目录

1，发展历史

2，指令类型

3，RISC-V指令集

3.1 基本指令集(I)

3.2 浮点指令集扩展(F)

3.3 浮点指令集扩展(D)

4，基于RISC-V的开源项目

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1，发展历史

RISC-V（Reduced Instruction Set Computing Five）是一个开放式指令集架构（ISA）， RISC-V可以被用于许多不同的计算机硬件平台上。RISC-V ISA的开发始于2010年，由伯克利大学的David Patterson教授和Krste Asanovic教授领导的一个研究小组开始研究。

该团队的目标是创建新一代的指令集架构，以改进现有的指令集体系结构。RISC-V的设计体现了现代计算机架构的许多优势。它具有可扩展性，可以在多个层面进行自定义，这使得RISC-V非常适合各种类型的计算机系统，从小型嵌入式设备到高性能计算机大型服务器。

RISC-V指令集被广泛应用于各种领域，包括计算机体系结构研究、操作系统研究、高性能计算和物联网等。 此外，RISC-V是一个开放的标准，任何人都可以提供RISC-V芯片的设计和生产实现。因此， RISC-V ISA 的开源实现使得硬件开发变得更加容易，并且可以比现有的商业解决方案提供更优秀的性能和定制服务。

2，指令类型

RISC-V总共有六种指令类型，如下：

 1. R-type指令：RISC-V ISA 的 R-type 指令用于执行算术和逻辑操作，以及比较操作等。它们具有相同的指令格式，包括opcode、源寄存器（source register 1 和 source register 2）、目标寄存器（destination register）、和一个funct7和funct3字段。

2. I-type指令：I-type指令主要用于加载和存储操作，以及符号扩展操作等。它们有一个opcode字段、一个源寄存器（source register）、一个目标寄存器（destination register）和一个立即数（immediate）字段。

3. S-type指令：S-type指令用于存储操作，它们包含一个opcode字段、一个源寄存器（source register 1 和 source register 2）和一个偏移量字段，这个偏移量指定要存储数据的内存地址。

4. B-type指令 (Branch Type): 分支指令，用于根据条件跳转到某个指定地址。如 beq、bne 等。

5. U-type 类型指令 (Upper Immediate Type): 操作数中只有一个立即数，用于加载一个 20 位的常数到寄存器中。如 lui。

6. J-type指令 (Jump Type)：用于无条件跳转到指定地址。如 jal 等。

3，RISC-V指令集

RISC-V可以灵活地进行指令集扩展，以适应不同的计算机系统和应用需要。RISC-V的指令集子集以英文字母命名。

 

3.1 基本指令集(I)

RISC-V基本指令集包括以下几类指令：

1. 加减指令：ADD，SUB
2. 逻辑指令：AND，OR，XOR，NOT
3. 移位指令：SLL，SRL，SRA
4. 分支指令：BEQ，BNE，BLT，BGE
5. 跳转指令：JAL，JALR
6. 加载存储指令：LOAD，STORE
7. 系统指令：ECALL，EBREAK

3.2 浮点指令集扩展(F)

RISC-V浮点数指令集是RISC-V指令集的一部分，主要用于处理浮点数运算。它包括以下指令：

1. 加法指令：浮点数加法指令用于执行两个浮点数的加法运算。

2. 减法指令：浮点数减法指令用于执行两个浮点数的减法运算。

3. 乘法指令：浮点数乘法指令用于执行两个浮点数的乘法运算。

4. 除法指令：浮点数除法指令用于执行两个浮点数的除法运算。

5. 平方根指令：浮点数平方根指令用于计算一个浮点数的平方根。

6. 转换指令：浮点数转换指令用于将一个整数转换为浮点数或将一个浮点数转换为整数。

7. 比较指令：浮点数比较指令用于比较两个浮点数的大小。

8. 舍入指令：浮点数舍入指令用于控制浮点数的舍入方式。

以上指令可以根据不同的精度进行区分，包括单精度浮点数指令和双精度浮点数指令。此外，还有一些特殊的指令，如浮点数取整指令、浮点数取模指令等。

3.3 浮点指令集扩展(D)

3.4 RISC-V Vector扩展(V)

RISC-V Vector 是 RISC-V 指令集架构中的一种全新的向量扩展标准。RISC-V Vector 扩展标准提供了一组新的指令，用于支持向量计算，该扩展标准可以在 RISC-V 任何版本中实现。

Vector 扩展标准是为了满足高性能计算的需求。它将一组数据打包成向量，通过单条指令操作这一组向量，以达到高效处理的目的。Vector 扩展标准不仅可以提高计算效率，还可以降低能耗和减少存储访问次数。

RISC-V Vector 扩展标准包括以下特点：

• 支持定长或变长向量操作。
• 支持多种不同数据类型的向量操作，包括整型、浮点型、复数等。
• 支持各种不同的向量操作，包括向量加、向量减、向量乘、向量除、向量积、向量归约等。
• 可以通过向量掩码来实现可选的元素选择和条件执行。

总之，RISC-V Vector 扩展标准提供了一种高效的向量计算方法，可以加速大量的计算和数据处理任务。

4，基于RISC-V的开源项目

以下是一些知名的RISC-V开源项目：

1. Rocket Chip：来自UC Berkeley的开源SoC（系统级芯片）生成器，使用Chisel语言实现。

2. PULP：一个来自欧洲的开源低功耗RISC-V处理器平台，旨在为IoT、音频、机器视觉等领域的应用提供可靠的处理器解决方案。

3. BOOM：又是来自UC Berkeley的开源RISC-V处理器核心，使用Scala语言实现，支持自定义指令扩展和多核操作。