本书约定

为了帮助读者更好地阅读本书、完成本书的实验，我们对本书的术语、实验环境做了一些约定。

1.RISC-V与RV64术语

目前RISC-V体系结构主要包括RV32以及RV64，即32位体系结构以及64位体系结构。本书重点介绍与RV64相关的内容。除了在寄存器位宽、地址映射模式等方面有区别，RV32和RV64还有其他方面的细微差异，不过本书不会详细介绍它们之间的区别。要了解关于RV32的内容，请读者自行阅读RISC-V官方手册。

RISC-V体系结构手册使用哈特（Hart）来描述一个处理器硬件线程，这个术语类似于x86体系结构定义的超线中央程（Simultaneous Multi-Threading，SMT）以及ARMv8体系结构定义的处理机（Processing Element，PE）。不过截至2022年，还没有商用的RISC-V处理器实现超线中央程技术，因此，本书对哈特和中央处理器（Central Processing Unit，CPU）这两个概念不做严格区分，继续沿用CPU这个通用的概念来描述一个处理器执行单元或者硬件线程（如果硬件实现了SMT）。

2.实现案例

本书基于Linux内核以及小型操作系统（BenOS）进行讲解。Linux内核采用Linux 5.15。本书大部分实验以BenOS为基础，读者可从最简单的裸机程序不断进行扩展，最终完成一个具有内存管理、进程调度、系统调用等基本功能的小型操作系统，从而学习和掌握RV64体系结构的相关知识。我们在实验的设计过程中参考了Linux内核等开源代码的实现，在此对开源社区表示感谢。

3.实验环境

本书推荐的实验环境如下。

● 主机硬件平台：Intel x86-64处理器兼容主机。

● 主机操作系统：Ubuntu Linux 20.04 。

● GCC版本：9（riscv64-linux-gnu-gcc）。

● QEMU版本：4.2.1。

● GDB版本：gdb-multiarch。

读者在安装完Ubuntu Linux 20.04系统后，可通过如下命令安装本书需要的软件包。

$ sudo apt update -y
$ sudo apt install net-tools libncurses5-dev libssl-dev build-essential openssl qemu-
  system-misc libncurses5-dev gcc-riscv64-linux-gnu git bison flex bc vim universal-
    ctags cscope gdb-multiarch libsdl2-dev libreadline-dev

我们基于VMware/VirtualBox镜像搭建了全套开发环境，读者可以通过“奔跑吧Linux社区”微信公众号获取“全套开发环境”的下载地址。使用本书配套的VMware/VirtualBox镜像可以减少配置开发环境带来的麻烦。

4.实验平台

读者无须额外购买开发板，推荐在如下两个免费的模拟器实验平台上完成本书所有实验。

● QEMU。

● 香山模拟器NEMU 。

5.实验参考代码和配套资料下载

为了节省篇幅，本书大部分实验只列出了实验目的和实验要求，希望读者能独立完成实验。

在GitHub网站搜索“runninglinuxkernel/riscv_ programming_ practice”即可找到本书大部分实验的参考代码以及示例代码。

本书有如下配套资料。

● 大部分实验的参考代码以及示例代码。

● VMware/VirtualBox镜像，内置了实验环境。

● 免费教学视频。

读者可以通过关注微信公众号“奔跑吧Linux社区”，输入“risc-v”获取配套资料的下载地址。

6.芯片资料

作者在编写本书的过程中参考了RISC-V官方的技术资料以及与 GNU 工具链相关的文档。下面是涉及的技术手册，这些技术手册都是公开发布的，读者可以在RISC-V基金会官网、SiFive官网以及GNU官网上下载。

● The RISC-V Instruction Set Manual Volume I: Unprivileged ISA, Document Version 20191213：RISC-V指令集手册。

● The RISC-V Instruction Set Manual Volume II: Privileged Architecture, Document Version 20211203：RISC-V体系结构手册。

● SiFive FU740-C000 Manual, v1p6：SiFive公司的FU740处理器内核技术手册。

● Using the GNU Compiler Collection, v9.3：GCC官方手册。

● Using as, the GNU Assembler, v2.34：汇编器（AS）官方手册。

● Using ld, the GNU Linker, v2.34：链接器（LD）官方手册。

● RISC-V“V”Vector Extension, Version 1.0：RVV手册。

● RISC-V Base Cache Management Operation ISA Extensions, Version 1.0：RISC-V高速缓存维护指令扩展手册。

● RISC-V Platform-Level Interrupt Controller Specification, Version 1.0：PLIC手册。

● RISC-V ABIs Specification, Version 0.01：RISC-V ABI接口手册。

● RISC-V Supervisor Binary Interface Specification, Version 1.0.0：RISC-V SBI手册。

● SiFive TileLink Specification, Version 1.8.1：TileLink总线手册。

● 香山官方文档：香山处理器手册。

7.汇编代码大小写

RISC-V指令、寄存器的书写方式约定如下。

● 关于RISC-V指令，在汇编代码中用小写，在正文中用大写。

● 关于通用寄存器和系统寄存器，在汇编代码和正文中都用小写。若使用大写形式书写通用寄存器和系统寄存器，汇编器会报错。

8.汇编代码说明

在RISC-V汇编代码中，本书有如下约定。

● (x n )：直接寻址模式，表示以x n 寄存器的值为基地址进行寻址，在本书中简称为x n 地址，示例如下。

ld x2, (x1)  //从x1地址中加载8字节数据到x2寄存器中
sd x2, (x1)  //把x2寄存器的值存储到x1地址中

● offset(x n )：偏移寻址模式，表示以x n 寄存器的值为基地址，然后偏移offset字节进行寻址。

ld x2, 8(x1)  //从x1+8地址中加载8字节数据到x2寄存器中
sd x2, 8(x1)  //把x2寄存器的值存储到x1+8地址中