EEPW论坛

简介：                    

RISC-V 指令相对嵌入式中广泛使用的ARM指令的优点是设计简洁和模块化的设计，不过缺点也很明显，指令密度比较低，以ARM 指令集中的 存储/加载 指令来说明，在ARM 中使用一条指令可以同时完成数据的存储/加载及基地址的修改，在RISC-V 中需要使用两条指令，一条存储加载指令，一条ADD指令完成对基地址的修改。以下是官方文档对RSVC 指令密度的说明。

This chapter describes the current proposal for the RISC-V standard compressed instruction-set extension, named “C”, which reduces static and dynamic code size by adding short 16-bit instruction encodings for common operations. The C extension can be added to any of the base ISAs (RV32,RV64, RV128), and we use the generic term“RVC” to cover any of these. Typically, 50%–60% of the RISC-V instructions in a program can be replaced with RVC instructions, resulting in a 25%–30% code-size reduction.

 RVC 代码指令格式说明如下：

因指令的code 格式只要16bit,指令中使用的rs1',rs2',rd' 的寄存器编码空间只有3bit 相对指令可以使用的寄存器也有限制，对应的寄存器索引如上，通用寄存器可以使用s0-s1,a0-a5 8个寄存器，浮点寄存器可以使用fs0-fs1,fa0-fa5,CR/CI/CSS 指令编码格式中寄存器域编码空间为5bit 可以使用x0-x31的所有寄存器，对应的官方文档说明如下.

RVC 所有指令编码格式如下

对于一条指令解码如何分辨出是32位指令还是16位指令是通过指令编码中的bit[1:0]来区分，当bit[1:0]=0b11时为32位指令，否则为16位指令。我们在编写汇编代码时不直接使用RVC指令，而让汇编器完成指令压缩，例如在GCC编译选项中设置-march参数，来编译芯片支持压缩指令，让GCC自动完成指令压缩。以下是GD32VF103  的编译参数其中 ’c‘代表支持压缩指令。

说到-march 编译器也会根据该编译参数的不同链接不同的库文件

了解了以上的基础知识后，我们在回头看我们之前使用内嵌汇编编写的memcpy（RISC-V GCC 内嵌汇编的使用）函数对应的反汇编代码。

40034284 <main>:  
40034284: 1101                addi sp,sp,-32  
40034286: ca26                sw s1,20(sp)  
40034288: 0007c497          auipc s1,0x7c  
4003428c: 98048493          addi s1,s1,-1664 # 400afc08 <dest.0>  
40034290: ce06                sw ra,28(sp)  
40034292: cc22                sw s0,24(sp)  
40034294: c84a                sw s2,16(sp)  
40034296: c64e                sw s3,12(sp)  
40034298: 87a6                mv a5,s1  
4003429a: 4701                li a4,0  
4003429c: 00078697          auipc a3,0x78  
400342a0: 1c868693          addi a3,a3,456 # 400ac464 <src.1>  
400342a4: 00078617          auipc a2,0x78  
400342a8: 1e060613          addi a2,a2,480 # 400ac484 <aic_audio_ops>  
400342ac: 4298                lw a4,0(a3)  
400342ae: c398                sw a4,0(a5)  
400342b0: 0791                addi a5,a5,4  
400342b2: 0691                addi a3,a3,4  
400342b4: fec6cce3          blt a3,a2,400342ac <main+0x28>

上述代码的4-5 行为32位指令，2-3 为16位压缩指令，从中可以看出32位指令的bit[1:0]=0b11 从实际的反汇编代码也验证了该结论。从官方的文档中压缩指令集CSS 可以索引所有的寄存器，CS指令值只可以使用s0-s1,a0-a5 8个通用寄存器。上述代码的第8行和17行都是16bit的压缩指令，但是明显可以看出第7行访问了s2寄存器，从中也可以看出CSS 和 CS 指令对寄存器的索引范围的区别。