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RISC V Instruction Formats

  • Gran idea: almacenar los programas en la computadora (Programa almacenado) ¡Lectura recomendada: https://es.wikipedia.org/wiki/John_von_Neumann !

  • Nacen dos grandes arquitecturas:

    1. Harvard (instrucciones y datos separados)
    2. Von Neumann (programas y datos en una memoria en común)

  • Program counter: alambrado a un sumador para moverse de 4 en 4 (que es el tamaño de instruccción) ó cuando hay saltos.

  • ¿qué pasa con los programas que se distriuyen en forma binaria?
  • 6 tipos básicos de instrucciones:
    1. R: operaciones aritméticas con dos registros
    2. I: operaciones con valores inmediatos
    3. S: para stores
    4. B: para branch's
    5. U: para upper immediate (20 bits)
    6. J: para jump

Formato R

32 bits dividido en 6 campos (7,5,5,3,5,7 bits respectivamente)

funct7 rs2 rs1 funct3 rd opcode
7 bits 5 bits 5 bits 3 bits 5 bits 7 bits
  • el opcode nos especifica parcialmente que instrucción es
  • funct7 + funct3: combinado con el opcode, decriben que operación hacer.
  • Las tipo I y las R tienen el mismo funct3

Formato I

imm rs1 funct3 rd opcode
12 bits 5 bits 3 bits 5 bits 7 bits
  • imm puede tener valores en el rango [-2048, 2047]
  • Las instrucciones load son tipo I

Formato S

imm[5:11] rs2 rs1 function3 imm[0:4] opcode
7 bits 5 bits 5 bits 3 bits 5 bits 7 bits
  • A pesar de que en assembler los loads y stores son similares, en lenguaje de máquina son dos tipos diferentes de instrucciones. Esto se debe a que los stores no tienen registro destino
  • La razón por la que los 5 bits menos significativos del valor inmediato están donde estan, es para mantener rs1 y rs2 en las mismas posiciones

Formato J

imm[20] imm[10:1] imm[11] imm[19:12] rd opcode
1 bits 10 bits 1 bits 8 bits 5 bits 7 bits

Formato B

imm[12] imm[10:5] rs2 rs1 func3 imm[4:1] imm[11] opcode
1 bit 6 bits 5 bits 5 bits 3 bits 4 bits 1 bit 7 bits
  • El valor inmediato representa la cantidad de halfwords (2 bytes) que se van a saltar, en representación complemento a 2. Se utilizan halfwords y no words para mantener compatibilidad con la versión reducida de de RISC-V que utiliza instrucciones de 16 bits.