龙芯详细设计dc32-cp0寄存器说明

1、CP0的寄存器说明概述文档说明本文档描述了MCore中CP0协处理器所包含的寄存器。缩写语：CP0:Coprocessor 0 ，即第0个协处理器TLB: Translation Look aside Buffer，一个记录最近访问过的虚拟地址及对应物理地址的缓存图例：本文档中的所有框图都遵循如下图例：输入文档（无）版本修改原因(无)MCore中的CP0寄存器Index1描述：相关指令：格式：Index描述：Index寄存器保存TLB 记录的索引，在写或读TLB 记录之前要设置该寄存器。相关指令：TLBR, TLBWI, TLBP格式：P : 在TLBP指令中，如果没有发现匹配的TLB ent

2、ry，该位置1Index: 4位TLB 记录索引.Random描述：产生一个指定范围的随机TLB记录索引。范围由Wire寄存器确定，所产生的随机索引范围限制在15-Wire之间。相关指令：TLBWR格式：Index: 4位TLB 记录索引.EntryLo0, EnroLo1描述：EntryLo寄存器相当于指令TLBR,TLBWR，TLBWI指令之间的接口。EntryLo0存器保存偶数页TLB记录，EntryLo1保存寄数页TLB记录相关指令：TLBR，TLBWR，TLBWI格式：PFN: Page Frame Number，对应物理地址的31:12位。D : 表示该页可写，(原意为Dirty，

3、表示该页被改写)V : 表示该TLB记录有效(Valid)，如果访问一个无效TLB记录，将产生TLBInvalid异常。G : 表示否为全局内存区域。当G为1时，TLB不检测ASID位。Context描述：当有TLB异常发生时，Context指向内存中对应的页表记录，以便中断处理程序从内存中读取正确的页表记录，写入TLB。相关指令：无格式：PTEBase :指当前进程页表在内存中的起始位置，该域由操作系统填写BadVPN2: 指TLB异常的虚拟地址的31:13位，该域在发生异常时由硬件填写。Wired描述：指出Random寄存器值的下限相关指令：无格式：BadVAddr描述：当发生如下异常时，

4、BadVAddr内含发生异常的虚拟地址地错误（ADEL, ADSL）TLB重填TLB无效TLB写错误TLB miss不写该寄存器么？TLB miss不写该寄存器么？相关指令：无格式：Count描述：一个时钟计算器，每两个时钟加1。相关指令：无格式：EntryHi描述：包含TLB匹配信息。相关指令：无格式：VPN2: 虚拟地址的31:13位ASID:当前进程的标志号，由操作系统写入。在TLB比较过程中，如果没有设置G位，只有VPN2和ASID都匹配，TLB转换才成功。Compare描述：与Count寄存器联合使用，构成一个计时器，当Count寄存器中的值与Compare寄存器值相等时，发出时钟中

5、断。时钟中断信号输出到片外，且一直持续到Compare寄存器被写入。相关指令：无格式：Status描述：Status Register(SR)包含操作模式、中断使能和处理器的诊断信息。该寄存器中的域确定处理器的如下几种运行模式中断使能：如下条件都为真时，中断被使能。IE = 1EXL = 0ERL = 0DM = 0处理器运行模式：如果DM为1，处理器为调试模式，如果DM为0，处理器则处于Kernel模式或用户模式。用户模式：UM =1，EXL = 0，ERL = 0Kernel模式：UM = 0,EXL =1或ERL =1协处理器可用性：SR中的CU位标志哪些协处理器可用，如果某个协处理器不

6、可用，指令访问该协处理器是发生异常。但不管CU0为1为0，CP0总可用。相关指令：暂无格式：CU3-CU0: 表示哪些协处理器可用，在MCore中，全设为0RP : 低功耗模式，在MCore中高为0RE :用户模式下的反转尾端。MCore中不考虑该两种情况。BEV :控制中断向量位置(Bootstrap Exception Vectors)，1表示启动时中断向量。MCore中不考虑该两种情况。TS :关断TLB。软件只能向该位写0，不能写1。SR :表示重起信号为Soft Reset。软件只能向该位写0，不能写1NMI :表示重起信号为NMI。软件只能向该位写0，不能写1IM7:0 :中断屏蔽

7、位UM :表示处理器运行在用户模式ERL : 错误模式，当发生Reset、Soft Reset或NMI异常时，设置该位。当该位被设置时，禁止中断，处理器运行于Kernel模式，ERET指令使用ErrorPC，而不使用EPC。EXL :异常模式，当发生Reset、Soft Reset、NMI以外的异常时，设置该位。当该位被设置时，禁止中断，TLB refill中断使用通常的中断处理程序。当有另外的异常发生时，EPC不会被更新。IE :使能中断。Cause描述：Cause寄存器主要描述最近发生异常的原因。同时，记录中断已经发生以及中断处理向量位置。Cause寄存器中的所有位均为只读。相关指令：无格

8、式：BD ：指明异常发生指令是否在分支延迟槽内CE：表明异常为协处理器不可用。IV ：表明中断处理向量位置，使用普通中断向量还是特殊中断处理向量。WP ：表明Watch 异常因为EXL或ERL为1而被延迟。当EXL和ERL均为0时，重新触发Watch异常。MCore可能不实现。MCore可能不实现。IP7:2：表明哪些外部中断发生IP1:0：控制软件中断位Exc Code：异常发生代码，如所示。表 SEQ 表 * ARABIC 1 Exc Code异常代码名称描述0Int中断1Mod TLB 改写异常2TLBLTLB加载异常（Load或取指时发生）3TLBSTLB存储异常（Store时发生）4

9、AdEL加载时地址错误异常（load 或取指时发生）5AdES加载时地址错误异常（Store时发生）6IBE指令总线错误异常7DBE数据总线错误异常8SysSysCall异常MCore中不实现MCore中不实现9BpBreakPoint异常10RI保留指令异常11CpU协处理器不可用异常与CE位有何区别？与CE位有何区别？12Ov整数溢出异常13TrTrap异常23WATCHWatch 异常24MCheckMachine check 异常其它- 保留Exception Program Counter描述：Exception Program Counter(EPC)包含异常返回时的返回地址。对于

10、精确异常，EPC包含如下内容：触发异常的当前指令虚拟地址如果触发异常的地址为分支指令和跳转指令，EPC中为该指令的前一指令虚拟地址。如果触发异常的指令在分支指令跳转延迟槽内，设置Cause寄存器中的BD位。当EXL为1时，即使有异常发生，硬件也不会更新EPC，但软件可以通过MTC0指令来更新EPC。相关指令：ERET格式：Processor Identification描述：PRId只读寄存器标志处理器的制造商、制造商选项、处理器标志以及处理器的版本。相关指令：无格式：Company ID :制造商标志Processor ID :处理器标志Revision :处理器版本标志Config描述：C

11、onfig寄存器指明各种处理器不同的配置，大部分域在Reset时由硬件初始化，或是为常值。但K0必须由软件在异常处理程序中同软件设置。相关指令：无格式：M：表明Config1 寄存器是否存在SB ：表明SimpleBE bus 模式使能，由外部分输入引脚SI_SimpleBE0确定MDU ：表明乘法器是否为阵列乘法器MM ：表明回写Buffer的合并模式，由外部输入确定，MCore中为0BM ：突发顺序，由外部输入确定BE：表明处理器的尾端模式，由外部输入确定MT：MMU类型，MCore中为1，表明为标准的TLBK0：Kseg0的Cache 一致性算法，MCore中为0，没有Cache。Con

12、fig1描述：Config1寄存器在Config寄存器上提供额外的配置信息，Config1为只读寄存器。相关指令：无格式：M：表明Config2 寄存器是否存在MMU Size ：指出MMU中TLB记录数量。在MCore中为15，即16个TLB记录WR ：表明是否实现Watch寄存器LLAddr描述：LLAddr寄存器包含最近LL指令所访问的物理地址。相关指令：LL，SC格式：PAddr: 最近LL指令所访问的物理地址WatchLo描述：如果取址地址或数据访问地址与Watch中信息相匹配，就会触发Watch异常。提供给系统调试功能。相关指令：无格式：VAddr ：需要匹配的地址，（为双字地址）I ：当取址地址匹配时，是否触发异常R ：当加载地址匹配时，是否触发异常W：当存储地址匹配时，是否触发异常WatchHi描述：如果取址地