指令集简介

寄存器

Saver保障执行前后R中的值不变->被调用函数(s0-11)压栈保存

指令编码

• imm用补码表示

概览

http://riscvbook.com/chinese/RISC-V-Reader-Chinese-v2p1.pdf

https://venus.cs61c.org/

• R类型指令: 寄存器-寄存器 算术/逻辑运算

• I类型指令: 寄存器-立即数 算术/逻辑运算 和所有load指令、ecall , Jalr,注意:imm只有12位,补码表示( -2048 ~ +2047)

  • I型imm带符号扩展到32位

• S类型指令: 所有store指令

  • 为保持源寄存器的编码与R型保持一致,分割imm

• SB类型指令: 所有branch指令

  • 12位立即数表示的偏移量为：（ -4096 ~ +4094） * 2 byte,注意一条指令长默认为4B
  • 

• U类型指令: 立即数加载至高20位（ 20-bit upper immediate ）指令

• J类型指令: jump指令

  • PC=PC+Offset (±1MB 范围， 即：immediate（ -2^19 ~ 2^19 ）* 2 bytes)

算术运算

逻辑运算

按位取与/或/非

传送指令

rd寄存器用于WB写回阶段,这里用rs2

lb(load byte)

控制流指令

注意jal SUM默认rd为ra用于调用,而jal x0 LOOP用于LOOP跳转

jal相对寻址

如果跳转目标离当前指令的2^20> 距离 > 2^10条指令(假设指令长4B)

U格式指令

LUI 将立即数设置在目标寄存器的高20位,低12位填0,与ADDI指令一起,设置一个32位立即数

伪指令

• jr ra:jalr变体
• mv dst reg1:addi dst reg1 ,x0
• li dst imm:转成addi与lui(load upper imm)
• la dst label:auipc(add upper imm to PC) dst <offset to label>

函数的调用与返回

• 主程序将参数放置在函数可以访问到的位置 ：a0–a7 (x10-x17):八个参数寄存器

• 函数调用 jal Procedure Address：将下一条指令的地址,保存在寄存器 $ra，跳转到PA

• 被调用的函数将执行结果存放在主程序可以访问的位置 ：a0-a1: 两个结果值寄存器

• 函数返回 jr $ra：跳转到寄存器 $ra 中记录的地址处取指令执行

• 注意！超出限定数量的参数、返回地址通过栈来传递

递归阶乘函数的调用过程:

练习

1.寄存器中的值有时是地址，有时是数据，在指令中，它们在形式上没有差别，只有通过（ ）才能识别它是数据还是地址。

A.时序信号

B.指令操作码或寻址方式位

C.寄存器编号

D.判断程序