团队介绍

报名编号：CICC3940
团队名称：树上鸟儿成双队

fcsr寄存器包含浮点异常标志域(fflags)，不同的标志位表示不同的异常类型。如果浮点运算单元在运算中出现了相应的异常，则会将fcsr寄存器中对应的标志位设置为1，且会一直保持累积。软件可以通过写0的方式单独清除某个异常标志位。

根据IEEE-754标准，浮点运算需要指定舍入模式(rounding mode)，这有助于确定误差范围和编写数值库。最准确且最常见的舍入模式是舍入到最近的偶数（RNE）。舍入模式可以通过浮点控制和状态寄存器 fcsr 进行设置。

Risc-V架构浮点运算的舍入模式可以通过两种方式指定。

使用静态舍入模式，浮点指令编码中有3位作为舍入模式域，不同的舍入模式编码如下图，Risc-V支持5种合法的舍入模式。如果舍入模式编码为101或110，则为非法模式；如果舍入模式编码为111，则意味着使用动态舍入模式。如果使用动态舍入模式，则使用fcsr寄存器中的舍入模式域，舍入模式域定义如上图，如果fcsr寄存器中的舍入模式域指定为非法的舍入模式，则后续浮点指令会产生非法指令异常。

如果处理器不想使用浮点单元，比如把浮点单元关电以节省功耗，可以使用csr写指令将mstatus寄存器的FS域设置成0，将浮点单元的功能予以关闭。当浮点单元功能关闭后，任何访问浮点csr寄存器的操作或者执行浮点指令的行为将会产生非法指令异常。

Risc-V规定，对于非规格化数(subnormal Numbers)的处理完全遵循IEEE754定义。根据IEEE-754标准，在浮点数的表示中，有一类特殊编码数据属于NaN（not a number）类型，且NaN分为Signaling-NaN和Quiet-NAN。Risc-V架构规定，如果浮点运算的结果是一个NaN数，那么使用一个固定的NaN数，将之命名为Canonical-NaN。单精度浮点对应的Canonical-NaN数值为0x7fc00000,双精度浮点对应Canonical-NaN数值为0x7ff80000_00000000

如果同时支持单精度浮点（F扩展指令子集）和双精度浮点(D扩展指令子集)，由于浮点通用寄存器的宽度为64位，Risc-V架构规定单精度浮点指令产生的32位结果写入浮点通用寄存器(64位)时，将结果写入低32位，而高位全部写入数值1，RiscV架构规定此种做法称之为NaN-Boxing。NaN-boxing可以发生在如下情形：

对于单精度浮点数的读（Load）/写（store）指令和传送(Move)指令（包括FLW，FSW，FMV.W.X，FMV.X.W）,如果需要将32位的数值写入通用浮点寄存器，则采用NaN-boxing的方式；如果需要将浮点通用寄存器中的数值读出，则仅使用其低32位值。

对于单精度浮点运算（compute）和符号注入（sign-injection）指令，需要判断其操作数浮点寄存器中的值是否为合法的NaN-Boxed值，即高位都是1，如果是，则正常使用其低32位，如果不是，则将此操作数当作Canonical-NaN来使用。

对于整数至单精度的浮点转化指令（比如FCVT.S.X），则采用NaN-boxing的方式写回浮点通用寄存器。对于单精度浮点至整数的转化指令（比如FCVT.X.S），需要判断其操作数浮点寄存器中的值是否为合法的NaN-boxed值（即高位都为1）。如果是，则正常使用其低32位，如果不是，则将此操作数当作Canonical-NaN来使用。