Навигатор

My RISC-V home

Индекс

Инструкции
расширения A
(атомарные операции)

RV32A

• LR.W
• SC.W
  
  
• AMOSWAP.W
  
  
• AMOADD.W
• AMOAND.W
• AMOOR.W
• AMOXOR.W
• AMOMAX.W
• AMOMAXU.W
• AMOMIN.W
• AMOMINU.W

RV64A

• LR.D
• SC.D
  
  
• AMOSWAP.D
  
  
• AMOADD.D
• AMOAND.D
• AMOOR.D
• AMOXOR.D
• AMOMAX.D
• AMOMAXU.D
• AMOMIN.D
• AMOMINU.D

Набор команд: RV32A – с .W и RV64A – с .D

Формат: R

Операнды: rs1 – адрес памяти, rd и rs2 – содердимое регистров

Действие: rd := (rs1), (rs1) := (rs1) XOR rs2 (атомарно!), т.е. выполнить операцию исключающее ИЛИ данных из памяти по адресу в rs1 и содержимого rs2; занести результат обратно в память; гарантируется, что на время выполнения инструкции все прочие обращения к памяти будут заблокированы

Примечания

1. AMO = Atomic Memory Operation.
2. Команда эффективна и полезна при сборе результатов (reduction) из нескольких потоков.
3. Разрешается назначать в качестве rd регистр x0, тогда изменений в регистрах не будет.
4. В 64-битном режиме в команде с .W при записи в регистр rd в 32-битном слове расширяется знак.
5. Адрес памяти в rs1 должен быть выровнен в соответствии с разрядностью операнда (т.е. делиться без остатка на 4 для .W и на 8 для .D). При нарушении возникает исключительная ситуация (exception). Предполагается возможность работы с невыровненными данными при наличии специального расширения Zam (пока не детализированного).
6. Инструкция содержит биты aq (acquire – захват) и rl (release – освобождение), предназначенные для дополнительных ограничений при переупорядочении доступа к памяти. Для любых AMO-инструкций (AMO*) установлены следующие общие правила.
   • AMO*.W/D – инструкция работает со стандартными ограничениями на переупорядочивание доступа к памяти (но атомарность инструкции при этом должна гарантироваться!);
   • AMO*.W/D.AQ дополнительно гарантирует, что «другие потоки будут видеть эту AMO-инструкцию как выполняемую без переупорядочивания с последующими инструкциями доступа к памяти» ("guarantees that other threads will see the AMO in-order with subsequent memory accesses").
   • AMO*.W/D.RL дополнительно гарантирует, что «другие потоки будут видеть эту AMO-инструкцию как выполняемую без переупорядочивания с предыдущими инструкциями доступа к памяти» ("guarantees that other threads will see the AMO in-order with previous memory accesses").
   • AMO*.W/D.AQ.RL объединяет обе предыдущие гарантии, так что инструкция получит при выполнении программы доступ к памяти в строгом соответствии со своим положением.
7. Инструкции с .W отличаются от таковых с .D значением в поле func3 (2 или 3 соответственно). Остальной код совпадает.
8. По моему скромному разумению, данная инструкция аналогична (функционально, по крайней мере) инструкции Intel с префиксом LOCK.

Пример

Инструкция AMOXOR.W x31, x7, (x11) атомарным образом выполняет операцию исключающее ИЛИ над содержимым 32-битного слова, прочитанного по адресу из x11, и содержимым регистра x7; результат помещается обратно в память по тому же адресу. В x31 заносится исходное значение из памяти (если оно не нужно, используйте x0).
Код инструкции содержит следующие поля:

поле	разрядность	содержимое	примечание
func5	5 битов	00100	всегда
aq	1 бит	0	aq = 0
rl	1 бит	0	rl = 0
rs2	5 битов	00111	x7
rs1	5 битов	01011	x11
func3	3 бита	010	всегда
rd	5 битов	11111	x31
opcode	7 битов	0101111	всегда

Итоговый код

00100 00 00111 01011 010 11111 0101111₂ = 20 75 AF AF₁₆