Разработка цифровых ИС на примере микроконтроллерного ядра SCR1 - прgграммное обеспечение

Пример использования:

li s1, -0x1000 - загрузка в регистр s1 числа 0xfffffffffffff000 = -4096

srai s1, s1, 2 - результат в s1 будет 0xfffffffffffffc00 = -1024

Примеры

lui s1, 1 -> s1 содержит 0x1000
auipc s2, 1 -> s2 содержит pc + 0x1000

• Load upper immediate: lui rd, imm загружает imm в старшие 20 бит регистра rd, заполняя младшие 12 бит нулями.
• Add upper immediate to pc: auipc rd, imm используется для построения адресов относительно pc (Program Counter - регистр, в котором хранится адрес текущей инструкции). Складывает значение pc и (imm << 12), помещая результат в rd.

Пример использования: Псевдоинструкция la rd, symbol загружает адрес метки symbol в rd и интерпретируется компилятором как:

auipc rd, symbol[31:12]
addi rd, rd, symbol[11:0]

Примеры

add gp, s0, s1 -> gp = s0 + s1
and s0, t0, a0 -> s0 = t0 & a0
or s5, s4, s3 -> s5 = s4 | s3
sll a0, a1, a2 -> a0 = a1 << a2
srl s0, s1, s2 -> s0 = s1 >> s2
sub sp, t0, s2 -> sp = t0 - s2

Инструкции, выполняющие арифметические и логические операции, могут оперировать как с непосредственными значениями (описанными ранее), так и со значениями в регистрах.

После названия инструкции (insn) указывается rd - регистр, в который будет записан результат, а также два операнда: rs1 и rs2:

insn rd, rs1, rs2

No operation

Примеры

Исходный код

first_insn:
      mv a1, s10

.align 4
second_insn:
       mv s10, a1

Дизассемблированный код

<first_insn>:
   0x0: mv a1, s10
   0x2: c.nop
   0x4: nop
   0x8: nop
   0xc: nop
<second_insn>:
0x10: mv s10,a1

Применяется для выравнивания адресов данных и инструкций в памяти

Инструкция nop не изменяет никаких значений в регистрах или памяти, кроме увеличения pc и инкрементирования имеющихся счетчиков производительности.

Применение:

Существует ассемблерная директива .align <N>, осуществляющая размещение последующей инструкции/данных по адресу выравненному по границе байт.

Безусловные переходы

Примеры

jal s0, label -> s0 = pc + 4, переход 
                                   по адресу метки label
…
label:
*some code*

• Jump and link: jal rd, label совершает переход по адресу label, и записывает в rd адрес инструкции, следующей за переходом (pc + 4).
• Стандартизированное соглашение о вызовах использует x1 как регистр, содержащий адрес возврата, и x5 как дополнительный регистр, использующийся при необходимости сохранения значения в x1.
• Зачастую при написании ассемблерного кода применяется псевдоинструкция j label, которая интерпретируется как jal x0, label.

Примеры

la s0, label -> загрузка адреса в s0
jalr s0 -> переход по адресу в s0
…
label:
*some code*

Можно использовать числа в качестве меток и указывать положение относительно инструкции: f - forward, b - backwards

Jump and link register: jal rd, rs1, imm, результирующий адрес образуется сложением значения в регистре rs1 и imm, записывает в rd адрес следующей инструкции (pc + 4).

При написании ассемблерного кода используется псевдоинструкция jalr rs1 <-> jalr ra, rs1, 0, совершающая переход по адресу, хранящемуся в rs1.

! Все инструкции переходов вызывают срабатывание исключения при переходе по адресу, который не выровнен на 4 байта.