RISC-V匯編基礎(chǔ)的三大塊知識(shí)

2023-06-16 16:07:39來源：架構(gòu)師李肯

1 前言

(相關(guān)資料圖)

玩嵌入式的，或多或少都接觸ARM。

但是近些年隨著科技的發(fā)展，CPU的架構(gòu)家族中，新增了一個(gè)叫RISC-V的家伙。

RISC-V(讀作“RISC-FIVE”)是基于精簡指令集計(jì)算(RISC)原理建立的開放指令集架構(gòu)[1](ISA)，V表示為第五代RISC(精簡指令集計(jì)算機(jī)[2]),表示此前已經(jīng)四代RISC處理器原型芯片。每一代RISC處理器都是在同一人帶領(lǐng)下完成，那就是加州大學(xué)伯克利分校的David A. Patterson教授。與大多數(shù)ISA相反，「RISC-V ISA可以免費(fèi)地用于所有希望的設(shè)備中，允許任何人設(shè)計(jì)、制造和銷售RISC-V芯片和軟件」。它雖然**不是第一個(gè)開源的的指令集(ISA)**，但它很重要，因?yàn)樗谝粋€(gè)被設(shè)計(jì)成可以根據(jù)具體場(chǎng)景可以選擇適合的指令集的指令集架構(gòu)?；赗ISC-V指令集架構(gòu)可以設(shè)計(jì)服務(wù)器CPU[3]，家用電器cpu，工控cpu和用在比指頭小的傳感器中的cpu。

更多詳細(xì)介紹，請(qǐng)參考百度百科[4]，RISC-V簡介[5].

2 RISC-V知識(shí)圖譜

本文先列個(gè)大綱，后續(xù)有時(shí)間再補(bǔ)充。

3 RISC-V匯編基礎(chǔ)三大塊

這里整理了RISC-V匯編中非常基礎(chǔ)的三大塊知識(shí)，了解了這三大塊內(nèi)容基本可以看懂甚至編譯一些簡單的匯編程序。

3.1 尋址方式

RISC-V分支指令尋址，在之前的B類型指令就是其中之一。這種格式可以表示從-4096到4094的分支地址，以2的倍數(shù)表示。B型格式包括一個(gè)7位操作碼、一個(gè)3位功能碼、兩個(gè)5位的寄存器操作數(shù)（ rs1和 rs2)和一個(gè)12位地址立即數(shù)。該地址使用特殊的編碼方式，簡化了數(shù)據(jù)通路設(shè)計(jì)，但使組裝變得復(fù)雜。下面這條指令

其中條件分支的操作碼是11001112，而bne 的funct3碼是0012 RISC-V的無條件跳轉(zhuǎn)–鏈接指令(jal),是分支尋址的另一種方法，也是唯一使用J型格式的指令。該指令由一個(gè)7位操作碼、一個(gè)5位目標(biāo)寄存器操作數(shù)(rd)和一個(gè)20位地址立即數(shù)組成。鏈接地址，即jal之后的指令的地址,被寫入rd 中。

如果程序的地址必須適合這個(gè)20位字段，則意味著沒有程序可能大于220，所以另一種方法是指定一個(gè)與分支地址偏移量相加的寄存器，這樣就允許程序大到264，并且仍然能夠使用條件分支指令，以便分支指令可以按如下來計(jì)算:

程序計(jì)數(shù)器=寄存器內(nèi)容＋分支地址偏移量這樣就允許程序大到2^64，并且仍然能夠使用條件分支指令

立即數(shù)尋址，操作數(shù)是指令本身的常量。寄存器尋址,操作數(shù)在寄存器中。基址或偏移尋址，操作數(shù)于內(nèi)存中，其地址是寄存器和指令中的常量之和。PC相對(duì)尋址,分支地址是PC和指令中常量之和。注: 「加載和存儲(chǔ)對(duì)字節(jié)、半字、字或雙字的訪問有不同的版本」。

3.2 寄存器的用途

3.2.1 RISC-V的寄存器列表

3.2.2 RISC-V寄存器在匯編代碼中使用

3.3 匯編指令

RISC-V有六種基本指令格式：

R 類型指令,用于寄存器-寄存器操作I 型指令，用于短立即數(shù)和訪存 load 操作S 型指令，用于訪存 store 操作B 類型指令，用于條件跳轉(zhuǎn)操作U 型指令，用于長立即數(shù)J 型指令，用于無條件跳轉(zhuǎn)

3.3.1 其他

本人有RISC-V相關(guān)的學(xué)習(xí)資料若干份，這些都是非常經(jīng)典使用的學(xué)習(xí)材料，感興趣的可以掃碼VX聯(lián)系我。

4 更多分享

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