VADD.VI

RISC-V VADD.VI 指令详解

指令手册OP-V

对活动 body 元素执行单宽整数加法,结果保留低 SEW 位。

指令语法

vadd.vi vd, vs2, imm[, v0.t]
操作数说明
vd、vs2 是 SEW 宽向量寄存器组;同名向量源读取相同初值,允许符合相同 EEW 规则的目的/源重叠。
imm 是 -16..15 的 5 位有符号立即数,先符号扩展到 SEW。
省略掩码为 vm=1;v0.t 表示 vm=0,只有 mask bit 为 1 的 body 元素执行。
需要 V 与所选 vtype 可用。body 满足 vstart ≤ i < vl;结果按 SEW 回绕,tail 遵循 vta。v0 不得同时以 EEW=1 和 SEW 读取;masked vd 不得覆盖 v0。
V向量运算整数算术

指令行为说明

VADD.VI 对活动元素执行 RVV 单宽整数加法:vd[i] = vs2[i] + sign_extend(imm)。imm 是 5 位有符号立即数(-16..15),符号扩展到 SEW;结果保留低 SEW 位写回,整数溢出按 SEW 宽度回绕。vm=0 时 mask bit 为 0 的 body 元素不执行本条加法,其目标元素按当前 mask policy 处理。 需支持 V 1.0 及所选 vtype(RV32/RV64);body 满足 vstart ≤ i < vl,vstart≥vl 时目标不变。尾元素按 vta 处理。

VADD.VI 指令解析与执行动画

从 OP-V 编码字段开始,展示 VADD 单宽整数加法如何读取活动元素、按 SEW 回绕,并写回 vd。

输入的指令
vadd.vi

要求合法 vtype、已启用 VS 与受支持 SEW;VL=0 时包括 tail 在内均不更新。步骤仅为教学分解,不是处理器周期。

执行环境
立即数值
-3 -> 0xfffd
5-bit signed imm 符号扩展到 SEW

教学模型固定 LMUL=m1、vstart=0,只展示所选 VL 的 body 元素。固定 VLEN=4096,VLMAX=4096/16=256,只演示支持所选 SEW 的实现;同名向量源必须具有相同元素。普通掩码形式的 inactive 与 tail 元素按 vtype.vma/vta 处理,不在结果行中伪造确定值;VADC/VMADC/VSBC/VMSBC 则对所有 body 元素执行,v0 位仅作 carry/borrow-in。

OP-V encodingvadd.vi
funct6
000000
vm
0
vs2
01000
simm5
11101
funct3
011
vd
00100
opcode
1010111
lane
0
1
2
3
4
5
6
7
v8
0x00fa
0x010b
0x011c
0x012d
0x013e
0x014f
0x0160
0x0171
+
+
+
+
+
+
+
+
imm
0xfffd
0xfffd
0xfffd
0xfffd
0xfffd
0xfffd
0xfffd
0xfffd
v0.t
1
0
1
1
1
0
1
1
v4
...
-
...
...
...
-
...
...
当前步骤

显示 OP-V 32 位编码字段

vadd.vi 使用 OP-V 编码。动画把固定字段、寄存器字段、vm 和 imm 字段放在同一条编码带中。

动画只展示官方 V 扩展定义的 ISA 可见关系:OP-V 字段解析、活动元素读取、SEW 宽度整数加法、mask 控制和 vd 写回;不模拟流水线、缓存或执行时延。

快速理解与检索要点

VADD.VI 把一个 5 位有符号立即数加到 vs2 的每个活动元素。立即数先符号扩展到 SEW,所以它适合 -16..15 的小常量加法。

VADD 属于 OP-V 向量算术编码,funct6=000000;.vi 形式由 funct3=011 选择。
立即数字段是 5 位有符号值,合法汇编范围为 -16..15,并符号扩展到 SEW。
只处理当前 vl 范围内的 body 元素;vm=0 使用 v0 mask,vm=1 为未掩码形式,mask-off 目标元素按当前 mask policy 处理。
普通整数加法按 SEW 回绕,不执行饱和;饱和加法由 VSADD/VSADDU 提供。

向量执行上下文

阅读 VADD.VI 时,不要只看助记符。官方 V 扩展语义还依赖当前 vl、vtype 和掩码状态。.vi:一个向量源和一个小立即数参与运算。

先看 vl

body 元素满足 vstart ≤ i < vl;vstart≥vl 时不更新目标。先设置受支持的 vl 和 vtype,并为源寄存器及 v0 提供初值。

再看 vtype

当前 vtype 提供 SEW、LMUL、tail policy 和 mask policy;这些规则影响元素宽度、寄存器组大小以及非活动/尾部目标元素。

最后看 vm/v0

vm=0 时 v0.t 选择活动 body 元素;省略掩码操作数表示 vm=1、未掩码。关闭元素和尾元素遵循当前 vma/vta。

The RISC-V Instruction Set Manual, Volume I: Unprivileged Architecture — Version 20260120, Chapter 31

常见使用场景

向量化循环

假定 V 与 e8,m1 可用,vl=4、vstart=0、vs2 元素均为 255,imm=-1,v0 位按 lane 0..3 为 1010。示例 vadd.vi v1, v2, -1, v0.t 得到 [254,policy,254,policy];policy 表示关闭元素遵循 vma,不指定确定数值,尾元素遵循 vta。

数组运算

假定 V 与 e8,m1 可用,vl=4、vstart=0、vs2 元素均为 255,imm=-1,v0 位按 lane 0..3 为 1010。示例 vadd.vi v1, v2, -1, v0.t 得到 [254,policy,254,policy];policy 表示关闭元素遵循 vma,不指定确定数值,尾元素遵循 vta。

使用前检查清单

语法检查
  • vd、vs2 是 SEW 宽向量寄存器组;同名向量源读取相同初值,允许符合相同 EEW 规则的目的/源重叠。
  • imm 是 -16..15 的 5 位有符号立即数,先符号扩展到 SEW。
语义检查
  • 省略掩码为 vm=1;v0.t 表示 vm=0,只有 mask bit 为 1 的 body 元素执行。
  • 需要 V 与所选 vtype 可用。body 满足 vstart ≤ i < vl;结果按 SEW 回绕,tail 遵循 vta。v0 不得同时以 EEW=1 和 SEW 读取;masked vd 不得覆盖 v0。

容易混淆 / 常见误区

imm 是 5 位有符号立即数,合法范围是 -16..15;不是任意宽度常量。
立即数先符号扩展到 SEW,再与每个活动元素做普通整数加法。
结果保留低 SEW 位,不做饱和;需要更大常量时通常使用 vadd.vx。
masked vd 不得与 v0 重叠;v0 不得同时以 mask EEW=1 和 SEW 数据源读取。同名向量源读取相同初值。

常见问题

VADD.VV、VADD.VX、VADD.VI 怎么选?

两个操作数都在向量寄存器时用 .vv;一个操作数是整数寄存器标量时用 .vx;小的 5 位有符号常量用 .vi。

VADD 会做饱和或设置溢出标志吗?

不会。VADD 是普通二进制补码加法,结果保留低 SEW 位。饱和加法是单独的 RVV 指令类别。