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VNMSUB.VV

RISC-V VNMSUB.VV 指令详解

指令手册OPMVV

向量整数负乘减,目标寄存器同时作为乘法输入。

指令语法

vnmsub.vv vd, vs1, vs2, vm
操作数说明
语法 vnmsub.vv vd, vs1, vs2[, v0.t];省略 v0.t 为 vm=1,给出为 vm=0。32 位 OP-V:opcode=1010111、funct6=101011、funct3=010。
vd 是 SEW/LMUL 目标组,也是旧第一乘数;活动结果为 lowSEW(vs2[i]−lowSEW(vs1[i]×old vd[i]))。同宽源/目标可重叠,同名寄存器须读取相同初值。结果回绕,不舍入或饱和。
vs1 提供同 lane 的 SEW 宽乘数。
只使用乘积低 SEW 位,从 vs2 中减去;vd 不是 vnmsac 的旧被减数。
要求 V 1.0、已启用向量状态与合法受支持 vtype。masked vd 不可包含 v0;v0 提供 EEW=1 掩码时不能同时提供数据。活动 body 为 vstart≤i<vl 且掩码开启,prestart 不变,inactive/tail 按 vma/vta。vstart≥vl(含 vl=0)不更新任何目标元素。
V向量整数运算乘减

指令行为说明

VNMSUB.VV 对活动元素计算 vs2[i] - (vs1[i] * vd[i]),低 SEW 位写回 vd。

VNMSUB.VV 指令解析与执行动画

从 OP-V 编码字段开始,展示 VNMSUB 如何读取旧 vd 第一乘数,取它与 vs1/rs1 乘积的低半并从 vs2 减去该值,再写回 SEW 宽结果。

输入的指令
vnmsub.vv
执行环境

教学模型固定 LMUL=m1、vstart=0、VLEN=4096,VLMAX=4096/16=256;假设向量状态已启用、vtype 合法且支持所选 SEW。旧 vd 是第一乘数,同名寄存器必须具有相同初值。同宽源/目标可重叠;masked vd 不可为 v0,v0 不能同时提供 mask 与 SEW 数据。只展示 body,inactive/tail 不显示确定结果;VL=0 不更新任何目标元素。步骤仅为教学分解,不是处理器周期。

OP-V encodingvnmsub.vv
funct6
101011
vm
0
vs2
01000
vs1
01100
funct3
010
vd
00100
opcode
1010111
lane
0
1
2
3
4
5
6
7
old v4
0xffdf
0x0131
0x0162
0x0193
0xffcb
0x01f5
0x0226
0x0257
v8
0x00fa
0x010b
0x011c
0x012d
0x013e
0x014f
0x0160
0x0171
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
vs2-oldvd*
v12
0x000d
0x0016
0x001f
0x0028
0x0031
0x003a
0x0043
0x004c
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

vnmsub.vv 使用 OP-V 编码。动画把固定字段、寄存器字段、vm 和 vs1 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 宽度整数覆盖第一乘数的整数负乘减、旧 vd 第一乘数和 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

VNMSUB.VV 是破坏性整数乘减指令;vd 既参与乘法又接收结果。

VNMSUB 使用旧 vd 作为一个乘法输入,vs2 是被减数。
结果按 SEW 宽度截断,不产生整数溢出异常。
vm=0 使用 v0 执行掩码;vm=1 为不掩码执行。
要求 V 扩展、已启用向量状态、合法 vtype 与受支持元素宽度;VL=0 不更新任何目标元素(含 tail)。
vm=0 时仅 v0.mask[i]=1 的 body 元素执行;inactive/tail 按 vma/vta 处理,不能保证保留。

向量执行上下文

语法 vnmsub.vv vd, vs1, vs2[, v0.t];省略 v0.t 为 vm=1,给出为 vm=0。32 位 OP-V:opcode=1010111、funct6=101011、funct3=010。

vd 是 SEW/LMUL 目标组,也是旧第一乘数;活动结果为 lowSEW(vs2[i]−lowSEW(vs1[i]×old vd[i]))。同宽源/目标可重叠,同名寄存器须读取相同初值。结果回绕,不舍入或饱和。

vs1 提供同 lane 的 SEW 宽乘数。

只使用乘积低 SEW 位,从 vs2 中减去;vd 不是 vnmsac 的旧被减数。

要求 V 1.0、已启用向量状态与合法受支持 vtype。masked vd 不可包含 v0;v0 提供 EEW=1 掩码时不能同时提供数据。活动 body 为 vstart≤i<vl 且掩码开启,prestart 不变,inactive/tail 按 vma/vta。vstart≥vl(含 vl=0)不更新任何目标元素。

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

常见使用场景

覆盖第一乘数的整数乘减

假定 V/VS 已启用、合法 m1、VLEN≥128、支持所需元素宽度、vl=4、vstart=0、v0.mask[0..3]=1111,源已初始化。SEW=8, old v8=[100,0,255,128], v12=[4,1,255,128], v4=[3,3,3,3] → v8=[216,1,2,0]。先读取旧 vd 乘数,再按低 SEW 位回绕。inactive/tail 按策略,不假定清零。

SEW 模运算

假定 V/VS 已启用、合法 m1、VLEN≥128、支持所需元素宽度、vl=4、vstart=0、v0.mask[0..3]=1111,源已初始化。SEW=8, old v8=[100,0,255,128], v12=[4,1,255,128], v4=[3,3,3,3] → v8=[216,1,2,0]。先读取旧 vd 乘数,再按低 SEW 位回绕。inactive/tail 按策略,不假定清零。

使用前检查清单

语法检查
  • 语法 vnmsub.vv vd, vs1, vs2[, v0.t];省略 v0.t 为 vm=1,给出为 vm=0。32 位 OP-V:opcode=1010111、funct6=101011、funct3=010。
  • vd 是 SEW/LMUL 目标组,也是旧第一乘数;活动结果为 lowSEW(vs2[i]−lowSEW(vs1[i]×old vd[i]))。同宽源/目标可重叠,同名寄存器须读取相同初值。结果回绕,不舍入或饱和。
语义检查
  • vs1 提供同 lane 的 SEW 宽乘数。
  • 只使用乘积低 SEW 位,从 vs2 中减去;vd 不是 vnmsac 的旧被减数。
  • 要求 V 1.0、已启用向量状态与合法受支持 vtype。masked vd 不可包含 v0;v0 提供 EEW=1 掩码时不能同时提供数据。活动 body 为 vstart≤i<vl 且掩码开启,prestart 不变,inactive/tail 按 vma/vta。vstart≥vl(含 vl=0)不更新任何目标元素。

容易混淆 / 常见误区

vnmsub 使用旧 vd 作为一个乘法输入。
vs2 是被减数,低 SEW 位的乘积从它减去。
结果取低 SEW 位,不产生整数溢出异常。
masked vd 不可为 v0;v0 提供 EEW=1 掩码时不可同时作为数据源。
同宽源/目标可重叠;同名寄存器的旧值必须一致。

常见问题

VNMSUB.VV 的 vd 是普通只写目标吗?

不是。该指令是破坏性形式:旧 vd 是第一乘数。