RISC-V的P扩展
RISC-V的P扩展
- 1.说明
- 2.P扩展与V扩展的差别
- 3.P扩展指令的实例简单解析
1.说明
在研究RISC-V的指令集的时候，其指令是模块化的，这就为其指令的扩展提供了更多的可能性。下面仅代表我对RISC V的P扩展指令的一些理解。
按照指令集的设计，其扩展分为基础指令和扩展指令部分。基础指令是必须实现的，扩展指令则可根据需求进行定制。
根据The RISC-V Instruction Set Manual版本为20191213的pdf来看，对P扩展的介绍并不多。
其描述也只有一段话，目前官方并未做出更多的描述，不过在GitHub上对P扩展有了更加详细的表述。
https://github.com/riscv/riscv-p-spec
也就是P指令的扩展实际的作用是增加了RISC-V CPU IP产品的DSP算法处理能力。
通过对RISC-V指令的P扩展，可以以更低的功耗和更加高的性能运行这些DSP的应用程序。
2.P扩展与V扩展的差别
通过上述的理解来看，P扩展的官方描述Packed-SIMD Instructions，那么和V扩展代表的向量指令集有什么差异呢。
V扩展，向量计算会更加趋向于高效的处理音频和视频，以更低的功耗，更快的处理速度，更加简单的方式去处理图像、视频、音频等，大大提高处理器的性能。比较典型的应用比如流媒体，MPEG4和H264的编解码，语音识别和手写识别，FFT处理，复杂的计算等等。
P扩展，数字信号处理(DSP)，更多的去处理一些特殊领域的计算，比如嵌入式中的MP3解码，伺服电机，嵌入式实时控制等。
虽然两种都是为了加速计算，用多媒体指令集来实现CPU处理吃力的计算功能，但是在应用领域也是有一些区别。
3.P扩展指令的实例简单解析
简单解释一下这里如何通过指令加速计算。
在文档的8-bit Addition & Subtraction Instructions中描述如下：
No. | Mnemonic | Instruction | Operation |
|---|---|---|---|
1 | ADD8 rt, ra, rb | 8-bit Addition | rt.B[x] = ra.B[x] + rb.B[x]; (RV32: x=3..0, RV64: x=7..0) |
该指令是一份简单8位的加法，实际上调用该指令的时候，需要传递两个输入源，和输出结果。
因为是ADD8，所以以8bit相加，结果也是8bit。在C语言中定义为unsigned char。
比如定义一个unsigned char数组a1={1,2,3,4}。另外一个数组a1={2,3,4,5}。
那么把这两个数组通过ADD8指令相加，则得到ret={2，5，7，9}。
实现这个过程，如果用普通的计算方法计算，需要CPU的4个时钟才能完成这个过程，而如果采用RISC-V的P扩展指令进行计算，则只需要一个时钟周期便可完成。这样可以加速计算，降低功能，同时降低CPU的使用率。