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前言：

RISC-V（发音为“risk-five”）是一种新的指令集架构（ISA），最初的设计目的是支持计算机架构的研究和教育，但随着近些年的发展，它已经成为工业实现中的一个标准化、免费且开放的架构。

RISC-V 指令集的一大优势是其可扩展性，本文介绍Zicfilp扩展。（所有spec下载：我整理了RISC-V所有spec（附下载链接））

着陆垫机制（Zicfilp扩展）通过限制间接跳转和调用指令的目标地址必须是指令序列中特定点（即着陆垫）来工作。这可以防止攻击者将控制流重定向到任意地址。属于RISC-V CFI扩展的一部分，其相关介绍可参考RISCV控制流完整性扩展-CFI

本文为Zicfilp扩展在特权指令集（卷二）中的个人总结。

一、着陆垫启用（LPE）状态

新增加xLPE bit，用于判定在某一特权模式下，使用Zicfilp扩展提供的着陆垫时，前向边控制流完整性是否启用。其判定逻辑根据S模式是否实现分为两种场景：

1. S模式已实现时：xLPE的启用状态由M模式与S模式的相关控制逻辑共同决定

   

2. S模式未实现时：xLPE的启用状态仅由M模式的控制逻辑决定

   

二、陷阱发生时预期着陆垫状态（ELP）的处理

2.1 陷阱触发的时机与异常优先级

2.1.1 陷阱触发时机

在执行JALR/C.JALR/C.JR指令完成后、间接调用/跳转的目标指令解码前，若出现以下两类优先级高于“着陆垫故障（code=2）”软件检查异常的情况，陷阱需递交至相同或更高特权模式：

• 异步中断

• 同步异常

2.1.2 异常优先级规则

Zicfilp扩展引入的软件检查异常优先级遵循以下排序：指令访问故障 > Zicfilp软件检查异常 > 非法指令异常。（大体位于下图红框的位置）

2.2 陷阱触发的核心场景

当预期着陆垫状态（ELP）为LP_EXPECTED时，满足以下任一条件将触发陷阱并递交至相同或更高特权模式：

• 执行非LPAD指令导致的软件检查异常；

• 执行LPAD指令本身导致的软件检查异常。

2.3 ELP的保存机制

为确保陷阱返回时能恢复触发前的ELP状态，陷阱递交过程需通过新增控制状态寄存器（CSR）位存储前序ELP值，不同特权模式对应的存储位定义如下表：

2.4 ELP的保存与恢复流程

2.4.1 陷阱进入时的ELP保存

当陷阱触发并进入特权模式x时，执行以下操作：

1. 将当前ELP值写入x模式对应的存储位（xPELP/pelp）；

2. 将ELP状态置为NO_LP_EXPECTED（无预期着陆垫状态）。

2.4.2 特权模式陷阱返回时的ELP恢复

M模式通过MRET指令、S模式通过SRET指令完成陷阱返回，通用恢复逻辑如下：

执行xRET指令时，若目标特权模式为y：

• 若y模式的着陆垫启用位（yLPE，见1. 着陆垫启用状态）为1，则将ELP设为xPELP的值；

• 若yLPE为0，则将ELP置为NO_LP_EXPECTED，并将xPELP重置为NO_LP_EXPECTED。

2.4.3 调试模式的ELP保存与恢复

1. 进入调试模式：dcsr寄存器的pelp位更新为硬件线程（hart）触发调试前所在特权级的ELP值，同时ELP置为NO_LP_EXPECTED；

2. 从调试模式恢复：若目标特权模式为y且yLPE为1，则ELP设为pelp位的值；否则ELP置为NO_LP_EXPECTED。

2.4.4 RNMI陷阱的ELP处理（需Smrnmi扩展）

不可屏蔽中断陷阱（RNMI trap）的进入与MNRET指令的恢复过程，遵循与上述一致的ELP保存-恢复逻辑，对应的mnstatus寄存器中新增了存储前序ELP的专用位。

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