Skip to content

ics2024.md

Latest commit

 

History

History
140 lines (104 loc) · 4.21 KB

ics2024.md

File metadata and controls

140 lines (104 loc) · 4.21 KB
Raw

RISC_V ISA

📘 参数解释

名称 含义 出现在哪类指令 来自哪里？
rd 目标寄存器 所有带结果的指令 是 x0~x31 中一个
rs1 源操作数1 几乎所有指令 是 x0~x31 中一个
rs2 源操作数2 大部分算术/逻辑/跳转指令 是 x0~x31 中一个
imm 立即数（常量） I型、S型、B型、U型、J型等 是写死在指令里的常量

📘 RISC-V 把指令按格式分成几种常见类型，每种类型有不同的编码结构：

类型 用途 特点
R-type 两个寄存器之间运算 没有立即数
I-type 一个寄存器 + 一个立即数 有 12 位立即数
S-type 存储指令 把寄存器的值存到内存
B-type 条件跳转 分支判断用
U-type 高位立即数 设置高 20 位
J-type 无条件跳转 跳转用

寄存器 & 指令格式

什么是寄存器（register）？

寄存器是 CPU 内部用来 临时存数据 的地方，你可以把它当作一个 小容量、超级快的内存单元。

RISC-V 有 32 个这样的寄存器：x0 到 x31，每个寄存器都有个别名，比如：

  • x1 通常叫 ra（return address）
  • x2 是 sp（stack pointer）
  • x10～x17 用作参数寄存器（a0~a7）

什么是立即数（immediate）？

立即数是指令中直接写的常量，比如 5, -1，这些不是从寄存器里来的，而是“写死”的数。

指令解释

ADDI rd, rs1, imm

👉 作用：rd = rs1 + imm （把一个寄存器 + 一个立即数，结果写回 rd）

  • imm 是一个 12 位的带符号数（范围 -2048 到 2047）
  • “sign-extended” 意思是扩展成 32 位的时候要保留正负号
  • 不会报溢出错（就算溢出了也只保留结果的低 32 位）

📌 小知识点：

  • ADDI rd, rs1, 0 就是把 rs1 的值原封不动地复制给 rd，相当于 MV rd, rs1

SLTI rd, rs1, imm

👉 作用：如果 rs1 < imm（按有符号数比较），则 rd = 1，否则 rd = 0

比如：

SLTI x5, x6, 0   ; 如果 x6 是负数，x5=1；否则 x5=0

SLTIU rd, rs1, imm

👉 作用：功能和 SLTI 类似，但用的是 无符号数比较。

特别例子：

SLTIU x5, x6, 1

这是一个非常巧妙的用法，用来判断 x6 是否等于 0！

因为：

  • 如果 x6 == 0，确实 0 < 1（无符号）
  • 如果 x6 != 0，那就是大于或等于 1，结果是 false

所以它相当于：

SEQZ x5, x6   ; “Set if EQual to Zero”

ANDI / ORI / XORI

这三个指令就是把寄存器的值和一个立即数按位操作：

指令 作用
ANDI rd, rs1, imm rd = rs1 & imm （按位与）
ORI rd, rs1, imm rd = rs1 | imm （按位或）
XORI rd, rs1, imm rd = rs1 ^ imm （按位异或）

📌 特别用法：

XORI x5, x6, -1
  • -1 在二进制是全1
  • XOR 一个数和 0b111...111 的结果就是每一位取反
  • 所以它实现了：
NOT x5, x6

PA架构相关

+---------------------+
|      NAVY Apps      | ← 学生写用户程序 (用户态)
+---------------------+
        ↓  syscall
+---------------------+
|     Nanos-lite OS   | ← 学生实验操作系统（内核态）
+---------------------+
        ↓ AM调用
+---------------------+
|      AM 抽象机      | ← 学生不修改，用于屏蔽硬件差异
+---------------------+
        ↓ 运行平台
+---------------------+
|      NEMU 模拟器    | ← RISC-V 教学模拟器，完全开源
+---------------------+

AM = TRM + IOE + CTE + VME + MPE
  • TRM(Turing Machine) - 图灵机, 最简单的运行时环境, 为程序提供基本的计算能力
  • IOE(I/O Extension) - 输入输出扩展, 为程序提供输出输入的能力
  • CTE(Context Extension) - 上下文扩展, 为程序提供上下文管理的能力
  • VME(Virtual Memory Extension) - 虚存扩展, 为程序提供虚存管理的能力
  • MPE(Multi-Processor Extension) - 多处理器扩展, 为程序提供多处理器通信的能力