RISC-V 整型通用寄存器介绍

简介

RISC-V64位/32位提供了32个整型通用寄存器，编号是x0~x31，这些整型通用寄存器的宽度与架构位数一致。

浮点数寄存器与整形寄存器一样也提供了32个：f0~f31，位数与架构位数一致。

通用寄存器介绍

零寄存器

x0/zero

x0寄存器又被称为zero寄存器，它的读写是无效的，它的值只能为0，这是为了让编译器进行优化

比如当进行一些运算时：

add x1, x2 , x3

上面这段汇编的作用是进行相加运算，将x2和x3寄存器的值相加的结果并放入x1寄存器，但是如果x3寄存器的值为0

处理器仍然需要去读取一次x3寄存器的值，所以编译器可以进行这样的优化：

add x1, x2, x0

当RISC-V处理器执行这条指令的时不会去读取x0寄存器的值，会直接按0来运算，这样就可以省去与0做运算时读取的步骤。

RISC-V处理器在设计时只要涉及到x0寄存器的读取一律按0来处理不会去读取x0的寄存器，这么做的目的是为了方便编译器优化某些运算。

返回地址寄存器

x1/ra

x1寄存器也称为RA寄存器，意为Return Address。当一个函数被调用时，RA寄存器会被自动保存下来，以便在函数执行完毕后能够返回调用该函数的位置。因此，在函数执行过程中，RA寄存器也可以被用来存储函数的返回地址。它也时常被用来函数传参。

栈指针寄存器

x2/sp

通常用于存储栈指针（stack pointer）。在RISC-V中，栈是一种先进后出（Last-In-First-Out）的数据结构，常用于函数调用时的变量保存和程序现场保护等操作。

全局寄存器

x3/gp

x3寄存器是RISC-V架构中的通用寄存器之一，通常用于存储全局指针（global pointer）。在RISC-V中，全局指针是一个特殊的指针，指向全局变量和静态数据区（static data region）的起始地址。

全局变量是在程序启动时就已经被分配好的变量，它们通常存储在静态数据区中，其内存地址在编译时就已经确定。全局指针GP通常指向静态数据区的起始地址，用于访问和管理全局变量。

线程寄存器

x4/tp

x4寄存器是RISC-V架构中的通用寄存器之一，通常用于存储线程指针（thread pointer），也称为线程局部存储器指针（thread-local storage pointer）。

在线程级别的编程中，线程指针是一个非常重要的概念。它是一个指针，指向当前线程的局部存储器（thread-local storage），也就是线程私有的数据区域。在多线程编程中，每个线程都有自己独立的线程指针，并且可以在其对应的局部存储器中存储和管理线程私有的数据。

临时寄存器

x5/t0、x6/t1、x7/t2、x28/t3、x29/t4、x30/t5、x31/t6

这些寄存器是一个临时寄存器，通常用于临时存储计算中的中间结果或临时变量。

函数调用寄存器

x8/ra

x8是一个通用寄存器，主要用于存储数据和地址。

x8通常被称为ra寄存器，它有一个特殊的作用，即用于存储函数返回地址，因此也被称为返回寄存器。在函数调用时，调用者将函数返回地址压入栈中，然后调用函数时将返回地址存储在ra寄存器中，函数执行完毕后再从ra寄存器中取出返回地址并跳转回调用者。X8寄存器还可以被用作普通的通用寄存器，存储数据和地址。

x9/s1

x9寄存器是RISC-V CPU的一个通用寄存器，通常被称为s1（scratch register 1）。

由于RISC-V代码遵循RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算机）原则，所以寄存器数量比较有限，因此x9寄存器通常被用作一个通用寄存器，多种指令都会使用到它，比如函数调用时用于保存函数调用者的栈指针，或者作为全局指针等。除此之外，x9寄存器也可以用于实现一些特殊指令的优化，比如乘法指令的高32位运算或者计算指令的中间结果等。

x18/s2

它的作用是用于执行指令时暂存临时数据，比如保存函数调用时的参数、局部变量等等。由于它是一个特殊寄存器，因此在CPU中还有一些特殊的用途。

x18寄存器还可以用于执行一些特殊操作，比如RISC-V CPU中的原子操作。原子操作需要在保证操作的原子性的同时，还需要快速地完成，因此x18寄存器就成了很好的选择。此外，x18寄存器还可以用于实现一些编译器优化，比如进行指令选取、指令调度等等。因此，x18寄存器可以看做是一个非常重要的寄存器，在程序运行过程中扮演着举足轻重的角色。

x19/s3、x20/s4、x21/s6、x22/s7、x24/s8、x25/s9、x26/s10、x27/s11

这些寄存器可以用来存储临时变量或者函数参数等数据。在函数调用时，这些寄存器通常被用来存储调用者保存的寄存器、返回地址或者参数值，具体使用方式取决于编程语言规范和系统调用规范。