RISC-V指令集架构------RV32M乘法扩展指令集

0 概述

    上一节介绍了RISC-V的基本指令集： RISC-V指令集架构------RV32I基础整数指令集_努力学习的小英的博客-优快云博客

   这节在RV32I的基础上继续介绍M型扩展指令。

    M类型扩展指令是RISC-V指令集中的一种扩展，它是针对嵌入式系统设计的，主要用于数字信号处理（DSP）和媒体应用。RV32M指令集为RISC-V架构提供了一组特定的指令，可以执行高效的数学运算、信号处理和数据压缩，从而提高了系统的性能和效率。

1 乘法扩展指令集

    M类型扩展指令集提供了一系列整数乘除指令，包括单周期乘除指令、乘累加指令、带余数除法指令等。这些指令可以用于执行高效的整数乘除运算，从而提高系统的性能和效率：

• 乘法指令集：包括单周期乘法指令、乘累加指令和伪随机数生成指令。这些指令可以用来执行高速乘法、乘累加和随机数生成等操作；
• 除法指令集：包括单周期除法指令和带余数除法指令。这些指令可以用来执行高精度除法操作，从而提高了系统的运算速度和精度；
• 加速指令集：包括一系列指令，可以用于执行高效的算术运算、移位操作、位操作和逻辑运算。这些指令可以实现快速、高效的数据处理操作。

以RV32M为例，其所有指令均为R型指令，具体格式如下（2018年发布的v2.1版本）：

2. RV32M指令详细介绍

2.1 乘法指令

2.1.1 MUL指令（mul rd,rs1,rs2）

• 乘（Multiply），寄存器x[rs2]乘以寄存器x[rs1]，并将乘积写入x[rd]，忽略算数溢出。

2.1.2 MULH指令（mul rd,rs1,rs2）

• 高位乘（Multiply High），把寄存器x[rs2]乘以寄存器x[rs1]，都视为2的补码，将乘积的高位写入x[rd]。

2.1.3 MULHSU指令（mulhsu rd,rs1,rs2）

• 高位有符号-无符号乘（Multiply High Signed-Unsigned），把寄存器x[rs2]乘以寄存器x[rs1]，其中x[rs1]为补码，x[rs2]为无符号数，将乘积的高位写入x[rd].

2.1.4 MULHU指令（mulhu rd,rs1,rs2）

• 高位无符号乘（Multiply High Unsigned），把寄存器x[rs2]乘以寄存器x[rs1]，两者均为无符号数，计算结果的高位写入x[rd]。

2.2 除法指令

2.2.1 DIV指令（div rd,rs1,rs2）

• 除法（Divide），用寄存器x[rs1]的值除以寄存器x[rs2]的值，向零舍入，将这些数视为二进制补码，把商写入x[rd]。

2.2.2 DIVU指令（div rd,rs1,rs2）

• 无符号除法（Divide，Unsigned），用寄存器x[rs1]的值除以寄存器x[rs2]的值，向零舍入，将这些数据视为无符号数，把商写入x[rd]。

2.2.3 REM指令（rem rd,rs1,rs2）

• 求余数（Remainder），x[rs1]除以x[rs2]向0舍入，都视为2的补码，余数写入x[rd]。

2.2.4 REMU指令（rem rd,rs1,rs2）

• 求无符号数的余数（Remainder，Unsigned），x[rs1]除以x[rs2]，向0舍入，都视为无符号数，余数写入x[rd]。