assembly - 为什么RV32I包含ADDI和XORI等指令而不包含BLTI？

Question

我没有 ISA 设计经验。我一直在读https://riscv.org/specifications/第 2 章，第 21 页。

有人可以解释为什么 RISC-V 有使用立即数的算术和逻辑指令，例如 ADDI 和 XORI，但没有类似的条件分支指令，例如 BLTI、BEQI 等。

(其中Branch Less Than Immediate会将寄存器与常量进行比较并分支如果更少的话。)

我不知情的观点是，BLTI 经常用于 C 中的固定长度循环，例如:

for (int i = 0; i < 16; i++) {
    ...
}

为什么算术和逻辑指令比分支指令更值得立即变体？

Answer 1

分支已经需要将分支目标偏移量编码为立即数，在其中安装两个立即操作数会更困难。将它们做得更小可以使它们更适合，但也会降低指令的实用性。

这样的分支偶尔会有用，但在我看来，您高估了它的用处:在典型的循环中，不需要直接将循环计数器与其边界值进行比较，实际上，大多数循环变量甚至都没有将其放入编译后的代码。

作为一个小示例(使用更高的计数来避免循环的完全展开)，

int test(int *data) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 255; i++)
        sum += data[i];
    return sum;
}

由 Clang 编译为:

test(int*):                              # @test(int*)
    addi    a2, zero, 1020
    mv      a3, zero
    mv      a1, zero
.LBB0_1:                                # =>This Inner Loop Header: Depth=1
    add     a4, a0, a3
    lw      a4, 0(a4)
    add     a1, a4, a1
    addi    a3, a3, 4
    bne     a3, a2, .LBB0_1
    mv      a0, a1
    ret

Clang 在这里所做的是计算最终的地址，然后循环直到到达该地址，从而删除循环计数器。

这是一个有点特殊的情况，但也有其他技巧。例如，在许多情况下，循环退出测试可以转换为当寄存器递减至零时退出的循环，这很容易测试，因为 RISCV 有 bnez。如果需要，原始循环计数器可以与循环计数器共存(不参与循环退出测试)，或者如果可能的话它可以再次消失。