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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，用户可根据具体应用需求，选择合适的扩展指令集，本文介绍Smrnmi扩展。（所有spec下载：我整理了RISC-V所有spec（附下载链接））
0. 背景
基础机器级架构仅支持不可恢复不可屏蔽中断（UNMI）。此时 NMI 会跳转到机器模式下的处理程序，并覆盖当前 mepc 和 mcause 寄存器的值。
若硬件线程（hart）正在陷阱处理程序中执行机器模式代码，mepc 和 mcause 中的原有值将无法恢复，因此执行过程通常不具备可恢复性。
Smrnmi 扩展为 RISC-V 架构新增了可恢复不可屏蔽中断（RNMI）支持，通过新增四个控制状态寄存器（CSR）（mnepc、mncause、mnstatus 和 mnscratch）存储中断状态，并添加一条新指令 MNRET 用于从 RNMI 处理程序恢复执行。
1. RNMI 中断信号
RNMI 中断信号是硬件线程（hart）的输入信号，其优先级高于 hart 上的所有其他中断和异常，且无法被软件禁用 —— 即使清除 mstatus.MIE 寄存器也无法屏蔽该类中断。
2. RNMI 处理程序地址
RNMI 中断陷阱处理程序地址为设计实现定义（implementation-defined）。
RNMI 还关联一个异常陷阱处理程序地址，该地址同样为实现定义。
例如，部分实现可能将 mtvec 寄存器指定的地址用作 RNMI 异常陷阱处理程序。
3. RNMI 控制状态寄存器（CSR）
本扩展新增了以下机器模式（M-mode）CSR，以支持可恢复不可屏蔽中断：
3.1 可恢复 NMI 暂存寄存器（mnscratch）
mnscratch 是一个 MXLEN 位的读写寄存器，供 RNMI 陷阱处理程序保存和恢复被中断的上下文。
3.2 可恢复 NMI 程序计数器（mnepc）
mnepc 是一个 MXLEN 位的读写寄存器，进入 RNMI 陷阱处理程序时，其值将被设置为触发中断的指令地址（PC）。
-
mnepc 的最低位（mnepc [0]）恒为 0； -
仅支持 IALIGN=32（指令对齐方式为 32 位）的实现中，最低两位（mnepc [1:0]）恒为 0； -
若实现允许 IALIGN 在 16 位和 32 位之间切换（例如通过修改 misa 寄存器），则当 IALIGN=32 时，读取 mnepc [1] 会被掩码为 0（包括 MRET 指令的隐式读取），但该位仍可写入； -
mnepc 为 WARL（写任意值读合法值）寄存器，需支持存储所有有效虚拟地址，无需支持存储所有无效地址；写入前，实现可将无效地址转换为其支持的其他无效地址。
3.3 可恢复 NMI 原因寄存器（mncause）
mncause 用于存储 RNMI 的触发原因，编码规则如下：
-
若为中断触发：最高位（MXLEN-1）设为 1，最低位字段存储 RNMI 具体原因编码； -
若为中断触发但不支持 RNMI 原因编码：最高位（MXLEN-1）设为 1，最低位字段设为 0； -
若为机器模式下的异常（符合 Smdbltrp 扩展定义的双重陷阱场景）：最高位（MXLEN-1）设为 0，最低位字段存储触发双重陷阱的异常原因码。
3.4 可恢复 NMI 状态寄存器（mnstatus）
mnstatus 包含以下字段：
- MNPP（2 位字段）：进入 RNMI 陷阱处理程序时，存储被中断上下文的特权模式，编码方式与 mstatus.MPP 一致；
- MNPV（1 位字段）：进入 RNMI 陷阱处理程序时，存储被中断上下文的虚拟化模式，编码方式与 mstatus.MPV 一致；
- MNPELP（可选字段）：若实现 Zicfilp 扩展，该字段存储被中断上下文的前序 ELP（扩展特权级别）状态；触发 RNMI 陷阱时，MNPELP 将被设为当前 ELP 值，同时 ELP 清零；
- NMIE（1 位字段）：中断使能控制位
-
NMIE=1：允许不可屏蔽中断； -
NMIE=0：禁用所有中断（此时 hart 行为等同于 mstatus.MPRV 被清零，无论其实际配置）； -
复位后 NMIE 初始值为 0（RNMI 默认被屏蔽，以便软件初始化 RNMI 处理所需的数据结构和设备）； -
软件可将 NMIE 设为 1，但尝试清零 NMIE 无效（通常仅复位序列会显式设置 NMIE 位）。
注：NMIE 的可设置性并不支持 RNMI 嵌套 —— 直接支持嵌套需允许软件清零 NMIE，这与不可屏蔽中断的设计理念冲突。若需最小化下一次 RNMI 的响应延迟，软件可采用 “上半部分 / 下半部分”（top-half/bottom-half）模型：RNMI 处理程序仅将任务加入队列后立即返回，中断服务的主体逻辑在 RNMI 使能状态下异步执行。
-
对于 WFI（等待中断）指令：NMIE 属于全局中断使能位，其状态不影响 WFI 指令的运行； -
mnstatus 的其他位为保留位，软件应写入 0，硬件读取时应返回 0。
4. MNRET 指令
MNRET 是仅机器模式（M-mode）支持的指令，功能如下：
-
从 mnepc 恢复程序计数器（PC）； -
从 mnstatus 恢复特权模式和虚拟化模式； -
设置 mnstatus.NMIE（重新使能中断）； -
若恢复后的特权模式低于 M-mode，将 mstatus.MPRV 清零； -
若实现 Zicfilp 扩展，且新特权模式为 y，则将 ELP 设为 yLPE与 mnstatus.MNPELP 的按位与结果。
5. RNMI 工作流程
当检测到 RNMI 中断时，硬件执行以下操作：
-
将被中断的 PC 值写入 mnepc 寄存器； -
将 RNMI 类型写入 mncause 寄存器； -
将被中断上下文的特权模式写入 mnstatus 寄存器； -
清零 mnstatus.NMIE 位（屏蔽所有中断）； -
进入机器模式（M-mode），并跳转到 RNMI 陷阱处理程序地址。
RNMI 处理程序可通过 MNRET 指令恢复原执行流程：
-
从 mnepc 恢复 PC； -
从 mnstatus 恢复特权模式； -
设置 mnstatus.NMIE（重新使能中断）。
若 hart 在 mnstatus.NMIE=0（中断屏蔽状态）下执行机器模式代码时触发异常，处理逻辑与 NMIE=1 时一致，仅程序计数器（PC）会被设置为 RNMI 异常陷阱处理程序地址。
Smrnmi 扩展不改变 MRET 和 SRET 指令的原有行为：
-
MRET/SRET 不受 mnstatus.NMIE 位影响； -
执行 MRET/SRET 不会修改 mnstatus.NMIE 位。