3 、RISC-V汇编语言

一、基础🧀

计算机系统由多个抽象层组成，每一层都建立在下一层之上。同一段程序在不同层有不同表示方式。

flowchart TD

A[高级语言<br/>C / Java] -->|Compiler| B[汇编语言<br/>RISC-V]

B -->|Assembler| C[机器码]

C --> D[CPU 架构]

D --> E[逻辑电路]

E --> F[晶体管 / 硬件]

CPU 的核心工作：执行指令。程序本质上就是一系列指令。CPU循环执行：取指令、解码、执行

1、指令集架构（ISA）🧀

不同 CPU 支持不同的指令集合 ISA（Instruction Set Architecture）

常见 ISA：

RISC = Reduced Instruction Set Computing

核心理念：

• 指令 尽量简单
• 复杂操作由 多条简单指令组合

优点：

• 硬件更容易实现
• CPU可以更快
• 更适合流水线

2、汇编语言的特点🧀

在汇编中：

操作对象是寄存器

3、寄存器🧀

• CPU内部存储单元
• 访问速度非常快
• 数量有限

编号：x0 ~ x31

每个寄存器：32 bit 称为一个 word

1

add x3,x4,x0 # x3 = x4

二、基础语法🧀

RISC-V 算术指令遵循统一格式：

1

op rd, rs1, rs2 # rd = rs1 op rs2

这种统一格式体现了 RISC 的规则性设计原则，使硬件实现更简单

1、加减法指令🧀

1
2

add x1, x2, x3 # x1 = x2 + x3
sub x3, x4, x5 # x3 = x4 - x5

对应的 C 代码：a = b + c;

寄存器对应关系：

（1）立即数🧀

没有立即数就必须把数存进寄存器再操作，这样多一条指令而且占用多一个寄存器。

1

addi x10, x10, 4 # x10 = x10 + 4

✳但是没有 subi 指令，因为可以通过加一个负数来实现

三、内存中的地址🧀

CPU内部只有 寄存器，但寄存器数量很少：

• RISC-V：32 个寄存器
• 每个 32 bit

总共只有：128 Bytes，而内存：2GB – 64GB

因此 CPU设计原则是：

• 计算 → 在寄存器
• 存储 → 在内存

如果要运算内存中的数字必须先load到寄存器上（RISC-V 就是 load-store 架构）

Memory 地址是按 byte 编号的，不是按 word。

1
2
3

1 byte = 8 bits
1 word = 4 bytes = 32 bits
# word 地址间隔 = 4

1、小端序🧀

小端序就是最低有效字节存在最小地址。

1
2
3
4
5
6

1025 = 00000000 00000000 00000100 00000001
# 在小端序内存
address+0 : 00000001
address+1 : 00000100
address+2 : 00000000
address+3 : 00000000