¶ K1 概览
采用 SpacemiT K1 的开源 SBC：Banana Pi BPI-F3
¶ SpacemiT K1 简介
SpacemiT® Key StoneTM K1 是一款高性能、超低功耗 CPU，集成八个 RISC-V 核心和 SpacemiT® Daoyi™ AI 算力扩展。K1 具有以下特点：
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集成 SpacemiT® 自主创新的 X60™ RISC-V 处理器核心，符合 RISC-V 64GCVB 架构和 RVA22 标准。
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通过 RISC-V 自定义指令扩展 2.0 TOPS AI 算力，实现 CPU 与 AI 融合计算，并支持 TensorFlow Lite、TensorFlow、ONNX Runtime 等主流 AI 推理框架。
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通过不同粒度的电源岛和多级电源状态实现超低功耗，提升 K1 的能效与竞争力。
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提供功能完整的接口，支持更丰富的创新应用和产品。
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兼容主流操作系统，满足各种应用场景的需求。
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符合工业级可靠性标准
¶ 功能概述
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RISC-V 处理器
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-RISC-V SpacemiT® X60™ 双集群八核处理器
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-符合 RISC-V 64GCVB 架构和 RVA22 标准
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-Cluster0
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•四核，具备 2.0 TOPS AI 算力
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•每个核心 32K L1 Cache
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•512K L2 Cache
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•512KB TCM
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•256 位向量
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-Cluster1
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•四核
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•每个核心 32K L1 Cache
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•512K L2 Cache
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•256 位向量
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-DVFS 自适应工作电压范围为 0.6 V～1.05 V
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DDR 内存
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-双片选 32 位 LPDDR4/LPDDR4x SDRAM，速率 2666 Mbps，总容量最高 16GB
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-双片选 32 位 LPDDR3 SDRAM，速率 1866 Mbps，总容量最高 4GB
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RCPU（实时 CPU）系统
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-R-I2C (×1)
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-R-I2S (×2)
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-R-UART (×2)
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-R-CAN_FD (×1)
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-R-IR_RX (×1)
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-R-PWM (×10)
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-R-SPI (×1)
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外围控制器
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-GPIO (×128)
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•128 个引脚
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•可编程上拉/下拉
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•104x 1.8V IO
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•24x 1.8V/3.3V IO
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-UART (×10)
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•AP/BT/print
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-I2C (×10)
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•用于摄像头、重力传感器、电子罗盘、接近传感器、光线传感器、陀螺仪、指纹/NFC、PMIC 和触控等设备
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•8 路 I2C（I2C0/1/7 仅用于摄像头）+ 1 路 HDMI I2C + 1 路 PWR I2C
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-SPI (×4)
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•支持主从模式
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•用于 IMU、编解码器等设备
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•平台提供 4 路 SPI（1 路 QSPI、1 路 SPI LCD、2 路 SPI）
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-USB (×3)
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•USB 2.0 OTG
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•USB 2.0 Host
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•USB 3.0（与 PCIE PortA 复用）
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-PCIE (×3)
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•PCIE PortA Gen2x1
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•PCIE PortB Gen2x2
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•PCIE PortC Gen2x2
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-GMAC (×2)
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•10/100/1000 Mbps
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•RGMII
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-SDIO（×1，用于 Wi-Fi）
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•兼容 4 位 SDIO 3.0 UHS-I 协议，最高支持 SDR104
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-SD（×1，用于 TF 卡）
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•兼容 4 位 SD 3.0 UHS-I 协议，最高支持 SDR104
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-eMMC (×1)
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•兼容 8 位 eMMC 5.1，最高支持 HS400（200 MHz）
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-MIPI CSI（CSI-2 v1.1）4 Lane（×2）
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•4 Lane + 4 Lane 模式
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•4 Lane + 2 Lane 模式
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•4 Lane + 2 Lane + 2 Lane 模式（三摄像头） **-MIPI DSI (DSI v1.1) (×1)
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•4 Lane DSI
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-PWM (×20)
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-CAN-FD (×1)
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-IR-RX (×1)
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安全系统
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-RISC-V PMP 安全机制
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-安全启动
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-4K 位安全 eFuse
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-加密引擎（TRNG/AES/SM2/SM3/SM4/RSA/ECC/SHA2/HMAC）
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调试系统
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-CPU 和 MCU 子系统各配备一个 JTAG
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-UARTs
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-看门狗重启后保存 CPU/IO 寄存器快照
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引导系统
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-CPU 初始启动介质支持 SPI-NAND/SPI-NOR Flash/eMMC/SD
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-128KB Boot ROM
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辅助系统
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-每个 CPU/MCU 子系统均配备看门狗
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¶ 多媒体功能
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GPU
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-IMG BXE-2-32
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-支持 OpenGL ES 3.2
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VPU（视频处理单元）
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-H.265/H.264/VP8/VP9/MPEG4/MPEG2 解码，最高 4K@60fps
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-H.265/H.264/VP8/VP9 编码，最高 4K@30fps
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-支持同时进行 1080P@60fps 编码和 1080P@60fps 解码
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-支持同时进行 H.264/H.265 1080P@30fps 编码和 H.264/H.265 4K@30fps 解码
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显示
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-MIPI DSI 4 Lane 或 SPI 接口
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-最高支持 HD（1920x1080@60fps）
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-通过 RDMA 通道的上下层复用，支持最多 4 个全尺寸图层合成器、最多 8 个图层
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-支持 cmdlist 机制，可由硬件配置寄存器参数
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-支持并发写回，兼容 raw 和 AFBC 格式；写回路径支持抖动、裁剪和旋转
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-支持高级 MMU（虚拟地址）机制，在 90°/270° 旋转时几乎不会缺页
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旋转
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-支持色键和纯色填充
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-支持面板高级误差扩散和基于图案的抖动
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-图像源支持 AFBC/raw 两种格式
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-支持色彩饱和度/对比度增强
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-面板支持视频模式和 cmd 模式
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-通过嵌入式 DFC 缓冲区支持 DDR 频率动态变化
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-HDMI 1.4
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相机
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-双ISP
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•双 ISP，最高 16M@30fps
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•1 路 4 Lane CSI + 1 路 4 Lane CSI，或 4 Lane + 2 Lane + 2 Lane
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•RAW 传感器，向 DRAM 输出 YUV 数据
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•硬件 JPEG 编码器，最高支持 23M
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•支持 YUV/EXIF/JFIF 格式
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•AF/AE/AWB
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•人脸检测
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•数码变焦、全景视图
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•PDAF
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•PIP（画中画）
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•支持HDR
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•连续视频自动对焦
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•HW 3D 降噪
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音频
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-集成高品质音频编解码器与音频前端
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•ADC：90dB信噪比@20~20kHz
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•DAC：95dB SNR@20~20kHz
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•Class-G：95dB SNR@20~20kHz，31mW@32 Ω，THD -90dB
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•Class-AB：95dB SNR@20~20kHz，75mW@32 Ω，THD -90dB
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•Line-out 支持外接 Class-D 音频功放（PMIC 内 Class-D：95dB SNR@20~20kHz，[email protected]，10% THD+N，8 Ω 扬声器）
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-3 路 MIC 输入
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-用于降噪的立体声输入路径
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-立体声耳机输出
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-音频采样率：8kHz～48kHz
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-用于耳机插入和 Hook 键检测的麦克风偏置
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-用于自适应多速率（AMR）的四路声码器
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-噪声抑制和回声消除
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一般
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-工作温度：-40°C～85°C
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¶ 框图
¶ 规格参数
¶ CPU 子系统
¶ 概述
K1 的 CPU 子系统具有以下特性：
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包含两个非对称 CPU 集群：Cluster0 集成四个带 2.0 TOPS AI 算力扩展的 RISC-V SpacemiT® X60™ 核心；Cluster1 集成四个不带 AI 功能的 RISC-V SpacemiT® X60™ 核心
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每个高性能、低功耗 SpacemiT® X60™ CPU 核心均符合 RISC-V 64GCVB 架构和 RVA22 标准
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支持核心本地中断控制器 CLINT 和平台级中断控制器 PLIC
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符合 RISC-V Debug V0.13.2 标准
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看门狗复位时保存 CPU 关键信息快照，供调试使用
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针对各 CPU 核心和集群设计电源岛与两级电源策略，实现超低功耗
¶ SpacemiT® X60™ RISC-V 内核
X60™ 是一款创新、高效的处理器核心，集成 SpacemiT® Daoyi™ AI 创新扩展，符合 RISC-V 64GCVB 和 RVA22 标准。为满足当前与未来的计算需求，它采用多种 DSA 技术和微架构优化，为 AI 应用、机器学习、SLAM 等提供强大算力。X60™ 核心具有以下特点：
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RISC-V 64GCVB 和 RVA22 标准
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每个核心具有 32KB L1-I Cache 和 32KB L1-D Cache
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每个集群具有 512KB L2 Cache
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Cluster0 具有 512KB TCM（紧耦合内存），用于 AI 扩展
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L1 Cache 支持 MESI 一致性协议，L2 Cache 支持 MOESI 一致性协议
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矢量扩展：RVV1.0/VLEN 256/128-bit x2 执行宽度
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Cluster0 中集成自主设计的 AI 自定义指令
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支持 CLINT 和 PLIC，共 256 个中断
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支持 RISC-V 性能 PMU
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支持 SV39 虚拟内存
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支持 32 个符合 RISC-V 安全框架的 PMP 条目
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支持 RISC-V 调试框架
¶ 中断
平台中断控制器由 PLIC 和 CLINT 组成，由两个集群共享。异常处理（包括异常和中断）是处理器的重要功能，可把运行时事件转交给相应核心处理。这些事件包括硬件错误、指令执行错误、用户程序请求及服务产生的外部中断等。
X60 实现了处理器核心本地中断控制器（CLINT），它是一个内存地址映射模块，用于处理软件中断和定时器中断。
平台级中断控制器（PLIC）负责采样外部中断源、进行优先级仲裁并分配中断。在 PLIC 模型中，每个核心的机器模式与监管者模式都可作为中断目标。PLIC 支持 256 个外部中断源，每个中断均支持电平和边沿触发。
¶ 调试和跟踪
调试接口是软件与处理器交互的通道。用户可通过它读取 CPU 寄存器、内存内容及其他片上设备信息，也可执行程序下载等操作。
调试系统由调试软件、调试代理服务、调试器和调试接口组成。调试软件与调试代理服务通过网络互连，调试代理服务与调试器通过 USB 连接，调试器则通过 JTAG 接口与 CPU 通信。
JTAG 内存访问可采用 progbuf 或 sysbus 模式。progbuf 是通过 CPU 访问的常规 JTAG 方式；sysbus 则通过 SBA（System Bus Access）端口绕过 CPU，直接访问片上资源。
