使用 RISC-V (RV32I) 編譯器無需遞歸計算第 n 個斐波那契數

Question

我寫了一個代碼，用於用 RISC-V 匯編語言計算第 n 個斐波那契數。 它有兩部分 - fib.s和runtest.s ，它將n的值加載到a0並調用fib ，它計算第 n 個斐波那契數（沒有遞歸），將結果加載到a0本身並返回。 這是我的代碼：

.global fib              # the runtest.s will give an a0 value as input n and call fib 
fib:
    li a1, 0             # This is a
    li a2, 1             # This is b
    li a3, 0             # This is c 
    li a4, 2             # This is i
   
    li a6, 2             # dummy, just to check a0 with
    ble a0, a6, cond1    # check if a0 <= 2
    bgt a0, a6, head     # if a0 > 2, proceed to loop

head:                    # start of loop
    add a3, a1, a2       # Here I'm implementing the space optimized version of fibonacci series without recursion:
    mv a1, a2            # for i in range(2, n+1): c = a + b; a = b; b = c; return b
    mv a2, a3            
    addi a4, a4, 1
    blt a4, a0, head
    bge a4, a0, end      # iterates n-1 times and goes to end

cond1:
    li a0, 1             # if n==1 or n==2 return 1
    li a7, 93
    ecall

end:
    mv a0, a2            # copying the value of a2 (which is b) to a0, since the testbench
    li a7, 93            # runtest.s is setup that way.
    ecall

這是我的測試平台（ runtest.s ）：

.global _start
_start:
    # Load 'n' into a0 and call fib
    # Test 1
    li      a0,1  # Check n'th Fib number
    call    fib
    li      a5,1  # Expected result
    bne     a0,a5,.FINISH
    # Test 2
    li      a0,3  
    call    fib
    li      a5,3  
    bne     a0,a5,.FINISH
    # Test 3
    li      a0,7  
    call    fib
    li      a5,13  
    bne     a0,a5,.FINISH
    # Test 4
    li      a0,9 
    call    fib
    li      a5,34
    bne     a0,a5,.FINISH
    # Test 5
    li      a0,20 
    call    fib
    li      a5,6765 
    bne     a0,a5,.FINISH
    # Test 6
    li      a0,30
    call    fib
    li      a5,832040 
    bne     a0,a5,.FINISH
    # Finished tests
    li      a5,0  # All passed
.FINISH:
    mv      a0, a5
    li      a7, 93
    ecall

每次我運行這段代碼時，我只得到一個返回值 1。有人能指出這里的錯誤嗎？ 另外，如果有更好的方法來實現相同的邏輯，也請告訴我。

Answer 1

我能夠通過 RISC-V 模擬器通過 3 處更改讓您的所有測試平台案例通過：

(1) 你的第二個測試用例有錯誤的預期結果。 我假設您使用的是 0 索引的斐波那契數，因為這是您的大多數測試用例所做的（例如，測試用例 1 表示斐波那契數 1 為 1，測試用例 3 表示斐波那契數 7 為 13）。 在這種情況下，斐波那契數 3 應該是 2，而不是 3。

(2) 要獲得正確的迭代次數，在您的循環中，您的“i”變量/寄存器 a4 應開始設置為 1，而不是 2。

(3) 你通常不使用 ECALL 從 RISC-V 中的函數返回。 根據 RISC-V 規范，“ECALL 指令用於向執行環境發出服務請求。” 它會導致一個精確的陷阱，並在實現系統調用時使用（例如）。 相反，有偽指令 ret 從函數調用返回（與 x86 類似的符號）。 ret 等價於 jalr x0 0(ra)。 （話雖如此，也許您已經定義了 ecall 行為，以便當 a7 為 93 時，將執行 ret 的等效項。）