RISC-V

⚠️ 本文所使用的 QEMU 版本為：v4.2.0 在之前的文章中 (Part 1., Part 2.) 我們提到了如何使用 Decodetree 來定義指令的 decoder。本篇文章就實際使用 Decodetree 來定義一個 QEMU RISC-V 目前尚未支援的指令 - B(itmanip) Extension 中的 pcnt 指令，並實做其行為。 pcnt 指令 pcnt 指令的定義如下： This instruction counts the number of 1 bits in a register. This operations is known as population count, popcount, sideways sum, bit summation, or Hamming weight. 其指令格式為： 1 2 3 | 1 0 9 8 7 6 5 | 4 3 2 1 0 | 9 8 7 6 5 | 4 3 2 | 1 0 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 | |===========================================================================| | 0110000 | 00010 | rs1 | 001 | rd | 0010011 | PCNT 安裝 toolchain 由於 B Extension 尚未正式定稿 (Draft)，因此必須至 riscv-bitmanip repo 下載 toolchain，並依照該 repo 的指示安裝： ...

⚠️ 本文所使用的 QEMU 版本為：v4.2.0 延續 Part 1. 一文，本文將繼續介紹 Decodetree 中的 Patterns 及 Pattern Groups 語法。 Patterns Pattern 實際定義了一個指令的 decode 方式。Decodetree 會根據 Patterns 的定義，來動態產生出對應的 switch-case decode 判斷式。 1 2 3 4 pat_def := identifier ( pat_elt )+ pat_elt := fixedbit_elt | field_elt | field_ref | args_ref | fmt_ref | const_elt fmt_ref := '@' identifier const_elt := identifier '=' number 其語法由使用者所定義的 identifier，隨後緊接著一個以上的 pat_elt。 ...

⚠️ 本文所使用的 QEMU 版本為：v4.2.0 QEMU 在 decode 指令的時候，需要呼叫各平台所定義的 instruction decoders 來解析指令。如在 ARM 平台下，就定義了：disas_arm_insn()、disas_thumb_insn() 及 disas_thumb2_insn() 等來分別負責 ARM 32-bits 指令、ARM Thumb 指令及 ARM Thumb2 指令的解析。 而 Decodetree 則是由 Bastian Koppelmann 於 2017 年在 porting RISC-V QEMU 的時候所提出來的機制 (詳見：討論串 1、討論串 2)。主因是過往的 instruction decoders (如：ARM) 都是採用一大包的 switch-case 來做判斷。不僅難閱讀，也難以維護。 因此 Bastian Koppelmann 就提出了 Decodetree 的機制，開發者只需要透過 Decodetree 的語法定義各個指令的格式，便可交由 Decodetree 來動態生成對應包含 switch-case 的 instruction decoder .c 檔。 Decodetree 特別適合像 RISC-V 這種具有固定指令格式的 ISA1。 因為各欄位都在固定的位置，(如 RISC-V 的 opcode 都是固定在 bits[6..0] 的位置)，各指令可重複使用的定義相較於其他的 ISA 來得多。 ...