算术运算指令（Arithmetic Instructions）
ADD
- 语法：ADD RD, RS1, RS2
- 示例：add x5, x6, x7（x5 = x6 + x7）
- 编码格式：R-type
- opcode(7)：0110011（OP）
- funct3取值000；funct7取值0000000
- rs1(5)：第一个 operand（source register 1）
- rs2(5): 第二个 operand（source register 2）
- rd(5)：destination register 用于存放求和的结果
SUB（Substract）
- 语法：SUB RD, RS1, RS2
- 示例：sub x5, x6, x7（x5 = x6 - x7）
- 编码格式：R-type
ADDI
- 语法：ADDI RD, RS1, IMM
- 示例：addi x5, x6, -5（x5 = x6 + -5）
- 编码格式：I-type
- opcode(7)：0b0010011（OP-IMM）
- funct3(3)：和 opcode 一起决定最终的指令类型
- rs1(5)：第一个 operand（source register 1）
- rd(5)：存放求和结果
- imm(12)：immediate，立即数，代替了 R-type 的第三个寄存器和 funct7
- 在参与算术运算前该 immediate 会被“符号扩展”为一个 32 位的数（重要）
- 这个立即数可以表达的范围为-2^11,+22^11，即 -2048, -2047。
- RISC-V 中并没有 SUBI 指令
LUI（Load Upper Immediate）
- 语法：LUI RD, IMM
- 示例：lui x5, 0x12345（
x5 = 0x12345 << 12） - 编码格式：U-type
- opcode(7)：0b0110111（LUI）
- rd(5)：存放结果
- imm(20)：立即数
- LUI 指令会构造一个 32 bits 的立即数，这个立即数的高 20 位对应指令中的 imm，低 12 位清零，这个数作为结果存放在 rd 中
LI（Load Immediate）
- 语法：LI RD, IMM
- 示例：li x5, 0x12345678（x5 = 0x12345678）
- LI （Load Immediate）是一个伪指令（pseudo-instruction）
- 汇编器会根据 IMM 的实际情况自动生成正确的真实指令（instruction）
（把麻烦直接丢给汇编器）
AUIPC
- 语法：AUIPC RD, IMM
- 示例：auipc x5, 0x12345
- 编码格式：U-type
- 和 LUI 类似，AUIPC 也会构造一个 32 bits 的立即数，这个立即数的高 20 位对应指令中的 IMM，低 12 位清零。但和 LUI 不同的是，AUIPC 会先把这个立即数和 PC 值相加，将相加后的结果存放在 RD 中
LA（Load Address）
- 语法：LA RD, LABEL
- 示例：la x5, foo
- LA 是一个伪指令（pseudo-instruction）
- 具体编程时给出需要加载的 label，编译器会根据实际情况根据 auipc 和其他指令自动生成正确的指令序列
- 常用于加载一个函数或者变量的地址
基于算术指令搞的一些其他指令
| 伪指令 | 语法 | 等价指令 | 指令描述 | 例子 |
|---|---|---|---|---|
| NEG | NEG RD, RS | SUB RD, x0, RS | 将 RS 中的值取反并将结果存放在 RD 中 | neg x5, x6 |
| MV | MV RD, RS | ADDI RD, RS, 0 | 将 RS 中的值拷贝到 RD 中 | mv x5, x6 |
| NOP | NOP | ADDI x0, x0, 0 | 什么都不做 | nop |
知识扩展：二进制原码，反码，补码
- 原码：最高位为符号位，其他位存放这个数的二进制绝对值
- 反码：正数和原码相同；负数除了符号位以外的所有位反转，1变成0，0变成1（如 10010 => 11101）
- 补码：正数的原码，反码，补码都一样；负数补码是反码的二进制值加一（如：11101 => 11110）
- 负数补码是反码的二进制值加一只是求法，并不是定义