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VAESZ.VS

RISC-V VAESZ.VS 指令详解

指令手册OP-VE (32-bit)

向量 AES 第零轮异或:vd 中每个 128 位状态组与 vs2 标量轮密钥组异或。

指令语法

vaesz.vs vd, vs2

vd、vs2 选择向量寄存器 v0–v31;没有立即数或第三源操作数。没有 v0.t 掩码操作数,v0 作为普通数据寄存器可写。

32 位 OP-VE:funct6=101001,vm=1,vs2[24:20],vs1=00111[19:15],funct3=010,vd[11:7],opcode=1110111。

要求启用 Zvkned 与向量状态,SEW=32、EGW=128、EGS=4。vd 每个活动状态组与 vs2 标量元素组 0 异或;vd 寄存器组与此标量组重叠的编码保留。

从组 vstart/4 处理至 vl/4−1;vl 或 vstart 不是 4 的倍数、或 SEW≠32 时编码保留。LMUL*VLEN<128 时即使 vl=0 也引发非法指令异常。寄存器组须满足 V 扩展对齐规则;执行延迟必须与操作数据无关。

Zvkned向量密码AES

指令编码

31..26
funct6=101001
25
vm=1
24..20
vs2
19..15
00111
14..12
010
11..7
vd
6..0
1110111

VAESZ.VS 使用 opcode 1110111(0x77)、funct3 010。32 位 OP-VE:funct6=101001,vm=1,vs2[24:20],vs1=00111[19:15],funct3=010,vd[11:7],opcode=1110111。

格式: OP-VE(funct6=101001,vm=1,vs1=00111)
opcode: 1110111 (0x77)
funct3: 010 (0x2)

指令行为说明

vaesz.vs 对 vd 中每个活动的 128 位状态元素组与 vs2 的标量元素组 0 逐位异或并写回 vd,用于 AES 加密或解密的第零轮。仅有 .vs 形式,要求 Zvkned、SEW=32;没有 v0.t 掩码操作数。

快速理解与检索要点

向量 AES 第零轮异或:vd 中每个 128 位状态组与 vs2 标量轮密钥组异或。

把 vd 中每个 128 位状态 element group 与 vs2 的标量 128 位 round key element group 异或;只有 .vs 形式。
该 element-group 密码指令没有 vm 掩码操作数,按 element group 粒度执行。
SEW=32,EGW=128,EGS=4;vl 和 vstart 必须是 4 的倍数,且 LMUL*VLEN 必须容纳至少一个 element group。
执行延迟必须与操作数据无关;保留编码不承诺正常写回或固定异常行为。

向量执行上下文

vd、vs2 选择向量寄存器 v0–v31;没有立即数或第三源操作数。没有 v0.t 掩码操作数,v0 作为普通数据寄存器可写。

32 位 OP-VE:funct6=101001,vm=1,vs2[24:20],vs1=00111[19:15],funct3=010,vd[11:7],opcode=1110111。

要求启用 Zvkned 与向量状态,SEW=32、EGW=128、EGS=4。vd 每个活动状态组与 vs2 标量元素组 0 异或;vd 寄存器组与此标量组重叠的编码保留。

从组 vstart/4 处理至 vl/4−1;vl 或 vstart 不是 4 的倍数、或 SEW≠32 时编码保留。LMUL*VLEN<128 时即使 vl=0 也引发非法指令异常。寄存器组须满足 V 扩展对齐规则;执行延迟必须与操作数据无关。

The RISC-V Instruction Set Manual, Volume I: Unprivileged Architecture — Version 20260120, Chapter 33

常见使用场景

加密与密码

启用 Zvkned 与向量状态,VLEN=128、LMUL=1、SEW=32、vl=4、vstart=0;v8 与 v16 的输入元素组均为零。按基础示例的轮号与本页规则计算,得到 v8=0x00000000000000000000000000000000。

向量化加速

启用 Zvkned 与向量状态,VLEN=128、LMUL=1、SEW=32、vl=4、vstart=0;v8 与 v16 的输入元素组均为零。按基础示例的轮号与本页规则计算,得到 v8=0x00000000000000000000000000000000。

使用前检查清单

语法检查
  • vd、vs2 选择向量寄存器 v0–v31;没有立即数或第三源操作数。没有 v0.t 掩码操作数,v0 作为普通数据寄存器可写。
  • 32 位 OP-VE:funct6=101001,vm=1,vs2[24:20],vs1=00111[19:15],funct3=010,vd[11:7],opcode=1110111。
语义检查
  • 要求启用 Zvkned 与向量状态,SEW=32、EGW=128、EGS=4。vd 每个活动状态组与 vs2 标量元素组 0 异或;vd 寄存器组与此标量组重叠的编码保留。
  • 从组 vstart/4 处理至 vl/4−1;vl 或 vstart 不是 4 的倍数、或 SEW≠32 时编码保留。LMUL*VLEN<128 时即使 vl=0 也引发非法指令异常。寄存器组须满足 V 扩展对齐规则;执行延迟必须与操作数据无关。

容易混淆 / 常见误区

没有 vm 操作数;该 element-group crypto 指令不可掩码执行。
标量轮密钥是 vs2 中的 128 位 element group,不是 rs1。
vd 不得与 vs2 标量 element group 重叠。
SEW=32、EGW=128、EGS=4;vl 和 vstart 必须是 4 的整数倍,且 LMUL*VLEN 至少覆盖 128 位 element group。

常见问题

VAESZ.VS 是否总能带 v0.t 掩码?

不能。该类 element-group 密码指令没有 vm 操作数;不要把普通 RVV 掩码语法套到页面示例中。

VAESZ.VS 的元素宽度由什么决定?

仅定义 SEW=32,以 EGW=128、EGS=4 的元素组执行。其它 SEW、非 4 倍数的 vl 或 vstart 均为保留编码;LMUL*VLEN<128 时,即使 vl=0 也引发非法指令异常。