[计算机硬件] RISC-V 汇编指令笔记
RISC-V 汇编指令笔记本文主要作为RISC-V Instruction的一个梳理。RISC-V Instruction 的格式通常为 Operation code + Destination register + First operand register + Second oprand register如，add x1, x2, x0 对应的 opcode = add; rd = x1; rs1 = x2; rs2 = x0.
对于RISC-V，有32个寄存器，分别是：RISC-V寄存器表
寄存器调用名字 用途存储者
x0zero常数0 N.A.
x1ra 返回地址 Caller
x2sp 栈指针 Callee
x3gp 全局指针 /
x4tp 线程指针 /
x5-x7t0-t2 临时存储 Caller
x8s0/fp 保存用寄存器/帧指针（配合栈指针界定一个函数的栈） Callee
x9 s1 保存用寄存器 Callee
x10-x11 a0-a1 函数参数/返回值 Caller
x12-x17 a2-a7 函数参数 Caller
x18-x27 s2-s11 保存用寄存器 Callee
x28-x31 t3-t6 临时存储 Caller
f0-f7 ft0-ft7 浮点临时存储 Caller
f8-f9 fs0-fs1 浮点保存用寄存器 Callee
f10-f11 fa0-fa1 浮点函数参数/返回值 Caller
f12-f17 fa2-fa7 浮点函数参数 Caller
f18-f27 fs2-fs11 浮点保存用寄存器 Callee
f28-f31 ft8-ft11 浮点临时存储 Caller
tips: callee:是一个指针，指向拥有这个arguement对象的函数； caller:保留着调用当前函数的函数的引用。
而RISC-V RV32标准指令集有以下几种框架：
[*]R-format for register-register arithmetic/logical operations
[*]I-format for register-immediate arith/logical operations and loads
[*]S-format for stores
[*]B-format for branches
[*]U-format for 20-bit upper immediate instructions
[*]J-format for jumps
[*]Others:Used for OS & Syncronization
R即Reg相关；I即立即数相关；S存储相关；B分支相关；U高位数相关（因为一条32位指令中无法表示高达32位的数据）；J跳转相关。
tips: about arithmetic & logical operations.
[*]逻辑右移(LSR)是将各位依次右移指定位数，然后在左侧补0，算术右移(ASR)是将各位依次右移指定位数，然后在左侧用原符号位补齐。
[*]逻辑左移与算术左移操作相同。
[*]RISC-V采用小端格式（Little-Endian），即低位字节排放在内存的低地址端，高位字节排放在内存的高地址端。
R-Format通常是xxx rd, rs1, rs2。31 0
Funct7rs2rs1Funct3rdopcode
755357
Opcode = 0110011Funct7 + Funct3 + opcode defines what operation to perform.
Funct7Funct3opcode用途
ADD00000000000110011加法
SUB01000000000110011减法
SLL00000000010110011左移
SLT00000000100110011Set Less Than:= rs1 < rs2 ? 1:0
SLTU00000000110110011SLT Unsigned
XOR00000001000110011异或
SRL00000001010110011逻辑右移
SRA01000001010110011算术右移
OR00000001100110011或
AND00000001110110011与
相关伪指令：mv rd, rs = addi rd, rs, x0nop = addi r0, r0, x0not rd, rs = xori rd, rs, 111111111111Note:因为某事突然发现RISC-V好像没有循环移位的指令（未查证），要实现循环移位估计要三条指令以上。 I-FormatOpcode 0010011
Immediaters1Funct3rdopcode
125357
Shift-by-immediaters1Funct3rdopcode
0x0000055357
第一部分包括ADDI, SLTI, SLTIU, XORI, ORI, ANDI（立即数有12位） 和SLLI, SRLI, SRAI（立即数仅有5位）。第二部分包括load instruction，格式同ADDI（12位的立即数） Load Opcode 0000011 有LB(load byte) ，LH(load halfword=2 bytes)， LW，LBU(load unsigned byte)，LHU(load unsigned halfword) S-FormatOpcode 0100011
immrs2rs1Funct3immopcode
755357
包括SB，SW，SH
B-FormatOpcode 1100011
immimmrs2rs1Funct3immimmopcode
16553417
可以表示-4096~4094的范围Note：The 12 immediate bitsencodeeven 13-bit signed byte offsets (lowest bit of offset is always zero, so no need to store it).包括BEQ，BNE，BLT(branch less than: if <, then branch) ，BGE(branch greater than or equal: if >=, then branch) ，BLTU，BGEU。
相关伪指令：beqz x1, label = beq x1, x0, labelbnez x1, label = bne x1, x0, label
U-Format
immrdopcode
2057
LUI – Load Upper Immediatelui rd, upper im(20-bit) e.x. lui x10, 0x87654 # x10 = original value → 0x87654000AUIPC – Add Upper Immediate to PCe.x. auipc t0, 1 # t0 = original value → PC + 0x00001000 auipc t0, 0 # t0 = original value → PC
相关伪指令：加载立即数
li rd, imm(32-bit) = lui rd, imm(20-bit) addi rd, rd, imm(12-bit)
加载地址 la rd, label = auipc rd, imm(20-bit) addi rd, rd, imm(12-bit)
J-Format
immimmimmimmrdopcode
1101857
jal x0, label Discard return addressjal ra, function_name Call Function within 218 (1 instruction = 22 bytes).
jr ra
# Call function at any 32-bit absolute addresslui x1, <high 20-bit>jalr ra, x1, <low 12-bit> Call Function at 32-bit absolute address # Jump PC-relative with 32-bit offsetauipc x1, <high 20-bit>jalr x0, x1, <low 12-bit> Jump within 32-bit
相关伪指令:j label = jal x0, labelret = jr ra = jalr x0, ra, 0
Acknowledgement
[*]UC Berkeley CS61C
[*]http://www.kvakil.me/venus/ 可以在线编译RISC-V的工具
本篇完，感谢关注：RISC-V单片机中文网
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