本書約定

為了幫助讀者更好地閱讀本書、完成本書的實驗，我們對本書的術語、實驗環境做了一些約定。

1．RISC-V與RV64術語

目前RISC-V體系結構主要包括RV32以及RV64，即32位體系結構以及64位體系結構。本書重點介紹與RV64相關的內容。除了在寄存器位寬、地址映射模式等方面有區別，RV32和RV64還有其他方面的細微差異，不過本書不會詳細介紹它們之間的區別。要了解關于RV32的內容，請讀者自行閱讀RISC-V官方手冊。

RISC-V體系結構手冊使用哈特（Hart）來描述一個處理器硬件線程，這個術語類似于x86體系結構定義的超線中央程（Simultaneous Multi-Threading，SMT）以及ARMv8體系結構定義的處理機（Processing Element，PE）。不過截至2022年，還沒有商用的RISC-V處理器實現超線中央程技術，因此，本書對哈特和中央處理器（Central Processing Unit，CPU）這兩個概念不做嚴格區分，繼續沿用CPU這個通用的概念來描述一個處理器執行單元或者硬件線程（如果硬件實現了SMT）。

2．實現案例

本書基于Linux內核以及小型操作系統（BenOS）進行講解。Linux內核采用Linux 5.15。本書大部分實驗以BenOS為基礎，讀者可從最簡單的裸機程序不斷進行擴展，最終完成一個具有內存管理、進程調度、系統調用等基本功能的小型操作系統，從而學習和掌握RV64體系結構的相關知識。我們在實驗的設計過程中參考了Linux內核等開源代碼的實現，在此對開源社區表示感謝。

3．實驗環境

本書推薦的實驗環境如下。

● 主機硬件平臺：Intel x86-64處理器兼容主機。

● 主機操作系統：Ubuntu Linux 20.04[1]。

● GCC版本：9（riscv64-linux-gnu-gcc）。

● QEMU版本：4.2.1。

● GDB版本：gdb-multiarch。

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[1]推薦讀者使用我們提供的VMware/VirtualBox鏡像。

讀者在安裝完Ubuntu Linux 20.04系統后，可通過如下命令安裝本書需要的軟件包。

$ 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

我們基于VMware/VirtualBox鏡像搭建了全套開發環境，讀者可以通過“奔跑吧Linux社區”微信公眾號獲取“全套開發環境”的下載地址。使用本書配套的VMware/VirtualBox鏡像可以減少配置開發環境帶來的麻煩。

4．實驗平臺

讀者無須額外購買開發板，推薦在如下兩個免費的模擬器實驗平臺上完成本書所有實驗。

● QEMU。

● 香山模擬器NEMU[2]。

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[2]有部分實驗還沒在NEMU上實現，不過可以在QEMU上完成。

5．實驗參考代碼和配套資料下載

為了節省篇幅，本書大部分實驗只列出了實驗目的和實驗要求，希望讀者能獨立完成實驗。

在GitHub網站搜索“runninglinuxkernel/riscv_ programming_ practice”即可找到本書大部分實驗的參考代碼以及示例代碼。

本書有如下配套資料。

● 大部分實驗的參考代碼以及示例代碼。

● VMware/VirtualBox鏡像，內置了實驗環境。

● 免費教學視頻。

讀者可以通過關注微信公眾號“奔跑吧Linux社區”，輸入“risc-v”獲取配套資料的下載地址。

6．芯片資料

作者在編寫本書的過程中參考了RISC-V官方的技術資料以及與 GNU 工具鏈相關的文檔。下面是涉及的技術手冊，這些技術手冊都是公開發布的，讀者可以在RISC-V基金會官網、SiFive官網以及GNU官網上下載。

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

● The RISC-V Instruction Set Manual Volume II: Privileged Architecture, Document Version 20211203：RISC-V體系結構手冊。

● SiFive FU740-C000 Manual, v1p6：SiFive公司的FU740處理器內核技術手冊。

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

● Using as, the GNU Assembler, v2.34：匯編器（AS）官方手冊。

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

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

● RISC-V Base Cache Management Operation ISA Extensions, Version 1.0：RISC-V高速緩存維護指令擴展手冊。

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

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

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

● SiFive TileLink Specification, Version 1.8.1：TileLink總線手冊。

● 香山官方文檔：香山處理器手冊。

7．匯編代碼大小寫

RISC-V指令、寄存器的書寫方式約定如下。

● 關于RISC-V指令，在匯編代碼中用小寫，在正文中用大寫。

● 關于通用寄存器和系統寄存器，在匯編代碼和正文中都用小寫。若使用大寫形式書寫通用寄存器和系統寄存器，匯編器會報錯。

8．匯編代碼說明

在RISC-V匯編代碼中，本書有如下約定。

● (xn)：直接尋址模式，表示以xn寄存器的值為基地址進行尋址，在本書中簡稱為xn地址，示例如下。

ld x2, (x1)  //從x1地址中加載8字節數據到x2寄存器中
sd x2, (x1)  //把x2寄存器的值存儲到x1地址中

● offset(xn)：偏移尋址模式，表示以xn寄存器的值為基地址，然后偏移offset字節進行尋址。

ld x2, 8(x1)  //從x1+8地址中加載8字節數據到x2寄存器中
sd x2, 8(x1)  //把x2寄存器的值存儲到x1+8地址中