RISC-V 基础 • FancyXGit

基本概念

指令(Instruction)：CPU执行的基本操作单元，包含操作码和操作数。
指令集(Instruction Set Architecture, ISA)：定义CPU支持的指令类型和格式的规范，决定了CPU的功能和性能。
- 常见的指令集有x86、ARM、MIPS等，RISC-V是近年来兴起的一种开源指令集架构。

汇编语言(Assembly Language)：一种低级编程语言，直接对应于机器指令，使用助记符表示操作码和寄存器。
Instruction set for a particular architecture (e.g. RISC-V) is represented by the Assembly language.（一个特定架构的指令集由汇编语言表示。）
Each line of assembly code represents one instruction for the compute.（每行汇编代码代表计算机的一条指令。）

add rd, rs1, rs2

sub rd, rs1, rs2

addi rd, rs1, imm

lw rd, offset(rs1)

举例: 假设x15存了int数组A的起始地址，lw指令可以从内存中加载一个字(4字节)到寄存器中：

lw x5, 0(x15)   # 从地址x15加载第一个元素
lw x6, 4(x15)   # 从地址x15+4加载第二个元素

x5就是A[0]，x6就是A[1]。

sw rs2, offset(rs1)

举例: 假设x15存了int数组A的起始地址，sw指令可以将寄存器中的值存储到内存中：

sw x5, 0(x15)   # 将寄存器x5的值存储到地址x15
sw x6, 4(x15)   # 将寄存器x6的值存储到地址x15+4

lb rd, offset(rs1)   # 加载一个字节到寄存器
sb rs2, offset(rs1)   # 将寄存器中的一个字节存储到内存

功能：

lb/sb指令与lw/sw很相似，但是lb指令从内存中加载1个字节(8位)到寄存器中，sb指令将寄存器中的1个字节存储到内存中。

举例：

假设x15存了char数组B的起始地址，lb指令可以从内存中加载一个字节到寄存器中：

lb x5, 0(x15)   # 从地址x15加载第一个元素
lb x6, 1(x15)   # 从地址x15+1加载第二个元素
sb x5, 2(x15)   # 将寄存器x5的值存储到地址x15

x5就是B[0]，x6就是B[1],sb指令将x5的值存储到地址x15+2，即B[2]。所以现在B[2]的值被更新为B[0]的值。

lbu rd, offset(rs1)   # 加载一个字节到寄存器，无符号扩展

功能：

lbu指令与lb指令类似，但它加载一个字节到寄存器时进行无符号扩展，即不考虑最高位的符号，直接在寄存器的高位填充0。

习题：

addi x11, x0, 0x3F5
sw x11, 0(x5)
lb x12, 1(x5)

x12 的结果是什么？

解答：

addi x11, x0, 0x3F5：将立即数 0x3F5 加载到寄存器 x11 中。
sw x11, 0(x5)：将寄存器 x11 的值（0x3F5）按照 小端序 存储到内存地址 x5 开始的 4 个字节中。内存地址（设 x5 = A）：

lb x12, 1(x5)：从内存地址 x5 + 1（即 A[1]）加载一个字节到寄存器 x12 中。A[1] 的值是 0x03，最高位是 0，所以进行符号扩展时，会在寄存器 x12 的高位填充 0，最终结果是 0x00000003。