RISC-V（发音为“risk-five”）是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA）。
与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集，但它具有重要意义，因为其设计使其适用于现代计算设备（如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统）。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件，这解决了新指令集通常的弱点。

第六章 定时器扩展（EID #0x54494D45"TIME"）

这个定时器扩展取代了遗留定时器扩展（EID #0x00），并遵循 v0.2 中定义的调用规约。

6.1 函数：设置定时器（FID #0）

struct sbiret sbi_set_timer(uint64_t stime_value)

描述和遗留扩展描述同。

6.2 函数列表

表6 定时器函数列表

第七章 IPI 扩展（EID #0x735049）

取代了遗留的 IPI，不再赘述。

第八章 RFENCE 扩展（EID #0x52464E43）

取代了遗留的 RFENCE，不再赘述。

第九章 hart 状态管理扩展（EID #0x48534D）

hart 状态管理扩展 HSM 介绍了一系列的 hart 状态和一组函数给 S 模式软件来请求 hart 状态的改变。下表描述了一些可能的 HSM 状态以及每个状态的唯一 ID。

表7 HSM hart 状态

任何时间，一个 hart 应该只能处于上述状态中的一种，SBI 实现的 hart 状态应该遵循图3中的状态机转换。

图3 SBI HSM 状态机

一个平台可以有多个 hart，这些 hart 可以被分为分层拓扑组（比如 core，cluster，nodes 等），每个分组都具有独立的低功耗状态。分层拓扑组中的这些平台相关的低功耗状态可以表示 suspend 状态，一个 SBI 实现可以使用下面方法来利用更高层拓扑组的 suspend 状态：

平台协调

     这种方法中，当一个 hart 空闲时，S 模式电源管理软件会请求这个 hart 和 更高一层组进入最深度 suspend 状态。一个 SBI 实现应该为高层组选择一个 suspend 状态：a. 不比指定 suspend 状态更深 b.唤醒延时不能比指定的 suspend 延时高                        

OS 发起

     这种方法中，S 模式中的电源管理软件会在最后一个 hart 空闲时，直接请求高拓扑组进入 suspend 状态。当一个 hart 空闲，S 模式电源管理软件总是为自己选择一个 suspend 状态，只有自己是组内最后一个 suspend 的 hart 时，会请求高层拓扑组进入 suspend 状态。一个 SBI 实现应该：a.永远给高层拓扑组选择一个和指定 suspend 状态相同的状态 b.总是倾向于选择最近请求高层拓扑组的 suspend 状态。

9.1 函数： HART 开始（FID #0）

struct sbiret sbi_hart_start(unsigned long hartid,                             
                             unsigned long start_addr, 
                             unsigned long opaque)

请求 SBI 实现来在 S 模式下、指定地址、指定寄存器数值、开始执行目标 hart，描述如下：

表8 HSM Hart 开始寄存器状态

这个调用是异步的，更具体的，这个函数会在目标 hart 开始执行前返回，SBI 实现能够保证返回码的准确性。如果 SBI 实现是一个执行在 M 模式下的平台运行时固件，那么它必须在将控制权交给 S 模式前，配置 PMP 以及其他 M 模式下的状态。

hartid 参数指定了待启动的目标 hart；

start_addr 参数指定了运行时的物理地址，目标 hart 能够在 S 模式下在该地址开始运行；

opaque 参数是一个 XLEN-bit 长度的数值，当 hart 开始执行时会设置到 S 模式的 a1 寄存器中；

sbiret.error 中可能的错误码如表9，

表9 HSM Hart Start 错误码

9.2~9.5 略

第十章 系统复位扩展（EID #0x53525354 “SRST”）

系统复位扩展给 S 模式软件提供了一种系统级的重启或关闭的函数。这里的系统指的是 S 模式视角，SBI 实现可以是机器模式固件或者 hypervisor。

10.1 函数：系统复位（FID #0）

struct sbiret sbi_system_reset(uint32_t reset_type, uint32_t reset_reason)

根据复位类型和原因来给系统复位，这个调用是同步，一旦成功将不再返回。

reset_type 参数是一个 32 位宽的数值，可选的数值如下：

表10 SRST 系统复位类型

reset_reason 是一个可选的参数，代表了复位的原因。这个参数也是 32 位宽，可选的值如下：

表11 SRST 系统复位原因

当 S 模式软件在本地运行时，SBI 实现是机器模式固件。在这种情况下了，关机就相当于整个系统的关机，即冷启动。另外，热重启相当于处理器核心和系统部分重启，不是整个系统。比如，一个拥有 BMC 的服务器系统，热重启并不会给 BMC 下电，但是冷重启会。

当 S 模式软件运行在虚拟机中时，SBI 实现是 hypervisor。关机、冷重启、热重启其实效果上和本地时相同，但是不会导致任何的物理电源变化。

sbiret.error 可能的返回错误码如表 12：

表12 SRST 系统复位错误码

第十一章 性能监视器单元扩展（EID #0x505D55"PMU"）

RISC-V 硬件性能计数器，如mcycle、minstret 和 mhpmcounterX CSR，可在 S 模式下使用cycle、instret和hpmccounterX CSR以只读方式访问。SBI 性能监控单元（ PMU ）扩展是一个为S 模式提供的接口，在机器模式（或hyper模式）协助下，配置和使用 RISC-V 硬件性能计数器。这些硬件性能计数器只能通过 mcountinhibit 和 mhpmeventX CSR 寄存器在机器模式下启动、停止或配置。因此，如果 RISC-V 平台未实现 mcountinhibit CSR，机器模式中的 SBI 实现可能会选择不允许SBI PMU扩展。

RISC-V 系统通常支持使用有限数量的硬件性能计数器（最多 64 位宽）监控各种硬件事件。此外，SBI 实现还可以提供固件性能计数器，这些计数器可以监视固件事件，例如未对齐的加载/存储指令的数量、RFENCE 的数量、IPI 的数量等，固件计数器总是 64 位宽。

SBI PMU 扩展提供：

为 S 模式提供接口，以访问（发现/配置） hart /固件的计数器

提供硬件/固件的新能计数器和事件接口，接口与 Linux perf 兼容

微架构原始事件编码的完全访问

为了定义 SBI PMU 的扩展调用，我们定义了一些重要的实体：counter_idx，event_idx 以及 event_data。counter_idx 是为每个硬件/固件分配的计数器逻辑号，event_idx 代表硬件/固件事件，event_data 是 64 位宽的代表硬件/固件事件的额外配置/参数。

event_idx 是一个 20 位宽的值，编码如下：

   event_idx[19:16] = type    
   event_idx[15:0] = code

11.1 事件：硬件普通事件（类型 #0）

event_idx.type 为 0x0 表示所有的硬件普通事件，通过event_idx.code 来识别是什么事件

表13 PMU 硬件事件

注意：event_data 对于硬件普通事件是没有使用的，非零数值为未来使用预留。

注意：RISC-V 平台可能会在 WFI 进入 Wait 状态时停止 clock，使用 SBI HSM HART 调用时也会。

注意：SBI_PMU_HW_CPU_CYCLES 事件记录 CPU 时钟周期个数，这个和 cycle CSR 寄存器相同，这个些技术可能是变频情况下记录，当然 CPU clock 停止后不会进行计数。

注意：SBI_PMU_HW_REF_CPU_CYCLES 用在 CPU clock 没有停止前的定频时钟数记录，这个计数可能会和 time CSR 计数器技术相同。

注意：SBI_PMU_HW_BUS_CYCLES 记录固定频率时钟数，定频计数可能会和 time CSR 计数器同频，当然也可能是复位系统后到当前 HART 状态边界内的任何值。

11.2 事件：硬件 cache 事件（类型 #1）

event_idx.type 为 0x01 表示硬件 catche 事件，每个硬件 cache 事件由 event_idx.code 标识，编码如下:

event_idx.code[15:3] = cache_id    
event_idx.code[2:1] = op_id    
event_idx.code[0:0] = result_id

下面表格展示了 event_idx.code.cache_id、event_idx.code.op_id、 event_idx.code.result_id 可能的数值：

表14 cache 事件相关 ID

注意： event_data 对于硬件普通事件是没有使用的，非零数值为未来使用预留。

11.3 事件：硬件原始事件（类型 #2）

event_idx.type 为 2 表示硬件原始事件，event_idx.code 应该为0.

在 32 位宽的 mhpmeventX CSRs RISC-V 平台上，event_data 配置参数也应该是 32 位宽，直接编写到 mhpmeventX CSR 寄存器中。

在 64 位宽的 mhpmeventX CSRs RISC-V 平台上，event_data 配置参数也应该是 48 位宽，写到 mhpmeventX CSRs 低 48 位。SBI 实现应该通过 mhpmeventX CSRs 高 16 位来决定如何写入数据。

注意：RISC-V 平台硬件实现可能选择定义一个特定的数值，写入到 mhpmeventX CSR 寄存器来表示硬件事件。为了简便，在硬件普通、cache 事件中，RISC-V 平台硬件实现可能使用event_idx 的非 0 扩展作为指定的值。

11.4 事件：固件事件（类型 #15）

event_idx.type 为 0x15 表示所有的固件事件，通过event_idx.code 来识别是什么事件

表15 固件事件

注意：event_data 对于硬件普通事件是没有使用的，非零数值为未来使用预留。

11.5 函数：获取计数器值（FID #0）

struct sbiret sbi_pmu_num_counters()

在   sbiret.value 中返回计数器数值，sbiret.error 总是返回 returnsSBI_SUCCESS。

11.6 函数：获取计数器详细信息（FID #1）

struct sbiret sbi_pmu_counter_get_info(unsigned long counter_idx)

获取指定计数器的详细信息，比如底层的 CSR 寄存器、计数器宽度、硬件计数器还是固件计数器等。

SBI 调用返回的 counter_info 的编码如下：

counter_info[11:0] = CSR (12bit CSR number)    
counter_info[17:12] = Width (One less than number of bits in CSR)    
counter_info[XLEN-2:18] = Reserved for future use    
counter_info[XLEN-1] = Type (0 = hardware and 1 = firmware)

如果 counter_info.type == 1 ，那么就应该忽略 counter_info.csr 和 counter_info.width

在 sbiret.value 中返回 counter_info，可能的错误码如表 16：

表16 获取计数器信息错误码

11.7 函数：发现并配置匹配计数器（FID #2）

struct sbiret sbi_pmu_counter_config_matching(unsigned long counter_idx_base,                          
                                              unsigned long counter_idx_mask,                          
                                              unsigned long config_flags,                          
                                              unsigned long event_idx,                          
                                              uint64_t event_data)

发现并配置一个没有开始的计数器来检测特定的事件。  counter_idx_base 和 counter_idx_mask 参数表示了计数器组，而 event_idx 表示需要监测的事件，event_data 表示额外的事件配置信息。

config_flags 参数表示了额外的计数器配置和过滤标志，每一位的定义如表17：

图17 计数器配置匹配标志

注意：当  config_flags 中的 SBI_PMU_CFG_FLAG_SKIP_MATCH 设置了，那么 SBI 实现会无条件的选择counter_idx_base 和 counter_idx_mask表示的计数器组中第一个计数器。

注意：SBI_PMU_CFG_FLAG_AUTO_START 的设置不影响计数器值。

注意：config_flags[3:7] 是事件过滤位，考虑到安全或者硬件平台没有事件过滤器能力，那么 SBI 实现可以或略或者覆盖这些过滤位。

11.8 函数：开启计数器（FID #3）

struct sbiret sbi_pmu_counter_start(unsigned long counter_idx_base,                    
                                    unsigned long counter_idx_mask,                    
                                    unsigned long start_flags,                      
                                    uint64_t initial_value)

在调用 HART 上开启一系列计数器， counter_idx_base 和 counter_idx_mask 指定了是哪些计数器，而 initial_value 指定了计数器的初始值。

11.9 函数：停止计数器（FID #4）

struct sbiret sbi_pmu_counter_stop(unsigned long counter_idx_base,                    
                                   unsigned long counter_idx_mask,                    
                                   unsigned long stop_flags)

11.10 函数：读取固件计数器（FID #5）

struct sbiret sbi_pmu_counter_fw_read(unsigned long counter_idx)

提供固件计数器当前的值

11.11 函数列表

图18 PMU 功能列表

第十二章 实验中的 SBI 扩展空间（EIDs #0x08000000-#0x08FFFFFF）

第十三章 供应商特定的扩展空间（EIDs #0x09000000-#0x09FFFFFF）

第十四章 固件提供商特定的扩展空间（EIDs #0x0A000000-#0x0AFFFFFF）

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