MIPS64工作模式

本文讲述了MIPS64架构所支持的几种工作模式，内容来源自MIPS64架构手册第三卷。

MIPS64 PRA需要两种工作模式：用户模式与内核模式。PRA还支持两种额外模式：超级用户模式和EJTAG调试模式。

四种工作模式

调试模式：当CP0 Debug寄存器的DM位为1时，处理器工作在调试模式，可以访问所有资源。

内核模式：当Debug寄存器DM位为0，并且满足下面任一条件。

1. CP0 Status寄存器的KSU为0b00

2. Status寄存器的EXL为1

3. Status寄存器的ERL为1

处理器上电时进入内核模式，在中断，异常或错误的情况下也进入内核模式。当上面三个条件均不成立时，处理器返回用户模式或者超级用户模式，一般通过eret指令。

超级用户模式：当满足下面所有条件时，工作在超级用户模式

1. Debug寄存器的DM为0

2. Status寄存器的KSU为0b01

3. Status寄存器的EXL和ERL均为0

用户模式：当满足下面所有条件时，工作在用户模式

1. Debug[DM] = 0

2. Status[KSU] = 0b10

3. Status[EXL]与Status[ERL]均为0

其它模式

使能64位地址：

• Status[KX]=1时，可以访问内核64位地址空间

• Status[SX]=1时，可以访问超级用户64位地址空间

• Status[UX]=1时，可以访问用户64位地址空间

处理器的工作模式与64位地址使能与否无关。比如，处理器工作在内核模式下，访问用户空间地址由UX控制，而非KX。

如果试图访问没有使能的64位地址空间，将引起地址错误异常(Address Error Exception, AdEL或者AdES)

TLB未命中时，异常向量由64位地址使能决定。如果64位地址未使能，使用TLB Refill Vector，如果使能了，则使用XTLB Refill Vector。

使能64位操作：下列任一条件满足即可

• 处理器工作在内核模式，超级用户模式或者调试模式下

• Status[PX]=1

• 处理器工作在用户模式下，Status[UX]=1

后两条表明，PX为1或者UX为1，用户模式中进行64位操作都是可以的。

当未使能而执行64位操作时，将引发Reserved Instruction Exception

64位浮点操作使能：下列任一条件满足

Release1实现下，只有64位操作使能，64位浮点操作才被使能

Release2实现下，如果FIR的F64位为1，则使能。

64位FPR使能

访问64位FPRs由Status[FR]控制，如果FR为1，FPRs解释为32个64位寄存器，若FR为0，FPRs解释为32个32位寄存器，此时64位数据按奇偶寄存器对存储。

协处理器0使能：满足下列任一条件

• 处理器工作在内核模式或调试模式下

• Status[CU0]为1

即CU0位是控制用户模式，超级用户模式访问CP0的权限的。