存器Index1描述：相關(guān)指令：格式：Index描述：Index寄存器保存TLB 記錄的索引，在寫或讀TLB 記錄之前要設(shè)置該寄存器。相關(guān)指令：TLBR, TLBWI, TLBP格式：P : 在TLBP指令中，如果沒有發(fā)現(xiàn)匹配的TLB ent

2、ry，該位置1Index: 4位TLB 記錄索引.Random描述：產(chǎn)生一個(gè)指定范圍的隨機(jī)TLB記錄索引。范圍由Wire寄存器確定，所產(chǎn)生的隨機(jī)索引范圍限制在15-Wire之間。相關(guān)指令：TLBWR格式：Index: 4位TLB 記錄索引.EntryLo0, EnroLo1描述：EntryLo寄存器相當(dāng)于指令TLBR,TLBWR，TLBWI指令之間的接口。EntryLo0存器保存偶數(shù)頁TLB記錄，EntryLo1保存寄數(shù)頁TLB記錄相關(guān)指令：TLBR，TLBWR，TLBWI格式：PFN: Page Frame Number，對(duì)應(yīng)物理地址的31:12位。D : 表示該頁可寫，(原意為Dirty，

3、表示該頁被改寫)V : 表示該TLB記錄有效(Valid)，如果訪問一個(gè)無效TLB記錄，將產(chǎn)生TLBInvalid異常。G : 表示否為全局內(nèi)存區(qū)域。當(dāng)G為1時(shí)，TLB不檢測(cè)ASID位。Context描述：當(dāng)有TLB異常發(fā)生時(shí)，Context指向內(nèi)存中對(duì)應(yīng)的頁表記錄，以便中斷處理程序從內(nèi)存中讀取正確的頁表記錄，寫入TLB。相關(guān)指令：無格式：PTEBase :指當(dāng)前進(jìn)程頁表在內(nèi)存中的起始位置，該域由操作系統(tǒng)填寫B(tài)adVPN2: 指TLB異常的虛擬地址的31:13位，該域在發(fā)生異常時(shí)由硬件填寫。Wired描述：指出Random寄存器值的下限相關(guān)指令：無格式：BadVAddr描述：當(dāng)發(fā)生如下異常時(shí)，

4、BadVAddr內(nèi)含發(fā)生異常的虛擬地址地錯(cuò)誤（ADEL, ADSL）TLB重填TLB無效TLB寫錯(cuò)誤TLB miss不寫該寄存器么？TLB miss不寫該寄存器么？相關(guān)指令：無格式：Count描述：一個(gè)時(shí)鐘計(jì)算器，每?jī)蓚€(gè)時(shí)鐘加1。相關(guān)指令：無格式：EntryHi描述：包含TLB匹配信息。相關(guān)指令：無格式：VPN2: 虛擬地址的31:13位ASID:當(dāng)前進(jìn)程的標(biāo)志號(hào)，由操作系統(tǒng)寫入。在TLB比較過程中，如果沒有設(shè)置G位，只有VPN2和ASID都匹配，TLB轉(zhuǎn)換才成功。Compare描述：與Count寄存器聯(lián)合使用，構(gòu)成一個(gè)計(jì)時(shí)器，當(dāng)Count寄存器中的值與Compare寄存器值相等時(shí)，發(fā)出時(shí)鐘中

5、斷。時(shí)鐘中斷信號(hào)輸出到片外，且一直持續(xù)到Compare寄存器被寫入。相關(guān)指令：無格式：Status描述：Status Register(SR)包含操作模式、中斷使能和處理器的診斷信息。該寄存器中的域確定處理器的如下幾種運(yùn)行模式中斷使能：如下條件都為真時(shí)，中斷被使能。IE = 1EXL = 0ERL = 0DM = 0處理器運(yùn)行模式：如果DM為1，處理器為調(diào)試模式，如果DM為0，處理器則處于Kernel模式或用戶模式。用戶模式：UM =1，EXL = 0，ERL = 0Kernel模式：UM = 0,EXL =1或ERL =1協(xié)處理器可用性：SR中的CU位標(biāo)志哪些協(xié)處理器可用，如果某個(gè)協(xié)處理器不

6、可用，指令訪問該協(xié)處理器是發(fā)生異常。但不管CU0為1為0，CP0總可用。相關(guān)指令：暫無格式：CU3-CU0: 表示哪些協(xié)處理器可用，在MCore中，全設(shè)為0RP : 低功耗模式，在MCore中高為0RE :用戶模式下的反轉(zhuǎn)尾端。MCore中不考慮該兩種情況。BEV :控制中斷向量位置(Bootstrap Exception Vectors)，1表示啟動(dòng)時(shí)中斷向量。MCore中不考慮該兩種情況。TS :關(guān)斷TLB。軟件只能向該位寫0，不能寫1。SR :表示重起信號(hào)為Soft Reset。軟件只能向該位寫0，不能寫1NMI :表示重起信號(hào)為NMI。軟件只能向該位寫0，不能寫1IM7:0 :中斷屏蔽

7、位UM :表示處理器運(yùn)行在用戶模式ERL : 錯(cuò)誤模式，當(dāng)發(fā)生Reset、Soft Reset或NMI異常時(shí)，設(shè)置該位。當(dāng)該位被設(shè)置時(shí)，禁止中斷，處理器運(yùn)行于Kernel模式，ERET指令使用ErrorPC，而不使用EPC。EXL :異常模式，當(dāng)發(fā)生Reset、Soft Reset、NMI以外的異常時(shí)，設(shè)置該位。當(dāng)該位被設(shè)置時(shí)，禁止中斷，TLB refill中斷使用通常的中斷處理程序。當(dāng)有另外的異常發(fā)生時(shí)，EPC不會(huì)被更新。IE :使能中斷。Cause描述：Cause寄存器主要描述最近發(fā)生異常的原因。同時(shí)，記錄中斷已經(jīng)發(fā)生以及中斷處理向量位置。Cause寄存器中的所有位均為只讀。相關(guān)指令：無格

8、式：BD ：指明異常發(fā)生指令是否在分支延遲槽內(nèi)CE：表明異常為協(xié)處理器不可用。IV ：表明中斷處理向量位置，使用普通中斷向量還是特殊中斷處理向量。WP ：表明Watch 異常因?yàn)镋XL或ERL為1而被延遲。當(dāng)EXL和ERL均為0時(shí)，重新觸發(fā)Watch異常。MCore可能不實(shí)現(xiàn)。MCore可能不實(shí)現(xiàn)。IP7:2：表明哪些外部中斷發(fā)生IP1:0：控制軟件中斷位Exc Code：異常發(fā)生代碼，如所示。表 SEQ 表 * ARABIC 1 Exc Code異常代碼名稱描述0Int中斷1Mod TLB 改寫異常2TLBLTLB加載異常（Load或取指時(shí)發(fā)生）3TLBSTLB存儲(chǔ)異常（Store時(shí)發(fā)生）4

9、AdEL加載時(shí)地址錯(cuò)誤異常（load 或取指時(shí)發(fā)生）5AdES加載時(shí)地址錯(cuò)誤異常（Store時(shí)發(fā)生）6IBE指令總線錯(cuò)誤異常7DBE數(shù)據(jù)總線錯(cuò)誤異常8SysSysCall異常MCore中不實(shí)現(xiàn)MCore中不實(shí)現(xiàn)9BpBreakPoint異常10RI保留指令異常11CpU協(xié)處理器不可用異常與CE位有何區(qū)別？與CE位有何區(qū)別？12Ov整數(shù)溢出異常13TrTrap異常23WATCHWatch 異常24MCheckMachine check 異常其它- 保留Exception Program Counter描述：Exception Program Counter(EPC)包含異常返回時(shí)的返回地址。對(duì)于

10、精確異常，EPC包含如下內(nèi)容：觸發(fā)異常的當(dāng)前指令虛擬地址如果觸發(fā)異常的地址為分支指令和跳轉(zhuǎn)指令，EPC中為該指令的前一指令虛擬地址。如果觸發(fā)異常的指令在分支指令跳轉(zhuǎn)延遲槽內(nèi)，設(shè)置Cause寄存器中的BD位。當(dāng)EXL為1時(shí)，即使有異常發(fā)生，硬件也不會(huì)更新EPC，但軟件可以通過MTC0指令來更新EPC。相關(guān)指令：ERET格式：Processor Identification描述：PRId只讀寄存器標(biāo)志處理器的制造商、制造商選項(xiàng)、處理器標(biāo)志以及處理器的版本。相關(guān)指令：無格式：Company ID :制造商標(biāo)志Processor ID :處理器標(biāo)志Revision :處理器版本標(biāo)志Config描述：C

11、onfig寄存器指明各種處理器不同的配置，大部分域在Reset時(shí)由硬件初始化，或是為常值。但K0必須由軟件在異常處理程序中同軟件設(shè)置。相關(guān)指令：無格式：M：表明Config1 寄存器是否存在SB ：表明SimpleBE bus 模式使能，由外部分輸入引腳SI_SimpleBE0確定MDU ：表明乘法器是否為陣列乘法器MM ：表明回寫B(tài)uffer的合并模式，由外部輸入確定，MCore中為0BM ：突發(fā)順序，由外部輸入確定BE：表明處理器的尾端模式，由外部輸入確定MT：MMU類型，MCore中為1，表明為標(biāo)準(zhǔn)的TLBK0：Kseg0的Cache 一致性算法，MCore中為0，沒有Cache。Con

12、fig1描述：Config1寄存器在Config寄存器上提供額外的配置信息，Config1為只讀寄存器。相關(guān)指令：無格式：M：表明Config2 寄存器是否存在MMU Size ：指出MMU中TLB記錄數(shù)量。在MCore中為15，即16個(gè)TLB記錄WR ：表明是否實(shí)現(xiàn)Watch寄存器LLAddr描述：LLAddr寄存器包含最近LL指令所訪問的物理地址。相關(guān)指令：LL，SC格式：PAddr: 最近LL指令所訪問的物理地址WatchLo描述：如果取址地址或數(shù)據(jù)訪問地址與Watch中信息相匹配，就會(huì)觸發(fā)Watch異常。提供給系統(tǒng)調(diào)試功能。相關(guān)指令：無格式：VAddr ：需要匹配的地址，（為雙字地址）I ：當(dāng)取址地址匹配時(shí)，是否觸發(fā)異常R ：當(dāng)加載地址匹配時(shí)，是否觸發(fā)異常W：當(dāng)存儲(chǔ)地址匹配時(shí)，是否觸發(fā)異常WatchHi描述：如果取址地