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RSIC-V指令集架构

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    [LV.5]

    RISC-V最佳新人RISC-V活跃会员RISC-V热心会员RISC-V推广达人

    发表于 2020-7-25 19:48:10 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    1. 指令编码格式
    RISC-V本身就是模块化的指令集,可以灵活的进行组合,具有相当多的可配置型。
    例如某处理器核支持 RV32GC(RV64IMAFDC) 模块化指令集:


    32位:32位地址空间,即通用寄存器宽度为32位
    I:基本整数指令子集,支持32个通用整数寄存器
    M:支持整数乘法与除法指令
    A:支持存储器原子操作指令和Load-Reserved / Store-Conditional指令
    F:支持单精度浮点指令
    D:支持双精度浮点指令
    C:支持编码长度为16位的压缩指令,提高代码密度
    Machine Mode Only:只支持机器模式


    RISCV架构推荐使用地址对齐的存储器读写操作,但也支持地址非对齐的操作。


    RISCV仅支持小端模式的memory读写


    RISCV读写存储器不支持自增或自减模式。


    指令格式
    在RSIC-V中,所有指令都是32位的,并且在存储器中必须在4字节边界对齐。由于是RSIC架构,指令关于原寄存器和目的寄存器的编码格式固定。
    在基本ISA中,分别有一下四种指令格式。


    每日新资讯-RSIC-V指令集架构risc-v单片机中文社区(1)


    rs1,rs2是源寄存器地址,rd是目的寄存器地址,opcode是指令操作码,funct是功能码(操作码的数据宽度)
    例如sw rs2, imm(rs1)


    2. 指令类型

    有关指令执行参考链接:计算机体系结构——指令的执行和流水线技术


    (1).存储器访问指令
    数据传送指令只能完成读一个操作数或写一个操作数,并不能进行运算。


    见链接:RSIC-V——存储器访存指令


    (2).逻辑算术指令
    算术指令能完成读两个寄存器、对它们进行运算和写回运算的操作。


    (3).跳转指令
    子函数调用可分为保存现场和恢复现场,RISCV调用则较为简洁,它使用公用的程序库(专门用来保存和恢复现场),省去了保存和恢复的诸多指令。


    一,保存现场
    进入子程序后要用store指令,将当前上下文(通用寄存器等的值)保存到系统存储器的堆栈区(后入先出)


    二,恢复现场
    退出子程序时,用load指令将之前保存的上下文从系统存储器的堆栈区读出来

    3. RISC-V寻址空间划分


    (1).数据和指令寻址空间
    例如64位的RISC-V架构,指令和数据寻址空间为2的32次方。


    (2).CSR寻址空间
    专用的12为地址编码空间。


    4. RISC-V寄存器文件
    寄存器文件又称为寄存器堆,是CPU中多个寄存器组成的阵列,RSIC-V寄存器文件主要包含通用寄存器组、控制状态寄存器和一些特殊寄存器


    (1).通用寄存器组

    如果指令集定义为I,则包含32个通用寄存器,分别用x0-x31表示
    若定义为E(嵌入式架构),则包含16个通用整数寄存器,仅支持32位,,分别用x0-x15表示
    若定义为F/D(单精度/双精度),则另外增加32个独立的通用浮点寄存器,分别用f0-f31表示


    (2).控制状态寄存器(CSR)
    用于配置和记录一些运行的状态,CSR是Core内的寄存器,使用专门的12位地址编码空间。


    (3).程序计数器(PC)
    PC是指令存放在存储器中的地址位置。可以反映在某些通用寄存器或特殊寄存器中。但在RSIC-V架构中,程序要读取PC值,只能通过某些指令间接获得,如AUIPC指令。


    5. RSIC-V工作模式

    (1).机器模式
    必选项,另外两种可选,通常为简单的嵌入式系统


    (2).监督模式
    若支持该模式,另外两种须均支持,该模式下可以实现类似Unix的操作系统


    (3).用户模式
    此类系统实现用户和机器模式的区分,从而实现资源保护


    本篇完





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    题主优质好文
    相信自已,未来是自已创造的。
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