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【RISC-V 指令集】RISC-V DSP 扩展指令集介绍(一)

news 2026/2/9 9:45:28

前言：

本笔记是基于对RISC-V  DSP扩展指令集文档总结的，《P-ext-proposal.pdf》文档的关键内容如下：
主要介绍了RISC-V的P扩展指令集及其相关细节。

首先，对P扩展指令进行了概述，并列出了其与其他扩展重复的指令。

接着，详细描述了P扩展的子集，包括Zbpbo扩展和Zpn扩展（适用于RV32和RV64）的指令。

此外，还提供了仅适用于RV64的详细指令描述。
文档还介绍了新的用户控制和状态寄存器，并提供了指令编码表。最后，列出了因RVB重叠而被移除的指令。
这份文档为RISC-V的P扩展指令集提供了全面而详细的信息，包括指令的描述、编码、以及与其他扩展的关系。这对于理解、开发和优化基于RISC-V架构的系统非常有价值。同时，文档也提醒了开发者在使用P扩展时需要注意的兼容性和优化问题。

1. 介绍

数字信号处理（DSP）已成为现代电子系统的重要技术。广泛的现代应用利用DSP算法解决特定领域的问题，包括传感器融合、伺服电机控制、音频解码/编码、语音合成和编码、MPEG4解码、医学成像、计算机视觉、嵌入式控制、机器人、人机交互等。

提出的P指令集扩展提高了RISC-V CPU IP产品的DSP算法处理能力。通过添加RISC-V P指令集扩展，RISC-V CPU现在可以以更低的功耗和更高的性能运行这些各种DSP应用程序。

2. 缩写定义和术语

2.1 缩写定义

  • r.H == rH1: r[31:16]，r.L == r.H0: r[15:0]

    • r.H 表示寄存器的高 16 位（位 31 到 16），等同于 rH1。
    • r.L 表示寄存器的低 16 位（位 15 到 0），等同于 r.H0。

  • r.B3: r[31:24]，r.B2: r[23:16]，r.B1: r[15:8]，r.B0: r[7:0]

    • r.B3 到 r.B0 分别表示从高位到低位的 8 位段。

  • r.B[x]: r[(x8+7):(x8+0)]

    • r.B[x] 表示从第 x 个 8 位段开始的 8 位数据。

  • r.H[x]: r[(x16+15):(x16+0)]

    • r.H[x] 表示从第 x 个 16 位段开始的 16 位数据。

  • r.W[x]: r[(x32+31):(x32+0)]

    • r.W[x] 表示从第 x 个 32 位段开始的 32 位数据。

  • r.D[x]: r[(x64+63):(x64+0)]

    • r.D[x] 表示从第 x 个 64 位段开始的 64 位数据。

  • r[xU]: 64 位数的上 32 位；xU 代表包含此上部分 32 位值的 GPR（通用寄存器）编号。

  • r[xL]: 64 位数的下 32 位；xL 代表包含此下部分 32 位值的 GPR 编号。

  • r[xU].r[xL]: 由一对 GPR 形成的 64 位数。

  • s>>: 有符号算术右移。

  • u>>: 无符号逻辑右移。

  • u<<: 逻辑左移，从右侧移入 0。

  • SAT.Qn(): 饱和至 [-2n, 2n-1] 范围内，若发生饱和，则设置 OV 标志。

  • SAT.Um(): 饱和至 [0, 2m-1] 范围内，若发生饱和，则设置 OV 标志。

  • ROUND(): 表示“四舍五入”，即向最高有效位加 1。

这些缩写定义和术语提供了对特定指令集或处理器架构中使用的寄存器和操作的简化表示。它们通常用于硬件描述语言、汇编语言或低级编程中，以简化复杂操作和提高代码可读性。

2.2. 术语

• Q格式（Qm.n）：它描述了一个有符号的二进制定点数格式。“m”是包括符号位和整数位在内的位数，位于假想的二进制点之前，而“n”是跟随其后的分数位数。这种表示法代表一个在-2^(m-1)（包含）和2^(m-1)（不包含）范围内的有符号二进制定点值，该范围内有2^(m+n)个唯一值。例如，Q1.15表示一个在-1（包含）和1（不包含）范围内的数，该范围内有65536个唯一值。

• Qn：Q1.n的缩写格式。例如，Q7，Q15，Q31，Q63。

• Um：它表示一个无符号的二进制数，范围在0到（2^m）-1之间。

3. RISC-V P 扩展指令

3.1. SIMD 数据处理指令

3.1.1. 16位加法和减法指令

基于32位字元素内的两种16位算术运算类型的组合，SIMD 16位加/减指令可以分为6个主要类别：加法（两个16位加法）、减法（两个16位减法）、交叉加和减（一个加法和一个减法）、交叉减和加（一个减法和一个加法）、直接加和减（一个加法和一个减法）以及直接减和加（一个减法和一个加法）。

基于处理溢出条件的方式，SIMD 16位加/减指令可以分为5组：环绕（丢弃溢出）、有符号减半（通过丢弃最低有效位来保留溢出）、无符号减半、有符号饱和（剪裁溢出）和无符号饱和。

Table 1. SIMD 16-bit Add/Subtract Instructions
序号指令说明
1ADD16 rd, rs1, rs216-bit Addition
2RADD16 rd, rs1, rs216-bit Signed Halving Addition
3URADD16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Halving Addition 
4KADD16 rd, rs1, rs216-bit Signed Saturating Addition
5UKADD16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Saturating Addition
6SUB16 rd, rs1, rs216-bit Subtraction
7RSUB16 rd, rs1, rs216-bit Signed Halving Subtraction
8URSUB16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Halving Subtraction
9KSUB16 rd, rs1, rs216-bit Signed Saturating Subtraction
10UKSUB16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Saturating Subtraction
11CRAS16 rd, rs1, rs216-bit Cross Add & Sub
12RCRAS16 rd, rs1, rs216-bit Signed Halving Cross Add & Sub
13URCRAS16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Halving Cross Add & Sub
14KCRAS16 rd, rs1, rs216-bit Signed Saturating Cross Add & Sub
15UKCRAS16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Saturating Cross Add & Sub
16CRSA16 rd, rs1, rs216-bit Cross Sub & Add
17RCRSA16 rd, rs1, rs216-bit Signed Halving Cross Sub & Add
18URCRSA16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Halving Cross Sub & Add
19KCRSA16 rd, rs1, rs216-bit Signed Saturating Cross Sub & Add
20UKCRSA16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Saturating Cross Sub & Add
21STAS16 rd, rs1, rs216-bit Straight Add & Sub
22RSTAS16 rd, rs1, rs216-bit Signed Halving Straight Add & Sub
23URSTAS16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Halving Straight Add & Sub
24KSTAS16 rd, rs1, rs216-bit Signed Saturating Straight Add & Sub
25UKSTAS16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Saturating Straight Add & Sub
26STSA16 rd, rs1, rs216-bit Straight Sub & Add
27RSTSA16 rd, rs1, rs216-bit Signed Halving Straight Sub & Add
28URSTSA16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Halving Straight Sub & Add
29KSTSA16 rd, rs1, rs216-bit Signed Saturating Straight Sub & Add
30UKSTSA16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Saturating Straight Sub & Add

3.1.2. 8位加法和减法指令

基于32位字元素内四个8位算术运算的类型，SIMD 8位加/减指令可以分为两大类别：加法（执行四个8位加法）和减法（执行四个8位减法）。

根据有符号或无符号运算中处理溢出条件的方式，SIMD 8位加/减指令又可以进一步分为五组：环绕（即丢弃溢出部分）、有符号减半（通过丢弃最低有效位来保留溢出）、无符号减半、有符号饱和（通过剪裁来处理溢出）和无符号饱和。

Table 2. SIMD 8-bit Add/Subtract Instructions

序号指令说明
1ADD8 rd, rs1, rs28-bit Addition
2RADD8 rd, rs1, rs28-bit Signed Halving Addition
3URADD8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Halving Addition
4KADD8 rd, rs1, rs28-bit Signed Saturating Addition
5UKADD8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Saturating Addition
6SUB8 rd, rs1, rs28-bit Subtraction
7RSUB8 rd, rs1, rs28-bit Signed Halving Subtraction
8URSUB8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Halving Subtraction
9KSUB8 rd, rs1, rs28-bit Signed Saturating Subtraction
10UKSUB8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Saturating Subtraction

3.1.3. 16位移位指令

Table 3. SIMD 16-bit Shift Instructions

序号指令说明
1SRA16 rd, rs1, rs216-bit Shift Right Arithmetic
2SRAI16 rd, rs1, im4u16-bit Shift Right Arithmetic Immediate
3SRA16.u rd, rs1, rs216-bit Rounding Shift Right Arithmetic
4SRAI16.u rd, rs1, im4u16-bit Rounding Shift Right Arithmetic Immediate
5SRL16 rd, rs1, rs216-bit Shift Right Logical
6SRLI16 rd, rs1, im4u16-bit Shift Right Logical Immediate\

7

SRL16.u rd, rs1, rs216-bit Rounding Shift Right Logical
8SRLI16.u rd, rs1, im4u16-bit Rounding Shift Right Logical Immediate
9SLL16 rd, rs1, rs216-bit Shift Left Logical
10SLLI16 rd, rs1, im4u16-bit Shift Left Logical Immediate
11KSLL16 rd, rs1, rs216-bit Saturating Shift Left Logical
12KSLLI16 rd, rs1, im4u16-bit Saturating Shift Left Logical Immediate
13KSLRA16 rd, rs1, rs216-bit Shift Left Logical with Saturation & Shift Right Arithmetic
14KSLRA16.u rd, rs1, rs216-bit Shift Left Logical with Saturation & Rounding Shift Right Arithmetic

3.1.4. 8位移位指令

Table 4. SIMD 8-bit Shift Instructions

序号指令说明
1SRA8 rd, rs1, rs28-bit Shift Right Arithmetic
2SRAI8 rd, rs1, im4u8-bit Shift Right Arithmetic Immediate
3SRA8.u rd, rs1, rs28-bit Rounding Shift Right Arithmetic
4SRAI8.u rd, rs1, im4u8-bit Rounding Shift Right Arithmetic Immediate
5SRL8 rd, rs1, rs28-bit Shift Right Logical
6SRLI8 rd, rs1, im4u8-bit Shift Right Logical Immediate

7

SRL8.u rd, rs1, rs28-bit Rounding Shift Right Logical
8SRLI8.u rd, rs1, im4u8-bit Rounding Shift Right Logical Immediate
9SLL8 rd, rs1, rs28-bit Shift Left Logical
10SLLI8 rd, rs1, im4u8-bit Shift Left Logical Immediate
11KSLL8 rd, rs1, rs28-bit Saturating Shift Left Logical
12KSLLI8 rd, rs1, im4u8-bit Saturating Shift Left Logical Immediate
13KSLRA8 rd, rs1, rs28-bit Shift Left Logical with Saturation & Shift Right Arithmetic
14KSLRA8.u rd, rs1, rs28-bit Shift Left Logical with Saturation & Rounding Shift Right Arithmetic

3.1.5. 16位比较指令

Table 5. SIMD 16-bit Compare Instructions

序号指令说明
1CMPEQ16 rd, rs1, rs216-bit Compare Equal
2SCMPLT16 rd, rs1, rs216-bit Signed Compare Less Than
3SCMPLE16 rd, rs1, rs216-bit Signed Compare Less Than & Equal
4UCMPLT16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Compare Less Than
5UCMPLE16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Compare Less Than & Equal

3.1.6. 8位比较指令

Table 6. SIMD 8-bit Compare Instructions

序号指令说明
1CMPEQ8 rd, rs1, rs28-bit Compare Equal
2SCMPLT8 rd, rs1, rs28-bit Signed Compare Less Than
3SCMPLE8 rd, rs1, rs28-bit Signed Compare Less Than & Equal
4UCMPLT8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Compare Less Than
5UCMPLE8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Compare Less Than & Equal

3.1.7. 16位乘法指令

Table 7. SIMD 16-bit Multiply Instructions

序号指令说明
1SMUL16 rd, rs1, rs216-bit Signed Multiply
2SMULX16 rd, rs1, rs216-bit Signed Crossed Multiply
3UMUL16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Multiply
4UMULX16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Crossed Multiply
5KHM16 rd, rs1, rs2Q15 Signed Saturating Multiply
6KHMX16 rd, rs1, rs2Q15 Signed Saturating Crossed Multiply

3.1.8. 8位乘法指令

Table 8. SIMD 8-bit Multiply Instructions

序号指令说明
1SMUL8 rd, rs1, rs28-bit Signed Multiply
2SMULX8 rd, rs1, rs28-bit Signed Crossed Multiply
3UMUL8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Multiply
4UMULX8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Crossed Multiply
5KHM8 rd, rs1, rs2Q8 Signed Saturating Multiply
6KHMX8 rd, rs1, rs2Q8 Signed Saturating Crossed Multiply

3.1.9. 16位其他指令

Table 9. SIMD 16-bit Miscellaneous Instructions

序号指令说明
1SMIN16 rd, rs1, rs216-bit Signed Minimum
2UMIN16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Minimum
3SMAX16 rd, rs1, rs216-bit Signed Maximum
4UMAX16 rd, rs1, rs216-bit Unsigned Maximum
5SCLIP16 rd, rs1, imm4u16-bit Signed Clip Value
6UCLIP16 rd, rs1, imm4u16-bit Unsigned Clip Value
7KABS16 rd, rs116-bit Absolute Value
8CLRS16 rd, rs116-bit Count Leading Redundant Sign
9CLZ16 rd, rs116-bit Count Leading Zero
10SWAP16 rd, rs1Swap Halfword within Word

3.1.10. 8位其他指令

Table 10. SIMD 8-bit Miscellaneous Instructions

序号指令说明
1SMIN8 rd, rs1, rs28-bit Signed Minimum
2UMIN8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Minimum
3SMAX8 rd, rs1, rs28-bit Signed Maximum
4UMAX8 rd, rs1, rs28-bit Unsigned Maximum
5SCLIP8 rd, rs1, imm4u8-bit Signed Clip Value
6UCLIP8 rd, rs1, imm4u8-bit Unsigned Clip Value
7KABS8 rd, rs18-bit Absolute Value
8CLRS8 rd, rs18-bit Count Leading Redundant Sign
9CLZ8 rd, rs18-bit Count Leading Zero
10SWAP8 rd, rs1Swap Halfword within Word

3.1.11. 8位解压指令

Table 10. SIMD 8-bit Unpacking Instructions

序号指令说明
1SUNPKD810 rd, rs1Signed Unpacking Bytes 1 & 0
2SUNPKD820 rd, rs1Signed Unpacking Bytes 2 & 0
3SUNPKD830 rd, rs1Signed Unpacking Bytes 3 & 0
4SUNPKD831 rd, rs1Signed Unpacking Bytes 3 & 1
5SUNPKD832 rd, rs1Signed Unpacking Bytes 3 & 2
6ZUNPKD810 rd, rs1Unsigned Unpacking Bytes 1 & 0
7ZUNPKD820 rd, rs1Unsigned Unpacking Bytes 2 & 0
8ZUNPKD830 rd, rs1Unsigned Unpacking Bytes 3 & 0
9ZUNPKD831 rd, rs1Unsigned Unpacking Bytes 3 & 1
10ZUNPKD832 rd, rs1Unsigned Unpacking Bytes 3 & 2

RISC-V  DSP扩展指令集文档：

https://download.csdn.net/download/u011376987/88898800

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Cilium动手实验室: 精通之旅---20.Isovalent Enterprise for Cilium: Zero Trust Visibility 1. 实验室环境1.1 实验室环境1.2 小测试 2. The Endor System2.1 部署应用2.2 检查现有策略 3. Cilium 策略实体3.1 创建 allow-all 网络策略3.2 在 Hubble CLI 中验证网络策略源3.3 …...

编程新知 2026/1/26 21:57:45

spring：实例工厂方法获取bean

spring处理使用静态工厂方法获取bean实例&#xff0c;也可以通过实例工厂方法获取bean实例。 实例工厂方法步骤如下&#xff1a; 定义实例工厂类&#xff08;Java代码&#xff09;&#xff0c;定义实例工厂&#xff08;xml&#xff09;&#xff0c;定义调用实例工厂&#xff…...

编程新知 2025/11/25 22:46:30

让AI看见世界：MCP协议与服务器的工作原理

让AI看见世界&#xff1a;MCP协议与服务器的工作原理 MCP&#xff08;Model Context Protocol&#xff09;是一种创新的通信协议&#xff0c;旨在让大型语言模型能够安全、高效地与外部资源进行交互。在AI技术快速发展的今天&#xff0c;MCP正成为连接AI与现实世界的重要桥梁。…...

编程新知 2026/1/31 11:13:53

pikachu靶场通关笔记22-1 SQL注入05-1-insert注入(报错法)

目录 一、SQL注入 二、insert注入 三、报错型注入 四、updatexml函数 五、源码审计 六、insert渗透实战 1、渗透准备 2、获取数据库名database 3、获取表名table 4、获取列名column 5、获取字段 本系列为通过《pikachu靶场通关笔记》的SQL注入关卡(共10关&#xff0…...

编程新知 2026/2/5 2:28:27

大语言模型（LLM）中的KV缓存压缩与动态稀疏注意力机制设计

随着大语言模型&#xff08;LLM&#xff09;参数规模的增长&#xff0c;推理阶段的内存占用和计算复杂度成为核心挑战。传统注意力机制的计算复杂度随序列长度呈二次方增长&#xff0c;而KV缓存的内存消耗可能高达数十GB&#xff08;例如Llama2-7B处理100K token时需50GB内存&a…...

编程新知 2026/1/28 1:40:03

九天毕昇深度学习平台 | 如何安装库？

pip install 库名 -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --user 举个例子&#xff1a; 报错 ModuleNotFoundError: No module named torch 那么我需要安装 torch pip install torch -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple --user pip install 库名&#x…...

编程新知 2026/1/31 2:13:57