为什么RV32I包含ADDI和XORI等指令而不包括BLTI？

Question

我没有ISA设计经验。 我一直在阅读https://riscv.org/specifications/第2章，第21页。

有人可以解释为什么RISC-V具有使用immediates的算术和逻辑指令，例如ADDI和XORI，但不是类似的条件分支指令，例如BLTI，BEQI等。

（其中B ranch L ess T han I mmediate会将寄存器与常量进行比较，如果它更少，则将分支进行比较。）

我不知情的意见是BLTI经常用于C中的固定长度循环，例如：

for (int i = 0; i < 16; i++) {
    ...
}

为什么算术和逻辑指令比分支指令更值得立即变体？

Answer 1

分支已经需要将分支目标偏移编码为立即，在那里拟合两个立即操作数将更难。 使它们都小得多可以使它们适合，但也会降低指令的实用性。

这样的分支偶尔会有用，但在我看来，你高估了它的用处：在典型的循环中，没有必要直接将循环计数器与其边界值进行比较，实际上大多数循环变量甚至不能将它变成编译代码。

作为一个小例子（使用更高的计数来避免完全展开循环），

int test(int *data) {
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 255; i++)
        sum += data[i];
    return sum;
}

由Clang编译成：

test(int*):                              # @test(int*)
    addi    a2, zero, 1020
    mv      a3, zero
    mv      a1, zero
.LBB0_1:                                # =>This Inner Loop Header: Depth=1
    add     a4, a0, a3
    lw      a4, 0(a4)
    add     a1, a4, a1
    addi    a3, a3, 4
    bne     a3, a2, .LBB0_1
    mv      a0, a1
    ret

Clang在这里做的是计算最终地址 ，然后循环直到达到该地址，从而消除循环计数器。

这是一个有点特殊的情况，但也有其他一些技巧。 例如，在许多情况下，循环退出测试可以转换为循环，当寄存器递减到零时退出，这很容易测试，因为RISCV具有bnez 。 如果需要，原始循环计数器可以与之共存（不参与循环退出测试），或者如果可能的话，它可以再次消失。