HSV.D

RISC-V HSV.D 指令详解

指令手册SYSTEM R-type fields

Hypervisor 虚拟机存储:按 VS/VU 有效特权和两阶段转换存储双字。

指令语法

hsv.d rs2, (rs1)
操作数说明
H 1.0;仅 RV64;32 位 SYSTEM R-type 字段,funct7=0110111、funct3=100、opcode=1110011。
rs2=[24:20] 提供低 64 位数据,rs1=[19:15] 直接提供地址,rd=[11:7] 固定为 00000;无偏移立即数。
M/HS 或 V=0 的 U-mode 且 HU=1 可执行;V=1 为 virtual-instruction,V=0 的 U-mode 且 HU=0 为 illegal-instruction。SPVP=0/1 选择 VU/VS 访问;HS SUM 被忽略,MPRV 不影响访问。
rs2=x0 存储零;rs1=rs2 时源数据取同一地址寄存器的低位。存储宽度以外的内存不由该示例更新。
本页示例假定 H 可用、相关模式 XLEN 相同、pointer masking 关闭,且转换和保护检查成功;非自然对齐访问由执行环境决定,不保证完成。
H系统与特权

扩展条件:H 扩展 1.0;仅 RV64。V=0,且当前为 M/HS,或 U-mode 且 hstatus.HU=1。

指令行为说明

HSV.D 是 H 扩展虚拟机存储指令。它可在 M-mode 或 HS-mode 执行,也可在 hstatus.HU=1 时从 U-mode 执行。显式内存访问在 hstatus.SPVP=0 时按 VU 有效特权、在 hstatus.SPVP=1 时按 VS 有效特权执行,并经过 VS-stage 与 G-stage 两阶段地址转换。 HSV.D 在 RV32 上无效。

HSV.D 指令解析与执行动画

展示 HSV.D 的 SYSTEM 编码、特权检查、两阶段转换与 64 位存储提交;不模拟页表遍历或 TLB 实现。

rs2
rs1
hsv.d
,(
)

演示假定 H 扩展已实现、相关特权模式使用相同 XLEN、pointer masking 关闭;输入表示源寄存器低位;访问结果由下拉框指定,不验证真实页表。rs1=x0 时地址固定为 0。步骤是教学顺序,不代表处理器周期。

rs2=x0 时源低位固定为零;rs1=rs2 时源低位从同一地址寄存器派生,不能独立编辑。源与地址均为执行前的值。存储数值表示整个访问宽度,不模拟逐字节端序。

31..25
24..20
19..15
14..12
11..7
6..0
0110111
funct7
01100
rs2/source
01011
rs1/address
100
PRIVM
00000
rd=00000
1110011
SYSTEM
架构数据路径
instruction
0x6EC5C073
decode
funct7=0110111, rs2=01100, funct3=100, rd=00000 -> HSV.D
address
a1(x11) -> 0x0000000040001000 (no immediate offset)
privilege
HS:允许执行
translation
VU effective privilege -> VS-stage -> G-stage; HS SUM ignored; MPRV is not used
store
a2(x12) low 64 bits = 0x8000000000000001 -> memory[0x0000000040001000]
state
尚未提交架构状态;最终内存状态只在提交步骤显示。
尚未提交架构状态;最终内存状态只在提交步骤显示。

该动画仅展示官方定义的架构条件与结果;页表遍历、TLB、缓存和平台异常处理未建模。

快速理解与检索要点

HSV.D 从 rs1 直接取得访客地址,没有偏移立即数。成功时将 rs2 的低 64 位写入内存,不写 rd。

显式访问以 hstatus.SPVP=0/1 选择 VU/VS 有效特权,应用 VS-stage 与 G-stage 转换;HS-level sstatus.SUM 被忽略,MPRV 不改变该访问。
rs2=x0 时存储全零;rs1 与 rs2 是同一寄存器时,地址和源值必须来自同一个寄存器值。

常见使用场景

访客内存写入

RV64 H、HS-mode、SPVP=0、pointer masking 关闭,地址 0x1000 且访问成功:a0=0x1000、a1=0x8000000000000001;hsv.d a1, (a0) 将 0x8000000000000001 写入该地址的 8 字节。

使用前检查清单

语法检查
  • H 1.0;仅 RV64;32 位 SYSTEM R-type 字段,funct7=0110111、funct3=100、opcode=1110011。
  • rs2=[24:20] 提供低 64 位数据,rs1=[19:15] 直接提供地址,rd=[11:7] 固定为 00000;无偏移立即数。
语义检查
  • M/HS 或 V=0 的 U-mode 且 HU=1 可执行;V=1 为 virtual-instruction,V=0 的 U-mode 且 HU=0 为 illegal-instruction。SPVP=0/1 选择 VU/VS 访问;HS SUM 被忽略,MPRV 不影响访问。
  • rs2=x0 存储零;rs1=rs2 时源数据取同一地址寄存器的低位。存储宽度以外的内存不由该示例更新。
  • 本页示例假定 H 可用、相关模式 XLEN 相同、pointer masking 关闭,且转换和保护检查成功;非自然对齐访问由执行环境决定,不保证完成。

容易混淆 / 常见误区

当虚拟化模式 V=1 时执行 HLV/HLVX/HSV 会触发 virtual-instruction 异常。
U-mode 只有在 hstatus.HU=1 时可执行,否则触发 illegal-instruction 异常。
仍可能因 VS-stage/G-stage 转换产生访问错误、页错误或 guest-page fault。

常见问题

哪些特权状态允许执行?

H 扩展可用且满足本页 XLEN 条件时,M/HS 可以执行;V=0 的 U-mode 还要求 hstatus.HU=1,否则为 illegal-instruction。V=1 时执行会产生 virtual-instruction 异常。