~600行ANSI C代码实现RISC-V CPU核

今天在GitHub上看到一个C语言项目，用大约600行代码实现了一个RISC-V CPU核，甚为感叹，分享一下。不管是学习C，还是学习RISC-V，这个项目都有非常高的学习价值，开源万岁！

rv

用 ANSI C 编写的RISC-V CPU 内核。

特征：

• RV32IMC用户级实现
• 通过 riscv 测试中所有支持的测试
• ~600 行代码
• 不使用任何大于 32 位的整数类型，即使对于乘法也是如此
• 简单 API（两个函数，加上您提供的两个内存回调函数）
• 无内存分配

应用程序接口

/* Memory access callbacks: data is input/output, return RV_BAD on fault, 0 otherwise */
typedef rv_res (*rv_store_cb)(void *user, rv_u32 addr, rv_u8 data);
typedef rv_res (*rv_load_cb)(void *user, rv_u32 addr, rv_u8 *data);/* Initialize CPU. */
void rv_init(rv *cpu, void *user, rv_load_cb load_cb, rv_store_cb store_cb);/* Single-step CPU. Returns 0 on success, one of RV_E* on exception. */
rv_u32 rv_step(rv *cpu);

用法

#include <stdio.h>
#include <string.h>#include "rv.h"rv_res load_cb(void *user, rv_u32 addr, rv_u8 *data) {if (addr - 0x80000000 > 0x10000) /* Reset vector is 0x80000000 */return RV_BAD;*data = ((rv_u8 *)(user))[addr - 0x80000000];return RV_OK;
}rv_res store_cb(void *user, rv_u32 addr, rv_u8 data) {if (addr - 0x80000000 > 0x10000)return RV_BAD;((rv_u8 *)(user))[addr - 0x80000000] = data;return RV_OK;
}rv_u32 program[2] = {/* _start: */0x02A88893, /* add a7, a7, 42 */0x00000073  /* ecall */
};int main(void) {rv_u8 mem[0x10000];rv cpu;rv_init(&cpu, (void *)mem, &load_cb, &store_cb);memcpy((void *)mem, (void *)program, sizeof(program));while (rv_step(&cpu) != RV_EECALL) {}printf("Environment call @ %08X: %u\n", cpu.pc, cpu.r[17]);return 0;
}

为rv编译程序

使用 riscv-gnu-toolchain 工具链和 rv链接脚本。

建议使用gcc命令行：

riscv64-unknown-elf-gcc example.S -nostdlib -nostartfiles -Tlink.ld -march=rv32imc -mabi=ilp32 -o example.o -e _start -g -no-pie

然后用obj工具将0x80000000起始的二进制代码生成能被rv加载的二进制文件：

riscv64-unknown-elf-objcopy -g -O binary example.o example.bin

支持的指令列表

参见 支持指令列表。

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