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VWSUB.VV

RISC-V VWSUB.VV 指令详解

指令手册V-type

VWSUB.VV 用有符号 SEW 源元素相减,结果写入 2*SEW 宽目标。

指令语法

vwsub.vv vd, vs2, vs1, vm
操作数说明
vd 的 EEW=2*SEW、EMUL=2*LMUL≤8;vs2 为 SEW/LMUL 窄源,第二源是 SEW/LMUL 的 vs1。宽组按组大小对齐。
32位 OP-V:opcode=1010111, funct6=110011, funct3=010 (OPMVV);vm在bit25,vs2在bits24:20,vs1在bits19:15,vd在bits11:7。可选 v0.t 表示vm=0,省略为vm=1。
窄源符号扩展到2*SEW,从vs2减第二源,保留低2*SEW位,不读取旧vd累加。同名同宽源必须具有相同初值。活动元素满足vstart≤i<vl且掩码开启。vstart≥vl(含vl=0)不更新任何目标;实现可拒绝无法产生的非零vstart。
窄源仅在EMUL≥1且最高寄存器相同时可与宽vd重叠;合法不同EEW源/目标重叠强制mask/tail-agnostic。masked vd不能含v0,v0不可同时提供mask与数据。prestart不变,inactive/tail按vma/vta保留旧值或全1,不保证清零。
RV32/RV64 V 1.0;要求向量状态启用、vill=0、支持SEW与2*SEW,SEW=64需额外128位整数元素支持。不饱和、不使用vxrm、不改变vxsat;正常完成后vstart=0。动画固定LMUL=m1、VLEN=4096、vstart=0,步骤不是处理器周期。
V向量运算

指令行为说明

vwsub.vv 是 V 1.0 有符号拓宽减法指令。两个源先从 SEW 符号扩展到 2*SEW;从 vs2 减去符号扩展的 vs1,结果保留低 2*SEW 位并写入 vd。

VWSUB.VV 指令解析与执行动画

从 OP-V 编码字段开始,展示 VWSUB 如何先符号扩展 SEW 源元素,再在 2*SEW 宽度上执行减法并写回 vd。

输入的指令
vwsub.vv

教学环境:V 1.0、向量状态已启用、合法受支持 vtype;LMUL=m1、VLEN=4096、vstart=0。要求支持 SEW 与 2*SEW,SEW=64 需额外128位整数元素支持。输入非负位模式:vs2 为 16 位,第二源为 16 位,按补码有符号解释;窄源符号扩展后从 vs2 相减,保留低 32 位,不饱和、不使用vxrm、不改变vxsat。标量先按XLEN/SEW转换:宽时取低位、窄时符号扩展;x0提供0。同名源须有相同初值。宽vd的EMUL=2,须偶数起点;窄源仅可在目标组最高寄存器重叠,此时强制mask/tail-agnostic。v0.t时vd和数据源不可含v0。只显示body,inactive/tail不显示确定值。VL=0不更新任何目标;正常完成后vstart=0。步骤不是处理器周期。

执行环境
OP-V encodingvwsub.vv
funct6
110011
vm
0
vs2
01000
vs1
01100
funct3
010
vd
00100
opcode
1010111
lane
0
1
2
3
4
5
6
7
v8
0x00fa
0x010b
0x011c
0x012d
0x013e
0x014f
0x0160
0x0171
w-
w-
w-
w-
w-
w-
w-
w-
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

vwsub.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、2*SEW 拓宽整数有符号拓宽减法、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

VWSUB.VV 用有符号 SEW 源元素相减,结果写入 2*SEW 宽目标。

语法为 `vwsub.vv vd, vs2, vs1, vm`;vm=1 未掩码,vm=0 使用 v0.t。活动元素由 vl、vstart 和掩码决定;vl=0 不更新任何目标。
两个 SEW 源先符号扩展到 2*SEW,再计算 vs2 减第二源。
要求支持 SEW 与 2*SEW;目标 EEW=2*SEW、EMUL=2*LMUL,组大小不可超过8。LMUL=m1 时宽组须偶数起点。
窄源仅可在宽目标组最高部分合法重叠,且其 EMUL 至少为1;不同 EEW 的合法源/目标重叠强制 mask/tail-agnostic。使用 v0.t 时目标及数据源不可含 v0。
结果按 2*SEW 环绕,不读取旧 vd 做累加,不使用 vxrm,也不改变 vxsat。inactive/tail 按 vma/vta 处理,不保证清零。编码为 OP-V=1010111、funct3=010、funct6=110011。

向量执行上下文

vd 的 EEW=2*SEW、EMUL=2*LMUL≤8;vs2 为 SEW/LMUL 窄源,第二源是 SEW/LMUL 的 vs1。宽组按组大小对齐。

32位 OP-V:opcode=1010111, funct6=110011, funct3=010 (OPMVV);vm在bit25,vs2在bits24:20,vs1在bits19:15,vd在bits11:7。可选 v0.t 表示vm=0,省略为vm=1。

窄源符号扩展到2*SEW,从vs2减第二源,保留低2*SEW位,不读取旧vd累加。同名同宽源必须具有相同初值。活动元素满足vstart≤i<vl且掩码开启。vstart≥vl(含vl=0)不更新任何目标;实现可拒绝无法产生的非零vstart。

窄源仅在EMUL≥1且最高寄存器相同时可与宽vd重叠;合法不同EEW源/目标重叠强制mask/tail-agnostic。masked vd不能含v0,v0不可同时提供mask与数据。prestart不变,inactive/tail按vma/vta保留旧值或全1,不保证清零。

RV32/RV64 V 1.0;要求向量状态启用、vill=0、支持SEW与2*SEW,SEW=64需额外128位整数元素支持。不饱和、不使用vxrm、不改变vxsat;正常完成后vstart=0。动画固定LMUL=m1、VLEN=4096、vstart=0,步骤不是处理器周期。

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

常见使用场景

向量整数算术

假定 V/VS 已启用、合法受支持 e8,m1,tu,mu、支持16位结果、VLEN=4096、XLEN=64、vl=4、vstart=0;v0.mask[0..3]=1111。v12=[128,0,0,0], v4=[1,0,0,0] → vd[0]=0xff7f (-129)。其余body结果为0,tail保持旧值。正常完成后vstart=0。

拓宽运算

假定 V/VS 已启用、合法受支持 e8,m1,tu,mu、支持16位结果、VLEN=4096、XLEN=64、vl=4、vstart=0;v0.mask[0..3]=1111。v12=[128,0,0,0], v4=[1,0,0,0] → vd[0]=0xff7f (-129)。其余body结果为0,tail保持旧值。正常完成后vstart=0。

向量化循环

假定 V/VS 已启用、合法受支持 e8,m1,tu,mu、支持16位结果、VLEN=4096、XLEN=64、vl=4、vstart=0;v0.mask[0..3]=1111。v12=[128,0,0,0], v4=[1,0,0,0] → vd[0]=0xff7f (-129)。其余body结果为0,tail保持旧值。正常完成后vstart=0。

使用前检查清单

语法检查
  • vd 的 EEW=2*SEW、EMUL=2*LMUL≤8;vs2 为 SEW/LMUL 窄源,第二源是 SEW/LMUL 的 vs1。宽组按组大小对齐。
  • 32位 OP-V:opcode=1010111, funct6=110011, funct3=010 (OPMVV);vm在bit25,vs2在bits24:20,vs1在bits19:15,vd在bits11:7。可选 v0.t 表示vm=0,省略为vm=1。
语义检查
  • 窄源符号扩展到2*SEW,从vs2减第二源,保留低2*SEW位,不读取旧vd累加。同名同宽源必须具有相同初值。活动元素满足vstart≤i<vl且掩码开启。vstart≥vl(含vl=0)不更新任何目标;实现可拒绝无法产生的非零vstart。
  • 窄源仅在EMUL≥1且最高寄存器相同时可与宽vd重叠;合法不同EEW源/目标重叠强制mask/tail-agnostic。masked vd不能含v0,v0不可同时提供mask与数据。prestart不变,inactive/tail按vma/vta保留旧值或全1,不保证清零。
  • RV32/RV64 V 1.0;要求向量状态启用、vill=0、支持SEW与2*SEW,SEW=64需额外128位整数元素支持。不饱和、不使用vxrm、不改变vxsat;正常完成后vstart=0。动画固定LMUL=m1、VLEN=4096、vstart=0,步骤不是处理器周期。

容易混淆 / 常见误区

非 .w 形式会先拓宽两个 SEW 源操作数。
结果是 2*SEW 宽整数减法,不使用 vxrm,也不设置 vxsat。
目标寄存器组更宽,需满足 V 扩展EMUL 与重叠约束。

常见问题

VWSUB.VV 会读取旧 vd 累加吗?

不会。.vv/.vx 读取两个窄源;.wv/.wx 读取宽 vs2 与窄第二源。两类都从 vs2 减第二源后写入 vd。

例如 SEW=8 时如何解释负数?

假设受支持配置、vstart=0、vl=1、未掩码。vs2=0x80 表示 -128,第二源 0x01 表示1,结果为 -129,即16位 0xff7f。