RISC-V指令集讲解（1）通用寄存器和汇编指令分类

1. RISC-V通用寄存器和程序计数器

在之前的RISC-V简介中主要有

RISC-V 简介（1）RISC-V的由来

RISC-V 简介（2）RISC-V指令集的特点及分类

RISC-V 简介（3）RISC-V处理器前景及中国CPU发展现状

RISC-V 简介（4）RISC-V指令集编码结构

本文将开始详细讲解RISC-V指令集。CPU中包含32个通用寄存器，有时候也会被称为通用寄存器文件，如图1所示。通用寄存器的命名方式为X0-X31。其中第一个寄存器X0的值，被硬连线到0，因此值永远是0。其他寄存器X1-X31都是可读可写的。0-31也叫做索引号，索引号也可以理解为寄存器的地址，当指令需要调用通用寄存器时可以通过索引号查找。之后将会在介绍FPGA程序时讲解如何设计读写寄存器文件。对于32位系统，所有通用寄存器的宽度都是32bit，寄存器总个数也是32个。

PC(program counter)是程序计数器，也是一个寄存器。在CPU中PC寄存器并不和上述32个通用寄存器在一起，寄存器文件中不包含PC。PC的宽度和通用寄存器的宽度一样。XLEN的值一般跟RISC-V CPU架构有关系。 如果是32位架构的CPU，那么XLEN的值就是32。图1中XLEN-1 = 32-1 =31，即在一个通用寄存器中的最高位为31。在64位CPU中通用寄存器的宽度是64，同时PC宽度也是64位，最高位为64-1 =63。

图1 RISC-V通用寄存器和PC [1]

2. RISC-V汇编指令类型

RV32I 可被分为六种基本指令格式：

用于寄存器-寄存器操作的R类型指令

用于立即数和访存load操作的I 型指令

用于访存store操作的S型指令

用于条件跳转操作的B类型指令

用于长立即数的U型指令

用于无条件跳转的J型指令

图2列出来6种基本指令的机器码格式。

图2 6种基本指令的机器码格式 [2]

2.1. R-Type 介绍

2.2. I-Type 介绍

2.3. S-Type 介绍

2.4. U-Type 介绍

2.5. B-Type 介绍

2.6. J-Type 介绍

备注：关于6种介绍的完整内容请搜索引擎搜索“IC知识库”查看。