Overview

在 RISCV 匯編中，不同類型的指令用于完成控制寄存器操作、內存存取、位操作、跳轉以及返回等功能。下面將逐對詳細介紹這些指令，并配合示例說明其用途和工作機制。
本文將 詳細介紹 RISCV 中的匯編指令 CSRW 和 CSRR 及 SW 和 lw 及 XORI 和 ANDI 及 J 與 JR 及 ret 與 dret，每一對都舉例介紹

1. CSRW 與 CSRR

功能說明

• CSRW（CSR Write） ：將通用寄存器中的值寫入指定的控制和狀態寄存器（CSR）。

• CSRR（CSR Read） ：從指定的 CSR 中讀取值到通用寄存器中。
  這兩條指令用于管理 CPU 的特殊寄存器，常見于調試或權限管理中。例如，通過 CSRW 指令可以將當前調試相關的狀態存入 dscratch 寄存器，而 CSRR 可用于讀取 mhartid（硬件線程編號）來確定當前執行的 hart。
  示例

	csrw dscratch0, s0      # 將寄存器 s0 的值寫入調試專用寄存器 dscratch0csrr s1, mhartid        # 從 mhartid 寄存器讀取當前 hart ID 到 s1

上述指令通常用于保存和獲取調試狀態以及硬件線程信息[2 ][1 ]。

2. SW 與 lw

功能說明

• SW（Store Word） ：將一個 32 位寄存器中的數據存入內存地址中。

• LW（Load Word） ：從指定內存地址加載一個 32 位數據到寄存器中。
  這兩條指令實現內存與寄存器之間的數據傳輸，是程序數據存取的基本手段。
  示例

	sw s0, 396(zero)       # 將 s0 中的值存入地址 (zero + 396)，396 十進制約等于 0x18clw s1, 384(zero)       # 從地址 (zero + 384，即 0x180) 加載數據到 s1

這種數據傳輸操作常用于保存計算結果或傳遞數據，例如在函數調用時保存現場或交換數據[3 ]。

3. XORI 與 ANDI

功能說明

• XORI（XOR Immediate） ：對寄存器中的數據與一個立即數進行按位異或操作，并將結果存回目標寄存器。

• ANDI（AND Immediate） ：對寄存器中的數據與一個立即數進行按位與操作，將結果存回目標寄存器。
  這兩條指令用于進行位級運算，常用來修改、清零或提取數據的特定位。
  示例

	xori s1, s1, 1024      # 將 s1 與立即數 1024 (0x400) 異或，用于切換特定位andi s0, s0, 0         # 將 s0 與 0 做按位與運算，結果 s0 被清零

這種操作在條件判斷、位掩碼操作及狀態標志修改中十分常見[2 ][1 ]。

4. J 與 JR

功能說明

• J（Jump） ：無條件跳轉到一個指定的立即地址。RISCV 中 J 通常為偽指令，其本質為 jal x0, offset，即跳轉而不保存返回地址。

• JR（Jump Register） ：跳轉到一個由寄存器指定的地址。它通常用來實現函數調用的返回或間接跳轉。
  示例

	j 0x184                # 無條件跳轉到當前 PC 加偏移 0x184 的地址jr ra, 0               # 使用寄存器 ra 的內容進行跳轉（通常 ret 的實現方式）

這里，J 指令常用于靜態的代碼跳轉，而 JR 則可實現動態跳轉，如函數調用返回（利用 jalr x0, ra, 0 實現 ret）。[4 ][5 ]。

5. ret 與 dret

功能說明

• ret ：傳統意義的返回指令，通常是 jalr x0, ra, 0，用于從函數返回，跳轉到存放在 ra 寄存器中的返回地址。

• dret ：調試返回指令，用于從調試異常或調試模式中返回到正常執行狀態。dret 指令會恢復調試之前的狀態，使程序繼續運行。
  示例

	ret                    # 從函數中返回，等價于 jalr x0, ra, 0dret                   # 從調試模式中退出，恢復正常程序執行

在調試過程中，dret 用于退出 ebreak 斷點調試狀態，而 ret 則用于正常的函數調用返回。兩者的主要區別在于應用場景和上下文恢復機制[6 ][7 ]。

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6. 總結

本文詳細介紹了 RISCV 匯編中幾組常用指令對及其使用場景：

• CSRW/CSRR ：用于寫入和讀取控制與狀態寄存器，支持調試和狀態管理。

• SW/lw ：實現內存與寄存器間數據傳輸，是數據存取的基礎。

• XORI/ANDI ：進行位運算操作，常用于狀態標志和掩碼處理。

• J/JR ：實現無條件和寄存器間接跳轉，支持靜態與動態跳轉。

• ret/dret ：分別用于函數返回與調試模式退出，幫助程序在不同執行環境中正確恢復狀態。

這些指令構成了 RISCV 匯編編程的基礎，理解它們的功能和使用場景對于開發高效、正確的底層軟件至關重要。通過具體的示例代碼，我們可以看到每條指令在實際代碼中的應用，以及它們如何協同完成程序流程控制和狀態管理[1 ][2 ][3 ][4 ][5 ][6 ][7 ][8 ].

🌐 Sources

1. blog.csdn.net - RISC-V基礎指令之lw和sw（包含使用說明及實例） 原創

2. blog.csdn.net - RISCV - 2 “Zicsr“, CSR Instructions 原創

3. ithelp.ithome.com.tw - DAY4: RISC-V: CSR指令用法 - iT 邦幫忙

4. www.cnblogs.com - 一起學RISC-V匯編第4講之指令格式

5. stackoverflow.com - Using GCC to produce readable assembly?

6. five-embeddev.com - RISC-V “V” Vector Extension / Privileged ISA - CSR Instructions

7. www.sunnychen.top - RISC-V基本指令集概述 - SunnyChen的小窩