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ARISE:自动化RISC-V指令集扩展

AndreasHager-Clukas,Philippvan

Kempen,andStefanWallentowitz

HochschuleMünchenUniversityofAppliedSciences,

andreas.hager-clukas@

TechnicalUniversityofMunich

摘要RISC-V是一种可扩展的指令集架构，在嵌入式系统中越来越受欢

本迎。然而，将其优化到特定需求需要大量的手动工作。为了弥合软件和ISA

译之间的差距，提出了工具ARISE。它基于汇编模式自动生成RISC-V指令，

中这些模式由一组可扩展的度量标准选择。这些度量标准实现了代码大小和

指令计数减少的优化目标，既包括静态也包括动态情况下的优化。使用ISA

1描述语言CoreDSL生成指令集扩展。允许无缝嵌入高级工具，如重定位编

v

5译器密封5或指令集模拟器技术研究所述摘要。ARISE将静态代码大小改

2善了1.48%，动态代码大小改善了3.84%，以及平均执行的指令数量减少

7

7了7.39%对于Embench-IoT。

0

.

8

01介绍

5

2

:近年来，降低边缘设备功耗的需求日益增长。解决这一问题的一种潜在

v

i方法是减少核心上的数据移动，这可以通过减小代码的大小和执行的指令数

x

r量来实现。实现这一目标需要实施针对目标软件定制的指令集架构（ISA）。

a

这种定制旨在优化静态和动态代码大小以及动态指令计数。

本文介绍了工具ARISE，该工具旨在实现RISC-V指令集扩展（ISE）

的自动生成。该工具的目标是促进并加速新型ISE的设计和适应过程。特定

于RISC-V的实现能够生成新指令，并考虑到架构的特点。使用核心DSL可

以将其集成到重定位编译器印章5和指令集模拟器技术信息系统安全中。以

下是本文的贡献：

–基于汇编结构的新RISC-V指令的生成。

–按照优化目标选择指令。

ThisworkhasbeenfoundedbytheZuSEprojectScale4Edge.Scale4EdgeisfundedbytheGerman

ministryofeducationandresearch(BMBF)

2A.Hager-Clukasetal.

–创建一个工具，与密封5,技术信息系统安全,长指甲兼容，并且可以扩

展以适应不同的优化目标以及使用针对特定ISA的RISC-V实现来支持

不同指令宽度的各种可能性。

2必威体育精装版技术状态

为RISC-V架构开发了多种扩展。其中一个扩展是通用的RISC-V压缩

（RVC）扩展[16]。RVC的目标有两个：一是最小化代码大小，二是提高能

源效率。它采用32位指令与16位指令的一对一替换，从而将代码大小减少

了25%。相反，还为优化网络操作开发了特定应用的扩展[13,3]。随后，还

有针对安全性的RISC-V扩展，比如用于高