开始写riscv指令解析
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500
cpu/riscv.c
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500
cpu/riscv.c
Normal file
@@ -0,0 +1,500 @@
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#include "riscv.h"
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/*
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每个指令长度为32bit,分为6个类型
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|--------------+------------+-----------+-------------+--------------+---------------|
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| [31-25] | [24-20] | [19-15] | [14-12] | [11-7] | [6-0] |
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|--------------+------------+-----------+-------------+--------------+---------------|
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| funct7 | rs2 | rs1 | funct3 | rd | opcode | R-type 计算指令
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|--------------+------------+-----------+-------------+--------------+---------------|
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| imm[11:0] | rs1 | funct3 | rd | opcode | I-type 加载指令
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|--------------+------------+-----------+-------------+--------------+---------------|
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| imm[11:5] | rs2 | rs1 | funct3 | imm[4:0] | opcode | S-type 存储指令
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|--------------+------------+-----------+-------------+--------------+---------------|
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|imm[12] [10:5]| rs2 | rs1 | funct3 | imm[4:1][11] | opcode | B-type 分支指令
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|--------------+------------+-----------+-------------+--------------+---------------|
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| imm[31:12] | rd | opcode | U-type 立即数指令
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|-----------------------------------------------------+--------------+---------------|
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| imm[20] [10:1] [11] [19:12] | rd | opcode | J-type 跳转指令
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|-----------------------------------------------------+--------------+---------------|
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*/
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// 定义opcode
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#define opcode_lui 0x37 // U-type
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#define opcode_auipc 0x17 // U-type
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#define opcode_jal 0x6f // J-type
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#define opcode_jalr 0x67 // I-type
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// B-type
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#define opcode_beq 0x63
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#define opcode_bne 0x63
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#define opcode_blt 0x63
|
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#define opcode_bge 0x63
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#define opcode_bltu 0x63
|
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#define opcode_bgeu 0x63
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// I-type
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#define opcode_lb 0x03
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#define opcode_lh 0x03
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#define opcode_lw 0x03
|
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#define opcode_lbu 0x03
|
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#define opcode_lhu 0x03
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// S-type
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#define opcode_sb 0x23
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#define opcode_sh 0x23
|
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#define opcode_sw 0x23
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// I-type
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#define opcode_addi 0x13
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#define opcode_slti 0x13
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#define opcode_sltiu 0x13
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#define opcode_xori 0x13
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#define opcode_ori 0x13
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#define opcode_andi 0x13
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#define opcode_slli 0x13
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#define opcode_srli 0x13
|
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#define opcode_srai 0x13
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// R-type
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#define opcode_add 0x33
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#define opcode_sub 0x33
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#define opcode_sll 0x33
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#define opcode_slt 0x33
|
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#define opcode_sltu 0x33
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#define opcode_xor 0x33
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#define opcode_srl 0x33
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#define opcode_sra 0x33
|
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#define opcode_or 0x33
|
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#define opcode_and 0x33
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#define opcode_fence 0x0f
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#define opcode_fence_i 0x0f
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// 系统调用
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#define opcode_ecall 0x73
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#define opcode_ebreak 0x73
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#define opcode_csrrw 0x73
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#define opcode_csrrs 0x73
|
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#define opcode_csrrc 0x73
|
||||
#define opcode_csrrwi 0x73
|
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#define opcode_csrrsi 0x73
|
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#define opcode_csrrci 0x73
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#define MEM_SIZE 1024*1024
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#define MEM_ADDR_BASE 0x100000000
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#define zero reg[0]
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#define ra reg[1]
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#define sp reg[2]
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#define gp reg[3]
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#define tp reg[4]
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||||
#define t0 reg[5]
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#define t1 reg[6]
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#define t2 reg[7]
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#define s0 reg[8]
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#define s1 reg[9]
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#define a0 reg[10]
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#define a1 reg[11]
|
||||
#define a2 reg[12]
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#define a3 reg[13]
|
||||
#define a4 reg[14]
|
||||
#define a5 reg[15]
|
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#define a6 reg[16]
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#define a7 reg[17]
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#define s2 reg[18]
|
||||
#define s3 reg[19]
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#define s4 reg[20]
|
||||
#define s5 reg[21]
|
||||
#define s6 reg[22]
|
||||
#define s7 reg[23]
|
||||
#define s8 reg[24]
|
||||
#define s9 reg[25]
|
||||
#define s10 reg[26]
|
||||
#define s11 reg[27]
|
||||
#define t3 reg[28]
|
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#define t4 reg[29]
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#define t5 reg[30]
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#define t6 reg[31]
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#define fp reg[8]
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||||
typedef struct {
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uint32_t mem[MEM_SIZE];
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uint32_t* rom;
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||||
uint32_t rom_size;
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||||
uint32_t rom_addr_base;
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||||
uint32_t pc;
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||||
uint32_t reg[32];
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||||
uint32_t csrs[4096];
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||||
}riscv_t;
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#define mem_wr(addr) riscv->mem[(addr-MEM_ADDR_BASE) >> 2]
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#define mem_wrb(addr) ((uint8_t *)riscv->mem)[(addr-MEM_ADDR_BASE)]
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||||
#define mem_wrh(addr) ((uint16_t *)riscv->mem)[(addr-MEM_ADDR_BASE) >> 1]
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||||
void ins_add(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] + riscv->reg[rs2];
|
||||
}
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||||
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||||
void ins_addi(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
if (imm & (1 << 11)) {
|
||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
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||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_addiw(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
if (imm & (1 << 11)) {
|
||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
}
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||||
|
||||
void ins_addw(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] + riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_and(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] & riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_andi(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
if (imm & (1 << 11)) {
|
||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] & imm;
|
||||
}
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// 设置pc指针高位地址
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||||
void ins_auipc(riscv_t* riscv, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->pc + imm;
|
||||
}
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|
||||
void ins_beq(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
if (riscv->reg[rs1] == riscv->reg[rs2]) {
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_bge(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
if ((int)riscv->reg[rs1] >= (int)riscv->reg[rs2]) {
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_bgeu(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
if (riscv->reg[rs1] >= riscv->reg[rs2]) {
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_blt(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
if ((int)riscv->reg[rs1] < (int)riscv->reg[rs2]) {
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_bltu(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
if (riscv->reg[rs1] < riscv->reg[rs2]) {
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_bne(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
if (riscv->reg[rs1] != riscv->reg[rs2]) {
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
// 读后清除
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||||
void ins_csrrc(riscv_t* riscv, int rs1, int rd, int csr) {
|
||||
uint32_t t = riscv->csrs[csr];
|
||||
riscv->csrs[csr] = riscv->csrs[csr] & ~riscv->reg[rs1];
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_csrrs(riscv_t* riscv, int rs1, int rd, int csr) {
|
||||
uint32_t t = riscv->csrs[csr];
|
||||
riscv->csrs[csr] = riscv->csrs[csr] | riscv->reg[rs1];
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_csrrw(riscv_t* riscv, int rs1, int rd, int csr) {
|
||||
uint32_t t = riscv->csrs[csr];
|
||||
riscv->csrs[csr] = riscv->reg[rs1];
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_csrrci(riscv_t* riscv, int imm, int rd, int csr) {
|
||||
uint32_t t = riscv->csrs[csr];
|
||||
riscv->csrs[csr] = riscv->csrs[csr] & ~imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_csrrsi(riscv_t* riscv, int imm, int rd, int csr) {
|
||||
uint32_t t = riscv->csrs[csr];
|
||||
riscv->csrs[csr] = riscv->csrs[csr] | imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_csrrwi(riscv_t* riscv, int imm, int rd, int csr) {
|
||||
uint32_t t = riscv->csrs[csr];
|
||||
riscv->csrs[csr] = imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_ecall(riscv_t* riscv) {
|
||||
printf("ecall\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_ebreak(riscv_t* riscv) {
|
||||
printf("ebreak\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_jal(riscv_t* riscv, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->pc + 4;
|
||||
riscv->pc += imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_jalr(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t t;
|
||||
t = riscv->pc + 4;
|
||||
riscv->pc = (riscv->reg[rs1] + imm) & (~1);
|
||||
riscv->reg[rd] = t;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lb(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)mem_wrb(addr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lbu(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = mem_wrb(addr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lh(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)mem_wrh(addr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lhu(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = mem_wrh(addr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lw(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = mem_wr(addr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lwu(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
riscv->reg[rd] = mem_wr(addr);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_lui(riscv_t* riscv, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_mret(riscv_t* riscv) {
|
||||
riscv->pc = riscv->csrs[0x305];
|
||||
printf("mret\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_or(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] | riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_ori(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
if (imm & (1 << 11)) {
|
||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] | imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sb(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
mem_wrb(addr) = riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sh(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
mem_wrh(addr) = riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sw(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int imm) {
|
||||
uint32_t addr = riscv->reg[rs1] + imm;
|
||||
mem_wr(addr) = riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sll(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] << riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_slli(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] << imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_slliw(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] << imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sllw(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] << riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_slt(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)riscv->reg[rs1] < (int)riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_slti(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
if (imm & (1 << 11)) {
|
||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)riscv->reg[rs1] < imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sltiu(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
if (imm & (1 << 11)) {
|
||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] < (uint32_t)imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sltu(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] < riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sra(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)riscv->reg[rs1] >> riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_srai(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)riscv->reg[rs1] >> imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sraiw(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)riscv->reg[rs1] >> imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sraw(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = (int)riscv->reg[rs1] >> riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_srl(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] >> riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_srli(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] >> imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_srliw(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] >> imm;
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_srlw(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] >> riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_sub(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] - riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_subw(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] - riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_wfi(riscv_t* riscv) {
|
||||
printf("wfi\n");
|
||||
}
|
||||
|
||||
void ins_xor(riscv_t* riscv, int rs2, int rs1, int rd) {
|
||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] ^ riscv->reg[rs2];
|
||||
}
|
||||
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||||
void ins_xori(riscv_t* riscv, int rs1, int imm, int rd) {
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||||
if (imm & (1 << 11)) {
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||||
imm |= 0xfffff800;
|
||||
}
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||||
riscv->reg[rd] = riscv->reg[rs1] ^ imm;
|
||||
}
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||||
|
||||
|
||||
#define imm_u_type(_ins,_imm) {\
|
||||
_imm = (_ins >> 12) << 12;\
|
||||
}
|
||||
|
||||
#define imm_j_type(_ins,_imm) {\
|
||||
_imm = ((_ins >> 21) & 0x3ff) << 1;\
|
||||
_imm |= ((_ins >> 20) & 1) << 11;\
|
||||
_imm |= ((_ins >> 12) & 0xff) << 12;\
|
||||
_imm |= ((_ins >> 31) & 1) << 20;\
|
||||
}
|
||||
|
||||
#define imm_i_type(_ins,_imm) {\
|
||||
_imm = (_ins >> 20) & 0xfff;\
|
||||
}
|
||||
|
||||
#define imm_b_type(_ins,_imm) {\
|
||||
_imm = ((_ins >> 31) & 1) << 12;\
|
||||
_imm |= ((_ins >> 7) & 0x1) << 11;\
|
||||
_imm |= ((_ins >> 8) & 0xf) << 1;\
|
||||
_imm |= ((_ins >> 25) & 0x1f) << 5;\
|
||||
}
|
||||
|
||||
#define imm_s_type(_ins,_imm) {\
|
||||
_imm = ((_ins >> 7) & 0x1f);\
|
||||
_imm |= (_ins >> 25) << 5;\
|
||||
}
|
||||
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||||
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||||
// 解析指令
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||||
int riscv_decode(riscv_t* riscv, uint32_t ins) {
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||||
int imm = 0;
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||||
int rs1 = (ins >> 15) & 0x1f;
|
||||
int rs2 = (ins >> 20) & 0x1f;
|
||||
int rd = (ins >> 7) & 0x1f;
|
||||
int funct3 = (ins >> 12) & 0x7;
|
||||
int funct7 = (ins >> 25) & 0x7f;
|
||||
int opcode = ins & 0x7f;
|
||||
switch (opcode) {
|
||||
// U-type
|
||||
case opcode_lui:
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||||
imm_u_type(ins, imm);
|
||||
ins_lui(riscv, imm, rd);
|
||||
break;
|
||||
case opcode_auipc:
|
||||
imm_u_type(ins, imm);
|
||||
ins_auipc(riscv, imm, rd);
|
||||
break;
|
||||
// J-type
|
||||
case opcode_jal:
|
||||
imm_j_type(ins, imm);
|
||||
ins_jal(riscv, imm, rd);
|
||||
break;
|
||||
case opcode_jalr:
|
||||
// I-type
|
||||
imm_i_type(ins, imm);
|
||||
ins_jalr(riscv, rs1, imm, rd);
|
||||
break;
|
||||
case opcode_beq:
|
||||
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
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||||
int riscv_init(riscv_t* riscv, uint32_t* rom, uint32_t rom_addr_base, uint32_t rom_size) {
|
||||
riscv->rom = rom;
|
||||
riscv->rom_size = rom_size;
|
||||
riscv->rom_addr_base = rom_addr_base;
|
||||
riscv->pc = 0;
|
||||
}
|
9
cpu/riscv.h
Normal file
9
cpu/riscv.h
Normal file
@@ -0,0 +1,9 @@
|
||||
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||||
#ifndef riscv_h__
|
||||
#define riscv_h__
|
||||
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||||
#include "stdint.h"
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||||
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||||
|
||||
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||||
#endif
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