ivb架构的cpu risc-v架构处理器的特点

1.RISC-V简介

RISC-V（发音为“risk-five”）是一个基于精简指令集（RISC）原则的开源指令集架构（ISA）。
与大多数指令集相比，RISC-V指令集可以自由地用于任何目的，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。虽然这不是第一个开源指令集，但它具有重要意义，因为其设计使其适用于现代计算设备（如仓库规模云计算机、高端移动电话和微小嵌入式系统）。设计者考虑到了这些用途中的性能与功率效率。该指令集还具有众多支持的软件，这解决了新指令集通常的弱点。

RISC-V的优势：

• 完全开源
• 架构简单
• 易于移植操作系统
• 模块化设计
• 完整工具链

2.RISC-V的特点

1. 没有立即数减法：RISC-V只提供立即数加法，不提供立即数减法。当需要使用立即数减法时，由编译器将立即数转化为负数，再使用加法。简化了ALU单元的设计。
2. x0寄存器简化指令集：RISC-V规定x0寄存器始终为0，引入该寄存器后，很多特殊指令只需要用普通指令加上x0做操作数就能解决，指令的数量大大减少，处理器的解码电路也大大简化。
3. 支持32位常量：在ARM处理器中，会将立即数表示不下的常量存在常量池中，再用PC相关的LDR指令加载到寄存器，RISC-V的常量完全使用指令拼接实现，不需要Load指令，节省了访问周期。RISC-V单条指令可以表示12位的有符号常量，超过12位使用lui和addi两条指令合成。
4. 只有小于和大于等于：RISC-V的比较跳转指令只有blt和bge，即只有小于和大于等于。当需要大于和小于等于时，将参与比较的两个操作数位置交换来实现。
5. 让编译器做更多的工作：编译的次数远小于执行的次数，因此尽量让处理器少做，编译器多做。

3.指令集

RISC-V指令集的命名以RV位前缀，然后是位宽，最后代表的是指令集的字母集合

RV[###][ABC...XYZ]

符号	说明
RV	RISC-V的缩写
[###]	用于标识处理器位宽，有32，64，128三种
[abc...xyz]	标识处理器支持的指令模块集合

 3.1RISC-V模块

名称	描述
基础
RV32I	基本整数指令集，32寄存器位宽
RV32E	基本整数指令集，32寄存器位宽，16个寄存器，用于嵌入式
RV64I	基本整数指令集，64寄存器位宽
RV128I	基本整数指令集，64寄存器位宽
扩展
M	整数乘法和除法的标准扩展
A	原子指令的标准扩展
F	单精度浮点的标准扩展
D	双精度浮点的标准扩展
B	位操作的标准扩展
N	用户级中断的标准扩展
...等	更多详见手册

3.2通用寄存器模型 

寄存器	ABI名称	描述	保存者
X0	zero	硬件0	-
X1	ra	返回地址	调用者
X2	Sp	栈指针	被调用者
X3	gp	全局指针	-
X4	tp	线程指针	-
X5-7	t0-2	临时变量	调用者
X8	s0/sp	保存的寄存器/帧指针	被调用者
X9	s1	保存的寄存器	被调用者
X10-11	a0-1	函数入口参数/返回值	调用者
X12-17	a2-7	函数入口参数	调用者
X18-27	s2-11	保存的寄存器	被调用者
X28-31	t3-6	临时变量	调用者
f0-7	ft0-7	FP临时变量	调用者
f8-9	fs0-1	FP保存的寄存器	被调用者
f10-11	fa0-1	FP参数/返回值	调用者
f12-17	fa2-7	FP参数	调用者
f18-27	fs2-11	FP保存的寄存器	被调用者
f28-31	ft8-11	FP临时变量	调用者

对于RISC-V的子程序调用，编译器会尽可能使用寄存器进行参数传递，有8个整数寄存器a0-a7和8个浮点寄存器fa0-fa7可以用于参数传递。

只有1个或者2个函数调用的返回值时，浮点返回值通过浮点寄存器fa0、fa1返回，其他值通过整数寄存器a0和a1返回值；更多的返回值时，全部通过存储器堆栈返回：调用者负责分配返回值的存储器区域，并将区域指针作为第一个隐藏参数传递给被调用者。在标准RISC-V调用约定中，栈是向下增长并且栈指针总是对齐到16字节。

除了参数传递寄存器和返回值寄存器之外，7个整数寄存器t0-t6和12个浮点寄存器ft0-ft11是临时寄存器，它们在被调用的子程序中可以被子程序代码覆盖，如果调用者后面还有使用这些寄存器的数值，在调用者中必须自己先保存其值再调用子程序。12个整数寄存器s0-s11和12个浮点寄存器fs0-fs11在子程序退出时，需要保持其值与子程序调用前一样，因此如果被调用者(子程序)需要使用这些寄存器，则被调用者(子程序)必须先保存它们，然后在结束调用(子程序返回)前恢复其原值。