RV32I的程序员模型

2.1 RV32I的程序员模型

下图显示了RV32I的非特权级寄存器。

共32个寄存器，每个位宽为32bit，即XLEN=32bit。

寄存器0是硬件连线的，所有位都是零。
寄存器1~31存储的值被各种指令解释为布尔值集合、二进制补码表示的有符号二进制整数、或无符号二进制整数。

还有一个额外的非特权寄存器PC，用于保存当前指令的存储地址。

在RV32I中，没有专用的堆栈指针寄存器SP或者返回地址链接寄存器LR。指令编码允许任何寄存器用于此目的。

然而，**标准软件调用约定使用X1作为LR，使用X2作为SP，使用X5作为备用LR。**硬件可能会使用X1或X5来加速函数调用和返回，见JAL和JALR指令描述。

16比特压缩指令倾向固定使用X1作为LR，X2作为SP。使用其他寄存器的软件也可以正常运行，但可能需要更大的代码尺寸。

可用的架构寄存器数量对代码大小、性能和能耗有很大影响。虽然16个寄存器对于编译代码的整数ISA来说足够了，但是16位的16个寄存器不能编码一个完整的ISA，不支持3地址格式的指令，虽然2地址格式的是可以的，但是它会增加指令数量并降低效率。我们希望避免使用中间指令大小（例如Xtensa的24位指令）来简化基础硬件实现。更多整数寄存器也有助于提高高性能代码的性能，可以广泛使用循环展开，软件流水线和缓存平铺等。