QtRVSim(二)一个 RISC-V 程序的解码流程

news2024/10/1 5:37:37

继上一篇文章简单代码分析后,本文主要调研如何实现对指令的解析运行。

调试配置

使用 gdb 工具跟踪调试运行。

image-20240124233037109

c_cpp_properties.json 项目配置:

{
      "name": "QtRvSim",
      "includePath": [
          "${workspaceFolder}/**"
      ],
      "defines": [
      ],
      "compilerPath": "/usr/bin/clang",
      "cStandard": "c11",
      "cppStandard": "c++17",
      "intelliSenseMode": "gcc-x64",
      "configurationProvider": "ms-vscode.cmake-tools"
    }

launch.json:

{
    // 使用 IntelliSense 了解相关属性。 
    // 悬停以查看现有属性的描述。`                                                          
    // 欲了解更多信息,请访问: https://go.microsoft.com/fwlink/?linkid=830387
    "version": "0.2.0",
    "configurations": [
        {
            "name": "(gdb) Launch",
            "type": "cppdbg",
            "request": "launch",
            // "program": "${fileDirname}/${fileBasenameNoExtension}",
            "program": "${command:cmake.launchTargetPath}",
            "args": ["/home/jingqing3948/Develop/qtrvsim-test/sum2vars-riscv"],
            "stopAtEntry": false,
            "cwd": "${workspaceFolder}",
            "environment": [
                {
                    "name": "PATH",
                    "value":"${env:PATH):${command:cmake.getLaunchTargetDirectory]"
                }
            ],
            "externalConsole": true,
            "MIMode": "gdb",
            "setupCommands": [
                {
                    "description": "Enable pretty-printing for gdb",
                    "text": "-enable-pretty-printing",
                    "ignoreFailures": true
                }
            ],
            //"preLaunchTask": "Tutorial",  
            "miDebuggerPath": "/usr/bin/gdb"
        }
    ]
}

程序解析流程

由于我的毕设任务主要是实现 F 扩展,因此我集中精力于对于指令集的解码、执行、写回过程,对于取指过程不同扩展区别不大暂不过多关注。

程序执行流程跟踪分析:

//main.cpp

int main(int argc, char *argv[]) {
    //省略一系列预配置,在 machine.play() 函数中执行程序
    machine.play();
    
}
void Machine::play() {
    //set status
    
    //start execute each instructions
    step_internal(true);
}

void Machine::step_internal(bool skip_break) {
    //set status
    
    try {
        QTime start_time = QTime::currentTime();
        do {
            //execute one step 
            cr->step(skip_break);
        } while (time_chunk != 0 && stat == ST_BUSY && !skip_break
                 && start_time.msecsTo(QTime::currentTime()) < (int)time_chunk);
    } catch (SimulatorException &e) {
        //set trapped status
    }
    if (regs->read_pc() >= program_end) {
        //set exit status
    } else {
        //set status as the previous status
    }
}
//core.cpp

//step(): wrapper of do_step() function
void Core::step(bool skip_break) {
    //pc
    state.cycle_count++;
    do_step(skip_break);
    emit step_done(state);
}

void CoreSingle::do_step(bool skip_break) {
    Pipeline &p = state.pipeline;

    p.fetch = fetch(pc_if, skip_break);
    p.decode = decode(p.fetch.final);
    p.execute = execute(p.decode.final);
    p.memory = memory(p.execute.final);
    p.writeback = writeback(p.memory.final);

    regs->write_pc(mem_wb.computed_next_inst_addr);

    if (mem_wb.excause != EXCAUSE_NONE) {
        handle_exception(
            mem_wb.excause, mem_wb.inst, mem_wb.inst_addr, regs->read_pc(), prev_inst_addr,
            mem_wb.mem_addr);
        return;
    }
    prev_inst_addr = mem_wb.inst_addr;
}

由此可见,对于F扩展的实现,除去新硬件的实现,主要需要补充的就是 Pipeline.decode() , Pipeline.execute() , Pipeline.memory() , Pipeline.writeback() 以上内容。

首先我需要先实现 F 指令集的 decode。单条指令解码由

//core.cpp

DecodeState Core::decode(const FetchInterstage &dt) {
    InstructionFlags flags;
    bool w_operation = this->xlen != Xlen::_64;
    AluCombinedOp alu_op {};
    AccessControl mem_ctl;
    ExceptionCause excause = dt.excause;

    // decode后把结果存在flags alu_op mem_ctl结构体里,也就是说指令解码具体实现由 instructions.cpp 的 flags_alu_op_mem_ctl 函数实现
    dt.inst.flags_alu_op_mem_ctl(flags, alu_op, mem_ctl);

    //flags结构体通过位域操作识别rs rd op等信息,并返回
}
//instructions.cpp

void Instruction::flags_alu_op_mem_ctl(
    InstructionFlags &flags,
    AluCombinedOp &alu_op,
    AccessControl &mem_ctl) const {
    //通过 InstructionMapFind 函数查找指令表
    const struct InstructionMap &im = InstructionMapFind(dt);
    flags = (enum InstructionFlags)im.flags;
    alu_op = im.alu;
    mem_ctl = im.mem_ctl;
}

static inline const struct InstructionMap &InstructionMapFind(uint32_t code) {
    const struct InstructionMap *im = &C_inst_map[instruction_map_opcode_field.decode(code)];
    //递归解码,和指令集在程序中的存储方式有关
    while (im->subclass != nullptr) {
        im = &im->subclass[im->subfield.decode(code)];
    }
    if ((code ^ im->code) & im->mask) {
        return C_inst_unknown;
    }
    return *im;
}

也就是说对于一条指令,首先需要根据 instruction_map_opcode_field.decode(code) 判断其操作码类型,然后用对应操作码的解码表 C_inst_map 元素进行解码。并且解码是递归进行的,因为解码表的存储方式是递归存储(先大类后小类,比如 I_inst_map 下的 load 指令全部属于 LOAD_map ,包括 lb lh lw 等。)

C_inst_map 解码表目前只包含了 i 扩展的指令集,对于 F 扩展实现从 C_inst_map 开始参照 I 扩展逐层实现。

static const struct InstructionMap C_inst_map[] = {
    IM_UNKNOWN,
    IM_UNKNOWN,
    IM_UNKNOWN,
    {"i", IT_UNKNOWN, NOALU, NOMEM, I_inst_map, {}, 0x3, 0x3, { .subfield = {5, 2} }, nullptr},
};

static const struct InstructionMap I_inst_map[] = {
    {"load", IT_I, NOALU, NOMEM, LOAD_map, {}, 0x03, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // LOAD
    IM_UNKNOWN, // LOAD-FP
    IM_UNKNOWN, // custom-0
    {"misc-mem", IT_I, NOALU, NOMEM, MISC_MEM_map, {}, 0x0f, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // MISC-MEM
    {"op-imm", IT_I, NOALU, NOMEM, OP_IMM_map, {}, 0x13, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // OP-IMM
    {"auipc", IT_U, { .alu_op=AluOp::ADD }, NOMEM, nullptr, {"d", "u"}, 0x17, 0x7f, { .flags = IMF_SUPPORTED | IMF_ALUSRC | IMF_REGWRITE | IMF_PC_TO_ALU }, nullptr}, // AUIPC
    {"op-imm-32", IT_I, NOALU, NOMEM, OP_IMM_32_map, {}, 0x1b, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // OP-IMM-32    IM_UNKNOWN, // OP-IMM-32
    IM_UNKNOWN, // 48b
    {"store", IT_I, NOALU, NOMEM, STORE_map, {}, 0x23, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // STORE
    IM_UNKNOWN, // STORE-FP
    IM_UNKNOWN, // custom-1
    {"amo", IT_R, NOALU, NOMEM, AMO_map, {}, 0x2f, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // OP-32
    {"op", IT_R, NOALU, NOMEM, OP_map, {}, 0x33, 0x7f, { .subfield = {1, 25} }, nullptr}, // OP
    {"lui", IT_U, { .alu_op=AluOp::ADD }, NOMEM, nullptr, {"d", "u"}, 0x37, 0x7f, { .flags = IMF_SUPPORTED | IMF_ALUSRC | IMF_REGWRITE }, nullptr}, // LUI
    {"op-32", IT_R, NOALU, NOMEM, OP_32_map, {}, 0x3b, 0x7f, { .subfield = {1, 25} }, nullptr}, // OP-32
    IM_UNKNOWN, // 64b
    IM_UNKNOWN, // MADD
    IM_UNKNOWN, // MSUB
    IM_UNKNOWN, // NMSUB
    IM_UNKNOWN, // NMADD
    IM_UNKNOWN, // OP-FP
    IM_UNKNOWN, // reserved
    IM_UNKNOWN, // custom-2/rv128
    IM_UNKNOWN, // 48b
    {"branch", IT_B, NOALU, NOMEM, BRANCH_map, {}, 0x63, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // BRANCH
    {"jalr", IT_I, { .alu_op=AluOp::ADD }, NOMEM, nullptr, {"d", "o(s)"}, 0x67, 0x7f, { .flags =
IMF_SUPPORTED | IMF_REGWRITE | IMF_BRANCH_JALR | IMF_ALUSRC | IMF_ALU_REQ_RS }, inst_aliases_jalr}, // JALR
    IM_UNKNOWN, // reserved
    {"jal", IT_J, { .alu_op=AluOp::ADD }, NOMEM, nullptr, {"d", "a"}, 0x6f, 0x7f, { .flags =
IMF_SUPPORTED |
IMF_REGWRITE | IMF_JUMP | IMF_PC_TO_ALU | IMF_ALUSRC }, inst_aliases_jal}, // JAL
    {"system", IT_I, NOALU, NOMEM, SYSTEM_map, {}, 0x73, 0x7f, { .subfield = {3, 12} }, nullptr}, // SYSTEM
    IM_UNKNOWN, // reserved
    IM_UNKNOWN, // custom-3/rv128
    IM_UNKNOWN, // >= 80b
};

下一步目标:从最基础的 F load, F store 指令开始实现。先达成能成功识别指令的目标。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1413350.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

如何在Shopee平台上进行家居类目的选品

在Shopee平台上进行家居类目的选品是卖家们提高销售业绩和市场竞争力的重要步骤。通过深入了解市场趋势、竞争对手、消费者偏好和供应链等方面的信息&#xff0c;卖家可以制定有效的选品策略。本文将介绍一些在Shopee平台上进行家居类目选品时的策略和注意事项。 先给大家推荐…

分布式因果推断在美团履约平台的探索与实践

美团履约平台技术部在因果推断领域持续的探索和实践中&#xff0c;自研了一系列分布式的工具。本文重点介绍了分布式因果树算法的实现&#xff0c;并系统地阐述如何设计实现一种分布式因果树算法&#xff0c;以及因果效应评估方面qini_curve/qini_score的不足与应对技巧。希望能…

pytest参数化

一、pytest.mark.parametrize介绍 pytest.mark.parametrize(argnames, argvalues, indirectFalse, idsNone)参数说明&#xff1a; argnames: 一个或多个参数名&#xff0c;用逗号分隔的字符串&#xff0c;如"arg1,arg2,arg3"&#xff0c;参数名与用例入参数一致。 a…

Flink问题解决及性能调优-【Flink根据不同场景状态后端使用调优】

Flink 实时groupby聚合场景操作时&#xff0c;由于使用的是rocksdb状态后端&#xff0c;发现CPU的高负载卡在rocksdb的读写上&#xff0c;导致上游算子背压特别大。通过调优使用hashmap状态后端代替rocksdb状态后端&#xff0c;使吞吐量有了质的飞跃&#xff08;20倍的性能提升…

Rabbitmq调用FeignClient接口失败

文章目录 一、框架及逻辑介绍1.背景服务介绍2.问题逻辑介绍 二、代码1.A服务2.B服务3.C服务 三、解决思路1.确认B调用C服务接口是否能正常调通2.确认B服务是否能正常调用A服务3.确认消息能否正常消费4.总结 四、修改代码验证1.B服务异步调用C服务接口——失败2.将消费消息放到C…

【Web】CTFSHOW SQL注入刷题记录(上)

目录 无过滤注入 web171 web172 web173 web174 web175 时间盲注 写马 过滤注入 web176 web177 web178 web179 web180 web181-182 web183 web184 web185-186 web187 web188 web189 web190 布尔盲注 web191 web192 web193 web194 堆叠注入 web195 …

对于gzip的了解

gzip基本操作原理&#xff1a;通过消除文件中的冗余信息&#xff0c;使用哈夫曼编码等算法&#xff0c;将文件体积压缩到最小。这种数据压缩方式在网络传输中发挥了巨大作用&#xff0c;减小了传输数据的大小&#xff0c;从而提高了网页加载速度。 静态资源 Vue Vue CLl修改v…

Task04:DDPG、TD3算法

本篇博客是本人参加Datawhale组队学习第四次任务的笔记 【教程地址】https://github.com/datawhalechina/joyrl-book 【强化学习库JoyRL】https://github.com/datawhalechina/joyrl/tree/main 【JoyRL开发周报】 https://datawhale.feishu.cn/docx/OM8fdsNl0o5omoxB5nXcyzsInGe…

【原神游戏开发日志3】登录和注册有何区别?

版权声明&#xff1a; ● 本文为“优梦创客”原创文章&#xff0c;您可以自由转载&#xff0c;但必须加入完整的版权声明 ● 文章内容不得删减、修改、演绎 ● 本文视频版本&#xff1a;见文末 ● 相关学习资源&#xff1a;见文末 前言 ● 这是我们原神游戏开发日记的第三期 ●…

web服务和前端交互相关的上中游业务技术知识点梳理

文章目录 前言一、业务API网关鉴权Cookie Session 实现 API 鉴权API Key API Secrettoken 机制实现 API 鉴权 二、Tomcat、Servlet、SpringMVC总结 前言 可能之前在学校里面做的很多东西是纯后端的&#xff0c;不会涉及到太多和前端交互的细节&#xff0c;很多新手对前后端交…

深入浅出 diffusion(3):pytorch 实现 diffusion 中的 U-Net

导入python包 import mathimport torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F silu激活函数 class SiLU(nn.Module): # SiLU激活函数staticmethoddef forward(x):return x * torch.sigmoid(x) 归一化设置 def get_norm(norm, num_channels, num_groups)…

php项目下微信小程序对接实战问题与解决方案

一.实战问题与方案总结 1.SQL查询条件是一组数&#xff0c;传参却是一个字符串导致报错&#xff0c;如下 SQLSTATE[HY093]: Invalid parameter number (SQL: select count(*) as aggregate from car_video where province_id in (1492) and city_id in (1493) and county_id …

Nginx编译安装以及负载均衡配置(Ubuntu 22.04)

目录 Nginx编译安装以及负载均衡配置 Ubuntu 22.04.1 LTS 编译安装 nginx-1.22.1 1.安装依赖包 2. 下载nginx 3. 编译安装 报错解决 解决问题2 4.安装 5启动Nginx&#xff1a; 负载均衡 负载均衡算法 轮询 加权负载均衡 ip_hash算法 算法进行配置演示 加权负载均衡 轮询 IP 哈希…

ES文档索引、查询、分片、文档评分和分析器技术原理

技术原理 索引文档 索引文档分为单个文档和多个文档。 单个文档 新建单个文档所需要的步骤顺序&#xff1a; 客户端向 Node 1 发送新建、索引或者删除请求。节点使用文档的 _id 确定文档属于分片 0 。请求会被转发到 Node 3&#xff0c;因为分片 0 的主分片目前被分配在 …

[MQ]常用的mq产品图形管理web界面或客户端

一、MQ介绍 1.1 定义 MQ全称为Message Queue&#xff0c;消息队列是应用程序和应用程序之间的通信方法。 如果非要用一个定义来概括只能是抽象出来一些概念&#xff0c;概括为跨服务之间传递信息的软件。 1.2 MQ产品 较为成熟的MQ产品&#xff1a;IBMMQ&#xff08;IBM We…

《动手学深度学习(PyTorch版)》笔记4.1

注&#xff1a;书中对代码的讲解并不详细&#xff0c;本文对很多细节做了详细注释。另外&#xff0c;书上的源代码是在Jupyter Notebook上运行的&#xff0c;较为分散&#xff0c;本文将代码集中起来&#xff0c;并加以完善&#xff0c;全部用vscode在python 3.9.18下测试通过。…

万界星空科技可视化数据大屏的作用

随着科技的不断发展和进步&#xff0c;当前各种数据化的设备也是如同雨后春笋般冒了出来&#xff0c;并且其可以说是给我们带来了极大的便利的。在这其中&#xff0c;数据大屏就是非常具有代表性的一个例子。 数据大屏的主要作用包括&#xff1a; 数据分析&#xff1a;数据大屏…

k8s 进阶实战笔记 | Pod 创建过程详解

Pod 创建过程详解 ​ 初始状态0 controller-manager、scheduler、kubelet组件通过 list-watch 机制与 api-server 通信并检查资源变化 第一步 用户通过 CLI 或者 WEB 端等方式向 api-server 发送创建资源的请求&#xff08;比如&#xff1a;我要创建一个replicaset资源&…

【七、centos要停止维护了,我选择Almalinux】

搜索镜像 https://developer.aliyun.com/mirror/?serviceTypemirror&tag%E7%B3%BB%E7%BB%9F&keywordalmalinux dvd是有界面操作的&#xff0c;minimal是最小化只有命里行 镜像下载地址 安装和centos基本一样的&#xff0c;操作命令也是一样的&#xff0c;有需要我…

Redis创建集群

主要内容 搭建redis集群 能力目标 搭建redis集群 一 应用场景 为什么需要redis集群&#xff1f; 当主备复制场景&#xff0c;无法满足主机的单点故障时&#xff0c;需要引入集群配置。 一般数据库要处理的读请求远大于写请求 &#xff0c;针对这种情况&#xff0c;我们优…