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RISC-V Assembly Code #1: Course Intro, Registers
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RISC-V汇编完全指南（一）：核心寄存器架构与编程范式解析

核心要点：

  • RISC-V两大架构特性：32位（RV32）与64位（RV64）寄存器系统
  • 寄存器双命名体系：x0-x31与ABI别名对照关系
  • 关键特殊寄存器功能解析：零寄存器(x0)、返回地址寄存器(ra)、栈指针(sp)
  • 调用约定的两种保存机制：Caller-Saved与Callee-Saved寄存器

一、RISC-V指令集基本架构

RISC-V提供标准指令（32位）与可选压缩指令（16位）的双模式设计。标准指令集包含四种核心数据类型：

数据类型 存储位数 典型应用场景
字节（Byte） 8bit ASCII字符处理
半字（Halfword） 16bit 短整型计算
字（Word） 32bit 标准整数运算
双字（Doubleword） 64bit 高精度地址计算

二、核心寄存器架构详解

2.1 特殊功能寄存器

  • 零寄存器(x0)：硬连线固定为0值，可用作高速清零或数据丢弃操作
  • 程序计数器(PC)：存储下条指令地址，32位架构下为4字节对齐，64位架构支持8字节寻址
  • 返回地址寄存器(ra)：配合CALL指令实现快速跳转，但嵌套调用需手动入栈保存

2.2 编程约定寄存器

  • 栈指针(sp/x2)：尽管属于通用寄存器，C扩展指令集默认使用x2作为栈基址
  • 参数寄存器(a0-a7)：支持最多8个参数直接传递，超限参数需使用内存栈
  • 全局指针(gp/x3)：快速访问全局变量区，典型偏移寻址范围±2KB

2.3 寄存器保护机制

Caller-Saved（临时寄存器）

  • 包含：t0-t6, a0-a7
  • 调用子函数前需主动保存
  • 适用场景：短期中间计算

Callee-Saved（保留寄存器）

  • 包含：s0-s11
  • 被调函数负责保存恢复
  • 适用场景：长期状态保持

三、最佳实践建议

寻址优化策略：

  • 优先使用ABI别名增强代码可读性
  • 利用零寄存器(x0)替代立即数0操作
  • 叶函数优先使用ra寄存器保存返回地址

寄存器选择原则：

  • 参数传递严格按照a0-a7顺序
  • 局部变量优先占用t系列寄存器
  • 跨函数状态保持使用s系列寄存器
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