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【RISC-V】常用Register以及Caller/Callee Saved
發布於 2026-04-21·18·
RISC-V
開發OS最重要的事情之一就是要熟悉使用的指令集，但我經常忘記RISC-V有哪些暫存器以及它們的功能等等，這篇文章就來記錄一下。
分類
首先RISC-V每顆CPU核心都有幾類暫存器:
- x0-x31: 通用暫存器，最常計算用的
- f0-f31: 浮點數運算使用，xv6沒有處理這個，編譯時就擋掉浮點數運算，我暫時也先不考慮支援這個，等到哪天真的碰到計算浮點數的Exception再說
- csr (Control and Status Registers): 各種控制CPU行為的暫存器，非常重要
- pc (Program Counter): 下一行指令的Address
x0-x31
| Register | ABI 名稱 | Caller/Callee Saved | 用途 |
|---|---|---|---|
| x0 | zero | — | 恆為 0。寫入會被丟棄，讀取永遠得到 0。 |
| x1 | ra | Caller | 返回地址 (Return Address)。執行 call 時自動更新。 |
| x2 | sp | Callee | 堆疊指標 (Stack Pointer)。必須保持 16-byte 對齊。 |
| x3 | gp | — | 全域指標 (Global Pointer)。指向靜態全域變數區。 |
| x4 | tp | — | 執行緒指標 (Thread Pointer)。OS 常拿來存 CPU HartID 或 PCB。 |
| x5 - x7 | t0 - t2 | Caller | 臨時暫存器 (Temporary) 0 - 2。 |
| x8 | s0 / fp | Callee | Saved 0 / 幀指標 (Frame Pointer)。用於 Trace 呼叫堆疊。 |
| x9 | s1 | Callee | Saved 1。 |
| x10 - x11 | a0 - a1 | Caller | 函式參數 0 - 1 / 回傳值。Syscall 結果也存於此。 |
| x12 - x17 | a2 - a7 | Caller | 函式參數 2 - 7。a7 通常用於傳遞 Syscall ID。 |
| x18 - x27 | s2 - s11 | Callee | Saved 2 - 11。swtch.S 必須手動保存這組暫存器。 |
| x28 - x31 | t3 - t6 | Caller | 臨時暫存器 3 - 6。 |
註:
- ABI: Application Binary Interface
- Saved: RISC-V ABI規定Callee使用前必須先存到Stack中，使用完後也必須還原，也就是說從Caller的角度來看是不變的，所以sX比tX更穩定
- 參考: RISC-V Calling Convention