【RISC-V体系结构编程与实践】+第3章和第4章读后感

我爱下载

【RISC-V体系结构编程与实践】+第3章和第4章读后感 [复制链接]

<div class='showpostmsg'><i class="pstatus"> 本帖最后由 我爱下载 于 2023-4-10 16:42 编辑 </i>

# 读第3章和第4章的实验
第3章主要讲解了RV64的基础指令集，并进行了简单的实验。讲解的主要内容包括加载与存储指令，PC相对寻址，移位操作，位操作指令，算术指令，比较指令，无条件跳转指令，条件跳转指令及CSR指令。下图为本章思维导图。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689358" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689358&handlekey=savephoto_689358">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

第4章是函数调用规范与栈，重点讲解在RISC-V体系结构中，堆栈的布局与入栈出栈操作方法等。下图为本章的思维导图。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689359" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689359&handlekey=savephoto_689359">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

# 实验和验证
## 第3章 实验部分验证
### 实验3-1:熟悉加载指令

汇编代码：
```
.global load_store_test
load_store_test:
    li a0, 0x22000

li a1, 16
    lw t0, (a0)
    ld t1, 16(a0)

lui t0, 0x80200
    lui t1, 0x400

ret

```

程序加载后，设定断点到我们测试的程序处。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689360" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689360&handlekey=savephoto_689360">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

通过s 命令单步运行后，观察寄存器中的内容可见
    a0 = 0x22000
    a1 = 0x10
说明立即数装载命令执行是正确。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689361" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689361&handlekey=savephoto_689361">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

执行 ld t1，16（a0）后，可以观察过到t1的数值内容。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689362" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689362&handlekey=savephoto_689362">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

执行     
lui t0, 0x80200
    lui t1, 0x400
语句后，由于装载过程需要将立即数左移12位，在进行符号扩展，所以第一条指令后
    t0 = 0xFFFFFFFF80200000
    t1 = 0x400000
实验验证语句执行是正确的。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689363" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689363&handlekey=savephoto_689363">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 实验3-2：PC相对地址寻址
汇编代码：
```
.align 3
#define MY_OFFSET -2048

.global pc_related_test
pc_related_test:
    auipc t0, 1
    addi t0, t0, MY_OFFSET
    ld t1, MY_OFFSET(t0)
    ret

```
装载程序，并执行。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689365" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689365&handlekey=savephoto_689365">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

执行了auipc t0, 1语句后根据书中的解释t0 = PC +(1 << 12)
从图中我们可以看到PC = 0x23110, 实际当前PC为执行了auipc t0，1后的地址，因此执行命令时的PC值等于当前PC值减4，所以t0 = 0x2310c+4096 = 0x2410C 。
图中的寄存器证明了当前执行命令后获取的数据是正确的。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689366" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689366&handlekey=savephoto_689366">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

继续执行addi t0,t0,MY_OFFSET后，由于我们设定MY_OFFSET=-2048,所以相当于t0寄存器值减去2048。
t0 = 0x2410c – 2048 = 0x2309C ，图中寄存器的内容证明语句执行是正确的。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689367" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689367&handlekey=savephoto_689367">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 实验3-3：memcpy()函数的实现
汇编代码：
```
.global my_memcpy_test
my_memcpy_test:
  li t0, 0x20000
  li t1, 0x21000
  addi t2, t0, 32

.loop:
  ld t3, (t0)
  sd t3, (t1)
  addi t0, t0, 8
  addi t1, t1, 8
  bgt t2, t0, .loop

ret

```
由于dongshanpi-d1s使用了内部的存储器，地址为0x20000,因此测试的时候把书中的地址更改了一下。
ld和sd指令每次复制8个字节数据，因此这个循环执行了4次，这里使用了条件跳转伪指令bgt 完成地址比较。
通过ld命令读取0x21000开始的8字节数据到t3中，t3=0x4e4f47650300006f,通过x命令查看目标地址中数据为（0x21000） = 0x0300006f，（0x21004）=0x4e4f4765，确定复制功能已生效。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689368" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689368&handlekey=savephoto_689368">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

继续执行循环复制命令后，通过x命令查看源地址0x20000,和目标地址0x21000地址内容，发现32字节数据完全相同，说明memcpy功能执行正确。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689369" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689369&handlekey=savephoto_689369">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 实验3-4：memset()函数的实现
汇编代码：
16位地址对齐方式的：
```
.global my_memset_test
/*
  a0 = void *s
  a1 = c
  a2 = count
  void *memset(void *s, int c, size_t count)
  {
  char *xs = s;
  while(count--)
    *xs++ = c;
  return s;
  }
*/
my_memset_test:
  /* 获取c的8位数据存储到t3中*/
  slliw t2, a1, 24
  srliw t3, t2, 24
  mv t2, t3
  mv t4, t3
  li t0, 7
.fc:  
  sllit2, t2, 8
  or t3, t3, t2
  addi t0, t0, -1
  bnez t0, .fc

mv t1, a0
  mv t0, a2
  li t5, 16

.loop:
  sd t3, (t1)
  sd t3, 8(t1)
  sub t0, t0, t5
  bnez t0, .loop

ret

```
16位地址不对齐时，逐个设置。
```
.global my_memset1_test
/*
  a0 = void *s
  a1 = c
  a2 = count
  void *memset(void *s, int c, size_t count)
  {
  char *xs = s;
  while(count--)
    *xs++ = c;
  return s;
  }
*/
my_memset1_test:
  /* 获取c的8位数据存储到t3中*/
  slliw t2, a1, 24
  srliw t3, t2, 24
  mv t2, t3

mv t1, a0
  mv t0, a2
  li t5, 1

.loop1:
  sb t2, (t1)
  sub t0, t0, t5
  addi t1, t1, 1
  bnez t0, .loop1

ret

```
 my_memset1_test((void *)0x20000, 0x55, 16);
函数调用地址和数量都是16位对齐的。通过移位的方式构建一个寄存器t3，让
t3的内容是输入内容重复了8次。然后利用sd命令一次对内存地址完成8字节置位。
当程序循环完成后，16字节都设置成0x55 。
![689370](/data/attachment/forum/202304/10/141702gm6nbqtcm1on41on.jpg.thumb.jpg?rand=583.4816585314239)

my_memset1_test((void *)0x20000, 0x05, 15);
如果地址或数量不是16位对齐，采用逐个字节复制的方式来完成，利用sb命令。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689373" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689373&handlekey=savephoto_689373">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 实验3-5：条件跳转指令1
汇编代码：
```
.global my_3_5_test
my_3_5_test:
  mv t0, a0
  bltu t0, a1, .L35_1
  li a0, 0
  j .L35_2
.L35_1:
  li a0, -1

.L35_2:
  ret

```
根据书中简介，当进行函数调用时，参数是通过a0 – a7 进行传递的，并且返回值也是通过a0 - a7传递的。
 my_3_5_test(10, 20);
    a0=10
    a1=20
    根据题目要求，如果a小于b，返回值为0xffffffffffffffff 。这个值就是有符号数 -1 。所以 a0 = -1，执行正确。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689375" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689375&handlekey=savephoto_689375">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

my_3_5_test(20, 10);
    a0=20
    a1=10
    根据题目要求，如果a大于等于b，返回值为0 。所以a0 = 0，执行正确。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689376" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689376&handlekey=savephoto_689376">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 实验3-6：条件跳转指令2
汇编代码：
```
.global my_3_6_test
my_3_6_test:
  mv t0, a0
  beq t0, zero, .L36_1
  addi a0, a1, 2
  j .L36_2
.L36_1:
  addi a0, a1, -1

.L36_2:
  ret

```

my_3_6_test(0, 10);
当执行如上函数时，可知a0 = 0，满足因此返回值a0 = a1+2=10+2=0x0C,因此执行是正确的。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689378" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689378&handlekey=savephoto_689378">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

my_3_6_test(1, 10);
当执行如上函数时，可知a0 = 1，满足因此返回值a0 = a1-1=10-1=0x09,因此执行是正确的。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689377" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689377&handlekey=savephoto_689377">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

### 实验3-7：子函数跳转
汇编代码
```
.global my_3_6_test
my_3_6_test:
  mv t0, a0
  beq t0, zero, .L36_1
  addi a0, a1, 2
  j .L36_2
.L36_1:
  addi a0, a1, -1

.L36_2:
  ret

.global bl_test
bl_test:
  li a0, 10
  li a1, 20
  call my_3_6_test
  ret

```
编写bl_test,通过call调用my_3_6_test函数。
执行bl_test()函数后，正确的调用了汇编函数my_3_6_test子函数。

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689379" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689379&handlekey=savephoto_689379">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

## 第4章 实验部分验证
### 实验4-1：观察栈布局
程序代码：
```
.global add_c
add_c:
  /*栈往下扩展16字节*/
  addi  sp,sp,-16

/*保存调用函数的返回地址ra到栈里*/
  sdra,8(sp)

add a0, a0, a1

/* 从栈中恢复ra返回地址*/
  ldra,8(sp)
  /* SP回到原点*/
  addi  sp,sp,16

ret

.global func1
func1:
  /*栈往下扩展16字节*/
  addi  sp,sp,-16

/*保存调用函数的返回地址ra到栈里*/
  sdra,8(sp)

li a0, 1
  li a1, 2

call add_c

/* 从栈中恢复ra返回地址*/
  ldra,8(sp)
  /* SP回到原点*/
  addi  sp,sp,16

ret

.global k_main
k_main:
  /*栈往下扩展16字节*/
  addi  sp,sp,-16

/*保存调用函数的返回地址ra到栈里*/
  sdra,8(sp)

call func1

/* 从栈中恢复ra返回地址*/
  ldra,8(sp)
  /* SP回到原点*/
  addi  sp,sp,16

ret

```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689380" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689380&handlekey=savephoto_689380">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689381" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689381&handlekey=savephoto_689381">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689382" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689382&handlekey=savephoto_689382">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689383" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689383&handlekey=savephoto_689383">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689384" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689384&handlekey=savephoto_689384">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689385" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689385&handlekey=savephoto_689385">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689386" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689386&handlekey=savephoto_689386">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

堆栈分布图
![689432](/data/attachment/forum/202304/10/163753jbvjei0baijw1br4.jpg.thumb.jpg?rand=4602.651172539018)
### 实验4-2：观察栈回溯
程序代码：
```
#include "types.h"

extern int sys_uart_printf(const char * fmt, ...);
struct stackframe {
  unsigned long s_fp;
  unsigned long s_ra;
};

extern char _text[], _etext[];
static int kernel_text(unsigned long addr)
{
  if (addr >= (unsigned long)_text &&
  addr < (unsigned long)_etext)
  return 1;

return 0;
}

static void walk_stackframe(void )
{
  unsigned long sp, fp, pc;
  struct stackframe *frame;
  unsigned long low;

const register unsigned long current_sp __asm__ ("sp");
  sp = current_sp;
  pc = (unsigned long)walk_stackframe;
  fp = (unsigned long)__builtin_frame_address(0);

while (1) {
  if (!kernel_text(pc))
    break;

/* 检查fp是否有效 */
  low = sp + sizeof(struct stackframe);
  if ((fp < low || fp & 0xf))
    break;

/*
   * fp 指向上一级函数的栈底
   * 减去16个字节，正好是struct stackframe
   */
  frame = (struct stackframe *)(fp - 16);
  sp = fp;
  fp = frame->s_fp;

pc = frame->s_ra - 4;

//  if (kernel_text(pc))
//    sys_uart_printf("[0x%x - 0x%x]pc 0x%x\r\n", sp, fp, pc);
  }
}

void dump_stack(void)
{
  // sys_uart_printf("Call Frame:\r\n");
  walk_stackframe();
}

```

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689387" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689387&handlekey=savephoto_689387">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

<ignore_js_op>

<a href="javascript:;" onclick="showWindow(this.id, this.getAttribute('url'), 'get', 0);" id="savephoto_689388" url="home.php?mod=spacecp&ac=album&op=saveforumphoto&aid=689388&handlekey=savephoto_689388">保存到相册</a>

</p>

</div>
<div class="tip_horn"></div>
</div>

</ignore_js_op>

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					}		</script><script type="text/javascript">(function(d,c){var a=d.createElement("script"),m=d.getElementsByTagName("script")[0],eewurl="//counter.eeworld.com.cn/pv/count/";a.src=eewurl+c;m.parentNode.insertBefore(a,m)})(document,523)</script>

Jacktang

先把思维导图搞出来，下面编程就思路明确了

freebsder

很详细，谢谢分享！

常见泽1

很详细，谢谢分享！

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