riscv - RISC-V 中 JAL 和 JALR 指令的偏移地址

Question

在 RISC-V 规范中，写到 JAL 和 JALR 指令中的立即数被转换为跳转偏移量:

将给定的立即数符号扩展到 XLEN 位。

将 LSB 设置为零。

关于这个，我有几个问题。

问题 1

对于 JAL，这给出了一个范围:

000000000000 to 111111111110

也就是说，4KiB。

在这里，如果 LSB 必须始终为零，为什么不将立即数视为地址的强制零 LSB 之前的 12 位，从而将地址范围增加到:

[000000000000]0 to [111111111111]0      

[ ] 表示给定的立即数偏移量，内部在给定的立即数偏移量的末尾添加一个零。那是，

左移一点点给出地址。

将结果符号扩展到 XLEN 位。

问题 2

如何区分正偏移和负偏移？是否使用了给定偏移量的 MSB？

Answer 1

JAL有一个 20 位的偏移量和一个寄存器作为操作数。

它的操作是pc := pc + sxt ( imm20 << 1 ) .

从公式可以看出，分支是相对于 pc 的。立即数可以从 JAL 达到 +/- 1 MB本身。立即数移位一位，真正的 LSB 始终为零，因此不进行编码。

因为 RISC V 支持 16 位(两个字节)倍数的指令，所以我们不能假设下一个 LSB 也是零，就像 MIPS(具有 32 位指令)一样。
JAL中的寄存器操作数除了执行分支之外，还可以选择用于捕获返回地址。
JAL的功能是使用其 20 位范围执行适度远的 pc 相对分支或调用。 (与在 +/- 4 KB 范围内只有 12 位的 RISC V 条件分支指令形成对比。)
JALR有一个 12 位的偏移量和两个寄存器作为操作数。

它的操作是pc := ( rs1 + sxt ( imm12 ) ) & -2 .

从公式可以看出，分支是寄存器间接的，相对于 rs1 中的值.

赞 JAL , JALR还可以捕获返回地址。
JALR用于从函数返回(在汇编中又名 RET。在这种形式中，$ra 用作源寄存器，不捕获返回地址)。这使用零作为偏移量(即不需要偏移量)。
JALR也用于执行间接函数调用:通过函数指针调用、虚拟方法调度等。这些使用也使用零作为偏移量。
JALR也可与AUIPC依次使用.
AUIPC有一个 20 位的偏移量和一个寄存器作为操作数。

它的操作是rd := pc + ( imm20 << 12 ) .

它计算相对于 pc 的立即数的上半部分(同时还提供非相对的 pc 的下半部分)。

结合JALR ，这可以完成 32 位 pc 相关的分支或调用。

AUIPC r5, labelFarAway      # AUIPC encodes upper 20 bits of label's distance from pc
JALR r5, $ra, labelFarAway  # JALR encodes the lower 12 bits of same