RISC-V学习-第一篇[指令类型]

RISC-V学习-第一篇[指令类型]

本文是RVSC-V处理器学习的第一篇文章，对RV32IMAFDC指令集的学习笔记。

1. 运算指令 立即数运算指令

addi rd,rs1,imm[11:0]

功能

1.将rs1与12位立即数（进行符号位扩展）相加，并将结果存到rd寄存器中去，如果结果溢出，舍弃溢出位，不做处理，保留低32位结果
2.addi rd,rs1,0指将rs1寄存器中的值存入rd中去

为什么没有立即数减法 *** 作？
因为addi运算是带符号位进行运算的，可以用addi rd,rs1,-10实现rd=rs1-10功能

寄存器运算指令

add rd,rs1,rs2
sub rd,rs1,rs2

功能

1.将rs1与rs2相加，并将结果存到rd寄存器中去，如果结果溢出，舍弃溢出位，不做处理，保留低32位结果,sub指令类似

x0特殊寄存器

通过硬件方式，x0寄存器固定为0，为只读寄存器

add x3,x4,x0

功能

1.将x4赋值给x3

rv32有32个寄存器，从x0到x31
zero:x0

2. 访问存储指令

首先明确一下,在RV32中1字（word）=4(bytes)=32(bit),内存是以字节为单位，一个字的内存由4字节组成。默认小端模式其中寄存器访问速度大概是DRAM的100~500倍。小端模式下，一个字的地址与它最低位的字节地址相同。

c code：
	int A[100];
	g=h+A[3]
s code:
	lw x10,12(x15) 
	add x11,x12,x10

x15存放A数组的基地址，12表示偏移量(偏移地址)，12（x15）即表示A[3]
注意：偏移地址在RV32中在字为 *** 作单元的指令中需为4的倍数，如：lw、sw

功能

1.lw读一个32位的数据，存入寄存器中。

lb、lbu、sw、sb

lb    rd,offset[11:0](res)  #读一个8位数据，并进行符号位扩展  用于有符号数
lbu   rd,offset[11:0](res)  #读一个8位数据，并进行高位补零	   用于无符号数**
sw    rs2,offset[11:0](res) #写
sb    rs2,offset[11:0](res) #写

为什么需要符号位或者高位扩展？
因为当从存储器读一个8位数据到寄存器时，寄存器为32位故需要扩展。

3.条件判断转移指令 3.1 条件跳转

指令后加u代表对无符号数 *** 作

beq    rs1,rs2,label  #相等跳
bne    rs1,rs2,label  #不相等跳
bge    rs1,rs2,label  #大于等于跳  有符号数
bgeu    rs1,rs2,label  #大于等于跳  无符号数
blt    rs1,rs2,label  #小于
bltu   rs1,rs2,label #

if-else例子：

3.2 无条件跳转

j label #无条件跳转

4.逻辑运算指令

and rd,rs1,rs2	将rs1和rs2进行与运算，结果存rd
or  rd,rs1,rs2	将rs1和rs2进行或运算
xor rd,rs1,rs2	将rs1和rs2进行异或或运算
sll rd,rs1,rs2	逻辑左移（低位补零）
srl rd,rs1,rs2	逻辑右移（高位补零）
sra rd,rs1,rs2	算术右移（高位补符号位）

逻辑非实现：使用异或 *** 作，例如：xor rd,rs1,0xff，表示rs1寄存器低八位取非算术右移与逻辑右移运算区别？
逻辑运算不考虑符号位，右移左边直接添零，算术运算考虑符号位，左边添加符号位
在算术运算中右移n位并不一定代表除以2的n次方，如图

小练习

答案：0x3400

5. 函数调用

1.每条指令都以32位(4字节)机器码形式存放在存储器中
2.函数数调用的六个过程
①. 函数调用时，执行函数前，先将调用中要用到的参数保存；
②.控制权移交给调用的功能函数；
③.申请存储空间，满足执行过程中内存开耗
④.执行函数的功能 *** 作
⑤.函数执行完后，保存结果数据，同时还原函数执行过程中使用到的寄存器值、释放分配给函数的本地存储空间（局部变量等）。
⑥.释放控制权

函数调用常用到的寄存器

a0-a7(x10-x17):8个寄存器用于传递参数，a0-a1常用于传递返回值
x1(ra):用于放置原函数返回地址
x2(sp):堆栈指针
s0-s11和s2-s11：用于保存原函数的关键数据，不受破坏

注意： ra寄存器中的返回地址，为当前地址+4，zero代指x0寄存器 hard zero

解释：j label和jr r1的区别是j是跳转到一个具体的地址，而jr是跳转到一个寄存器地址，sum的函数调用肯定会发生在不同地点，故函数返回值都不相同一般使用ret指令代替jr ra指令使用jal ra,label跳转指令，可保存函数返回值到ra中去,值为pc+4

6.函数调用及栈的使用