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根据提供的文档部分内容，本文将详细解析Core-Local Interrupt Controller (CLIC)——RISC-V特权架构扩展的相关知识点。本文档版本为0.9-draft，发布日期为2024年2月9日，处于开发状态，意味着文档中的任何内容都可能发生变化。 ### 版权与许可信息文档开篇提到了版权和许可信息，这部分通常会说明文档的使用权限、分发方式以及引用规则等。对于开源项目来说，了解版权和许可信息非常重要，它确保了开发者在使用技术文档时遵循相应的规定。 ### 修订历史文档的修订历史部分记录了文档的版本变更情况，包括每个版本的主要修改内容和发布日期。这对于跟踪文档的变化非常有帮助，尤其是对于复杂的项目来说，能够帮助用户了解最新的更新内容。 ### 背景与动机 #### 1.1 原始RISC-V基本本地中断(CLINT模式) 原始的RISC-V系统采用CLINT（Core-Local Interrupts）模式来处理中断。在这种模式下，每个内核都有一个CLINT组件用于处理本地中断和定时器中断。CLINT模式简单且易于实现，但其功能有限，无法满足更复杂的应用场景需求。 #### 1.2 CLIC模式与CLINT模式的比较 CLIC模式是RISC-V针对中断处理的一种改进方案，旨在提供更强大的中断管理能力。与CLINT模式相比，CLIC模式提供了更多类型的中断支持，并增强了中断优先级处理机制，允许更细粒度的控制和更高效的中断响应。 #### 1.3 CLIC与PLIC的比较除了CLIC之外，RISC-V还定义了一种称为PLIC(Platform-Level Interrupt Controller)的中断控制器。PLIC主要针对平台级别的中断，如外设中断等。与PLIC不同的是，CLIC专注于核心级别的中断处理，适用于对中断响应时间要求更高的场景。 #### 1.4 CLIC与高级中断架构的比较高级中断架构通常指其他处理器架构（如x86、ARM等）中使用的中断处理机制。相比之下，CLIC的设计更加灵活，可以适应不同的应用场景，同时保持较低的硬件成本。此外，CLIC还支持中断预抢占等高级特性，使其在处理实时性要求较高的任务时表现出色。 ### CLIC概述 #### 2.1 中断预抢占中断预抢占是指在处理一个中断的过程中，如果另一个更高优先级的中断到来，那么系统可以暂停当前中断处理过程，转而先处理更高优先级的中断。这种机制提高了系统的响应速度，特别是在多任务环境中。 #### 2.2 CLIC与其他本地中断的交互 CLIC不仅处理由CLIC本身产生的中断，还可以与系统中的其他本地中断源进行协作。这意味着即使在CLIC模式下，系统也可以继续支持由其他组件产生的中断，从而确保整个系统的完整性。 ### smclic M-mode CLIC扩展 #### 3.1 CLIC内存映射寄存器 smclic M-mode CLIC扩展部分介绍了CLIC内存映射寄存器的细节。这些寄存器主要用于配置CLIC的操作模式和中断管理策略。通过这些寄存器，用户可以设置中断的优先级、使能状态等参数，从而实现对CLIC的精细化控制。 ### 总结本文详细解析了RISC-V Core-Local Interrupt Controller (CLIC)的相关知识点，包括背景与动机、CLIC模式与CLINT模式的比较、CLIC与PLIC的比较、CLIC与高级中断架构的比较、CLIC概述以及smclic M-mode CLIC扩展等内容。通过这些内容的学习，读者可以深入理解CLIC的工作原理及其在RISC-V系统中的应用价值。

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Core-Local Interrupt Controller (CLIC)

RISC-V Privileged Architecture Extensions

Version 0.9-draft, 02/09/2024: This document is in the Development state. Assume anything can change. See

https://wiki.riscv.org/display/HOME/Specification+States

Table of Contents

Preamble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê1

Copyright and license information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê2

Revision History . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê3

1. Background and Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê8

1.1. Original RISC-V basic local Interrupts (CLINT mode) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê8

1.2. CLIC mode compared to CLINT mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê9

1.3. CLIC compared to PLIC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê9

1.4. CLIC compared to Advanced Interrupt Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê9

2. CLIC Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê10

2.1. Interrupt Preemption . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê10

2.2. CLIC Interaction with Other Local Interrupts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê10

3. smclic M-mode CLIC extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê11

3.1. CLIC Memory-Mapped Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê11

3.2. CLIC Interrupt Pending (clicintip) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê13

3.3. CLIC Interrupt Enable (clicintie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê14

3.4. CLIC Interrupt Attribute (clicintattr) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê14

3.5. CLIC Interrupt Input Control (clicintctl) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê15

3.6. CLIC Interrupt Trigger (clicinttrig). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê16

3.7. CLIC CSRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê16

3.8. CLIC Reset Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê25

3.9. CLIC Interrupt Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê25

4. ssclic S-mode CLIC extension. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê29

4.1. ssclic CLIC Memory-Mapped Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê29

4.2. ssclic CLIC CSRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê29

4.3. ssclic CLIC Reset Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê31

5. suclic U-mode CLIC extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê32

5.1. suclic CLIC Memory-Mapped Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê32

5.2. suclic CLIC CSRs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê32

5.3. suclic CLIC Reset Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê33

6. smclicshv CLIC selective hardware vectoring extension. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê34

6.1. smclicshv Changes to CLIC Memory-Mapped Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê34

6.2. smclicshv Changes to CLIC CSRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê34

7. CLIC Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê41

7.1. MCLICBASE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê41

7.2. NVBITS Parameter - Specifying Support for smclicshv Selective Interrupt Hardware Vectoring

Extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê41

7.3. CLICINFO Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê41

7.4. Additional CLIC Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê41

8. smclicconfig CLIC configuration extension . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê43

8.1. CLIC Memory-Mapped Registers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê43

8.2. smclicconfig Changes to CLIC CSRs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê46

9. Interrupt Handling Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê47

9.1. Interrupt Stack Software Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê47

9.2. Inline Interrupt Handlers and "Interrupt Attribute" for C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê47

10. Calling C-ABI Functions as Interrupt Handlers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê50

10.1. C-ABI Trampoline Code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê50

10.2. Revised C-ABI for Embedded RISC-V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê53

10.3. Analysis of Worst-Case Interrupt Latencies for C-ABI Trampoline . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê54

11. Interrupt-Driven C-ABI Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê55

12. Alternate Interrupt Models for Software Vectoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê57

12.1. gp Trampoline to Inline Interrupt Handlers in Single Privilege Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê57

12.2. Trampoline for Preemptible Inline Handlers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê57

13. Managing Interrupt Stacks Across Privilege Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê60

13.1. Software Privileged Stack Swap . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê60

14. Separating Stack per Interrupt Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê65

15. CLIC Interrupt ID ordering recommendations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê66

15.1. CLIC-mode interrupt-map for systems retaining interrupt ID compatible with CLINT mode: . . . . . . . Ê66

15.2. CLIC-mode interrupt-map recommendation for single-hart systems with PLIC/APLIC: . . . . . . . . . . . Ê67

15.3. CLIC-mode interrupt-map recommendation for single-hart M/S/U systems without N-extension with

no PLIC/APLIC: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê68

15.4. CLIC-mode interrupt-map recommendation for single-hart M-mode only or M/U mode . . . . . . . . . . Ê68

Appendix A: Appendix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê69

16. Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê70

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ê71