RISC-V架構師從過去指令集設計的錯誤中吸取的教訓
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過去的錯誤 |
RV32I吸取的經驗教訓 |
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| ARM-32 (1986) | MIPS-32 (1986) | X86-32（1978） | ||
| 成本 | 必須支持整數乘除法 | 必須支持整數乘除法 | 8 位以及 16 位操作、必須支持整數乘除法 | 無 8 位、16 位操作、可選的整數乘除法支持(RV32M) |
| 簡潔性 | 無零寄存器、條件指令執行、復雜的尋址模式、棧操作指令(push/pop)、算術/邏輯指令中存在的移位 | 立即數支持零擴展及符號擴展、一些算術指令會造成溢出異常 | 無零寄存器、復雜的過程調用指令(enter/leave)棧指令(push/pop)、復雜尋址模式、循環指令 | 寄存器x0專門用于存放常數0、立即數只進行符號擴展、一種數據尋址模式、沒有條件執行、沒有復雜的函數調用指令以及棧指令、算術指令不拋異常、使用單獨的移位指令來處理移位操作 |
| 性能 | 分支指令使用條件碼、在不同格式的指令中，源和目的寄存器的位置不同、加載多個計算得到的立即數、PC是一個通用寄存器 | 在不同格式的指令中，源和目的寄存器的位置不同 | 分支指令使用條件碼、每個指令中最多只能使用兩個寄存器 | 使用同一條指令實現比較及跳轉（不使用條件碼）、每條指令三個寄存器、不能一次load多個數據、不同指令格式中，泊及目的寄存器字段位置固定、立即數是常數（不是由計算得出的）、PC不是通用寄存器 |
| 架構和具體實現 | 將PC像普通寄存器一樣讀寫，這樣暴露了流水線長度 | 分支指令延遲槽Load指令延遲槽、乘除法使用單獨的HI、LO寄存器 | 寄存器不是通用的（AX，CX，DX，DI，SI有特殊用途） | 分支指令沒有延遲槽、Load指令無延遲槽、通用寄存器 |
| 增長空間 | 有限的指令碼空間 | 有限的指令碼空間 | 大量可用的指令碼空間 | |
| 程序大小 | 僅有32bit指令（Thumb-2是作為一個獨立的ISA） | 僅32bit指令（microMIPS是作為一個獨立的ISA） | 指令長度可用是不同字節，但這是一個很不好的選擇。 | 32位指令+16位RV32C擴展 |
| 易于編程/編譯/鏈接 | 僅15個寄存器內存數據必須對齊、不規則的數據尋址模式、不一致的性能計數器 | 內存數據必須對齊、不規則的數據尋址模式、不一致的性能計數器 | 僅15個寄存器中內存數據必須對齊、不規則的數據尋址模式、不一致的性能計數器 | 31個寄存器、數據可用不對齊、PC相對的數據尋址模式、對稱的數據尋址模式、定義在加構中的性能計數器 |
RISC-V架構師從過去指令集設計的錯誤中吸取的教訓。通常的教訓是避免過去的ISA“優化”。經驗和教訓按照第一章中提出的七個ISA指標進行分類。在成本，簡單性和性能下列出的許多指令集特性可以互換，因為這只是設計的偏好問題，但不管它們出現在哪里，它們都很重要。
摘自《RISC-V-Reader》中文版
審核編輯黃宇
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