RISC-V(1)——RISC-V是什么，有什么用

news/2024/5/2 14:24:19/文章来源:https://blog.csdn.net/wangguchao/article/details/132432826

目录

1. RISC-V是什么

2. RISC-V指令集

3. RISC-V特权架构

4. RiscV的寄存器描述

5. 指令 

5.1 算数运算—add/sub/addi/mul/div/rem

 5.2 逻辑运算—and/andi/or/ori/xor/xori

5.3 位移运算—sll/slli/srl/srli/sra/srai

5.4 数据传输—lb/lh/lw/lbu/lhu/lwu/sb/sh/sw

5.5 比较指令—slt/slti/sltu/sltiu

5.6 条件分支指令—beq/bne/blt/bge

5.7 无条件跳转指令—j/jal/jalr

1. RISC-V是什么

         RISC发明者是美国加州大学伯克利分校教师David Patterson，RISC-V（拼做risk-five）是第五代精简指令集，也是由David Patterson指导的项目，但许多贡献者是该大学以外的志愿者和行业工作者。

        指令集是一个CPU的基石，要实现CPU 计算和控制功能，就必须定义好一系列与硬件电路相匹配的指令系统。指令就是我们交代CPU 要执行的操作，指令集就可以简单理解为指令的集合。我们把cpu 能够识别的指令汇总在一起就构成了一个指令集。不同的CPU 有不同的指令集，根据他们的繁简程度可以分为两种：复杂指令集CISC 和精简指令集 RISC。

2. RISC-V指令集

        RISC-V就是RISC的第五代指令集架构。而RISC-V目标就是“成为一种完全开放的指令集架构，可被任何学术机构或商业组织自由使用”。       

         RISC-V指令集由“基本指令集 + 扩展指令集”组成。

        基本指令集是必选的，扩展指令集是可选的。意思就是可以根据你的实际需求，选择需要使用的指令。例如在一个项目中，如果不需要用到压缩指令，那么就不需要把压缩指令添加进来，从而做到定制化，这也是RISC-V的一大特点。

        RISC-V指令集有RV32I、RV32E、RV64I、RV64E、RV64I等等，RV代表RISC-V，32/64代表32位或64位，I和E都是基本指令集，在I和E的基础上，可以添加D（双精度浮点扩展）、M（整数乘除法）、A（原子扩展）、C（压缩扩展）等扩展指令。例如，在RV64I基础上，添加原子、整数乘除法、双精度浮点、压缩指令，则该指令集称为RV64IMADC。

基本指令集和扩展指令集描述如下：

名称类别说明
RV32I基础指令整数指令：包含算法、分支、逻辑、访存指令，有32个32位寄存器。能寻址32位地址空间
RV64I基础指令整数指令：包含算法、分支、逻辑、访存指令，有32个64位寄存器。能寻址64位地址空间
RV128I基础指令整数指令：包含算法、分支、逻辑、访存指令，有32个128位寄存器。能寻址128位地址空间
RV32E基础指令与RV32I一样，只不过只使用前16个（0~15）32位寄存器
M扩展指令包含乘法、除法、取模求余指令
F扩展指令单精度浮点指令
D扩展指令双精度浮点指令
Q扩展指令四倍精度浮点指令
A扩展指令原子操作指令：比如比较并交换，读改写等指令
C扩展指令压缩指令：单指令长度为16位，主要用于改善程序大小
P扩展指令单指令多数据（Packed-SIMD）指令
B扩展指令位操作指令
H扩展指令支持（Hypervisor）管理指令
J扩展指令支持动态翻译语言指令
L扩展指令十进制浮点指令
N扩展指令用户中断指令
G通用指令包含I、M、A、F、D 指令

        我们可以选择一个基础指令集，加上若干个扩展指令集进行搭配使用，就可以得到我们想要的指令集架构，进而根据这样的指令架构，设计出贴合我们需求的CPU。其中最核心部分是一个基础指令集，叫做RV32I。RV32I 包含的指令是固定不变的，这为编译器设计人员，操作系统开发人员和汇编语言程序员提供了稳定的基础框架。

3. RISC-V特权架构

        ARM有7种工作模式，而RISC-V也有不同的模式，这些模式在RISC-V中也被称为特权架构。

RISC-V总共有四种模式，分别是U、S、H和M模式： 

模式缩写编码
机器模式M11
HypervisorH10
监管者模式S01
用户模式U00
  • U模式被编码为00
  • S模式编码为01
  • H模式编码为10
  • M模式编码为11

        Level越高，等级越高。等级越高，拥有的访问权限也更高。按照特权等级，有高到低依次为M、H、S、U。

        上图中编码为10的模式是保留的，这个模式实际上就是H模式，H模式是用作虚拟化，但是目前RISC-V对虚拟化还不太完善，基本不支持。因此上图并没有将H模式标出来，而是作为保留。也正是因此，有人经常将RISC-V的模式说成三种U、S和M。

  • U模式：User，用户模式
  • S模式：Supervisor，监管者模式
  • M模式：Machine，机器模式

        以RISC-V Linux为例，Linux应用程序处于U模式，Linux内核/uboot处于S模式，M模式则是OpenSBI。M模式拥有最高访问权限，Linux内核如果要访问CSR寄存器，则必须由S模式切换到M模式，由OpenSBI读取CSR寄存器，然后将数据返回给内核。

        M模式是必须要选择的，RISC-V的裸机代码都运行在M模式下。

4. RiscV的寄存器描述

RISC-V定义了32个通用寄存器和一个PC寄存器，32个通用寄存器如下：

寄存器ABI名称说明
x0zero0值寄存器，硬编码为0，写入数据忽略，读取数据为0
x1ra用于返回地址（return address）
x2sp用于栈指针（stack pointer）
x3gp用于通用指针（global pointer）
x4tp用于线程指针
x5t0用于存放临时数据或者备用链接寄存器
x6~x7t1~t2用于存放临时数据寄存器
x8s0/fp需要保存的寄存器或者帧指针寄存器
x9s1需要保存寄存器
x10~x11a0~a1函数参数或者返回值寄存器
x12~x17a2-a7函数传递参数寄存器
x18~x27s2-s11需要保存的寄存器
x28~x31t3~t6用于存放临时数据寄存器

5. 指令 

5.1 算数运算—add/sub/addi/mul/div/rem

add rd,rs1,rs2：将寄存器rs1与rs2的值相加并写入寄存器rd。
sub rd,rs1,rs2：将寄存器rs1与rs2的值相减并写入寄存器rd。
addi rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值与立即数imm相加并存入寄存器rd。
mul rd,rs1,rs2：将寄存器rs1与rs2的值相乘并写入寄存器rd。
div rd,rs1,rs2：将寄存器rs1除以寄存器rs2的值，向零舍入并写入寄存器rd。
rem rd,rs1,rs2：将寄存器rs1模寄存器rs2的值并写入寄存器rd。

 5.2 逻辑运算—and/andi/or/ori/xor/xori

and rd,rs1,rs2：将寄存器rs1与rs2的值按位与并写入寄存器rd。
andi rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值与立即数imm的值按位与并写入寄存器rd。
or rd,rs1,rs2：将寄存器rs1与rs2的值按位或并写入寄存器rd。
ori rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值与立即数imm的值按位或并写入寄存器rd。
xor rd,rs1,rs2：将寄存器rs1与rs2的值按位异或并写入寄存器rd。
xori rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值与立即数imm的值按位异或并写入寄存器rd。

5.3 位移运算—sll/slli/srl/srli/sra/srai

//左移会在右边补0，逻辑右移会在最高位添0，算数右移在最高位添加符号位。sll rd,rs1,rs2：将寄存器rs1的值左移寄存器rs2的值这么多位，并写入寄存器rd。
slli rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值左移立即数imm的值这么多位，并写入寄存器rd。
srl rd,rs1,rs2：将寄存器rs1的值逻辑右移寄存器rs2的值这么多位，并写入寄存器rd。
srli rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值逻辑右移立即数imm的值这么多位，并写入寄存器rd。
sra rd,rs1,rs2：将寄存器rs1的值算数右移寄存器rs2的值这么多位，并写入寄存器rd。
srai rd,rs1,imm：将寄存器rs1的值算数右移立即数imm的值这么多位，并写入寄存器rd。

5.4 数据传输—lb/lh/lw/lbu/lhu/lwu/sb/sh/sw

//在RISC-V中1word=4Bytes=32bits。l是load的首字母，即加载数据；s是store的缩写，即存储数据。b，h，w分别是byte，half word，word的首字母，除此之外还有存取双字的d，即double word。lb rd,offset(rs1)：从地址为寄存器rs1的值加offset的主存中读一个字节，符号扩展后存入rd
lh rd,offset(rs1)：从地址为寄存器rs1的值加offset的主存中读半个字，符号扩展后存入rd
lw rd,offset(rs1)：从地址为寄存器rs1的值加offset的主存中读一个字，符号扩展后存入rd
lbu rd,offset(rs1)：从地址为寄存器rs1的值加offset的主存中读一个无符号的字节，零扩展后存入rd
lhu rd,offset(rs1)：从地址为寄存器rs1的值加offset的主存中读半个无符号的字，零扩展后存入rd
lwu rd,offset(rs1)：从地址为寄存器rs1的值加offset的主存中读一个无符号的字，零扩展后存入rd
sb rs1,offset(rs2)：把寄存器rs1的值存入地址为寄存器rs2的值加offset的主存中，保留最右端的8位
sh rs1,offset(rs2)：把寄存器rs1的值存入地址为寄存器rs2的值加offset的主存中，保留最右端的16位
sw rs1,offset(rs2)：把寄存器rs1的值存入地址为寄存器rs2的值加offset的主存中，保留最右端的32位

5.5 比较指令—slt/slti/sltu/sltiu

有符号数：
slt rd,rs1,rs2：若rs1的值小于rs1的值，rd置为1，否则置为0
slti rd,rs1,imm：若rs1的值小于立即数imm，rd置为1，否则置为0
无符号数：
sltu rd,rs1,rs2：若rs1的值小于rs1的值，rd置为1，否则置为0
sltiu rd,rs1,imm：若rs1的值小于立即数imm，rd置为1，否则置为0

5.6 条件分支指令—beq/bne/blt/bge

beq rs1,rs2,lable：若rs1的值等于rs2的值，程序跳转到lable处继续执行
bne rs1,rs2,lable：若rs1的值不等于rs2的值，程序跳转到lable处继续执行
blt rs1,rs2,lable：若rs1的值小于rs2的值，程序跳转到lable处继续执行
bge rs1,rs2,lable：若rs1的值大于等于rs2的值，程序跳转到lable处继续执行

5.7 无条件跳转指令—j/jal/jalr

j label：程序直接跳转到lable处继续执行
jal rd,label：用于调用函数，把下一条指令的地址保存在rd中（通常用x1），然后跳转到label处继续执行
jalr rd,offset(rs)：可用于函数返回，把下一条指令的地址存到rd中，然后跳转到rs+offset地址处的指令继续执行。若rd=x0就是单纯的跳转（x0不能被修改）

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.luyixian.cn/news_show_160812.aspx

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系dt猫网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

Redis(缓存预热，缓存雪崩，缓存击穿，缓存穿透)

Redis(缓存预热，缓存雪崩，缓存击穿，缓存穿透)

目录 一、缓存预热 二、缓存雪崩 三、缓存击穿 四、缓存穿透 一、缓存预热 开过车的都知道，冬天的时候启动我们的小汽车之后不要直接驾驶，先让车子发动机预热一段时间再启动。缓存预热是一样的道理。 缓存预热就是系统启动前，提前将相关的…
阅读更多...
单片机的ADC

单片机的ADC

如何理解ADC。ADC就是将模拟量转换成数字量的过程，就是转换为计算机所能存储的0和1序列，比如将模拟量转换为一个字节，所以这个字节的大小要能反应模拟量的大小，比如一个0-5V的电压测量量（外部输入电压最小0V,最大为5V&…
阅读更多...
三次握手四次挥手

三次握手四次挥手

三次握手和四次挥手是什么 TCP 是面向连接的协议，所以使用 TCP 前必须先建立连接，而建立连接是通过三次握手来进行的，断开连接是通过四次挥手来进行的。 建立连接：三次握手 关于下方用到的SYN ACK标志位，请点击此处…
阅读更多...
算法通关村十二关 | 字符串经典题目

算法通关村十二关 | 字符串经典题目

字符串问题&#xff0c;大家记得模板思路即可&#xff0c;一个类型的题目有很多种。 1. 字符串反转的问题 1.1 反转字符串 题目&#xff1a;LeetCode344: 思路 还是我们常见的双指针问题&#xff0c; left字符数组头部指针&#xff0c;right字符数组尾部指针。当left < r…
阅读更多...
Java IO流（五）Netty实战[TCP|Http|心跳检测|Websocket]

Java IO流（五）Netty实战[TCP|Http|心跳检测|Websocket]

Netty入门代码示例(基于TCP服务) Server端 package com.bierce.io.netty.simple; import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap; import io.netty.buffer.ByteBuf; import io.netty.buffer.Unpooled; import io.netty.channel.*; import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGro…
阅读更多...
智能井盖传感器，物联网智能井盖系统

智能井盖传感器，物联网智能井盖系统

随着城市人口的不断增加和城市化进程的不断推进&#xff0c;城市基础设施的安全和可靠性变得愈发重要&#xff0c;城市窨井盖作为城市基础设施重要组成部分之一&#xff0c;其安全性事关城市安全有序运行和居民生产生活安全保障。 近年来&#xff0c;各地都在加强城市窨井盖治理…
阅读更多...
前端工程化概述

前端工程化概述

软件工程定义&#xff1a;将工程方法系统化地应用到软件开发中 前端发展历史 前端工程化的发展历史可以追溯到互联网的早期阶段&#xff0c;随着前端技术的不断演进和互联网应用的复杂化&#xff0c;前端工程化也逐渐成为了前端开发的重要领域。以下是前端工程化的主要发展里程…
阅读更多...
Shiro学习总结

Shiro学习总结

第一章 入门概述 1.概念 shiro是一个Java安全框架&#xff0c;可以完成&#xff1a;认证、授权、加密、会话管理、与web集成、缓存… 2.优势 ● 易于使用&#xff0c;构建简单 ● 功能全面 ● 灵活&#xff0c;可以在任何应用程序环境中工作&#xff0c;并且不需要依赖它们…
阅读更多...
TCP半连接队列和全连接队列

TCP半连接队列和全连接队列

目录 什么是 TCP 半连接队列和全连接队列&#xff1f; TCP 全连接队列溢出 如何知道应用程序的 TCP 全连接队列大小&#xff1f; 如何模拟 TCP 全连接队列溢出的场景&#xff1f; 全连接队列溢出会发生什么 ? 如何增大全连接队列呢 ? TCP 半连接队列溢出 如何查看 TC…
阅读更多...
数据结构入门 — 顺序表详解

数据结构入门 — 顺序表详解

前言 数据结构入门 — 顺序表详解 博客主页链接&#xff1a;https://blog.csdn.net/m0_74014525 关注博主&#xff0c;后期持续更新系列文章 文章末尾有源码 *****感谢观看&#xff0c;希望对你有所帮助***** 文章目录 前言一、顺序表1. 顺序表是什么2. 优缺点 二、概念及结构…
阅读更多...
【Midjourney电商与平面设计实战】创作效率提升300%

【Midjourney电商与平面设计实战】创作效率提升300%

不得不说&#xff0c;最近智能AI的话题火爆圈内外啦。这不&#xff0c;战火已经从IT行业燃烧到设计行业里了。 刚研究完ChatGPT&#xff0c;现在又出来一个AI作图Midjourney。 其视觉效果令不少网友感叹&#xff1a;“AI已经不逊于人类画师了!” 现如今&#xff0c;在AIGC 热…
阅读更多...
ubuntu18.04复现yolo v8之CUDA与pytorch版本问题以及多CUDA版本安装及切换

ubuntu18.04复现yolo v8之CUDA与pytorch版本问题以及多CUDA版本安装及切换

最近在复现yolo v8的程序&#xff0c;特记录一下过程 环境&#xff1a;ubuntu18.04ros melodic 小知识&#xff1a;GPU并行计算能力高于CPU—B站UP主说的 Ubuntu可以安装多个版本的CUDA。如果某个程序的Pyorch需要不同版本的CUDA&#xff0c;不必删除之前的CUDA&#xff0c;…
阅读更多...
【AndroidStudio】java.nio.charset.MalformedInputException: Input length = 1

【AndroidStudio】java.nio.charset.MalformedInputException: Input length = 1

java.nio.charset.MalformedInputException: Input length 1 可以参考这个文章处理下编码格式&#xff1a;https://blog.csdn.net/twotwo22222/article/details/124605029java.nio.charset.MalformedInputException: Input length 1是因为你的配置文件里面有中文或者是你的编…
阅读更多...
Ansible 自动化安装软件

Ansible 自动化安装软件

例子如下&#xff1a; 创建一个名为/ansible/package.yml 的 playbook : 将 php 和 mariadb 软件包安装到 dev、test 和 prod 主机组中的主机上 将 RPM Development Tools 软件包组安装到 dev 主机组中的主机上 将 dev 主机组中主机上的所有软件包更新为最新版本 --- - name:…
阅读更多...
自定义滑动到底部触发指令，elementUI实现分页下拉框

自定义滑动到底部触发指令，elementUI实现分页下拉框

在 main.js 中添加 // 自定义滑动到底部指令 Vue.directive(selectLoadMore, {bind(el, binding) {// 获取element-ui定义好的scroll盒子const SELECTWRAP_DOM el.querySelector(.el-select-dropdown .el-select-dropdown__wrap)SELECTWRAP_DOM.addEventListener(scroll, fun…
阅读更多...
MyBatis动态语句且如何实现模糊查询及resultType与resultMap的区别---详细介绍

MyBatis动态语句且如何实现模糊查询及resultType与resultMap的区别---详细介绍

前言 前面我们学习了如何使用Mybatis实现简单的增删改查。今天我们来学习如何使用动态语句来根据不同的条件生成不同的SQL语句。这在实际开发中非常有用&#xff0c;因为通常查询条件是多样化的&#xff0c;需要根据实际情况来拼接SQL语句&#xff0c;那什么是MyBatis动态语句呢…
阅读更多...
JW0818近电报警芯片

JW0818近电报警芯片

JW0818 市电感应报警电路适用于电业人员和电信行业施工人员的安全保护用品–近电预警器 报警电路。 特别注意芯片引脚6&#xff0c;输出信号是方波&#xff0c;而不是高低电平&#xff1b;在产品开发过程遇到这个坑。
阅读更多...
Vue+Axios搭建二次元动态登录页面(mp4视频格式)

Vue+Axios搭建二次元动态登录页面(mp4视频格式)

最近想做一个前端登录页面&#xff0c;背景好看的&#xff0c;格式中规中矩的&#xff0c;这么难&#xff1f;我自己创一个吧&#xff01; 效果图如下&#xff1a; 源码可以参考我的github&#xff0c;复制源码即可用&#xff1a;gym02/loginPage_Vue: 使用VueAxios搭建的动态…
阅读更多...
DataLoader

DataLoader

机器学习的五个步骤&#xff1a; 数据模块——模型——损失函数——优化器——训练 在实际项目中&#xff0c;如果数据量很大&#xff0c;考虑到内存有限、I/O 速度等问题&#xff0c;在训练过程中不可能一次性的将所有数据全部加载到内存中&#xff0c;也不能只用一个进程去加…
阅读更多...
PDF校对工具正式上线，为用户提供卓越的文档校对解决方案

PDF校对工具正式上线，为用户提供卓越的文档校对解决方案

为满足当下对数字化文档校对的精准需求&#xff0c;我们今日正式发布全新的PDF校对工具。经过深入的技术研发与细致的测试&#xff0c;该工具旨在为企业和个人用户带来一个高效且准确的PDF文档校对平台。 PDF校对工具的主要特性&#xff1a; 1.全面性校对&#xff1a;工具支持…
阅读更多...
推荐文章
最新文章

Copyright @ 2022~2023

友情链接： 我的编程经验分享 一条长河网 尧图网站开发 尧图建网站 广利置业