今天要來把RV64I才有的指令做完。

RV64I
RV64I特有的指令大多是原先32bit的指令因為架構擴展到64bit，因此需要新增32bit的特別型態，例如說ADDI這道指令在32bit的架構是將相加結果sign-extension到32，但在64bit的架構下會sign-extension到64，這時如果我們想要將32bit的值相加，但最後結果要sign-extension到64就需要特別的指令。

舉例來說 我們以0x80000000+ 0x00000001，相加結果是 0x80000001。
以addi來說，這個值就是正的，可以直接放回暫存內，但以addiw來說這是一個負值，需要sign-extension後才能放回去暫存內。

又例如說向load/store指令在32bit下會有lhu, lbu但沒有lwu，這是因為讀出來32bit的值有沒有sign-extension結果相同，而64bit下則需要lhu指令。結合上述內容，RV64I特有的指令包含前面介紹過的9道ALU指令以及另外3道Load/Store指令，整理成下表。

RV64I測試程式實作

我們實作測試程式，可參考RV32I的測試程式寫法，但可以新增例如在add及addw會有不同答案的測資，例如前面提到的0x80000000 + 0x00000001，如下。

TEST(ISATESTSuite, ADDW0x80000000_0x1)
{
    ALISS::reg[10] = 0x0;
    ALISS::reg[11] = 0x80000000;
    ALISS::reg[12] = 0x1;
    uint32_t insn = 0x00c5853b; // addw a0 a1 a2
    ALISS::ID_EX_WB(insn);
    EXPECT_EQ(ALISS::reg[10], 0xFFFFFFFF80000001); //3 + 7 = 10;
}

TEST(ISATESTSuite, ADDIW0x80000000_0x1)
{
    ALISS::reg[10] = 0x0;
    ALISS::reg[11] = 0x80000000;
    uint32_t insn = 0x0015851b; // addiw a0 a1 1
    ALISS::ID_EX_WB(insn);
    EXPECT_EQ(ALISS::reg[10], 0xFFFFFFFF80000001); //3 + 7 = 10;
}

RV64I指令實作

而指令行為的實作上則更簡單，以ALU而言，只要將原先的add,addi等指令的結果取low32bit後再sign extension到64bit即可，如下。

case 0x3b: //OP-32bit
{
    uint64_t rd = ((insn >> 7) & 0x1f);
    uint64_t rs1 = ((insn  >> 15) & 0x1f);
    uint64_t rs2 = ((insn  >> 20) & 0x1f);
    switch ((insn >> 12) & 7)
    {
        case 0x0: //ADDW or SUBW
        {
            switch ((insn >> 25) & 0x7f)
            {
               case 0x0 : //ADDW
               {
                    reg[rd] =  sext((reg[rs1] + reg[rs2]) & 0xffffffff,32);
                    break;
               }
               case 0x20 :  //SUBW
               {
                    reg[rd] = sext((reg[rs1] - reg[rs2]) &  0xffffffff,32);
                    break;
               }
               default:
               {

                    printf("Illegal instruction");
                    printf("%x\n",insn);
                    break;
               }
            }
            break;
        }
        case 0x1: //SLLW
        {
            reg[rd] = sext((reg[rs1] << reg[rs2])  & 0xffffffff,32);
            break;
        }
        case 0x5: //SRLW or SRAW
        {
            switch ((insn >> 25) & 0x7f)
            {
               case 0x0 : //SRLW
               {
                    reg[rd] =  sext((reg[rs1] >> reg[rs2]) &  0xffffffff,32);
                    break;
               }
               case 0x20 : //SRAW
               {
                    reg[rd] = sext(((int64_t)reg[rs1] >> reg[rs2]) & 0xffffffff,32);
                    break;
               }
               default:
               {
                    printf("Illegal instruction");
                    printf("%x\n",insn);
                    break;
               }
            }
            break;
        }
        default:
        {
            printf("Illegal instruction");
            printf("%x\n",insn);
            break;
        }
    }
    break;
}

至於Load/Store指令的32bit版，則只要擴充原本的get_mem_w等function為get_mem_d版本即可。

碎碎念 : 沒意外的話明天就能把I-extension收尾，把ecall/ebreak/wfi/mret以及前面漏掉的lui,auipc完成，並進入M-extension的世界。