RV32I指令集

摘要： RV32I是最基本的32位base指令集，它支援32位定址空間，支援位元組地址訪問，僅支援小端格式（little-endian,高地址高位，低地址地位)，暫存器也是32位整數暫存器。RV32I指令集的目的是儘量簡化硬體的實施設計，所以它只有47條指令。 在RV32I指令集架構中，包括3...

RV32I是最基本的32位base指令集，它支援32位定址空間，支援位元組地址訪問，僅支援小端格式（little-endian,高地址高位，低地址地位)，暫存器也是32位整數暫存器。RV32I指令集的目的是儘量簡化硬體的實施設計，所以它只有47條指令。

在RV32I指令集架構中，包括32個通用目的暫存器，其中x0被預留為常數0，其它31個暫存器(x1-x31)是普通的通用整數暫存器。在Risc-V組合語言中，每個通用暫存器都有一個對應的ABI名字，也就是說在組合語言中，x1等價於ra，它們都會編譯成相同的機器碼。

在Risc-V架構中，要得到當前指令pc（指令在儲存器中的位置，instruction program counter)，可以通過AUIPC指令，把它讀入到一個通用暫存器中。

暫存器

ABI名字

註釋

Saver

x0

zero

Hard-wired zero，常數0

x1

ra

Return address

caller，呼叫函式的指令pc

x2

sp

Stack pointer

callee，被呼叫的函式指令pc

x3

gp

Global pointer

x4

tp

Thread pointer

x5

t0

Temporary/alternate link register

caller

x6

t1

Temporaries

caller

x7

t2

Temporaries

caller

x8

s0/fp

Saved register/frame pointer

caller

x9

s1

Saved register

caller

x10

a0

Function arguments/return values

caller

x11

a1

Function arguments/return values

caller

x12

a2

Function arguments

caller

x13

a3

Function arguments

caller

x14

a4

Function arguments

caller

x15

a5

Function arguments

caller

x16

a6

Function arguments

caller

x17

a7

Function arguments

caller

x18

s2

Saved registers

caller

x19

s3

Saved registers

caller

x20

s4

Saved registers

caller

x21

s5

Saved registers

caller

x22

s6

Saved registers

caller

x23

s7

Saved registers

caller

x24

s8

Saved registers

caller

x25

s9

Saved registers

caller

x26

s10

Saved registers

caller

x27

s11

Saved registers

caller

x28

t3

Temporaries

caller

x29

t4

Temporaries

caller

x30

t5

Temporaries

caller

x31

t6

Temporaries

caller

Base指令格式：

RV32I指令格式包括以下6種，每種指令格式都是固定的32位指令，所以指令在記憶體中必須4位元組對齊，否則將觸發異常。

其中rd表示目的暫存器，rs1是源運算元暫存器1，rs2是源運算元暫存器2。

imm表示指令中的立即數，比如imm[11:0]，表示一個12位的立即數，它的高20位會符號位擴充套件，imm[31:12]表示一個32位的立即數，它的低12位會補0。

下圖是各種指令格式擴充套件後的32位立即數。

rd=mem[rs1+imm], 8bit資料符號位擴充套件後返回rd load half word I LH rd, rs1, imm [31-20,imm][19-15,rs1]001[11-7,rd]0000011 rd=mem[rs1+imm],16bit資料符號擴充套件後返回rd,應該保證地址對齊，否則產生異常 load word I LW rd, rs1, imm [31-20,imm][19-15,rs1]010[11-7,rd]0000011 rd=mem[rs1+imm],32bit資料返回rd，應該保證地址對齊，否則產生異常 load byte unsinged I LBU rd, rs1, imm [31-20,imm][19-15,rs1]100[11-7,rd]0000011 rd=mem[rs1+imm], 8bit資料高位補0後返回rd load half unsinged I LHU rd, rs1, imm [31-20,imm][19-15,rs1]101[11-7,rd]0000011 rd=mem[rs1+imm], 16bit資料高位補0後返回rd

stores	store byte	S	SB rs1, rs2, imm	[31-25,imm[11-5]][24-20,rs2,][19-15,rs1]000[11-7,imm[4-0]]0100011	mem[rs1+imm]=rs2的低8bit資料
	store half word	S	SB rs1, rs2, imm	[31-25,imm[11-5]][24-20,rs2,][19-15,rs1]001[11-7,imm[4-0]]0100011	mem[rs1+imm]=rs2的低16bit資料
	store word	S	SB rs1, rs2, imm	[31-25,imm[11-5]][24-20,rs2,][19-15,rs1]010[11-7,imm[4-0]]0100011	mem[rs1+imm]=rs2的32bit資料

RV32I是一個load /store架構，所有的memory訪問都是通過load/store指令，其它指令都是在暫存器之間進行運算，比如加法指令，減法指令等等。