RISC-V加载常量（立即数或地址）

皋陶

RISC-V使用I-type格式的指令和U-type格式的指令加载立即数，I-type格式包含12位立即数，U-type格式包含20位立即数，而且这20位是加载到寄存器的高20位的。 所以，一条I-type指令加上一条U-type指令就可以加载32位的常量，包括32位的立即数或内存地址。有些情况下只需要一条I-type指令，或者一条U-type指令就可以了。 mingdu.zheng at gmail dot com I-type和U-type指令格式定义如下： 小常量 这里的小常量是指 -2048 ~ 2047 之间的常量，I-type格式的12位立即数是表示成有符号数的，所以其立即数能表示的范围就是 -2048 ~ 2047 ，这个范围内的小常量只需要使用一条 I-type指令就可以了，不需要额外的U-type指令。例如加载常量1234到寄存器x14：

1. addi        x14,x0,1234

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低12位为零的32位常量

这种常量值需要U-type指令，不需要额外的I-type指令，例如加载常量0x12345000：

1. lui                x14,0x12345

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其它32位常量

除了上述两种特殊情况之外的其它32位常量，都需要I-type指令和U-type指令配合加载常量，例如加载常量0x12345678：

1. lui                x15,0x12345 # 首先加载常量的高20位
   
2. addi                x15,x15,0x678 # 再将低12位加到高20位

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和 Cortex-M 对比

相比之下，Cortex-M 加载32位常量，通常要把常量存储在代码段，然后通过LDR指令从代码段读取。RISC-V加载32位常量使用2条指令，占用8个字节；Cortex-M加载常量使用1条指令和1条常量，占用6个字节或8个字节（有16位长的LDR指令，也有32位长的LDR指令）。RISC-V使用2条指令，只需要访问指令总线，没有存储器加载的延时和总线冲突，Cortex-M因为要从代码段加载，既要访问指令总线也要访问数据总线，会有存储器加载延时和可能的总线冲突。

RV32 加载64位常量

在RV32架构下，需要两个寄存器来存储64位数，理论上讲可以使用两组I-type和U-type组合就可以加载64位常量，例如加载常量0x1234567812345678：

1. # 低32位存储在x14
   
2. lui                x14,0x12345
   
3. addi                x14,x14,0x678
   
4. # 高32位存储在x15
   
5. lui                x15,0x12345
   
6. addi                x15,x15,0x678

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但是，目前GCC给出的编译结果如下：

1. lui                x14,0x8000
   
2. lw                x12,0(x14)
   
3. lw                x13,4(x14)

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首先把64位常量存储在代码段，然后使用lw指令加载。

RV64 加载64位常量

也是先把64位常量存储在代码段，然后使用ld指令加载，RV64使用1个寄存器就可以存储64位数了，所以这回只需要加载一次：

1. lui                x14,0x8000
   
2. ld                x14,0(x14)

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本篇完，感谢关注：RISC-V单片机中文网