RISC-V 在带有 LUI / ADDI 的寄存器中生成 -1 / 0xFFFFFFFF？

Question

我正在学习如何为 RISC-V 处理器编写代码。我想将 0xFFFFFFFF 的值存储到内存/寄存器中。

我可以通过在addi指令之前添加一个lui来扩展addi指令的12个立即位，像这样：

lui t0, 0xFFFFF
addi t0, t0, 0x7FF

但结果会像 0xFFFFF7FF.

那么，我怎样才能产生那个价值呢？

Answer 1

询问 C 编译器：

unsigned foo(){return 0xFFFFFFFF;}

使用 Clang -O3 为 RISC-V (on Godbolt):

编译成这个 asm

foo():
    addi    a0, zero, -1
    ret

（gcc 只是使用了 li a0, -1 伪指令，而将细节留给了汇编程序。通常你应该这样做，除非你想考虑选择可以更有效地生成的常量。）

RISC-V addi 将其直接操作数符号扩展为 32（或 64）位，因此如果您想要第 12 位中的 1，则需要在您选择高位时考虑到这一点。

在这种情况下，高位的正确起始值为 0，因此您可以完全优化掉 lui。

RISC-V 使用 2 的补码有符号整数，因此符号扩展只是意味着在扩展时将符号位复制到所有更高的位置。

Answer 2

我们先分析一下你的代码哪里出了问题：

lui t0, 0xFFFFF
addi t0, t0, 0x7FF

lui 指令将 20 位立即数 0xFFFFF 左移 12 位后的值加载到 t0 中。因此，t0 结果为 0xFFFFF000。
addi sign extends 12位立即数0x7FF，并将其添加到寄存器t0。由于立即数的最高有效位（即符号位）为零，其符号扩展的 32 位值为 0x000007FF。然后将此值添加到 t0，之前是 0xFFFFF000。因此，t0 的结果值为 0xFFFFF7FF.

如中所述，您可以利用符号扩展的工作原理优化掉 lui 指令：符号扩展传播符号位，这是最高有效位。

12 位立即数 0xFFF 由所有 1 组成，包括最高有效位（即符号位）。因此，它的32位符号扩展为0xFFFFFFFF，已经对应你要的值：

addi t0, zero, 0xFFF

如果你一直坚持使用lui和addi这两个指令，只需将所有0加载到t0的高位：

lui t0, 0
addi t0, t0, 0xFFF

RISC-V generate -1 / 0xFFFFFFFF in a register with LUI / ADDI?