RV32I 基本指令集汇编解析
RV32I 基本指令集汇编解析@cctvjack
本文为作者自学RV用户指令集手册中RV32I基本指令集及其汇编格式的内容，参考RV 用户指令集手册。https://riscv.org/specifications/
还找到了中文版本的https://www.cnblogs.com/mikewolf2002/p/9654946.html
寄存器ABI名字
X0 zero
【21条】 整数计算指令，使用I类型（一个立即数和一个寄存器作为操作数），或者R类型（两个寄存器作为操作数），没有整数计算指令会导致算数异常。
整数 寄存器-立即数 指令
- addi rd, rs1, imm 表示将一个符号扩展的12bit imm加上rs1寄存器内容，然后写入rd寄存器，addi rd, rs1, 0 = mv rd, rs1
- slti rd, rs1, imm,表示set less than imm，表示如果rs1中的内容小于符号位扩展的12bit imm，那么rd就会被置1，否则置0.
- Sltiu rd, rs1, imm，表示小于立即数置1，u的意思是立即数当做无符号数，即立即数被符号位扩展之后，当做无符号数使用。注意，sltiu rd, rs1, 1，当rs1等于0的时候rd 置1，否则置0，这个指令功能与seqz rd rs，即等于0置1一样。
- Andi rd, rs1, imm，表示寄存器内容与立即数做按位与操作，结果写入rd
- Ori rd, rs1, imm，表示寄存器内容与立即数做按位或操作，结果写入rd
- Xori rd, rs1, imm，表示寄存器内容与立即数做按位异或操作，结果写入rd，注意，xori rd, rs1, -1执行的是按位取反操作，功能与not rd, rs一样。
移位一个常数位置，使用I指令，将rs1中的数进行移位 - Slli rd, rs1, imm表示shift left logical imm，将rs1中的数，逻辑左移imm这么多位数，逻辑移位的话都是填充0.
- Srli rd, rs1, imm表示shift right logical imm，表示逻辑右移，也是填充0
- Srai rd, rs1, imm表示shift right arithmetic imm，表示算数右移，即右移的时候，填充符号位。
U型指令
- Lui rd, imm表示load upper imm，用于构建32位立即数到rd中，低12位填充0，高20位是imm。注意，汇编的时候，imm的值只是立即数的高20位，低20位还要填充0.特别注意。
- Auipc rd, imm，add upper imm to pc,表示将立即数低12位填充0，构建32位偏移，然后加到这条auipc指令的pc上，然后写到rd里。注意auipc加上一条有12位立即数的jalr指令，可以跳到32位地址下的任意位置。
整数 寄存器-寄存器操作 R型 将rs1 rs2 做算数操作，然后写入rd
- Add rd, rs1, rs2 加法操作，忽略溢出
- slt rd, rs1, rs2 set less than rs1<rs2 就置1
- sltu rd, rs1, rs2 set less than 无符号比较
- and rd, rs1, rs2 按位与，逻辑与
- or rd, rs1, rs2 按位或，逻辑或
- xor rd, rs1, rs2 按位异或
- sll rd, rs1, rs2 shift left logical
- srl rd, rs1, rs2 shift right logical
- sub rd, rs1, rs2 减法
- sra rd, rs1, rs2 shift right arithmetic 算数右移，填充符号位。
NOP 指令
NOP指令使用addi x0 x0 0实现。
【2条】 控制转移指令，两种，一种无条件跳转，一种有条件分支，RV32I没有显式的分支延迟槽。如果跳转发生了缺页或者访问故障，那么就会报告异常。
- Jal rd, imm, jump and link, imm有20位，所以可以寻址正负1MB地址。Jal将jump指令（pc+4）之后的地址写入rd，一般软件调用使用x1作为返回地址寄存器，x5作为可选链接寄存器。如果rd是x0的话，就是一个普通的无条件跳转。
- Jalr rd, rs1, imm, Jump and link register, 使用I类型指令，目标地址通过符号扩展12bit imm加上rs1的内容得到，再把结果最低位置0（2字节对齐？用于压缩指令？）jump指令的后一条指令地址（pc+4）写入rd，作为返回地址。X0可以做rd，如果不需要返回。
备注，JALR+LUI可以实现32位绝对地址跳转，LUI先加载高20位imm，然后用JALR加载低12位跳转地址，合成32位跳转地址。
如果JAL JALR生成的目标地址不是4字节对齐的，就会报异常。
返回地址堆栈，用于返回地址预测，根据不同寄存器号来标识不同含义。
【6条】 条件分支，使用B类型格式，offset符号扩展后加上分支指令的地址来生成目标地址。寻址范围正负4KB
- Beq rs1, rs2, imm branch equal
- Bne rs1, rs2, imm branch not equal
- Blt rs1, rs2, imm branch less than, rs1 < rs2
- Blt rs1, rs2, imm branch less than
- Bge rs1, rs2, imm branch greater than rs1 >= rs2
- Bgeu rs1, rs2, imm branch greater than
备注，RV下最好使用JAL WITH RD=X0来做无条件跳转而不是恒为真的分支指令。
同样的，如果分支条件成立且目标地址不是4字节对齐的，那么会报异常，否则不会
【8条】 Load store
load 到 x0不管怎么样都会引起异常。Load是I类型，而STORE是s类型
有效地址是rs1加上符号扩展的12位偏移。Load将内存的值加载到rd，store将rs2的值加载到内存。
- Lw rd, rs1 imm或者写作 lw rd imm(rs1) 加载一个32位的值到rd load word
- Lh rd rs1 imm 加载一个16位的值，然后符号扩展后到rd load half word
- Lhu rd rs1 imm加载16位，0扩展到32位到rd
- Lb rd rs1 imm 加载8位，符号扩展到rd load byte
- Lbu rd rs1 imm 加载8位，0扩展到rd
- Sw rs1, rs2 imm或者写作 sw rs2 imm(rs1) 加载寄存器的32位到内存 save word
- Sh rs1 rs2, imm 加载低16位到内存 save half word
- Sb rs1 rs2 imm 加载低8位到内存 save byte
存储顺序指令 fence 规定了一些读写输出输出顺序
- Fence
- Fence.I
环境调用和断点调试 ,使用I型
- Ecall rd rs1 给执行环境提供服务请求
- Ebreak rd rs1 返回控制调试环境
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