第一步：利用GCC提供了内嵌汇编的功能可以在C代码中直接内嵌汇编语言
第二步：利用RSIC-V的中的.insn模板进行自定义指令的插入
第三步：RISC-V开发环境的搭建
C语言插入汇编
GCC提供了内嵌汇编的功能可以在C代码中直接内嵌汇编语言语句方便了程序设计。使用内嵌汇编，要先编写汇编指令模板，然后将C语言表达式与指令的操作数相关联，并告诉GCC对这些操作有哪些限制条件。
void test(void)
{
input= 1;
__asm__ __volatile__
(
"movl %1,%0" :
"=r" (result) :
"r" (input)
);
return 1;
}
对应的汇编代码如下;
行号 代码 解释
1
7
8 movl $1, input 对应C语言语句input = 1;
9 movl input, %eax 隐式处理
10 #APP GCC插入的注释，表示内嵌汇编开始
11 movl %eax,%eax 我们的内嵌汇编语句
12 #NO_APP GCC 插入的注释，表示内嵌汇编结束
13 movl %eax, result 将结果存入result变量，隐式处理
“movl %1,%0”是指令模板；“%0”和“%1”代表指令的操作数，称为占位符，内嵌汇编靠它们将C语言表达式与指令操作数相对应。“result”和“input”为C语言中的两个变量名。其中result对应着%0，input对应着%1。即movl input result。
在每个操作数前面有一个用引号括起来的字符串，字符串的内容是对该操作数的限制或者说要求。“result”前面的限制字符串是“=r”，其中“=”表示“result”是输出操作数，“r”表示需要将“result”与某个通用寄存器相关联，先将操作数的值读入寄存器，然后在指令中使用相应寄存器，而不是“result”本身，当然指令执行完后需要将寄存器中的值存入变量“result”，从表面上看好像是指令直接对“result”进行操作，实际上GCC做了隐式处理，这样我们可以少写一些指令。“input”前面的“r”表示该表达式需要先放入某个寄存器，然后在指令中使用该寄存器参加运算。
RSIC-V支持自定义指令
核心思想：利用Kito Cheng提供的.insn模板进行开发
第一步：确定opcode RV32指令架构中定义了4种custom指令类型，opcode需使用表格custom-0/custom-1/custom-2/custom-3中的一种：
第二步： 确定指令类型 需要结合指令的功能来进行选择，有6种指令指令格式，分别为R/I/S/B/U/J类型
R型用于寄存器-寄存器间的操作
I型用于短立即数和访存（Load）
操作 S型用于访存Store操作
B型用于条件跳转
U型用于长立即数
J型用于无条件跳转
第三步： 确定指令编码 根据opcode以及指令类型，还需要确定其它字段的编码，比如R-type中，需要确定func3/func7字段的编码。并且编译器不会限制这两个字段的类型，支持我们自定义不同的类型来区分指令
第四步：在C语言中插入该指令
例：自定义一条指令，功能是算术运算，有两个源操作数，所以指令类型为可以选择R-type
对应的.insn模板为： .insn r opcode， func3， func7， rd， rs1， rs2
其中.insn为模板前缀 r代表该指令为R型指令 opcode使用custom-0/custom-1/custom-2/custom-3中的一种，代表这是自定义的指令 func3/func7字段可以自定义
C测试函数：
C代码
#include <stdio.h>
int main() {
int a = 0;
int b = 0;
asm volatile (
".insn r 0x7b, 6, 6, %0, %1, x0"
:"=r"(a)
:"r"(b)
);
return 0;
}
汇编文件
main:
addi sp,sp,-32
sw s0,28(sp)
addi s0,sp,32
sw zero,-20(s0)
sw zero,-24(s0)
lw a5,-24(s0)
#APP
# 9 "test.c" 1
.insn r 0x7b, 6, 6, a5, a5, x0 生成的新指令
# 0 "" 2
#NO_APP
sw a5,-20(s0)
li a5,0
mv a0,a5
lw s0,28(sp)
addi sp,sp,32
jr ra
反汇编文件
00000000 <main>:
0: 1101 addi sp,sp,-32
2: ce22 sw s0,28(sp)
4: 1000 addi s0,sp,32
6: fe042623 sw zero,-20(s0)
a: fe042423 sw zero,-24(s0)
e: fe842783 lw a5,-24(s0)
12: 0c07e7fb .insn 4, 0x0c07e7fb 生成的新指令机器码
16: fef42623 sw a5,-20(s0)
1a: 4781 li a5,0
1c: 853e mv a0,a5
1e: 4472 lw s0,28(sp)
20: 6105 addi sp,sp,32
22: 8082 ret
insn支持的所有模板如下
R type: .insn r opcode, func3, func7, rd, rs1, rs2
+-------+-----+-----+-------+----+-------------+
| func7 | rs2 | rs1 | func3 | rd | opcode |
+-------+-----+-----+-------+----+-------------+
31 25 20 15 12 7 0
R type with 4 register operands: .insn r opcode, func3, func2, rd, rs1, rs2, rs3
+-----+-------+-----+-----+-------+----+-------------+
| rs3 | func2 | rs2 | rs1 | func3 | rd | opcode |
+-----+-------+-----+-----+-------+----+-------------+
31 27 25 20 15 12 7 0
I type: .insn i opcode, func3, rd, rs1, simm12
+-------------+-----+-------+----+-------------+
| simm12 | rs1 | func3 | rd | opcode |
+-------------+-----+-------+----+-------------+
31 20 15 12 7 0
S type: .insn s opcode, func3, rd, rs1, simm12
+--------------+-----+-----+-------+-------------+-------------+
| simm12[11:5] | rs2 | rs1 | func3 | simm12[4:0] | opcode |
+--------------+-----+-----+-------+-------------+-------------+
31 25 20 15 12 7 0
SB type: .insn sb opcode, func3, rd, rs1, symbol
SB type: .insn sb opcode, func3, rd, simm12(rs1)
+--------------+-----+-----+-------+-------------+-------------+
| simm21[11:5] | rs2 | rs1 | func3 | simm12[4:0] | opcode |
+--------------+-----+-----+-------+-------------+-------------+
31 25 20 15 12 7 0
U type: .insn u opcode, rd, simm20
+---------------------------+----+-------------+
| simm20 | rd | opcode |
+---------------------------+----+-------------+
31 12 7 0
UJ type: .insn uj opcode, rd, symbol
+------------+--------------+------------+---------------+----+-------------+
| simm20[20] | simm20[10:1] | simm20[11] | simm20[19:12] | rd | opcode |
+------------+--------------+------------+---------------+----+-------------+
31 30 21 20 12 7 0
CR type: .insn cr opcode2, func4, rd, rs2
+---------+--------+-----+---------+
| func4 | rd/rs1 | rs2 | opcode2 |
+---------+--------+-----+---------+
15 12 7 2 0
理论知识如上所示
下面为RISC-V开发环境的搭建
拉取码云上的riscv-gnu-toolchain镜像
git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-gnu-toolchain
cd riscv-gnu-toolchain
git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-dejagnu
git clone -b riscv-gcc-10.2.0 https://gitee.com/mirrors/riscv-gcc
git clone -b riscv-glibc-2.29 https://gitee.com/mirrors/riscv-glibc
git clone https://gitee.com/mirrors/riscv-newlib
git clone -b riscv-binutils-2.35 https://gitee.com/mirrors/riscv-binutils-gdb riscv-binutils
git clone -b fsf-gdb-10.1-with-sim https://gitee.com/mirrors/riscv-binutils-gdb riscv-gdb
编译工具链
sudo apt-get install autoconf automake autotools-dev curl libmpc-dev libmpfr-dev libgmp-dev \
gawk build-essential bison flex texinfo gperf libtool patchutils bc zlib1g-dev libexpat-dev
pwd #获取当前路径 src
vi ~/.bashrc
i
export RISCV="把上面的src放到这里"
export PATH=$PATH:$RISCV/bin
:wq
source ~/.bashrc
编译riscv-gnu-toolchain
mkdir build
cd build
../configure --prefix=$RISCV --with-arch=rv32gc --with-abi=ilp32d
sudo apt install libncurses5-dev
sudo make -j4
make install至此，C语言文件可以正常编译，但无法执行。
安装QEMU
cd
sudo apt-get install libglib2.0-dev ninja-build build-essential zlib1g-dev pkg-config libglib2.0-dev \
binutils-dev libboost-all-dev autoconf libtool libssl-dev libpixman-1-dev libpython-dev \
virtualenv libmount-dev libpixman-1-dev
wget https://download.qemu.org/qemu-6.2.0.tar.xz
tar xvJf qemu-6.2.0.tar.xz
cd qemu-6.2.0
mkdir build
cd build
../configure
make -j4 #wait...
之后是获取新指令机器码的一些操作
vi test.c
riscv32-unknown-elf-gcc -S -o test.s test.c #生成汇编文件
riscv32-unknown-elf-gcc -c -o test.o test.c #生成机器码
riscv32-unknown-elf-objdump -d test.o #反汇编查看机器码
riscv32-unknown-elf-gcc test.c -o test #生成可执行文件
../qemu-6.2.0/build/qemu-riscv32 test #在qemu上执行文件
