计基（二）RISC-V指令集介绍与汇编

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指令集是指在搭建CPU之前已约定好的、CPU实现相应功能的规则集合。指令是“事先约定、CPU实现”的概念，而指令集则是不同功能指令的集合，用来构建CPU的功能。常见的指令集有Intel的x86指令集、AMD64指令集、ARM、RISC-V等。按照指令集的复杂程度，分为CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）。RISC-V指令集起源于加州伯克利分校的团队，是第五代RISC体系，因其免费、开源和高效特性，吸引了众多科技巨头的关注。

RISC-V指令集分为基础指令和扩展指令两部分，基础指令集包含整数指令集，如算术、逻辑、分支、访存指令等，足以实现一个完整的软件栈。扩展指令集则用于满足CPU更多功能需求，如增加乘除法、原子、压缩指令集。RISC-V指令集通常以RV【位宽】【支持的指令】命名，例如RV32I表示基于32位整数指令构建的指令集。

基础指令集中的寄存器主要分为通用寄存器和PC寄存器，它们的位宽与指令集位宽相匹配。RISC-V定义了32个通用寄存器和一个PC寄存器，功能说明和ABI名称列表用于在高级语言生成汇编语言时使用。

RV32I是RISC-V指令集的基础部分，包含固定、不会改变的指令，命名方式由英文首字母组成，例如be表示分支跳转指令。RISC-V指令集根据格式特点可分为六种类型，每种类型都有其独特的指令格式，包括opcode、源寄存器、目的寄存器、立即数和功能指令等。

立即数算术逻辑指令（I-Type）是RV32I指令格式中的一种，包括各种加减乘除、比较、逻辑与、逻辑或、逻辑异或等操作。指令格式清晰，三个寄存器固定在指令相同位置，便于指令译码。立即数算术逻辑指令如addi、slti、xori、ori、andi、slli、srli、srai等。

寄存器与寄存器操作的指令格式与立即数算术逻辑指令类似，只是将立即数部分替换为源寄存器。内存访问与写入、分支跳转等操作通过RISC-V指令集的特定类型指令实现。

对于指令格式的深入理解，可参考RISC-V指令汇编指令总结，该总结将帮助您更好地理解前文内容，并为后续手写CPU提供指导。算术运算、逻辑运算、移位运算、内存访问与写入等操作是理解RISC-V指令集的关键。

通过比较有符号数和无符号数的比较指令，了解它们在有符号数和无符号数之间的区别。条件跳转是汇编语言中用于根据条件执行不同代码路径的指令，需要注意其与C语言中goto的区别。

在寄存器内部调整指令，可以减少指令读取事件，显著提高指令执行效率。进一步理解RISC-V指令集的原理和应用，推荐阅读相关书籍和文章，如计算机基础实战、RISC-V指令集、RISC-V处理器与片上系统设计等资料。