为什么单独学习 RISC-V#

Linux 启动链路专辑以 RISC-V 作为主要实验架构，但这并不意味着可以跳过 RISC-V 本身。Linux 源码中的启动入口、寄存器、异常、中断和页表实现，都建立在具体的指令集和特权架构之上。

这套专辑专门补齐这部分基础：先理解 RISC-V 处理器提供了什么，再回到操作系统源码中观察 Linux 和 xv6 如何使用这些机制。

如果想进一步理解指令在硬件中如何执行，请转到 RISC-V CPU：从五级流水线到乱序多发。CPU 专辑负责 RTL、流水线、Cache、乱序执行和多发射；本专辑负责指令集与特权架构，二者共同构成从硬件到软件的基础。

当需要把这些架构语义落实为硬件时，可以继续阅读 RISC-V 硬件设计语言：Verilog、Chisel 与 BSV，对比三种语言如何实现同一个 CPU 模块。

专辑主线#

1
RV32I / RV64I 基础指令
2
        ↓
3
寄存器、函数调用与汇编
4
        ↓
5
特权级（M / S / U）
6
        ↓
7
异常、中断与 CSR
8
        ↓
9
虚拟内存与 Sv39 页表
10
        ↓
11
QEMU virt 与设备树
12
        ↓
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xv6 启动与 Linux RISC-V 启动

主要内容#

1. 基础指令集与汇编#

从整数寄存器、立即数、加载存储、分支跳转和函数调用约定开始，使用 RISC-V 汇编和交叉工具链编译最小程序。

2. 特权架构#

理解 M-mode、S-mode 和 U-mode 的职责，认识 CSR、ecall、mret、sret 以及操作系统为什么需要特权级切换。

3. 异常与中断#

通过定时器中断、系统调用和非法指令实验，观察 trap 入口、上下文保存、原因寄存器和返回路径。

4. 虚拟内存#

从地址转换和页表项开始，理解 Sv39、SATP、页表映射与缺页异常，为 Linux 内存管理专辑提供架构基础。

5. QEMU virt 平台#

使用 qemu-system-riscv64 启动裸机程序、xv6 和 Linux，结合设备树理解 CLINT、PLIC、UART 和 virtio 等设备如何呈现给软件。

6. 从 xv6 过渡到 Linux#

xv6 适合作为小型、可读的实验系统。我们会先追踪它的启动汇编、页表、trap 和调度，再把相同问题映射到 Linux RISC-V 的实现中。

实验工具#

RISC-V GNU toolchain；
qemu-system-riscv64；
GDB 与 OpenOCD（必要时）；
xv6-riscv；
Linux 源码；
objdump、readelf 和 make。

这套专辑关注的是“软件如何使用硬件提供的机制”。掌握这条线之后，再阅读 Linux 的 arch/riscv/、启动汇编、页表和异常处理代码时，就能理解代码背后的硬件约束，而不是只记住函数名。