RISC-V学习基础（三）

QEMU
一种计算机系统模拟软件，在GNU/Linux平台上使用广泛。
支持多种体系结构，例如RISC-V 32 64等
QEMU有两种主要运作模式：

User mode：直接运行应用程序。
System mode：模拟整个计算机系统，包括中央处理器及其它周边设备。

使用riscv gcc编译代码
-march：编译生成的程序可以运行在RISC-V 32位系统上并且支持整数乘法原子性指令集。
-mabi=ilp：一个长整数支持多少位

riscv64-unknown-elf-gcc -march=rv32ima -mabi=ilp32 hello.c

生成出来的可执行文件

不能在linux上直接执行

应该把此软件加载到RISCV板子上去运行
或者使用模拟器运行

qemu-riscv32 ./a.out

上述是在user mode下运行，只模拟到了Application层。开发操作系统时应该是system mode。

项目构造工具

make：一种自动化管理工具
makefile，配合make，用于描述构建工程过程中所管理的对象以及如何构造工程的过程。
隐式查找：当前目录下按顺序找寻文件名为：GNUmakefile、makefile、Makefile的文件。
显示查找：-f。
makefile：由一条或多条规则组成。

每条规则的组成

target：目标，可以是obj文件也可以是可执行文件。
-prerequisites：生成target所需要的依赖。
command：为了生成target需要执行的命令，可以有多条。

例如：

hello：hello.cgcc hello.c -o hello

make的运行

汇编语言

汇编语言（Assembly language）是一种低级语言。
缺点：

难读
难写
难移植
优点：
灵活
强大
汇编语言的应用场景：
需要直接访问底层硬件的地方
需要对性能执行极致优化的地方

汇编语言语法介绍（GNU版本）
一个完整的RISC-V汇编程序（也就是一个.s文件，大写的S包含一些预处理指令，例如#include #define等，小写的s就是纯汇编指令构成的文件）由多条语句（statement）组成。
一条典型的RISC-V汇编语句由3部分组成。
[label:][operation][comment]

label（标号）：GNU汇编中，任何以冒号结尾的标识符都会被认为是一个标号。相当于为一个地址取了一个名字（每条机器指令加载到CPU中都是有一个地址的）。
operation：可以有多种类型。（1）instruction（指令）：直接对应二进制机器指令的字符串。（2）pseudo-instruction（伪指令）：为了提高代码编写的效率，可以用一条伪指令指示汇编器产生多条实际的指令。（3）directive（指示/伪操作）：通过类似指令的形式（以.开头），通知汇编器如何控制代码的产生等，不对应具体的指令。（4）macro：采用.macro/.endm自定义的宏。
comment（注释）：常用方式以#开始到当前行结束。

RISC-V汇编指令操作对象

寄存器：32个通用寄存器，x0~x31。在RISC-V中，Hart（处理器执行的最小单元）在执行算术逻辑运算时所操作的数据必须直接来自寄存器。
内存：Hart可以执行在寄存器和内存之间的数据读写操作。读写操作使用字节（Byte）为基本单位进行寻址。RV32可以访问最多2³²个字节的内存空间。

最右边是低地址位，最左侧是高地址位。
x0寄存器不能对它进行写操作，进行读操作时永远读出来为零。
pc寄存器不能对它进行直接的访问。

RISC-V汇编指令编码格式

指令长度：ILEN1 = 32bits (RV32I)
指令对齐：IALIGN = 32bits（RV32I）
32个bit划分为不同的域（field）
funct3（占3个bit）/funct7（占7个bit）和 opcode 一起决定最终的指令类型
指令在内存中按照小端序排列。

opcode一共有7位，第0位和第1位永远是11。
例如ADD指令的opcode

最低两位——第零位和第一位都是11，
接下来2-4位为一组，
再接着5-6位为一组。
对应高位就是01100——OP

主机字节序（HBO Host Byte Order）

一个多字节整数在计算机内存中存储的字节顺序称为主机字节序，或者称为本地字节序。
不同类型CPU的HBO不同，分为大端序（Big-Endian）和小端序（Little-Endian）。

小端序：数据的低位字节存放在内存的低地址。

六种指令格式

R-type（Register）：每条指令中有3个fields，用于指定3个寄存器的参数——rs2、rs1（source：源）和rd（destination 存放最终结果的寄存器）。各个寄存器占5个bit，最多能表达32个寄存器。
I-type（Immediate）：每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为12bits）imm[11:0]。
S-type（Store）：每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为12bits，但field的组织方式与I-type不同）。用来访问内存的一种指令。
B-type（Branch）：每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为12bits，但取值为2的倍数）。与分支跳转有关系。
U-type（Upper）：每条指令含有一个寄存器参数再加上一个立即数参数（宽度为20bits，用于表示一个立即数的高20位）。
J-type（Jump）：每条指令含有一个寄存器参数再加上一个立即数参数（宽度为20bits）。

要学习的汇编指令分类：

常用的一些伪指令与基本指令的对应关系

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