扩展性短板不再？RISC-V指令集架构规范的F#实现已在GitHub上开源

近日，有开发者在 RISC-V 基础指令集架构与特权架构规范的基础上开源了一份以F# 实现的 RISC-V ISA（指令集架构）规范，并发布在了 GitHub上，其主要内容包括“功能和当前状态”、“代码示例”以及实际“操作方式”等。

今年 7 月份，RISC-V 基金会在官网上发布公告，宣布批准 RISC-V 基础指令集架构与特权架构规范。而本次开源的内容，则是以 RISC-V 基金会发布的 RISC-V ISA 规范为基础，利用 F＃编写而成。

RISC-V 基础指令集架构与特权架构规范

RISC-V 基础指令集架构与特权架构规范发布于今年7月，这被认为是RISC-V生态系统发展过程中的一个重要里程碑。

RISC-V 基础指令集架构应用于软件与硬件之间，是连接两者的“桥梁”。而 RISC-V ISA 规范的发布，则意味着，只要按照该规范编码的软件都将能够在 RISC-V 处理器上持续使用，即使其处理器架构通过开发新扩展模块也不受到影响。

基础指令集架构获得批准，开发者可以进一步放心，他们为RISC-V编写的软件将可以一直运行在所有类似的 RISC-V 核心上。 ——RISC-V基金会董事会主席Krste Asanović

特权架构应用于软件堆栈的不同组件之间，提供保护的同时，尝试执行当前权限模式，不允许的操作将会引发异常。RISC-V特权架构涵盖了非特权ISA之外的RISC-V系统的所有方面，包括特权指令、运行操作系统以及连接外部设备所需的附加功能。另外，每个特权级别都有一组核心特权ISA扩展，包括机器ISA、主管ISA和管理程序ISA等。

RISC-V特权架构是RISC-V硬件和软件（如Linux和FreeBSD）之间的一种契约。对RISC-V来说，这些标准获得通过是一个里程碑标志。 ——RISC-V特权架构任务组主席Andrew Waterman

RISC-V ISA规范的 F# 实现

F#是由微软发展的为.NET语言提供运行环境的程序设计语言，是一种函数编程语言（FP，Functional Programming）。目前，F#已经接近成熟，支持高阶函数、柯里化、惰性求值、Continuations、模式匹配、闭包、列表处理、元编程等。

此次开源的RISC-V ISA 规范编码实现，使用“非常基础”的 F# 编写，目的是为了让不了解 F# 且不打算学习 F# 的开发者们也可以阅读并使用该规范实现。

目前，该实现还在不断的完善中，现在的功能与状态如下：

1. 支持以下功能

• 基本指令集：RV32I

1. 正在开发中的功能

• 基本指令集：RV64I
• 标准扩展 M（整数乘/除）
• 标准扩展 A（原子内存操作）
• 标准扩展 C（精简的16位指令）
• 标准扩展 F（单精度浮点数）
• 标准扩展 D（双精度浮点）
• M级特权（Machine）
• U级特权（User）
• S级特权（Supervisor），虚拟内存方案SV32，SV39和SV48

1. 应用程序可以作为一个灵活的具有CLI（命令行界面）支持的 F＃程序被执行，它会依次执行RISC-V ELF二进制文件。这是一种顺序解释：一次一个指令的顺序存储器模型。
2. 正在开发中的 RISC-V测试：

• 基本指令流程
• rv32ui-p-*, rv64ui-p-*（基本指令集）
• rv32um-p-*, rv64um-p-* （M 扩展）
• rv32ua-p-*, rv64ua-p-*（A 扩展）
• rv32uc-p-*, rv64uc-p-*（C 扩展）