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SM4ED

RISC-V SM4ED 指令详解

指令手册R-type

SM4 加解密字节步骤:从 rs2 按 bs 选字节,经 S-Box/线性层后与 rs1 异或

指令语法

sm4ed rd, rs1, rs2, bs
操作数说明
目标寄存器 rd:存放运算结果的通用寄存器。
源寄存器 rs1:第一个操作数寄存器。
源寄存器 rs2:第二个操作数寄存器。
Zksed加密与密码

指令编码

31..25
funct7
24..20
rs2
19..15
rs1
14..12
funct3
11..7
rd
6..0
opcode

SM4ED 使用 opcode 0110011(0x33)、funct3 000、funct7 0011000。rs1 和 rs2 字段选择两个源寄存器,rd 字段选择目标寄存器。

格式: R-type
opcode: 0110011 (0x33)
funct3: 000 (0x0)
funct7: 0011000 (0x18)

指令行为说明

sm4ed 是 Zksed 扩展的 SM4 加解密轮函数加速指令,适用于 RV32 和 RV64。它从 rs2[31:0] 中按 bs 选择一个字节,应用 SM4 S-Box 和数据轮函数线性层,将结果旋转到 bs 对应字节位置后与 rs1[31:0] 异或并写入 rd;在 RV64 上 32 位结果符号扩展到 XLEN。SM4 加密和解密使用相同核心操作,差异在轮密钥顺序。

快速理解与检索要点

SM4ED 是 Zksed 标量密码指令,SM4 加解密轮函数字节步骤。页面内容按官方标量密码扩展校对,避免把算法轮函数、密钥调度和寄存器来源混淆。

从 rs2 按 bs 选取字节,应用 SM4 S-box 与数据轮函数线性层,再与 rs1 异或;RV64 上 32 位结果符号扩展。
标量密码指令使用整数 X 寄存器,官方要求相关密码指令以数据无关执行延迟实现。

常见使用场景

加密与密码

结合 «sm4ed a0, a1, a2, 0» 等实际代码理解该场景。

国密算法

结合 «sm4ed a0, a1, a2, 0» 等实际代码理解该场景。

使用前检查清单

语法检查
  • 确认当前指令格式为 R-type。
  • 确认操作数排列顺序与示例一致。
语义检查
  • 确认目标寄存器用途和调用约定兼容。
  • 确认该指令不是伪指令展开后的底层形式。

容易混淆 / 常见误区

bs 字段选择 rs2[31:0] 中的一个字节;rs1 是最终异或源。
该指令是字节级 T-table 风格步骤,不是一次完成完整 SM4 轮。
RV64 上写回的 32 位结果会符号扩展到 XLEN。

常见问题

SM4ED 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。

SM4ED 是完整算法实现吗?

不是。它是 AES、SHA、SM3 或 SM4 中的一个低级步骤,软件仍需按算法顺序组合多条指令和轮常数/轮密钥。