常数或立即数操作数

我们需要将常数从内存中取出才能使用，将常数加载到寄存器。

或者是通过addi使用立即数相加的指令。

addi x22，x22，4

常数0，可以有效使用它，简化指令系统体系结构。例如，使用常0寄存器求原数的相反数，RISC-V专用寄存器x0硬连线到常数0. 根据使用频率来确定要定义的常数。

偏移量加基址寄存器寻址方式，对于数组和结构体来说非常适用。

寄存器可以指向结构的起始地址，偏移量可以选择所需元素。

有符号数和无符号数

区分正数和负数，通过一个单独的符号位。

前导0表示正数，前导1表示负数。有符号的二进制数为二进制补码。

二进制补码的优点是，所有负数的最高有效位都为1，因此只需检查这一位就可以知道正数还是负数。符号位。

采用二进制补码，不需要考虑最高位溢位的情况，发生溢位直接丢弃即可，计算效率也更高。 将减法变为加法运算即可。

有符号载入，复制符号位填充寄存器剩余部分，符号扩展。

无符号数载入，只需在数据左侧填充0.

无符号字节载入lbu，将字节视为无符号数，用零扩展填充寄存器最左位。而字节载入lb使用带符号整数。

使用二进制补码，第一种对二进制补码求相反数的快速方法。把，每个0转为1，以及每个1转为0.最后将结果加1.

第二种是将一个用n位表示的二进制数转换为一个用多于n位表示的数。先取位数更少的数的最高位符号位，并将其复制来填充位数更多的数的新位，原来的非符号位被复制到新双字的右侧部分。符号扩展。

计算机中的指令表示

opcode 操作码：指令的基本操作。表示指令操作和指令格式的字段。

rd目的寄存器，存放操作结果。

funct3 一个另外的操作码字段

rs1第一个源操作数寄存器

rs2第二个源操作数寄存器

funct7一个另外的操作码字段

优秀的设计要适当的折中

保持所有指令长度相同，对不不同的指令使用不同的指令格式。

对于I型立即数指令。 12位立即数表示-2^11 - 2^11 - 1 之间的整数。

当I型指令用于加载指令时，immediate字段表示一个字节偏移量。

指令格式通过操作码字段中的值来区分。每个格式在第一个字段被分配了不同的操作码值。

对于ld指令，rs1为基址寄存器x10，立即数为240 = 8x30 表示偏移量。rd为目标寄存器。

逻辑操作

逻辑移位， 用0填充空出来的位。

算术移位，用原来的符号位来填充。

用于决策的指令

if else：

beq rs1 rs2 L1 如果rs1和rs2值相等，则转到L1的语句指令。beq为相等则分支。

bne为不等则分支。

无条件分支

beq x0 x0 EXIT

循环

while循环。

计算，然后bne进行判断，否则继续，成立则退出exit。

最高有效位。来判断。小于则分支指令blt，大于等于分支bge。

case/switch语句

分支地址表。

程序索引到表中，跳转到合适的指令序列。

无条件跳转，jalr。

计算机硬件对过程的支持

过程或函数是结构化编程的一种工具，过程允许程序员只专注于任务的一部分，参数可以传递数值并返回结果。

因此可以充当过程和其余程序与数据之间的接口。

分配寄存器遵循约定：

x10-x17： 8个地址寄存器，用于传递参数或返回值。

x1：一个地址寄存器，用于返回起始点。

仅用于过程的指令，跳转到某个地址的同时将下一条指令的地址保存到目标寄存器rd。跳转-链接指令jal

存储在x1中的链接称为返回地址。jalr x0，0（x1）

程序计数器，保存当前执行指令的地址。 x0硬连线为0。

对于大立即数的编码和寻址

lui指令，load upper immediate取立即数最高位。 lui使用新的指令格式U型指令，将20位常数加载到寄存器的第12位到31位。并将31位的值复制到最左边32位，最右边的12位用0填充。

分支中的寻址

PC相对寻址： 地址是PC和指令中的常量之和。

对于条件分支和无条件跳转使用PC相对寻址。

分支指令设计为PC相对偏移表示分支和目标指令之间的字数而不是字节数。

RISCV寻址方式总结

1 立即数寻址 操作数是指令本身的常量

2 寄存器寻址 操作数在寄存器中

3 基址或偏移寻址 操作数在内存中，其地址是寄存器和指令中的常量之和

4 PC相对寻址 分支地址是PC和指令中的常量之和