在RISCV平台上使用匯編實現ITC FORTH的一些細節

如果你看到這篇文章，請不要過度依賴所寫的內容，

這些內容可能並不是最簡單的實現方式，也有可能有錯誤的地方，請你充分測試驗證並思考。

一些無關內容

我不是C編譯器專家

使用C實現ITC FORTH，需要注意幾個問題：

  1. 尾調用優化

確保你的編譯器打開了TCO

除了打開TCO，還需要驗證你的代碼是可以被編譯器優化的:

使用調試器檢查調用棧:

forth-in-c-checkstackusage.png

forth-in-c-loop-test.png

需要測試每個使用C編寫的word，確保所有C編寫的word都被尾部調用優化。

編譯器可以開啓 -fstack-usage 來生成棧使用情況的文件報告

如果函數沒有被尾調用優化，就需要檢查函數裏面是否使用棧來存放數據。

寄存器分配

RISCV的通用寄存器很多，但是需要注意有些寄存器可能會被匯編器當作特殊用途

gp 寄存器:

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/RISC-V-Options.html#index-mrelax-6

如果要使用gp寄存器的話記得關掉relax

在使用gas的時候可以利用gcc的c預處理器功能，可以很方便的在代碼中進行寄存器重命名 

gcc -x assembler-with-cpp

下面是我所用的一種寄存器分配方案， 因爲我想讓rv32e指令集的機器運行我編寫的itc forth， 所以使用的寄存器都在x0-x15之間， 如果需要優化性能，可以加上tos寄存器。 

#define wp t0
#define xp t1
#define up tp
#define ip s0
#define psp sp
#define rsp ra

WORD 佈局

.word link    # 下一個單詞的地址
.word entry   # 跳轉地址，目標爲機器碼
.word body    # 有3種情況:
              # 在defcode生成的單詞中此字段沒用
              # 在defword生成的單詞中是單詞列表的地址，用來NEST跳轉到指定的單詞列表
              # 在defconst生成的單詞中作爲數據
.byte attr    # 單詞的屬性
.byte len     # 單詞名稱的長度，可以利用匯編器的機制來計算，省去手動計算
.ascii "name" # 單詞名稱
.p2align 2, 0 # 對齊4

NEXT 實現

a_next:
        lw wp, 0(ip)
        addi ip, ip, regsize # regsize: 4 on rv32, 8 on rv64
        lw xp, word_offset_entry(wp)
        jr xp

如果注重速度的話可以實現爲macro，如果不注重的話j a_next調用即可

NEST 實現

a_nest:
        rpush ip
        lw ip, word_offset_body(wp)
        NEXT

UNNEST 實現

a_unnest:
        rpop ip
        NEXT

EXECUTE 實現

a_execute:
        dpop wp
        lw xp, word_offset_entry(wp)
        jr xp

LIT 實現

a_lit:
        lw wp, 0(ip)
        addi ip, ip, regsize
        dpush wp
        NEXT

BRANCH 實現

a_branch:
        lw wp, 0(ip)
        mv ip, wp
        NEXT

BRANCH0 實現

a_branch0:
        lw wp, 0(ip)
        dpop xp
        addi ip, ip, regsize
        beqz xp, 1f
        NEXT
1:
        mv ip, wp
        NEXT

Last updated: 2024-09-01