如果計劃為太空總署客製化 RISC-V 處理器，在記憶體中提供額外的資料保護，可以實施 Hamming code with even parity 來保護我們的資料。

請參考下面的 parity table：

實現名為 的 RISC-V 函數calc_parity，該函數接受 4 位元組輸入a0並計算其位元的奇偶校驗。對於奇校驗，它應該傳回 1；對於偶校驗，它應該傳回 0。例如：

calc_parity 必須遵守 RISC-V calling convention。

calc_parity:
    li t1, 0         # t1 holds current parity value in LSB
loop:
    xor t1, t1, a0   # adds the current least significant bit
                     # in a0 to the parity value in t1
    __A01__          # shift to the next bit in a0
    bne a0, x0, loop # loop if there are more than 1 bit left in a0
                     # 0 bits will never affect parity
    __A02__          # we only want the one parity bit
                     # in bit 0 of t1
    jr ra

程式碼解析

1. li t1, 0：將暫存器 t1 設定為 0。t1 將用來累積計算校驗位。
2. xor t1, t1, a0：這一行程式將 a0 的最不重要位（LSB）與 t1 進行 XOR 運算。XOR 運算可以檢測和累積每一位元的 1 或 0，這樣每次 XOR 運算會對奇偶性做累加：
   • 如果 a0 的 LSB 是 1，則 t1 會改變其值（即從 0 變成 1，或從 1 變成 0）。
   • 如果 a0 的 LSB 是 0，則 t1 保持不變。
3. srli a0, a0, 1：這裡使用了 "Shift Right Logical Immediate" 指令，將 a0 向右位移一位。右移後，下一個最不重要位會進入 LSB，這樣在下一次迴圈中可以對該位進行處理。
4. bne a0, x0, loop：這是個分支指令。它會檢查 a0 是否不等於 0，表示是否還有位元需要處理。如果 a0 仍然不為 0，則回到標籤 loop 繼續處理下一個位元；如果 a0 為 0，則所有位元都處理完畢，退出迴圈。
5. andi a0, t1, 1：這個 AND 指令將 t1 的值與 1 進行邏輯 AND 運算，這樣可以只保留 t1 的最不重要位（LSB），因為最終的奇偶校驗結果就存儲在這個位上。其他位則被清除為 0。
6. jr ra：跳轉並返回到呼叫這個函數的地方。

空格處

• A01 = srli a0, a0, 1
  • 值得注意的是，這是一個邏輯移位，因為如果設定位元 31，則使用算術移位可能會導致無限循環。
  • 這是一個 "Shift Right Logical" 指令，將 a0 向右移動一位。這樣可以逐步處理每一位元（LSB到MSB）。
• A02 = andi a0, t1, 1
  • 這個指令會將 t1 中的校驗位（即最不重要位）存入 a0，並且確保只保留該位，將其他位清除。這樣 a0 中的最不重要位（LSB）就會是最終的奇偶校驗結果。

實作store_nibbleRISC-V 函數，它會取得 a0 中的四位數據，將它們編碼為七位元（作為最高有效位元 [MSB] 為 0 的位元組），並將結果儲存在 a1 中指定的記憶體位址中。該函數不傳回任何值。您可以假設calc_parity已正確實現並遵守呼叫約定，但不要假設calc_parity另外，您可以假設 a0 中參數的最高有效 28 位元設定為 0。

store_nibble:
    # prologue omitted
    mv s0, a0
    mv s1, a1
    srli s7, s0, 1      # set d3 through d1
    slli s7, s7, 1      # make space for next bit
    andi a0, s0, 0b1110 # parity of d1, d2, and d3
    jal ra, calc_parity # compute p2
    add s7, s7, a0
    slli s7, s7, 1      # make space for next bit
    andi t0, s0, 1      # extract d0
    add s7, s7, t0
    slli s7, s7, 1      # make space for next bit
    andi a0, s0, 0b1101 # parity of d0, d2, and d3
    jal ra, calc_parity # compute p1
    add s7, s7, a0
    slli s7, s7, 1      # make space for next bit
    andi a0, s0, 0b1011 # parity of d0, d1, and d3
    jal ra, calc_parity # compute p0
    add s7, s7, __A03__
    sb __A04__, __A05__ # s1 contains the memory address passed in as a1
    # epilogue omitted
    jr ra

程式碼解析

1. 初始化部分

   • mv s0, a0：將傳入的數據複製到 s0。
   • mv s1, a1：將記憶體地址複製到 s1，最終要將編碼後的數據存入此地址。

2. 設置數據位

   • srli s7, s0, 1：將 s0 中的數據右移 1 位，這樣 d3、d2、d1 分別是 s7 的第 3、2、1 位。
   • slli s7, s7, 1：將 s7 左移一位，為後續添加其他位做準備。

3. 計算 p2（校驗位）

   • andi a0, s0, 0b1110：提取 d1, d2, 和 d3，這三個位要用來計算 p2。
   • jal ra, calc_parity：調用 calc_parity 計算這三位的奇偶校驗位 p2。
   • add s7, s7, a0：將 p2 加入到 s7。

4. 處理 d0

   • slli s7, s7, 1：左移一位，準備加入 d0。
   • andi t0, s0, 1：提取 d0。
   • add s7, s7, t0：將 d0 加入 s7。

5. 計算 p1（校驗位）

   • slli s7, s7, 1：左移一位，為加入下一個位（p1）做準備。
   • andi a0, s0, 0b1101：提取 d0, d2, 和 d3，這三個位要用來計算 p1。
   • jal ra, calc_parity：調用 calc_parity 計算這三位的奇偶校驗位 p1。
   • add s7, s7, a0：將 p1 加入 s7。

6. 計算 p0（校驗位）

   • slli s7, s7, 1：左移一位，為加入下一個位（p0）做準備。
   • andi a0, s0, 0b1011：提取 d0, d1, 和 d3，這三個位要用來計算 p0。
   • jal ra, calc_parity：調用 calc_parity 計算這三位的奇偶校驗位 p0。

7. 將編碼的數據存入記憶體

   • add s7, s7, a0：將 p0 加入到 s7。這裡 A03 應該是 a0，因為 a0 是 calc_parity 返回的結果（p0）。
   • sb s7, 0(s1)：將 s7 中的數據存入 s1 所指的記憶體地址。這裡 A04 是 s7，因為 s7 包含了編碼好的數據，A05 是 0(s1)，因為 s1 中存放的是記憶體地址，而 0(s1) 表示在該地址處存儲數據。

空格處

• A03 = a0
  • 在這裡，a0 是 calc_parity 返回的結果，即校驗位 p0。因此，我們需要將 p0 加入到 s7 中，這樣最終的 s7 包含所有數據位和校驗位。
• A04 = s7
  • s7 是編碼後的數據，它包含了 d3, d2, d1, d0 以及三個校驗位 p2, p1, p0。所以，sb s7, 0(s1) 是將 s7 中的數據存到記憶體。
• A05 = 0(s1)
  • s1 是傳入的記憶體地址，而 0(s1) 表示在該地址存儲數據。這是 RISC-V 的一種記憶體存取方式，將 s7 的內容存入 s1 所指的地址。