Homework #2

[막간 RISC-V 설명, feat. GPT]

• Instruction set- 컴퓨터의 레파토리, 아키텍처 Specific (맥락은 유사)

• RISC-V Instruction Set

  • 이 책의 예제, Open ISA로 UC Berkeley에서 개발
  • 현대 ISA의 전형이고 임베디드 App에서 거의 비슷하게 씀

• Arithmetic Operation

  • 기본형: Add, Sub & 3개 Operand (2개 sources, 1개 dest)
    • add a, b, c // a gets b + c
  • Design Principle 1: 규칙성 > 단순함 > 성능/비용

• Register Operands

  • RISC-V는 32개의 64bit(DWORD) 레지스터 파일 가짐
  • frequently accessed data를 위해 씀, x0 to x30(?)
  • Design Principle 2: 작은게 빠름

  x0	the constant value 0
  x1	return address
  x2	stack pointer
  x3	global pointer
  x4	thread pointer
  x5-x7, x28-x31	temporaries
  x8	frame pointer
  x9, x18, x27	saved registers
  x10 - x11	function arguments/results
  x12 - x17	function arguments

• Memory Operands

  • 메인 메모리는 복합 데이터 형태로 쓰임 (배열, 구조체, 동적 데이터 등)

  • arithmetic 연산할 때; Ld = 메모리 → 레지스터, St = 레지스터 → 메모리

    • 메인 메모리 연산은 레지스터 대비 더 많은 Instruction(ld, st 필요)
    • 컴파일러에서 레지스터 최적화는 Important.

    

  • 메모리는 Byte 단위

  • RISC-V는 Little Endian ; B31:B0 라는 뜻인듯

  • RISC-V는 일부 다른 ISA와 달리 메모리에 Word 할당 필요 없음

• Immediate Operands

  • addi x22, x22, 4
  • 작은 constant는 자주 쓰이니까, load 없이 쓰자는 맥락

• Bit연산 Range (64bit 기준)

  • Unsigned : 0 to 2^64 - 1
  • 2’s complement Signed : -2^(n-1) to 2^(n-1) - 1 ; sign 전환은 양방향 모두 반전해서 + 1
    • Sign Extension은 보통 MSB Padding하는 듯?

• Instruction의 표현

  • Instruction도 machine code라고 하는 binary encoding됨

  • RISC-V는 32bit 인코딩 (규칙성위해 포맷은 통일돼 있다?)

  • R-Format

    

  • I-Format

    

    • Design Principle 3: Good design은 적절한 타협을 요구한다

  • S-Format

    

• Stored Program Computer

  

  • Instruction도 Binary 형태로 Data 처럼 저장됨

  • Instruction과 data가 모두 메모리에 있음

  • Program이 Program 위에서 동작할 수 있게 됨 (컴파일러, 링커 등)

  • Binary 레벨 호환성 → 컴파일된 프로그램이 다른 컴퓨터에서 동작 가능

    (Standardized ISAs)

• Bit 연산 (Logical 연산)

  

  

  • slli는 2 곱해서하고, srli는 2나눠서 함 (0 padding)

• Conditional Operation

  • 조건이 true면 Label 위치로 가는 거
  • beq rs1, rs2, L1 // if(rs1 == rs2) goto L1 + bne

  

  

  • blt rs1, rs2, L1 (rs1 < rs2면 L1으로, less than 같음)
  • bge rs1, rs2, L1 (rs1 ≥ rs2면 L2으로, greater or equal 인 듯?)
    • blt, bge는 sign용이고, unsign용은 bltu, bgeu

• Basic Blocks - instruction의 연속으로 이뤄진 블럭

  • end와 beginning만 제외하고 branch나 branch target이 없음
  • 컴파일러가 최적화를 위해 정의
  • processor 따라 Basic block 실행 가속화 가능