RISCV的模塊化的概念及編譯開發riscv gcc相關

1.概述由于RISCV的模塊化的指令集的定義，各家都有著自己的實現方式。從當前看來，除了標準的CSR外，很多都實現了自己的CSR指令擴展。如何自定義CSR并且讓編譯器能夠識別，本文將進行一定的分析，同時從riscv gcc開發的角度出發，來分析編譯器開發的流程。

2.不改變編譯工具鏈實現CSR添加如果想讀寫CSR，可以使用匯編指令進行操作。

void test_csr（）

{

int a = 0x00200;

asm volatile（“csrw 0x307，%0”：：“r”（a））;

}

通過反匯編

riscv32-unknown-elf-objdump -D virt_test.elf 》 1.txt

得到該函數的匯編代碼

由于編號為0x307的CSR沒有標準定義，所以會直接會體現在匯編函數中。但是這樣并不會影響功能的使用。

對于這些非標準的CSR的讀寫操作，RISCV GCC并不會根據特定的編碼序號生成相應的名稱。

比如芯來科技為其eclic定義的一條CSR。

如果用標準的GCC進行編譯，那么需要給定CSR地址（0x7ed）。

這樣的實現，在寫匯編函數的時候，給定CSR的地址即可，不能寫名字。比如：

csrw 0x7ed，zero

通過上述的方式，可以完成不改變編譯器的情況下，實現非標準的CSR的操作。

3.在編譯器中集成CSR名稱往往通過匯編去查看時，若沒有CSR名稱，直接去查看CSR的地址，有時候還需要通過CSR的地址，查閱相關的寄存器手冊，才能明白讀寫哪個寄存器。為了簡化這種操作，可以將CSR的名稱添加到gcc中。這里借用玄鐵C906上的擴展指令進行實驗。

如果不想改變gcc，那么實現上直接可以通過內聯匯編。

void test_csr（）

{

int a = 0x00200;

asm volatile（“csrw 0x7c0，%0”：：“r”（a））;

}

那么最后反匯編得到結果如下：

這顯然還是不夠直觀。

為了讓其更加的直觀，可以修改RISCV工具鏈。

這里使用的是riscv-gnu-toolchain，目前做編譯器開發需要對該倉庫的使用非常熟悉。

https://github.com/riscv/riscv-gnu-toolchain.git

將代碼進行clone后，更新子模塊。

git submodule init

git submodule update

其中需要修改的是riscv-gnu-toolchain/riscv-binutils/include/opcode/riscv-opc.h

同時將MXSTATUS的地址添加進去。

這樣就能夠，編譯工具鏈，用生成的編譯工具鏈去編譯代碼，就能夠正常的看到反匯編的執行效果了。

這樣，無論是傳遞地址csrw 0x7c0，zero，還是傳遞名稱csrw mxstatus，zero，匯編器都能夠正常的輸出CSR名稱。

通過對編譯器的修改，也是非常的簡單的實現了這個功能。

4.編譯開發riscv gcc相關如果要研究riscv gcc的開發工作，搭建環境，加快編譯效率很關鍵。由于編譯工具鏈很大，涉及到的模塊很多，而且編譯的過程很復雜，為了節省編譯的時間，可以通過編譯選項來進行約束。

通常情況下，編譯全功能的gcc，可以采用

。/configure --prefix=$PREFIX --enable-multilib --with-cmodel=medany

當使能了--enable-multilib，就能夠編譯很多版本的lib庫。

。/riscv64-unknown-elf-gcc --print-multi-lib

。;

rv32i/ilp32;@march=rv32i@mabi=ilp32

rv32ic/ilp32;@march=rv32ic@mabi=ilp32

rv32im/ilp32;@march=rv32im@mabi=ilp32

rv32imc/ilp32;@march=rv32imc@mabi=ilp32

rv32iac/ilp32;@march=rv32iac@mabi=ilp32

rv32imac/ilp32;@march=rv32imac@mabi=ilp32

rv32imafc/ilp32f;@march=rv32imafc@mabi=ilp32f

rv32imafdc/ilp32d;@march=rv32imafdc@mabi=ilp32d

rv32e/ilp32e;@march=rv32e@mabi=ilp32e

rv32ec/ilp32e;@march=rv32ec@mabi=ilp32e

rv32emc/ilp32e;@march=rv32emc@mabi=ilp32e

rv32ema/ilp32e;@march=rv32ema@mabi=ilp32e

rv32emac/ilp32e;@march=rv32emac@mabi=ilp32e

rv32eac/ilp32e;@march=rv32eac@mabi=ilp32e

rv64i/lp64;@march=rv64i@mabi=lp64

rv64im/lp64;@march=rv64im@mabi=lp64

rv64imc/lp64;@march=rv64imc@mabi=lp64

rv64imac/lp64;@march=rv64imac@mabi=lp64

rv64imafc/lp64f;@march=rv64imafc@mabi=lp64f

這樣實際上也是消耗了很多時間，為了解決這個問題，可以指定特定的march和mabi進行編譯和測試，待開發完成后，發布時在進行整體編譯。這樣開發效率會高出很多。

make clean

。/configure --prefix=$RISCV/0727/rv32 --with-arch=rv32gc --with-abi=ilp32d --disable-gdb

make -j8

例如上面的命令，只編譯march為rv32gc，abi為ilp32d的gcc模型。省略掉很多庫的編譯，讓編譯的時間縮短了不少。

5.小結為自己的處理器添加特定的CSR支持，一種情況下可以使用CSR的地址進行，另外一種就是修改匯編器，前一種方法比較直觀，適合使用riscv通用編譯器的開發方式進行開發，但是不夠直觀。后一種則需要修改匯編器，并且需要自己編譯工具鏈，比較復雜，但是使用起來直觀，簡單。

編輯：jq