Visão Geral do RISC-V

O RISC-V é uma Arquitetura de Conjunto de Instruções (ISA) aberta baseada nos princípios de Reduced Instruction Set Computing (RISC)

Ela define como o software se comunica com o processador através de:

• instruções de máquina
• registradores
• memória

O ÆRIS implementa o conjunto RV32I, que é o conjunto base inteiro da arquitetura RISC-V e representa o ponto de partida mais comum para aprendizado da arquitetura

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RV32I

O simulador implementa RV32I, o conjunto base inteiro da arquitetura RISC-V

Propriedade	Valor
Tamanho da palavra	32 bits
Largura dos registradores	32 bits
Número de registradores	32
Tamanho das instruções	32 bits
Conjunto de instruções	Base inteira

O conjunto RV32I inclui instruções para:

• operações aritméticas
• acesso à memória
• desvios condicionais
• saltos
• chamadas de sistema

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Registradores

O RISC-V define 32 registradores de propósito geral:

x0 - x31

Cada registrador armazena um valor de 32 bits

Convenção ABI

Além do nome numérico, muitos registradores possuem nomes ABI, que indicam seu uso convencional

Registrador	Nome ABI	Uso típico
x0	zero	constante zero
x1	ra	endereço de retorno
x2	sp	ponteiro da pilha
x3	gp	ponteiro global
x4	tp	ponteiro de thread
x5–x7	t0–t2	temporários
x8–x9	s0–s1	registradores salvos
x10–x17	a0–a7	argumentos de função
x18–x27	s2–s11	registradores salvos
x28–x31	t3–t6	temporários

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Formatos de Instrução

Todas as instruções RV32I possuem 32 bits, mas a organização interna desses bits depende do formato da instrução

Os principais formatos são:

Formato	Finalidade
R-type	operações entre registradores
I-type	operações com imediato e loads
S-type	stores
B-type	desvios condicionais
U-type	imediato superior
J-type	saltos

Cada formato posiciona os campos da instrução em diferentes posições dentro da palavra de 32 bits

Campos comuns incluem:

• opcode
• registradores fonte
• registrador destino
• imediato

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Program Counter

O Program Counter (PC) armazena o endereço da instrução atual

Normalmente: PC = PC + 4

Isso ocorre porque cada instrução ocupa 4 bytes.

Instruções de branch e jump modificam o valor do PC para alterar o fluxo de execução do programa

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Chamadas de Sistema

A instrução ecall permite que o programa solicite serviços ao ambiente de execução

No ÆRIS, as syscalls são utilizadas para interagir com o console

Exemplo:

li a7, 1
li a0, 42
ecall

Esse código imprime o inteiro armazenado em a0