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RISC-V指令手册指南

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简介：
《RISC-V指令手册指南》是一本全面介绍RISC-V开源架构指令集的手册，旨在帮助开发者深入理解并有效使用该体系结构。 RISC-V指令集手册卷2特权体系结构Privileged Architecture 版本1.7文档的翻译版本为1.0。请注意，这个规范的初稿在成为标准之前可能会有所改动。

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  • RISC-V指令手册指南
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    《RISC-V指令手册指南》是一本全面介绍RISC-V开源架构指令集的手册，旨在帮助开发者深入理解并有效使用该体系结构。 RISC-V指令集手册卷2特权体系结构Privileged Architecture 版本1.7文档的翻译版本为1.0。请注意，这个规范的初稿在成为标准之前可能会有所改动。
     
  • RISC-V指令集指南手册
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    《RISC-V指令集指南手册》是一本全面介绍RISC-V架构及其指令系统的权威资料，适合硬件设计者、软件开发者及计算机科学爱好者阅读。 ### RISC-V指令集手册知识点概述 #### 一、RISC-V指令集手册基本信息与版本迭代 **手册名称**：RISC-V指令集手册 **版本**：2.1 版 **出版时间**：2016年5月31日 **作者**：Andrew Waterman, Yunsup Lee, David Patterson, Krste Asanović **所属机构**：University of California, Berkeley #### 二、RISC-V指令集手册主要内容 ##### 2.1 版本更新内容： - **注释部分补充和完善** - **章节版本管理优化**，每一章都有独立的版本号 - **长指令编码调整**，对超过64位的长指令格式进行了修改以避免移动rd区分符 - **CSR指令描述方式变更**：使用基本整数格式来表示，并引入了计数器寄存器。 - **SCALL和SBREAK指令重命名**为ECALL和EBREAK，编码与功能保持不变。 - **浮点NaN处理规则澄清** - 明确规定当发生溢出时从浮点到整型转换后的返回值 - 更详细地定义了LRSC（Load-ReserveStore-Conditional）操作在各种情况下的行为规范 - 提出了RV32E ISA提案，减少整数寄存器数量以适应特定需求。 - **调用约定修订**：放宽软浮点调用时的栈对齐要求，并详细描述了RV32E调用约定 - 更新C压缩扩展提案至版本1.9 ##### 2.0 版本主要内容： - 将ISA分为一个整数基本内核和多个标准扩展。 - **指令格式重组**以提高立即数编码效率。 - 定义为小端存储器系统，而大端、双端被视为非标准变体 - 引入Load-ReservedStore-Conditional（LRSC）原子操作指令集 - AMO和LRSC支持释放一致性模型 - **FENCE指令**：增加细粒度的内存与IO序列化控制功能。 - 加入fetch-and-XOR AMO，调整AMOSWAP编码以优化性能 - 使用AUIPC替代RDNPC，并改进JAL指令格式及目标寄存器设置 - 简化了JALR的设计并允许存储更多数据于函数指针中 - 重命名部分浮点指令：MFTX.S、MFTX.D分别更名为FMV.X.S、FMV.X.D；MXTF.S、MXTF.D改为FMV.S.X和FMV.D.X； - MFFSR与MTFSR改名为FRCSR和FSCSR - 新增独立访问fcsr寄存器舍入模式及状态位的指令：FRRM, FSRM, FRFLAGS 和 FSFLAGS #### 三、RISC-V指令集手册的意义与应用价值 该手册不仅为设计者提供了详细的规范，还给软硬件开发者和研究学者提供了一个深入了解架构的机会。通过持续更新，它确保了体系结构的稳定性和兼容性，并展示了社区对这一领域的贡献和支持。这有助于促进RISC-V生态系统的发展壮大。
     
  • RISC-V V向量扩展指令手册
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    《RISC-V V向量扩展指令手册》详尽介绍了RISC-V架构中的V向量扩展，涵盖其设计原则、功能特性及应用实例，旨在帮助开发者充分利用硬件资源进行高效计算。 完整的RISC-V向量扩展指令集手册（简称RVV）提供了详细的文档和技术规范，帮助开发者理解和使用RISC-V架构的向量处理功能。该手册涵盖了向量扩展的所有方面，包括数据类型、操作码及各种应用场景的具体实现方法和示例代码。
     
  • RISC-V 架构手册（中文版）—— 开源指令集指南 (RISC-V-Reader-Chinese-v2p1)
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    《RISC-V架构手册（中文版）》是针对开源指令集架构RISC-V的权威指南，详细介绍了其设计理念和规范，并提供了详细的示例与应用说明。 自2011年推出以来，RISC-V迅速普及。我们认为一份简洁的程序员指南将进一步推动其发展，并帮助初学者理解为何它是一个有吸引力的指令集，以及与传统指令集架构(ISA)的不同之处。此外，在研究生期间自学资源中，它也受到了高度评价。
     
  • RISC-V 指南中文手册
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    《RISC-V指南中文手册》是一本全面介绍RISC-V指令集架构的中文教程，适合处理器设计与计算机体系结构的学习者和从业人员阅读。 资源来自互联网，这里提供一份RISC-V的中文教程手册《RISC-V-Reader-Chinese-v2p1.pdf》供大家下载与查阅。
     
  • RISC-V 压缩指令集手册（中文版）
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    《RISC-V压缩指令集手册（中文版）》是一本详细介绍RISC-V架构压缩指令集规范的指南书，旨在帮助开发者掌握高效编码技巧，适用于处理器设计与软件开发人员。 介绍了RISC-V体系结构中的压缩指令集，并提供了许多有用的指令供参考。
     
  • RISC-V指令集手册II：特权架构
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    《RISC-V指令集手册II：特权架构》详细阐述了RISC-V处理器的核心规范与操作模式，涵盖中断、异常处理及虚拟内存管理等关键特性。 《RISC-V指令集手册第二卷：特权体系结构》详细介绍了开源架构RISC-V的高级特性及其与系统特权相关的部分。这种基于精简指令集计算机（RISC）原理的设计能够支持从微控制器到高性能处理器的各种实现。 该文档涵盖了多个模块，每个模块都有特定版本号以方便管理和标准化。Machine ISA 1.11和Supervisor ISA 1.11是两个关键的组成部分：前者定义了基本硬件和简单操作系统的指令集；后者提供了包括虚拟内存管理、中断处理在内的额外功能支持。 手册于2019年6月8日由RISC-V基金会正式发布，版本号为***-Priv-MSU-Ratified。这表明Machine和Supervisor的ISA模块已达到稳定的“核准”状态。“核准状态”的标志意味着文档已经得到技术社群的认可。 多位专家参与了手册的编写工作，包括SiFive公司的Andrew Waterman以及加州大学伯克利分校的Krste Asanović等业界领袖，这些贡献者共同推动了RISC-V的发展。他们的背景多样且广泛，体现了该指令集社区的合作精神和开放性。 文档采用Creative Commons Attribution 4.0 International License发布，确保其可以被公众自由使用和分享。这对于开源架构至关重要，因为它有助于扩大RISC-V的接受度和支持范围。 文档内容的变化反映了RISC-V持续的发展和完善。“Moved Machine and Supervisor spec to Ratified status”这一变更表明这些模块已从草案阶段进入标准化完成阶段，这是整个社区的重要里程碑。这使得硬件和软件开发可以在一个稳定的基础上进行，从而提高系统的可靠性和效率。 此外，手册还增加了对描述与注释的改进，并提出了一项“hypervisor extension”的草稿提案，显示了RISC-V向更高级虚拟化技术迈进的趋势。这对于满足未来的复杂需求至关重要。 模块化设计是RISC-V的核心优势之一。这种灵活性允许开发者根据需要选择特定指令集扩展而无需支持整个架构，从而实现优化和高效开发。 文档还规定了一些标准中断源的保留用途，以确保不同硬件实施之间的兼容性以及系统软件的一致性。这对于操作系统与硬件间的交互至关重要。 综上所述，《RISC-V指令集手册第二卷：特权体系结构》提供了全面的特权体系架构描述，涵盖了从基础到操作系统的细节，并展望了未来的扩展功能如虚拟化技术。随着文档不断更新，RISC-V在多样化计算需求中的潜力和应用前景愈发显著。
     
  • RISC-V GDB调试指南：详解GDB指令
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    本指南深入解析基于RISC-V架构的GDB调试工具使用方法与技巧，详细阐述了各类GDB指令的功能和应用场景，助力开发者高效进行程序调试。 RISC-V GDB调试指南是由SHAKTI Development Team @ IIT Madras开发的教程，旨在帮助用户理解和掌握如何使用GDB（GNU调试器）来调试基于RISC-V架构的程序。作为一款强大的源代码级调试工具，GDB支持多种处理器架构，并且在RISC-V生态系统中扮演着重要角色。 ### 1. 使用GDB的基本步骤 启动GDB之前，请确保已安装好该软件并确认其支持RISC-V架构。接下来可以通过命令行界面来运行它： 1. **启动GDB**：使用适当的命令打开调试器。 2. **加载目标文件**：通过`file my_program.elf`这样的指令指定要进行调试的二进制文件。 3. **连接远程目标**：如果RISC-V处理器位于远程位置，比如在一块硬件板或模拟环境中运行，则需要利用如下的GDB命令来建立与该设备之间的链接： - `target remote localhost:1234`会将你连接至本地主机上的特定端口。 ### 2. GDB启动时的常用指令 - **load**：此命令用于加载指定的目标文件到内存中，准备执行程序。 ### 3. 控制程序执行的关键命令 这些命令允许用户精细地控制代码的运行流程： - **continue**：继续当前程序直到遇到下一个断点或异常事件为止。 - **jump**：改变执行路径至特定指令地址处开始新的执行过程。 - **step**：在函数内部逐行前进，如果该步涉及到子功能调用则会进入其中进行更详细的检查。 - **stepi**：与`step`类似但每次只执行一条机器级的汇编指令，不考虑函数层级变化。 ### 4. 断点管理 断点是调试过程中非常重要的工具： - **break**：设置新的断点位置。例如，`break function_name`会在某特定函数入口处插入一个断点。 - **info breakpoints**：列出所有已设定的断点及其详细信息。 - **clear**：移除指定编号或名称的单个断点，如`clear 10`会删除标号为10的那个断点。 - **disable/enable**：启用或禁用特定的断点以控制其在调试过程中的行为效果。 - **delete**：完全从系统中移除一个或者多个已定义好的断点。 ### 5. 显示信息命令 这些指令用于获取程序执行时的状态和相关信息： - **display**：持续显示某个变量或表达式的值，每次暂停时自动更新显示内容。 - **print**：一次性打印出指定变量或表达式的结果。 - **info address**、**info registers** 和其他类似的信息查询命令则允许查看内存地址中的数据以及CPU寄存器的状态。 通过掌握这些基础的GDB使用方法，开发人员可以在RISC-V环境中更有效地调试代码，并且能够定位并修复各种问题以提高软件的质量。此外，GDB还提供了许多高级特性如条件断点、动态变量观察等值得深入探索的功能，结合其他工具一起使用可以进一步提升工作效率和效果。
     
  • RISC-V V向量扩展指令集
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    RISC-V V向量扩展指令集是一种高效的并行计算解决方案，它通过添加对矢量操作的支持来增强处理器性能，在机器学习、信号处理等领域展现出显著优势。 本段落档详细介绍了向量扩展技术的各个方面，包括向量寄存器状态映射、指令格式、加载与存储操作、内存对齐约束及一致性模型等内容。文档首先定义了向量元素与寄存器状态之间的关系，并阐述了向量指令的基本结构。随后引入了一系列配置设置指令（如vsetvl、ivsetiv和vlsetvl），用以设定向量长度(VL)和向量对齐长度(AVL)，为后续操作奠定基础。 文档进一步深入探讨了向量加载与存储的操作细节，以及如何确保内存访问的高效性和准确性。接着介绍了各种算术指令格式及其应用范围，包括整数、定点及浮点运算等，这些支持广泛的数学计算需求，并提升了高性能计算的能力。 此外还涵盖了归约操作、掩码控制和置换指令等内容，极大地增强了向量处理能力的灵活性与功能性。文档最后讨论了异常处理机制并列举了一系列标准向量扩展指令集，为不同应用场景提供了丰富的功能选项及性能优化方案。