首页/指令库/SM3置换P0
SM3P0

RISC-V SM3P0 指令详解

指令手册I-type

SM3密码杂凑算法P0置换函数:P0(x) = x ⊕ ROTL(x,9) ⊕ ROTL(x,17)

指令语法

sm3p0 rd, rs1

语法为 sm3p0 rd, rs1;操作数为整数 x0–x31 或 ABI 名称,没有汇编立即数。

32 位 OP-IMM:bits31..20=000100001000,funct3=001,opcode=0010011;选择子是固定编码字段。

RV32/RV64 Zksh(也包含于 Zks);仅取源低 32 位,异或原值与循环左移 9、17 位的值,结果符号扩展到 XLEN。

x0 源恒为 0,写入 x0 被丢弃;重叠操作数读取写回前的源值,同名源只有一个值。本指令执行延迟必须与操作数据无关。

Zksh加密与密码

指令行为说明

sm3p0 在 RV32/RV64 实现 SM3 P0:取 r1=X(rs1)[31:0],计算 r1 ⊕ ROL32(r1,9) ⊕ ROL32(r1,17),并将结果符号扩展到 XLEN 写入 rd。

SM3P0 指令解析与执行动画

受限教学输入直接执行官方 SM3 固定宽度位运算;不表示完整算法或微架构。

rd
rs1
sm3p0
,

执行前 rd=rs1 时共用源值,否则演示初值 rd=0;rs1=x0 时始终读取 0。 SM3P0 在 RV32/RV64 定义;RV64 仅取 X(rs1)[31:0],并将 32 位结果符号扩展到 XLEN。

fixed selector
source
fixed
destination
OP-IMM
31..20
000100001000
19..15
rs1=x11
14..12
001
11..7
rd=x10
6..0
0010011
执行数据路径
inb
0x89ABCDEF
rol32(inb, 9)
0x579BDF13
rol32(inb, 17)
0x9BDF1357
result
0x45EF01AB
架构可见结果
a0(x10) = 0x00000000

动画只展示官方 ISA 字段和架构状态;不表示完整哈希算法、流水线、缓存或时序实现。

快速理解与检索要点

sm3p0 实现 SM3 的 32 位 P0 变换,RV64 符号扩展结果。

所有操作数均为整数 X 寄存器;该指令必须具有数据无关执行延迟。

常见使用场景

加密与密码

RV32/RV64 Zksh,a1=1:按本页公式得到 a0=0x00020201。

国密算法

RV32/RV64 Zksh,a1=1:按本页公式得到 a0=0x00020201。

使用前检查清单

语法检查
  • 语法为 sm3p0 rd, rs1;操作数为整数 x0–x31 或 ABI 名称,没有汇编立即数。
  • 32 位 OP-IMM:bits31..20=000100001000,funct3=001,opcode=0010011;选择子是固定编码字段。
语义检查
  • RV32/RV64 Zksh(也包含于 Zks);仅取源低 32 位,异或原值与循环左移 9、17 位的值,结果符号扩展到 XLEN。
  • x0 源恒为 0,写入 x0 被丢弃;重叠操作数读取写回前的源值,同名源只有一个值。本指令执行延迟必须与操作数据无关。

容易混淆 / 常见误区

P0 包含原始输入与两个循环左移项的异或。
RV64 忽略源高 32 位,并将 32 位结果符号扩展到 64 位。

常见问题

SM3P0 使用浮点或向量寄存器吗?

不使用。标量密码扩展的这些指令使用整数 X 寄存器。

SM3P0 是完整算法实现吗?

不是。它实现手册定义的一次 SM3 P0 变换。