【RISC-V】li指令

在RISC-V中有這樣一條偽指令:

li a0, immediately

可以將任意的32位數(shù)據(jù)或者地址加載到指定的寄存器中

在 RV32I中，它擴(kuò)展到 lui 和/或 addi

li 何時(shí)擴(kuò)展為 lui 或者 addi呢？又何時(shí)擴(kuò)展為lui 和 addi呢？

我們觀察lui 和 addi 的指令碼即可得出結(jié)果

由上圖可知，lui加載的立即數(shù)為高20位，addi加載的立即數(shù)為低12位

由此得出結(jié)論

• 若 li 加載的立即數(shù)范圍為：0~4096 時(shí)，會(huì)擴(kuò)展成 addi 指令

  li a0, immediately ? addi a0, x0, imme

• 若 li 加載的立即數(shù)范圍超過(guò)4096時(shí)，會(huì)擴(kuò)展成 lui 指令 和 addi 指令

  li a0, immediately 擴(kuò)展成

  1、lui a0, (immediately >> 12)

  2、addi a0, a0, (immediately & 0xFFF)

• 若 li 加載的立即數(shù)范圍超過(guò)4096時(shí)，并且低12位為0，會(huì)擴(kuò)展成 lui 指令

  li a0, immediately

  擴(kuò)展成

  lui a0, (immediately >> 12)

接上文，觀察 lui指令 、addi指令 會(huì)得到這個(gè)結(jié)果：lui指令加載的立即數(shù)為無(wú)符號(hào)，無(wú)需注意。addi指令加載的為有符號(hào)數(shù)，這個(gè)需要考慮一下立即數(shù)的符號(hào)位

假如我們要加載大立即數(shù)到指定的寄存器，需要考慮兩種情況

1、第11位為0

第11位為0，則指令：li a0, immediate 會(huì)直接擴(kuò)展成：

lui   a0,  immediate >> 12
addi  a0, a0, (immediate & 0xFFF)

2、第11位為1

第11位為1，此時(shí) li a0, immediate 就不會(huì)擴(kuò)展成

lui   a0,  immediate >> 12
addi  a0, a0, (immediate & 0xFFF)

而是擴(kuò)展成

lui   a0,  ((immediate >> 12) + 1)
addi  a0, a0, ((immediate & 0xFFF) - 2^12)

解釋一下：

addi指令所加載的立即數(shù)的第11位為1時(shí)，這個(gè)立即數(shù)是符號(hào)擴(kuò)展的，因此加數(shù)將為負(fù)數(shù)。這意味著除了添加常量的最右邊11位

之外，我們還需要減去2^12。為了彌補(bǔ)這個(gè)錯(cuò)誤，只需將lui 加載的常量添加一個(gè)1，因?yàn)?lui 常量縮小了 2 ^12倍

例如：將 0xE76 加載到寄存器a0中

答：

lui   a0,  0x01
addi  a0, a0, (0xE76 - 4096)

代碼實(shí)現(xiàn)

#define immediate  XXXX

uint32_t MSB, LSB;
MSB = immediate >> 12;
LSB = immediate & 0xFFF;

if (MSB == 0) {
	if (LSB & 0x800) {
		asm volatile("lui a0, 0x01"); 
		asm volatile("addi a0, a0, LSB - 4096"); 
	} else {
		asm volatile("addi a0, x0, LSB"); 
	}
} else {
	if (LSB & 0x800) {
		asm volatile("lui a0, MSB + 0x01"); 
		asm volatile("addi a0, a0, LSB - 4096"); 
	} else {
		asm volatile("lui a0, MSB"); 
		asm volatile("addi a0, x0, LSB"); 
	}
}

審核編輯：湯梓紅