RISC-V汇编语言（5）

RISC-V 汇编语言入门

汇编语言概念简介

汇编语言（Assembly Language）是一种“低级”语言。
汇编语言的缺点：

• 难读
• 难写
• 难移植

汇编语言的优点

• 灵活
• 强大

汇编语言的应用场景

• 需要直接访问底层硬件的地方
• 需要对性能执行极致优化的地方

汇编语言语法介绍

一个完整的 RISC-V 汇编程序有多条 语句（statement） 组成。
一条典型的 RISC-V 汇编 语句 由 3 部分组成：

• label（标号）: GNU汇编中，任何以冒号结尾的标识符都被认为是一个标号。
• operation 可以有以下多种类型：
  • instruction（指令）: 直接对应二进制机器指令的字符串
  • pseudo-instruction（伪指令）: 为了提高编写代码的效率，可以用一条伪指令指示汇编器产生多条实际的指令(instructions)。
  • directive（指示/伪操作）: , 通过类似指令的形式(以“.”开头)，通知汇编器如何控制代码的产生等，不对应具体的指令。
  • macro：采用 .macro/.endm 自定义的宏
• comment（注释）: 常用方式，“#” 开始到当前行结束。

RISC-V 汇编指令总览

RISC-V 汇编指令操作对象

寄存器：

• 32个通用寄存器，x0 ~ x31（注意：本章节课程仅涉及 RV32I 的通用寄存器组）；
• 在 RISC-V 中，Hart 在执行算术逻辑运算时所操作的数据必须直接来自寄存器。

内存：

• Hart 可以执行在寄存器和内存之间的数据读写操作；
• 读写操作使用字节（Byte）为基本单位进行寻址；
• RV32 可以访问最多 2^32 个字节的内存空间。

RISC-V 汇编指令编码格式

• 指令长度：ILEN1= 32 bits (RV32I)
• 指令对齐：IALIGN = 32 bits (RV32I)
• 32 个 bit 划分成不同的 “域（field）”
• funct3/funct7 和 opcode 一起决定最终的指令类型
• 指令在内存中按照 小端序 排列

指令格式（format）

• R-type:（Register），每条指令中有三个 fields，用于指定 3 个 寄存器参数
• I-type: （Immediate），每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为 12 bits）。
• S-type: （Store），每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为 12 bits，但 fields 的组织方式不同于 I-type）
• B-type: (Branch)，每条指令除了带有两个寄存器参数外，还带有一个立即数参数（宽度为 12 bits，但取值为 2 的倍数）。
• U-type: （Upper），每条指令含有一个寄存器参数再加上一个立即数参数（宽度为 20bits，用于表示一个立即数的高 20 位）
• J-type: （Jump），每条指令含有一个寄存器参数再加上一个立即数参数（宽度为 20bits）

主机字节序 (HBO - Host Byte Order)

一个 多字节整数 在计算机内存中存储的字节顺序称为主机字节序(HBO- Host Byte Order，或者叫本地字节序)；不同类型 CPU 的 HBO 不同，这与 CPU 的设计有关。分为 大端序(Big-Endian) 和 小端序(Little-Endian)。

RISC-V 汇编指令分类

RISC-V 汇编伪指令一览

RISC-V 汇编指令进阶

算术运算指令

_start:

	la x5, _start		# x5 = _start

	jr x5

逻辑运算指令

移位运算指令

10010000
->11001000
高位为1补1，为0补0

内存读写指令

条件分支指令

无条件跳转指令

RISC-V 指令寻址模式总结

RISC-V 汇编函数调用约定

函数调用过程概述

汇编编程时为何需要制定函数调用约定

有关寄存器的编程约定

函数跳转和返回指令的编程约定

实现被调用函数的编程约定

RISC-V 汇编与 C 混合编程

RISC-V 汇编调用 C 函数

C 函数中嵌入 RISC-V 汇编