RISC-V 执行

一、概述

在执行阶段，接收指令的源操作数，对其进行对应的操作，比如加减乘除、访问存储器等。执行结果会更新处理器的状态，比如更新物理寄存器堆，此外执行结果还会作为其他指令的源操作数（即旁路）。执行模块通常被称为Function Unit(FU)。

一个处理器包含的FU的类型取决于该处理器支持的指令集，一般的RISC-V指令集支持以下操作类型，

1.算术运算，如加减乘除、逻辑运算与移位运算。

2.访问存储器，如从存储器读取数据(load)和向存储器写数据(store)。

3.控制程序流，如分支(branch)、跳转(jump)、子程序调用(call)、子程序返回(return)等。

4.特殊指令，用来实现一些特殊功能的指令，如操作TLB的指令等。

由于指令复杂度不同，所以在FU中的执行时间也不同，称为latency。FU的个数决定了每周期最大可以并行执行的指令个数，即issue width。执行完成后并不会将结果马上更新到逻辑寄存器堆(ARF)，而是会先写到临时的地方，如物理寄存器堆(PRF)，当一条指令顺利退休时，才会对处理器的状态进行更新。

执行阶段另一重要部分是旁路网络(bypassing network)，它主要将FU的运算结果马上送到需要它的其他地方，如物理寄存器堆、所有FU的输入端、store buffer中等。

FU与物理寄存器堆的读端口有固定的对应关系。

二、FU的类型

ALU

用来实现整数的加减、逻辑、移位运算，或者简单的乘除法、数据传输指令等，具体实现什么运算类型由处理器微架构而定。

AGU

用来计算地址。