RISC-V指令集介绍 - 整数基本指令集
1. 寄存器
32个x寄存器,RV32下x reg是32位宽
x0:硬连线 常数0 专门的零寄存器
x1-x31:31个通用reg
返回地址:没有强制要求那一个x作为lr,但是一般用x1
pc:额外的用户可见寄存器
2. 基本指令格式
四种基础指令格式 R/I/S/U
imm:立即数
rs1:源寄存器1
rs2:源寄存器2
rd:目标寄存器
opcode:操作码
example: C.LI 指令被扩展为 addi rd, x0, imm[5:0]。
3 整形运算
使用R或者I类指令
R类:寄存器-立即数
I类:寄存器-寄存器
整数计算不会造成运算异常
寄存器-立即数:
ADDI:将12位有符号立即数和rs相加,溢出忽略,直接使用结果的最低32bit,并存入rd
伪指令MV:"MV rd,rs"实际上是"ADDI rd, rs, 0"
SLTI:如果rs小于立即数(都是有符号整数),将rd置1,否则置0
SLTIU:和SLTI一致,不过都是无符号数
伪指令SEQZ:"SEQZ rd, rs" 实际上是 "SLTIU rd, rs1, 1"
ANDI/ORI/XORI:rs与有符号12位立即数进行and,or,xor操作
伪指令NOT:"NOT rd, rs"实际上是"XORI rd, rs1, -1"
shift是I类指令格式
SLLI:逻辑左移,低位移入0
SRLI:逻辑右移,高位移入0
SRAI:算数右移,符号移入高位
u类指令格式
LUI:创建32位无符号整数,存放立即数到rd的高20位,低12位置0
AUIPC:创建pc的相对地址,pc+无符号立即数(偏移量)=>rd
寄存器-寄存器:
ADD/SUB:rs1(+/-)rs2 => rd
SLT/SLTU: 如果rs1<rs2,rd写1; 否则rd为0
AND/OR/XOR: rs1与rs2进行and,or,xor操作
SLL/SRL/SRA: 和"寄存器-立即数"指令一致,将r2的低5位作为立即数即可
NOP指令:
实际上是ADDI x0,x0,0
4. 控制传输指令
1)非条件跳转:
JAL:J类指令,立即数+pc为跳转目标,rd存放pc+4(返回地址)
跳转范围为pc(+/-)1MB
JALR:I类指令,rs+立即数为跳转目标,rd存放pc+4(返回地址)
实现远跳转
2)条件跳转
所有分支指令使用B类指令格式,12位立即数+pc作为目标
跳转范围为pc(+/-)4KB
BEQ/BNE:rs1(==/!=)rs2, 分别在相等或者不等时,发生跳转
BLT:rs1 < rs2, 跳转
BGE:rs1 >= rs2, 跳转
5 加载存储指令
RV32I是一个加载/存储架构,只有load/store能访问内存,运算指令只操作寄存器
load是I类指令,store是S类指令
LOAD:rs作为基地址,加上有符号的偏移,读取到rd寄存器
STORE:rs1作为基地址加上有符号的偏移,作为内存地址,写入内容为rs2
6. 控制状态寄存器指令
寄存器-寄存器:读/写/修改 CSR
CSRRW:Atomic Read/Write CSR
读取CSR的值存入rd寄存器,并将rs存入CSR
另外:如果rd为x0,将不会执行
CSRRS:Atomic Read and Set Bits in CSR
读取CSR的值存入rd寄存器,并根据rs中高位对CSR置1
另外:如果rs为x0,将不会执行
CSRRC:Atomic Read and Clear Bits in CSR
读取CSR的值存入rd寄存器,并根据rs中高位对CSR置0
另外:如果rs为x0,将不会执行
立即数-寄存器:读/写/修改 CSR
CSRRWI/CSRRSI/CSRRCI
将CSRRW类寄存器中的rs换成立即数
另外:如果立即数为0,将不会执行
用户级系统指令:时钟和计数器
RV32I提供三个64位只读用户级寄存器:RDCYCLE[H]/RDTIME[H]/RDINSTRET[H]
使用CSRRS读取这三个寄存器的高32 bit
RDCYCLE:时钟周期计数
RDTIME:时间 tick数
RDINSTRET:指令数
参考文档: https://blog.csdn.net/zhangshuaiisme/article/details/80718496
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