Linux实验-分析RISC-V循环代码

qq_44803740 2023-03-13 18:25:15

RISC-V中常见寄存器作用

sp，ra，s0，a0，a5都是RISC-V汇编语言中的寄存器名。sp是栈指针寄存器，常储存栈顶地址。ra是返回地址寄存器，用来存储函数调用后的返回地址。s0是保存寄存器，用来保存函数调用前后不变的值，可以保存栈底。a0和a5是参数寄存器，用来传递函数调用的参数。

RISC-V中常见指令

加载指令：

ld和lw都是RISC-V指令集中的加载指令，用于从存储器中读取数据到寄存器中。它们的区别在于ld是加载双字（64位）数据，而lw是加载字（32位）数据。格式如下：

ld rd, offset(rs1) // rd = M[rs1 + offset]

lw rd, offset(rs1) // rd = M[rs1 + offset][31:0]

其中rd是目标寄存器，rs1是基址寄存器，offset是偏移量，M表示存储器1。

存储指令：

sd和sw都是RISC-V指令集中的存储指令，用于将寄存器中的数据写入到存储器中。它们的区别在于sd是存储双字（64位）数据，而sw是存储字（32位）数据。格式如下：

sd rs2, offset(rs1) // M[rs1 + offset] = rs2

sw rs2, offset(rs1) // M[rs1 + offset][31:0] = rs2[31:0]

其中rs2是源寄存器，rs1是基址寄存器，offset是偏移量，M表示存储器。

RISC-V目的数与操作数

如果你了解过RISC-V汇编，你会发现加载指令和存储指令的目的数和操作数似乎是相反的。

加载指令的目的数是寄存器，操作数是存储器。存储指令的目的数是存储器，操作数是寄存器。这是因为RISC-V通常将目的寄存器放在第一个位置，维护代码的一致性。

RISC-V伪指令

li伪指令

li指令是一种加载立即数的伪指令，它可以将一个常数加载到寄存器中。RISC-V中的li指令可能会被扩展为lui或addi或者两者都有，具体取决于立即数的大小和位数。

# 例子1：将立即数0x12345678加载到寄存器a5

li a5, 0x12345678 # 这条伪指令会被扩展为两条实际指令

lui a5, 0x12345 # 将高20位加载到a5

addi a5, a5, 0x678 # 将低12位加到a5

lui指令是加载上位立即数的指令，它可以将一个20位的立即数左移12位后存入目标寄存器，相当于将高20位赋值给寄存器，低12位补零12。addi指令是加上立即数的指令，它可以将一个12位的立即数与源寄存器中的值相加后存入目标寄存器3。如果要加载一个32位的立即数，可能需要用到lui和addi两条指令结合使用，先用lui加载高20位，再用addi加载低12位2。注意，在使用addi时，需要考虑立即数的符号和补码问题。

j指令是无条件跳转指令，它可以将一个26位的立即数左移2位后与当前程序计数器（PC）的高4位拼接，形成一个32位的地址，然后将该地址赋值给PC。jr指令是跳转寄存器指令，它可以将一个源寄存器中的值直接赋值给PC。j和jr都是用来改变程序执行流程的指令，但j需要提供一个立即数作为目标地址，而jr需要提供一个寄存器作为目标地址。

Call伪指令

RISC-V call伪指令是一种用于调用函数的简化指令，它实际上是两条真实的RISC-V指令的组合：auipc和jalr。

auipc和jalr是两条RISC-V指令，分别用于将程序计数器（PC）的高20位加到一个寄存器上，以及将PC设置为一个寄存器的值加上一个偏移量。它们通常一起使用，以实现跳转到任意地址的功能。例如，auipc t0, %pcrel_hi(label)会将PC的高20位加上label相对于当前指令的高位偏移量，存入t0寄存器；然后jalr t1, t0, %pcrel_lo(label)会将PC设置为t0寄存器的值加上label相对于当前指令的低位偏移量，并将原来的PC+4存入t1寄存器3。这样就完成了对label的跳转，并保存了返回地址。

auipc ra, getSum[31:12] # 将当前PC与getSum 地址高20位拼接后赋值给ra寄存器

jalr ra, ra, getSum[11:0] # 将当前PC+4赋值给ra寄存器，并将ra寄存器与getSum地址低12位相加后赋值给PC

C代码如下

int getSum(int num){

int sum = 0;

if(num < 0){

return 0;

}else{

while(num > 0){

sum += num;

num--;

}