关于RISC-V的P扩展简述与实例解析

1.说明

在研究RISC-V的指令集的时候，其指令是模块化的，这就为其指令的扩展提供了更多的可能性。下面仅代表我对RISC V的P扩展指令的一些理解。

按照指令集的设计，其扩展分为基础指令和扩展指令部分。基础指令是必须实现的，扩展指令则可根据需求进行定制。

根据The RISC-V Instruction Set Manual版本为20191213的pdf来看，对P扩展的介绍并不多。

其描述也只有一段话，目前官方并未做出更多的描述，不过在GitHub上对P扩展有了更加详细的表述。

也就是P指令的扩展实际的作用是增加了RISC-V CPU IP产品的DSP算法处理能力。

通过对RISC-V指令的P扩展，可以以更低的功耗和更加高的性能运行这些DSP的应用程序。

2.P扩展与V扩展的差别

通过上述的理解来看，P扩展的官方描述Packed-SIMD Instructions，那么和V扩展代表的向量指令集有什么差异呢。

V扩展，向量计算会更加趋向于高效的处理音频和视频，以更低的功耗，更快的处理速度，更加简单的方式去处理图像、视频、音频等，大大提高处理器的性能。比较典型的应用比如流媒体，MPEG4和H264的编解码，语音识别和手写识别，FFT处理，复杂的计算等等。

P扩展，数字信号处理（DSP），更多的去处理一些特殊领域的计算，比如嵌入式中的MP3解码，伺服电机，嵌入式实时控制等。

虽然两种都是为了加速计算，用多媒体指令集来实现CPU处理吃力的计算功能，但是在应用领域也是有一些区别。

3.P扩展指令的实例简单解析

简单解释一下这里如何通过指令加速计算。

在文档的8-bit Addition & Subtraction Instructions中描述如下：

No.MnemonicInstructionOperation

1ADD8 rt， ra， rb8-bit Additionrt.B［x］ = ra.B［x］ + rb.B［x］; （RV32： x=3..0， RV64： x=7..0）

该指令是一份简单8位的加法，实际上调用该指令的时候，需要传递两个输入源，和输出结果。

因为是ADD8，所以以8bit相加，结果也是8bit。在C语言中定义为unsigned char。

比如定义一个unsigned char数组a1={1，2，3，4}。另外一个数组a1={2，3，4，5}。

那么把这两个数组通过ADD8指令相加，则得到ret={2，5，7，9}。

实现这个过程，如果用普通的计算方法计算，需要CPU的4个时钟才能完成这个过程，而如果采用RISC-V的P扩展指令进行计算，则只需要一个时钟周期便可完成。这样可以加速计算，降低功能，同时降低CPU的使用率。
编辑：lyn