RV32I基础整数指令集
一、一页的图形表示
以下面为例：
可以表示四个RV32I指令：slt,slti,sltu,sltiu
二、指令格式
指令格式有六种，如下图
R类型指令用于寄存器寄存器操作；I型指令用于短立即数和访存load操作；S型指令用于访存store操作；B类型指令用于条件跳转操作；U型指令用于长立即数；J型指令用于无条件跳转；
将上述的指令格式与第一节中的指令内容结合，即可得到所有的RV32I指令操作码，如下图
指令格式的优势
1、指令只有六种格式，并且所有的指令都是32位长，简化指令编码。ARM-32，x86-32都有许多不同的指令格式，使得解码部件在低端实现中偏昂贵，在中高端处理器设计中容易带来性能挑战。
2、指令提供三个寄存器操作数，而不是想x86-32一样，让源操作数和目的操作数共享一个字段。当一个操作天然就需要三个不同的操作数，但是ISA只提供了两个操作数是，编译器或者汇编程序就需要多使用一条搬运指令move，来保存目的寄存器的值。
3、对于所有指令，要读写寄存器的标识符总是在同一位置，意味着在解码指令之前，就可以先开始访问寄存器。
4、立即数字段总是符号扩展，符号位总是在指令中最高位。这意味着可能成为关键路径的立即数符号扩展，可以在指令解码之前进行。
三、RV32I寄存器
RV32I有31个寄存器加个一个值恒为0的x0寄存器。与之相比，ARM-32只有16个寄存器，x86-32甚至只有8个寄存器。
不同之处
为常量0单独分配一个寄存器是RISC-V ISA简单的一个很大的因素。相比于许多ARM-32和x86-32原生指令操作，这两个指令集中没有零寄存器。我们可以用RV32I指令完成功能相同的操作，只需使用零寄存器为操作数。
程序计数器（PC）是ARM-32的16个寄存器之一，意味着认可改变寄存器的指令都可能导致分支跳转。使硬件分支预测变得复杂，在典型的ISA中，仅有10%到20%的指令为分支指令，而在ARM-32中，任何指令都可能是分支指令。而分支预测的准确性对于良好的流水线性能至关重要。另外将PC作为一个寄存器也意味着可用的通用寄存器少了一个。
四、RV32I整数运算
简单的算术指令（add,sub），逻辑指令（and,or,xor），移位指令（sll,srl,sra）。他们从寄存器读取两个32位的值，并将32位结果写进目标寄存器。而且还有这些指令的立即数版本。
小于时置位的指令（slt,sltu,slti,sltiu），可以检查两个寄存器间或立即数的所有关系。
加载立即数到高位（lui）：将20位常量加载到寄存器的高20位。接着便可以使用标准的立即指令来创建32位常量。这样仅使用2条32位RV32I指令，便可构造一个32位常量。
向PC高位加上立即数（auipc）仅用2条指令，可以基于当前PC以任意偏移量转移控制流或着访问数据。
不同之处
RISC-V无字节或者半字宽度的整数计算操作。操作始终是以完整的寄存器宽度。内存访问需要的能量比算术运算高几个数量级。因此，低宽度的数据访问可以节省大量的能量，但低宽度的运算不会。
RV32I不包含乘法和除法，包含在可选的RV32M中。
五、RV32I的load和store
加载和存储32位字（lw,sw），加载有符号和无符号字节和半字（lb,lbu,lh,lhu）和存储字节半字（sb,sh）。有符号字节和半字符号扩展为32位再写入目的寄存器。即使是自然数据类型更窄，低位宽数据也是被扩展后再处理，这使得后续的整数计算指令能正确处理所有的32位。在文本和无符号整数中常用的无符号字节和半字，在写入目标寄存器之前都被无符号扩展都32位。
加载和存储的支持唯一寻址模式是符号扩展12位立即数到基地址寄存器，这在x86-32中被称为位偏移寻址模式。
不同之处
RV32I省略了ARM-32和x86-32的复杂寻址模式。另外，ARM-32提供的寻址模式并非适用于所有数据类型，但RV32I寻址不会歧视任何数据类型。RISC-V可以模仿某些x86寻址模式。
六、RV32I条件分支
RV32I可以比较两个寄存器并根据比较结果进行分支跳转。比较可以是，相等（beq），不相等（bne），大于等于(bge)，小于（blt）。最后两种比较有符号比较，相应的无符号比较bgeu,bltu。
由于RISC-V指令长度必须是两个字节的倍数，分支指令的寻址方式是12位的立即数乘以2，符号扩展它，然后将得到值加到PC上作为分支的跳转地址。
不同之处
RISC-V去掉了MIPS-32，Oracle SPARC等指令集中被广为诟病的延迟分支特性等。对于条件分支，他还没有向ARM-32和x86-32那样使用条件码。条件码的存在使得大多数指令都需要吟诗设置一些额外状态，这使乱序执行的以来计算复杂化。还省略了x86-32中的循环指令：loop，loope，loopz，loopne，loopnz。
七、RV32I无条件跳转
跳转并链接指令（jal）具有双重功能，若将下一条指令PC+4的地址保存到目标寄存器中，通常是返回地址寄存器ra，便可以用它来实现过程调用。如果使用零寄存器（x0）替换ra作为目标寄存器，则可以实现无条件跳转，因为x0不能更改。像分支一样，jal将其20位分支地址乘以2，进行符号位扩展后再添加到PC上，便得到了跳转地址。
跳转和链接指令的寄存器版本（jalr）同样是多用途的。他可以调用地址是动态计算处理的函数，或者也可以实现调用返回（只需ra作为源寄存器，零寄存器（x0）作为目的寄存器）。
不同之处
RV32I避开了错综复杂的程序调用指令，例如x86-32的进入和离开指令，或Intel Itanium,Oracle SPARC和Cadance Tensilica中的寄存器窗口。
八、RV32I杂项
控制状态寄存器指令（csrrc,csrrs,csrrw,csrrci,csrrsi,csrrwi）可以轻松的访问一些程序性能计数器。对于这些64位计数器，一次可以读取32位。这些计数器包括系统时间，时钟周期以及执行的指令数目。
ecall指令用于向运行时环境发出请求，例如系统调用。调试器使用ebreak指令将控制转移到调试环境。
fence指令对外部可见的访存请求，如设备I/O和内存访问等进行串行化。外部可见指对处理器的其他核心、线程、外部设备或协处理器可见。fence.i指令同步指令和数据流。在执行fence.i指令之前，对于同一个硬件线程，RISC-V不保证用存储指令写到内存指令去的数据可以被被取指令取到。
不同之处
RISC-V使用内存映射I/O而不是像x86-32一样，使用in,ins,insb,insw和out,outs,outsb等指令来进行I/O。为支持字符串处理，RISC-V实现了字节存取，而不是像x86-32那样实现了rep,movs,coms,scas,lods等16条特色的字符串处理指令。
RV32I基础整数指令集相关推荐
- RISC-V指令集架构------RV32I基础整数指令集
0. 基本整数指令集的分类 RISC-V指令集分为基础指令集和扩展指令集,此外又根据不同的处理器位宽分为32位.64位和128位指令集,比如RV32I就表示32位处理器的基本整数指令集,此外,为了进一 ...
- RV32I：RISC-V 基础整数指令集
目录 RV32I指令 指令格式 RV32I寄存器 RV32I 整数计算 RV32I load 和 Store 条件分支 无条件跳转 RV32I 杂项 RV32I特性 一个例子 参考 提升计算性能并且让 ...
- Android逆向基础——Dalvik 指令集
Dalvik指令集是学习Android虚拟机中必不可少的知识点,它是被Android虚拟机所识别且直接执行的指令. Dalvik是基于寄存器指令集,他的几乎所有指令操作都来自对寄存器的操作,而不像x8 ...
- python基础整数和浮点数（一）
解释: 二进制是0和1,开头以0b或者0B开头 8进制开头是0o或者0O 10进制什么也没有 16进制0x或者0X python查看类型:a = 10,type(a) ,显示整数 解释: a=1.2d ...
- riscv指令集基础
riscv学习参考自如下的书,感谢几位优秀的老师和同学的工作,让我不用看英文. RISC-V 手册(中文版) 翻译:勾凌睿.黄成.刘志刚 校阅:包云岗 还有感谢Patterson等人,创造出如此优秀的 ...
- 处理器指令编码可重定义的方法_RISC-V学习笔记1 《基于FPGA与RISC-V的嵌入式系统设计》第3章 RISC-V指令集...
今天读了顾长怡的<基于FPGA与RISC-V的嵌入式系统设计>第3章 RISC-V指令集,做了一些简单的笔记. 1.这本书既然要基于RISC-V讲嵌入式系统设计,就必须要介绍RISC-V的 ...
- RISC-V架构P扩展指令集的研究与实现（一）
本专栏旨在介绍RISC-V指令集架构中P指令集扩展的相关内容,包括指令集的主要特点.应用场景,译码.执行的实现方式,以及如何提升CPU内核的性能,并以阿里巴巴旗下半导体公司平头哥推出的玄铁E906开源 ...
- 一种全新的指令集架构RISC-V
目录 RISC-V指令集架构介绍 通用寄存器模型 RISC-V特权级 RISC-V指令集描述 RISC-V总结 RISC-V指令集架构介绍 RISC-V(英文发音为"risk-five&qu ...
- RISC-V 指令格式和6种基本整数指令
指令格式是指令使用二进制编码表示的结构形式,一般一条指令分为操作码和地址码两部分: 一.操作码 操作码表示指令的属性功能和执行的指令类型.操作数对应的二进制位数决定了计算机能够实现的最大指令数目.例如 ...
最新文章
- 如何更好的创建Java对象
- 视频、音频打时间戳的方法及其音视频同步(播放)原理
- 动态加载NT驱动（源码）
- 控制項學習三（從繼承開始）
- html重绘text,使用DrawText重绘C++
- 为什么越来越多的人都拒绝办信用卡？
- 电力系统潮流计算matlab程序,大神们，求个电力系统潮流计算的matlab程序。
- [C++] C++标准中定义的实体（entity）/ 声明 / 定义
- python win32api教程_解放双手——python win32api 入门
- 智慧路灯多功能综合杆 智慧照明 改善道路景观
- 大三上学期学期总结及百度实习感受
- WordPress优化教程让WordPress打开速度更快
- html家庭家谱网页,怎样编写自己小家庭的家谱
- 网络共享计算机怎么连接,两台电脑连接成局域网如何设置_两台电脑连接局域网共享的设置步骤-win7之家...
- Nuvoton新唐单片机利用 CAN 总线技术解决楼宇电梯控制问题
- Notepad++的字体设置加Consolas和微软雅黑混合字体
- 思科tar格式IOS升级方法
- 6.Postman之批量执行
- C#框架设计之浅谈SOA与钝化模式
- 基于R语言的聚类分析（k-means,层次聚类）