10月10日笔记

2.2 访存指令

计算机系统中不同格式的数据有的会低于32位，但很少有低于8位，因此以8位作为单位数据，以8位的倍数来存储数据

8位数据量常常被称为1个字节，一个32位的字是由4字节组成的

在RISC-V的存储系统中，是以字节为单位来寻址的，每一个字地址可以拆分到4个字节地址，在小端系统中某个字的地址与它的最低字节地址是相同的

最低位字节位于最右侧的最低地址，此时每个字的地址与它的最低位字节地址是相同的

大端和小端（Big Endian vs. Little Endian）是指字节在存储器中存储顺序的两种方式

大端是将一个字数据的最低位字节存储在最高字节地址上

小端是将一个字数据的最低位字节存储在最低字节地址上

寄存器与存储器的差异：32个32位的寄存器只有128个字节的容量；DRAM存储器的容量至少数GB；寄存器的访问速度是DRAM的100倍到500倍

RISC-V中load word使用指令lw，存储store word使用指令sw

读字节数据和写字节数据的访存传输指令lb和sb，指令格式与lw和sw相同，但只针对1字节的源数据进行操作

符号扩展，将字节的最高bit位填充到所有高bit位实现符号扩展

RISC-V提供了无符号字节状态指令，unsigned byte 装载指令lbu，采用全0填充的方式

RISC-V中是不存在无符号字节保存指令sbu，保存字节时只会保存覆盖对应存储地址的字节数据，不会进行扩展

2.3 条件判断分支转移指令

RISC-V指令系统中，有一类用于条件判断分支转移的指令能实现与高级语言中if语句相类似的效果

beq stands for banch if equal

bne for if not equal

条件判断分支转移指令：条件分支转移；无条件分支转移

条件分支转移指令：通过比较判断操作数值，决定是否改变程序流向，如beq指令、bne指令、blt指令（比较小于）、bge指令（比较大于等于）

无条件分支跳转指令：可以直接进行跳转而不需要附加条件判断，如jump（j）指令可以直接跳转到label标识的指令目标地址

bltu指令会将两个操作数当做无符号数进行比较

2.4 逻辑运算指令

RISC-V逻辑运算指令用于对一个字数据中的比特位进行操作

                        C            Java            RISC-V

logical operations operators operators operators

Bit-by-bit AND & & and

Bit-by-bit OR | | or

Bit-by-bit XOR ^ ^ xor

Shift left logical << << sll

Shift right logical >> >> srl

在RISC-V指令集中没有专门的逻辑非指令，使用逻辑异或指令xor与0x1111 1111按位异或即可得到逻辑非的结果

算数右移指令：shift right arithmetic （sra）srai 当对操作数执行算术右移n位后空出的高位由原数最高比特位的符号扩展得到

如果算数右移n位后，得到的结果不等同于原数被2的n次方相除

2.5 函数调用

RISC-V程序段与函数调用的实现方法

a0～a7对应x10～x17的寄存器，常用于传递参数，x0寄存器为0,0值寄存器

伪指令

每条指令都是以32位的机器码形式存放于存储器中

一般情况下，指令是顺序执行的，更新的PC值是原值+4，但在遇到转移分支指令时，需要根据转移情况更新为跳转位置的地址值

函数调用的6个步骤

1、发生函数调用时，在执行函数功能前，先将这次调用中需要用到的参数保存，方便取用

2、将控制权移交给这次调用的功能函数

3、根据情况为函数申请一定的本地存储空间，以满足函数执行过程中需要的存储需求

4、执行该函数的功能操作

5、在函数执行完成后，将得到的结果数据存放好，便于主进程来获取，同时还原函数执行过程中使用到的寄存器值、释放分配给函数的本地存储空间

6、将控制权返还给原进程

RISC-V Function Call Conventions

1、a0～a7：编号x10～x17的寄存器，用来向调用的函数传递参数，a0和a1寄存器常用于传递返回值

2、ra，即x1寄存器，用来保存返回时的返回地址值

3、s0～s11，对应编号x8～x9和x18～x27的寄存器用来作为保存寄存器，保存原进程中的关键数据避免在函数调用过程中被破坏

RISC-V中，所有指令都是4字节的

函数调用可能发生在程序段的多个位置，每次函数调用时返回地址都会随发生调用时地址的不同而不同

需要在函数调用前记录下返回地址保存在ra寄存器中，返回时再利用jr指令返回到ra寄存器中保存的地址值，保证多次调用的灵活性

jal jump and link 跳转并链接

通过jal指令，可以形成指向调用点的地址或链接，从而使函数能返回正确的地址

跳转则会使PC跳转指向被调用函数的地址，并且将链接得到的下一指令的地址作为返回地址，保存在ra寄存器中

jr指令 能跳转到寄存器值所对应的地址空间，我们使用这条指令跳转到ra寄存器保存的地址值以实现函数的返回，在汇编用法中，有用ret指令来指代jr ra的操作