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VSEXT.VF4

RISC-V VSEXT.VF4 指令详解

指令手册OP-V VXUNARY0 (funct3=010)

VSEXT.VF4 把 EEW=SEW/4 源元素符号扩展为 SEW 宽目标元素。

指令语法

vsext.vf4 vd, vs2, vm
操作数说明
vd 是 SEW/LMUL 目标组;唯一数据源 vs2 为 EEW=SEW/4、EMUL=LMUL/4。活动元素复制源符号位到新高位;不是二元算术,也不访问内存。
32 位 OP-V:funct6=010010、funct3=010、opcode=1010111;vs1 字段固定 VXUNARY0 selector=00101,不是第二源。vd/vs2 为 v0–v31 组起点。
源 EEW 必须受支持,源 EMUL 不得小于最小合法 LMUL;否则编码保留。目标较宽时仅源 EMUL≥1 且源位于目标组最高编号部分可重叠;合法的不同 EEW 重叠强制 mask/tail agnostic,不受 vma/vta 控制。本动画 m1 下源 EMUL<1,禁止重叠。
vm 表示可选 v0.t,省略为 vm=1。masked vd 不能包含 v0;v0 不可同时提供 EEW=1 mask 与不同 EEW 的数据。活动 body 为 vstart≤i<vl 且掩码开启;prestart 不改,不重叠时 inactive/tail 按 vma/vta,不保证清零。
要求 V 1.0、所需向量状态已启用及合法受支持 vtype。vstart≥vl(含 vl=0)不更新任何目标元素;成功完成后 vstart=0。实现可拒绝其不能产生的非零 vstart。
V向量整数运算符号扩展

指令行为说明

vsext.vf4 是 RISC-V V 扩展向量整数符号扩展指令。语法为 `vsext.vf4 vd, vs2, vm`:活动 vs2 元素以 EEW=SEW/4 读取,并写入 SEW 宽 vd 元素。源 EMUL 为 (EEW/SEW)*LMUL;源 EEW 不受支持或源 EMUL 低于最小合法 LMUL 时,编码保留。

VSEXT.VF4 指令解析与执行动画

官方 V 扩展的 EEW 到 SEW 整数零/符号扩展。

当前步骤

显示 OP-V 编码

编码条显示 opcode、funct6、VXUNARY0 选择器、寄存器字段和 vm。

实时数据路径encoding
OP-V
32-bit instruction fields
等待读取/执行
等待结果
语法:vd, vs2, vm
EEW
8 (SEW/4)
LMUL
m1 (固定)
VLEN
4096 bits
vstart
0
funct6
010010
vm
0
vs2 [24:20]
01100
vs1 / VXUNARY0
00101
funct3
010
vd [11:7]
01000
opcode
1010111
lane 0
vs2: 0x01
等待
lane 1
vs2: 0x83
掩码关闭
lane 2
vs2: 0x07
等待
lane 3
vs2: 0x7F
等待

依据 The RISC-V Instruction Set Manual, Volume I: Unprivileged Architecture。教学环境假定 V 与所需向量状态已启用、合法 vtype、所选 SEW/EEW 由实现支持,并固定 VLEN=4096、LMUL=m1、vstart=0;VLMAX=4096/SEW,因此本动画的 VL 最高 64 不超过 VLMAX。源 EEW 不受支持或源 EMUL 低于最小合法 LMUL 时,编码保留;本动画对每个选项均假定所需 SEW/EEW 和分数 LMUL 受支持。步骤用于讲解,不代表硬件周期。

快速理解与检索要点

vsext.vf4 仅处理当前 vl 内的活动元素:把 EEW=SEW/4 的 vs2 元素符号扩展为 SEW 宽 vd 元素;可选 v0.t 只允许掩码选中的 body 元素执行。

官方语法是 `vsext.vf4 vd, vs2, vm`。它没有第二个向量算术源;编码中的 VXUNARY0 selector 不属于汇编语法操作数。
源 EEW=SEW/4,源 EMUL=(EEW/SEW)*LMUL;目标 EEW=SEW、目标 EMUL=LMUL。源 EEW 不受支持或源 EMUL 低于最小合法 LMUL 时编码保留。
每个活动结果把源最高位复制到新增长的高位,因此源最高位为 1 时结果以补码表示为负值。
合法的不同 EEW 源/目标重叠强制 mask/tail agnostic,不受 vtype.vma/vta 控制;本页 m1 动画源 EMUL<1,因此不允许重叠。

向量执行上下文

vd 是 SEW/LMUL 目标组;唯一数据源 vs2 为 EEW=SEW/4、EMUL=LMUL/4。活动元素复制源符号位到新高位;不是二元算术,也不访问内存。

32 位 OP-V:funct6=010010、funct3=010、opcode=1010111;vs1 字段固定 VXUNARY0 selector=00101,不是第二源。vd/vs2 为 v0–v31 组起点。

源 EEW 必须受支持,源 EMUL 不得小于最小合法 LMUL;否则编码保留。目标较宽时仅源 EMUL≥1 且源位于目标组最高编号部分可重叠;合法的不同 EEW 重叠强制 mask/tail agnostic,不受 vma/vta 控制。本动画 m1 下源 EMUL<1,禁止重叠。

vm 表示可选 v0.t,省略为 vm=1。masked vd 不能包含 v0;v0 不可同时提供 EEW=1 mask 与不同 EEW 的数据。活动 body 为 vstart≤i<vl 且掩码开启;prestart 不改,不重叠时 inactive/tail 按 vma/vta,不保证清零。

要求 V 1.0、所需向量状态已启用及合法受支持 vtype。vstart≥vl(含 vl=0)不更新任何目标元素;成功完成后 vstart=0。实现可拒绝其不能产生的非零 vstart。

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

常见使用场景

向量整数扩展

假定 RV32/RV64 V、向量状态已启用、合法 e32,m1、VLEN≥128、vl=4、vstart=0,所需宽度与源 EMUL=1/4 可用。v12 的8位源=[0x01,0x83,0x07,0x7F]、v0.mask=[1,1,0,1]:活动 v8[0]=1、v8[1]=0xFFFFFF83(−125)、v8[3]=127;lane2按vma、tail按vta,不保证清零。成功后vstart=0。

EEW 到 SEW 扩展

假定 RV32/RV64 V、向量状态已启用、合法 e32,m1、VLEN≥128、vl=4、vstart=0,所需宽度与源 EMUL=1/4 可用。v12 的8位源=[0x01,0x83,0x07,0x7F]、v0.mask=[1,1,0,1]:活动 v8[0]=1、v8[1]=0xFFFFFF83(−125)、v8[3]=127;lane2按vma、tail按vta,不保证清零。成功后vstart=0。

V 标准向量扩展

假定 RV32/RV64 V、向量状态已启用、合法 e32,m1、VLEN≥128、vl=4、vstart=0,所需宽度与源 EMUL=1/4 可用。v12 的8位源=[0x01,0x83,0x07,0x7F]、v0.mask=[1,1,0,1]:活动 v8[0]=1、v8[1]=0xFFFFFF83(−125)、v8[3]=127;lane2按vma、tail按vta,不保证清零。成功后vstart=0。

使用前检查清单

语法检查
  • vd 是 SEW/LMUL 目标组;唯一数据源 vs2 为 EEW=SEW/4、EMUL=LMUL/4。活动元素复制源符号位到新高位;不是二元算术,也不访问内存。
  • 32 位 OP-V:funct6=010010、funct3=010、opcode=1010111;vs1 字段固定 VXUNARY0 selector=00101,不是第二源。vd/vs2 为 v0–v31 组起点。
语义检查
  • 源 EEW 必须受支持,源 EMUL 不得小于最小合法 LMUL;否则编码保留。目标较宽时仅源 EMUL≥1 且源位于目标组最高编号部分可重叠;合法的不同 EEW 重叠强制 mask/tail agnostic,不受 vma/vta 控制。本动画 m1 下源 EMUL<1,禁止重叠。
  • vm 表示可选 v0.t,省略为 vm=1。masked vd 不能包含 v0;v0 不可同时提供 EEW=1 mask 与不同 EEW 的数据。活动 body 为 vstart≤i<vl 且掩码开启;prestart 不改,不重叠时 inactive/tail 按 vma/vta,不保证清零。
  • 要求 V 1.0、所需向量状态已启用及合法受支持 vtype。vstart≥vl(含 vl=0)不更新任何目标元素;成功完成后 vstart=0。实现可拒绝其不能产生的非零 vstart。

容易混淆 / 常见误区

本形式的源元素宽度是 EEW=SEW/4,不是 SEW;目标元素才是 SEW 宽。
符号扩展复制源元素最高位到新增高位;若需要高位补 0,应使用同倍率 vzext 形式。
不重叠时,掩码关闭和尾部元素遵循当前 vma/vta;合法的不同 EEW 源/目标重叠则强制 mask/tail agnostic,不受 vma/vta 控制。agnostic 可保留旧值或写全 1,不保证清零。

常见问题

VSEXT.VF4 是零扩展吗?

不是。VSEXT 执行符号扩展;零扩展使用 VZEXT.VF2/VF4/VF8。