本期内容如下：

1. RV32I 指令应用注意事项
2. 指令立即数取值范围
3. RISC-V汇编伪指令

图1

一、RV32I 指令应用注意事项

RISC-V为了追求硬件设计上的简化，很多功能并没有单独实现，而是通过编译器来自动完成对未实现指令的自动转换，编译器会利用已有基本指令来完成对未有指令功能的扩充，由于RISC-V指令设计的巧妙，这种扩充，并不会损失太多CPU性能。

如：

X0寄存器，也被称为zero，是一个只读寄存器，返回值永远为0，写入的任何数据都将被丢弃。基本指令借助于zero可以扩展出许多新的指令。

addi x0 , x0, 0 就等价与其他处理器指令的nop操作；

sub a0,x0,a1 就等价于取负数指令neg；

以上设计思路可以大大简化硬件设计。

1.1 善用伪指令

在用机器指令进行编写代码时，初学者总觉的，RV32I提供的指令集不完善，有些功能都没有实现，如nop，neg，mv，not等，为此直接用有限的机器指令编写代码，总觉的蹩脚，不够直接。

如，我们使用的nop功能时，其实编写的机器指令是addi x0 , x0, 0，像这样编写代码实在痛苦，整个代码也比较难读。为此，gnu汇编器提供的伪指令就派上用途了，实际编写“空”操作代码时，直接使用伪指令nop，在编译时候，汇编器会自动帮助将nop转换为addi x0，x0，0，这样就方便多了。

1.2 立即数的取值范围

RV32I中存在大量的立即数操作数指令，由于不同指令格式的立即数占用bit不同，其所能取的数值也是有限的，如果立即数超出实际指令范围，编译器将会报错。

如我们希望加载一个32bit常量数据0x12345678到t0寄存器中，不采用伪指令li t0,0x12345678的情况下，我们是找不到任何一条机器指令可以直接一步完成32bit立即数加载的，为了实现这一功能，我们可能想到的方法为如下代码:

addi  t0,zero,0x123       //加载0x12345678的高12bit到t0slli   t0,t0,12                   //t0<<12bit =>t0=0x123000addi t0,t0,0x456            //t0=t0+0x456=0x123456slli  t0,t0,8                      //t0<<8bit  =>t0=0x12345600addi t0,t0,0x78              //t0=t0+0x78=0x12345678

当然为了实现上述功能，也可采用他方法，之所以举这个例子是为了让大家知道，编写汇编代码时，机器指令的立即数是有位宽限制的，addi t0,zero,0x123345678 显然是一个错误指令。

二、指令立即数取值范围

不同立即数操作指令，立即数取值范围参见图2。

图2 立即数取值范围

三、RISC-V汇编伪指令

伪指令是汇编器提供的类似于机器指令的操作指令，伪指令在实际的处理器指令集中并没有被实现，编译器在编译汇编代码时，可以通过一条 或多条机器指令去实现伪指令对应的功能。这样做的目的，就是可以最大限度简化处理器指令集，降低处理器开发难度,使用伪指令可以更加快速方便的编写汇编代码。

RISC-V在原有机器指令的基础上，扩展了几十个伪指令，通过这些伪指令，我们可以非常方便的编写汇编代码，具体伪指令参见图3和图4。

为了理解和消化这些伪指令，读者需要耐心的练习相关操作。

图3 RISC-I 汇编伪指令1

图4 RISC-V汇编伪指令2

这里需要强调的几条指令，中

3.1 加载立即数

伪指令

li rd, imm(32-bit)

等效机器指令

lui rd, imm(20-bit)

addi rd, rd, imm(12-bit)

3.2 加载地址

伪指令

la rd, label　　　　

等效机器指令

auipc rd, imm(20-bit)

addi rd, rd, imm(12-bit)

3.3 调用任意32-bit 绝对地址

lui x1,

jalr ra, x1, (pc)=32bit 地址，即，调用32bit绝对地址

3.4 跳转相对PC的32bit偏移地址

auipc x1,

jalr x0, x1, (pc)=(pc)+32bit地址，即，跳转到当前指令前后32bit偏移地址处

RISC-V汇编指令学习贵在练习，坚持一段时间后，这将更好地帮助我们理解RISC-V处理器架构。