跳转至

Chapter1 ISA

1.1 Instruction Set Principles

Basic Principles：

  • compatibility 兼容性
  • versatility 多功能性
  • high efficiency 高效性
  • security 安全性

Internal Storage：

  • register 寄存器
  • stack 栈
  • accumulator 累加器

Stack 栈：

操作数是隐式的，为栈顶元素（TOS）。

Example

例1：执行C=A+B

Push A
Push B
Add
Pop C

alt text

Example

例2：执行D=A*(B+C)

Push A
Push B
Push C
Add
Mul
Pop D

Accumulator 累加器：

一个操作数是隐式的（来自累加器），一个操作数是显式的（来自内存）。

Example

执行C=A+B

Load A
Add B
Store C

alt text

GPR 通用寄存器：

只有显式操作数，来自寄存器或者内存。

GPR分为：

  • register-memory arch（任何指令都能访存）
  • load-store arch（只有Load和Store能够访存）
  • memory-memory arch

Register-Memory Arch：

Example

执行C=A+B

Load R1,A
Add R3,R1,B
Store R3,C

alt text

Load-Store Arch：

Example

执行C=A+B

Load R1,A
Load R2,B
Add R3,R1,R2
Store R3,C

alt text

Memory-Memory Arch：

不同内存方式的比较：

alt text

Example

执行D=A*B-(A+C*B)

stack:

Push A
Push B
Mul
Push A
Push C
Push B
Mul
Add
Sub
Pop D

accumulator:

Load C
Mul B
Add A
Store D
Load A
Mul B
Sub D
Store D

register-memory arch:

Load R1,A
Mul R1,B
Load R2,C
Mul R2,B
Add R2,A
Store R2,D
Sub R1,D
Store R1,D

load-store arch:

Load R1,&A
Load R2,&B
Load R3,&C
Mul R7,R3,R2
Add R8,R7,R1
Mul R9,R1,R2
Sub R10,R9,R8
Store R10,D

memory-memory arch (3 operands):

Mul D,A,B
Mul E,C,B
Add E,A,E
Sub D,D,E

memory-memory arch (2 operands):

Mov D,A
Mul D,B
Mov E,C
Mul E,B
Add E,A
Sub D,E

1.2 More about ISA

Addressing Modes：

  • immediate
    Add R1,#3表示Regs[R1]=Regs[R1]+3
  • register
    Add R1,R2表示Regs[R1]=Regs[R1]+Regs[R2]
  • displacement
    Add R1,100(R2)表示Regs[R1]=Regs[R1]+Mem[100+Regs[R2]]

alt text

Interpret Memory Address：

alt text

RISC-Ⅴ常用小端序。

Formats of Instruction：

alt text

Register Operands：

  • x0：constant 0
  • x1：link register
  • x2：stack pointer
  • x3：global pointer
  • x4：thread pointer
  • x5-x7,x28-x31：temporary
  • x8-x9,x18-x27：save
  • x10-x17：parameter/result

Procedure Call Instructions：

jal x1,offset：

无条件跳转到PC+offset，并将其保存到x1。

jalr x2,x1,offset：

无条件跳转到Regs[x1]+offset，并将其保存到x2。

Example

int leaf_example (int g, h, i, j)
{
    int f;
    f = (g + h) - (i + j);
    return f;
}
其中，参数依次位于x10-x13，f位于x7，结果位于x17。

alt text

Save Registers：

alt text

评论