《RISC-V 体系结构编程与实践（第2版）》互动：接龙解答作者笨叔出的思考题

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@goldjack、@hollyedward、@FuShenxiao、@andeyqi、@zsy-s，欢迎一起参与阅读 《RISC-V 体系结构编程与实践（第2版）》的小伙伴们，在阅读之余，来这里接龙解答本书籍作者给出的助力阅读的题目，要求：截止到2月10日，每人至少跟帖解答2章节的题目，不得重复上面已有网友解答的章节题目。本部分的参与情况，将在活动评分里互动性的评分中体现。由于只有9个章节的题目，所以目前有1个名额，可只解答1个章节的题目，先到先得。

 

作者笨叔助力阅读，给出的RISC-V思考题目

 

第1章：
1．RISC-V体系结构有什么特点？
2．RISC-V体系结构处理器包含多少个通用寄存器？
3．RISC-V体系结构包含几种处理器模式？它们分别有什么作用？

第3章：
1．RISC-V指令集有什么特点？
2．RISC-V指令编码格式分成几类？
3．什么是零扩展和符号扩展？
4．什么是PC相对寻址？

第4章：
1．请阐释RISC-V体系结构下的函数调用规范。
2．在函数调用过程中，如果函数传递的参数大于8，如何传递参数？
3．假设函数调用关系为main()→func1()→func2()，请画出RSIC-V体系结构下函数栈的布局。

第5章：
1．什么是汇编器？
2．如何给汇编代码添加注释？
3．什么是符号?
4．什么是伪指令？

第6章：
1．什么是链接器？为什么链接器简称LD？
2．链接脚本中的输入段和输出段有什么区别？
3．什么是加载地址和虚拟地址？

第7章：
1．在内嵌汇编代码中，关键字“asm”“volatile”“inline”以及“goto”分别代表什么意思？
2．在内嵌汇编代码的输出部分里，“=”和“+”分别代表什么意思？
3．在内嵌汇编代码中，如何表示输出部分和输入部分的参数？

第8章：
1．在RISC-V处理器中，异常有哪几类？
2．同步异常和异步异常有什么区别？
3．在RISC-V处理器中，异常发生后CPU自动做了哪些事情？软件需要做哪些事情？

第9章：
1．请简述中断处理的一般过程。
2．什么是中断现场？对于RISC-V处理器来说，中断现场应该保存哪些内容？
3．中断现场保存到什么地方？

第10章：
1．在计算机发展历史中，为什么会出现分段机制和分页机制？
2．为什么页表要设计成多级页表？直接使用一级页表是否可行？多级页表又引入了什么问题？
3．为什么页表存放在主内存中而不是存放在芯片内部的寄存器中？
4．MMU查询页表的目的是找到虚拟地址对应的物理地址，页表项中有指向下一级页表基地址的指针，那它指向的是下一级页表基地址的物理地址还是虚拟地址？

 

andeyqi

第1章：问题回答

1．RISC-V体系结构有什么特点？

==>

对学术界和工业界完全开放，开源的架构

属于一个通用指令集体系结构

真正适合硬件实现的指令集体系结构

实现最小的整数指令集作为基础指令集，在此基础上实现众多众多可选扩展

支持IEEE 754浮点标准

支持众多扩展指令集

支持多核异构体系结构

支持可选的压缩指令集

支持虚拟化扩展

支持可伸缩矢量指令扩展  

2．RISC-V体系结构处理器包含多少个通用寄存器？

==>

包括32个整形通用寄存器x0-x31,32个浮点通用寄存器 f0~f31

3．RISC-V体系结构包含几种处理器模式？它们分别有什么作用

==>

U 模式用于运行应用程序

S模式用于运行操作系统，为应用程序提供服务

M模式用于运行SBI固件，为操作系统提供服务

andeyqi

第3章：问题回答
1．RISC-V指令集有什么特点？

==》

RISC-V 指令集采用了模块化的设计方法，设计了一个最小集合的基础指令集，这个最小指令集可以完整的是实现一个软件栈，其他功能可以在此基础上通过模块化的方式叠加扩展，用于支持浮点，乘法，除法，矢量运算等。

2．RISC-V指令编码格式分成几类？

==》

指令格式可以分为6种

• R类型：寄存器与寄存器算术指令。
• I类型：寄存器与立即数算术指令或者加载指令。
• S类型：存储指令。
• B类型：条件跳转指令。
• U类型：长立即数操作指令。
• J类型：无条件跳转指令。

3．什么是零扩展和符号扩展？

==》

符号扩展：对于一个需要扩展的立即数的最高位作为符号位进行扩展，最高位的符号位为1 前面的数据全部填充为1，0则填充为0

零扩展：扩展时不考虑符号位，直接在前面填充为0

 

4．什么是PC相对寻址？

==》

使用PC + offset 的形式进行寻址方式，RISC-V 提供了AUIPC 指令根据当前PC的值 算出 要寻址的偏移的大小，但是AUIPC 指令编码格式的限制只能寻址到4KB边界的位置，随影通常配合ADDI 指令联合使用来实现32位地址空间的PC 相对寻址。

goldjack

第5章：
1．什么是汇编器？

答：汇编器是将汇编代码翻译为机器目标代码的程序。

2．如何给汇编代码添加注释？

答：“#”字符开始，表明其后的内容为注释。

3．什么是符号?

答：符号是一个核心概念。程序员使用符号命名事物，连接器使用符号链接，调试器使用符号调试。符号可以代表它所在的地址，也可以当做变量或者函数使用。

4．什么是伪指令？

答：伪指令是对汇编器发出的命令，它在源程序汇编期间由汇编器处理。伪指令是由汇编器预处理的指令，可以分解为几条指令的集合。

 

goldjack

第6章：
1．什么是链接器？为什么链接器简称LD？

答：链接器是用来完成链接过程的工具。而链接指的是把编译过程中生成的目标文件（也包括用到的标准库函数目标文件）的代码段、数据段以及符号表等内容收集起来，并按照某种格式（如ELF）组合成一个可执行二进制文件的过程。操作系统发展的早期并没有链接器的概念，操作系统的加载器（Loader，LD）做了所有的工作。后来操作系统越来越复杂，慢慢出现了链接器，所以LD成为链接器的代名词。

2．链接脚本中的输入段和输出段有什么区别？

答：链接脚本中的输入段用来告诉链接器如何输入文件映射到内存布局。输入段包括输入文件以及对应的输入段。输出段是链接器处理输入段后生成的最终可执行文件中的部分。一个输出段有虚拟内存地址（VMA）和加载内存地址（LMA）两个地址。

3．什么是加载地址和虚拟地址？

答：加载地址（Load Memory Address，LMA）通常指的是指令中指定的内存地址，用于指示CPU从该地址读取数据。加载地址可以是虚拟地址或物理地址，取决于是否启用了虚拟地址。虚拟地址(Virtual Memory Address, VMA)是CPU生成的一个地址，用于访问主存，必须经过地址翻译转换为物理地址。