RISC-V汇编代码分析

柯伊伯带の游侠_博 2022-05-17 23:49:21

RISC-V（发音为“risk-five”）是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA）。

RISC-V 被设计成可以支持丰富的定制化和特殊化。基本整数 ISA 可被一个或者多个可选指令集扩展进行增强，但是基本整数指令集不能被重新定义。最基础的指令是RV32I，即32位的指令。这个是所有的RISC-V处理器都需要实现的指令。RISC-V体系结构可以在这个基础指令集上进行扩展：RV64I，这是64位的基础指令扩展；RV32M是乘法指令扩展；RV32F是单精度浮点扩展；RV32D是双精度浮点扩展等。RV32IMFD就代表了把对应的模块扩展到基础的RV32I中。本文只讨论RV32I。

一、RSIC-V CPU的寄存器

RV32I 基础指令集总共定义了 32 个 32 位的通用寄存器。它们分别被标记为x0 ～ x31。其中零号寄存器 x0 是只读寄存器，其值永远为零。在用汇编语言编写时，这 32 个寄存器的名称也根据其在调用约定中的职能而被重新命名。具体如下表

寄存器名称	汇编名称	功能描述	调用返回后其值是否会保证不变
x0	zero	零寄存器	未定义
x1	ra	返回地址	否
x2	sp	栈指针	是
x3	gp	全局指针	未定义
x4	tp	线程指针	未定义
x5	t0	临时寄存器	否
x6	t1	临时寄存器	否
x7	t2	临时寄存器	否
x8	s0/fp	该寄存器需要被调函数予以保存，或也可用作调用栈的帧指针	是
x9	s1	该寄存器需要被调函数予以保存	是
x10~x11	a0~a1	函数参数或返回值	否
x12~x17	a2~a7	函数参数	否
x18~x27	s2~s11	该寄存器需要被调函数予以保存	是
x28~x31	t3~t6	临时寄存器	否

除32个通用寄存器外，RSIC-V还定义一个PC寄存器，该寄存器指向当前正在执行的指令的内存地址。

二、RISC-V 基本指令

RISC-V 的指令集设计非常的精简，其只包含如下六种基本指令：

R类型：寄存器-寄存器操作；
I类型：短立即数和访存load操作；
S类型：访存store操作；
B类型：条件跳转操作；
U类型：长立即数；
J类型：无条件跳转。

具体格式如下所示：

三、实战操作

1. C代码

//
// Created by justx on 2022/5/17.
//
#include <stdio.h>
int add(int a, int b)
{
return a + b;
}
int sub(int a, int b)
{
return a - b;
}
int main()
{
int a=1,b=2;
printf("Hello World!\n");
printf(add(a,b));
printf(sub(a,b));
return 0;
}

2. 在服务器上编写C代码

3. 将C代码转成汇编程序

1. 执行 gcc -E hello.c -o hello.i 对C代码进行预处理

2. cat 查看 hello.i

3. 把c语言代码转化称相应汇编代码

执行 gcc -S hello.i -o hello.s

查看 hello.s 为汇编代码

4.汇编，对生成的汇编程序hello.s进行处理，生成处理器识别的指令。执行下面的命令，生成目标文件hello.o。目标文件为elf格式的可重定向文件。

//gcc的-c选项在生成目标文件后停止

gcc -c hello.s -o hello.o

或者直接调用汇编器as

as -c hello.s -o hello.o

学号：297

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