RISC-V RVV第9讲之搭建RVV开发环境
RISC-V RVV第9讲之搭建RVV开发环境
目录
1 安装工具链（gcc与qemu）
为了方便后续的测试，我们需要安装RISC-V GCC编译器和qemu运行环境。
riscv gcc：
为了方便，riscv gcc这里我们下载已预编译好的riscv64-unknown-linux-gnu-gcc与riscv64-unknown-linux-gnu-gdb
https://github.com/riscv-collab/riscv-gnu-toolchain
下载：riscv64-glibc-ubuntu-22.04-gcc-nightly-2025.01.20-nightly.tar.xz
解压并配置工具链路径：
# 解压
$ tar -zxvf riscv64-glibc-ubuntu-22.04-gcc-nightly-2025.01.20-nightly.tar.xz
# 配置工具链路径
$ export PATH=/path/to/riscv/bin/:$PATH
# 测试
$ riscv64-unknown-linux-gnu-gcc -v
...
gcc version 14.2.0
$ riscv64-unknown-linux-gnu-gdb -v
GNU gdb (GDB) 15.1
riscv qemu：
qemu没有预编译好的版本，需要自己手动编译，为了方便，这里我们选择qemu-user模式。
$ sudo apt-get install -y build-essential pkg-config libglib2.0-dev zlib1g-dev libpixman-1-dev autoconf automake libtool bison flex texinfo gcc g++ git
$ git clone -b stable-9.0 https://github.com/qemu/qemu.git
$ cd qemu
$ mkdir build && cd build
$ ../configure --prefix=/path/to/qemu/build/linux_qemu --disable-pa --disable-linux-aio --disable-rbd --disable-vnc --disable-sdl --disable-sdl-image --target-list=riscv64-linux-user
$ make -j
# 在 qemu/build 路径下生成 qemu-riscv64
# 配置工具链路径
$ export PATH=/path/to/qemu/build/:$PATH
# 测试
$ ./qemu-riscv64 --version
qemu-riscv64 version 9.0.4 (v9.0.4)
Copyright (c) 2003-2024 Fabrice Bellard and the QEMU Project developers
2 编译调试RVV intrinsics 的一个实例
编译一个简单的RVV intrinsics 代码，并在qemu环境中运行和调试。
#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include <math.h>
#include <riscv_vector.h>
#define DATALEN 16
int main(void)
{
const int32_t vec1[DATALEN] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
const int32_t vec2[DATALEN] = { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
int32_t res[DATALEN] = {0};
const int32_t *pSrcA = vec1;
const int32_t *pSrcB = vec2;
int32_t *pDes = res;
size_t avl = DATALEN;
size_t vl;
vint32m4_t op1, op2, rd;
for (; (vl = __riscv_vsetvl_e32m4(avl)) > 0; avl -= vl) {
// load数据
op1 = __riscv_vle32_v_i32m4(pSrcA, vl);
op2 = __riscv_vle32_v_i32m4(pSrcB, vl);
pSrcA += vl;
pSrcB += vl;
// 向量加法
rd = __riscv_vadd_vv_i32m4(op1, op2, vl);
// store数据
__riscv_vse32_v_i32m4 (pDes, rd, vl);
pDes += vl;
}
// 数据打印
for (int i = 0; i < DATALEN; i++) {
printf("%d, ", res[i]);
}
printf("\r\n");
return 0;
}
编译：
使用如下命令，或者进入part9文件夹，执行make即可
$ riscv64-unknown-linux-gnu-gcc -march=rv64imafdcv -mabi=lp64d *.c -o vadd_example.elf -lm -static -O2 -g
其中，-march=rv64imafdcv 中的v表示支持RVV
在qemu中运行：
qemu-riscv64 -cpu rv64,g=true,c=true,v=true,vlen=128,elen=64,vext_spec=v1.0 ./vadd_example.elf
打印日志如下，可见成功的实现了向量加法：
$ qemu-riscv64 -cpu rv64,g=true,c=true,v=true,vlen=128,elen=64,vext_spec=v1.0 ./vadd_example.elf
2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,
单步调试RVV程序：
要学习RVV指令，一个单步调试指令的环境是不可或缺的，这里使用qemu以及riscv64-unknown-linux-gnu-gdb来单步调试RVV程序。
注意：在使用riscv64-unknown-linux-gnu-gcc编译代码时带上-g
step1：qemu启动gdb服务端
使用qemu-user启动你的程序，并通过-g参数指定GDB服务器监听的端口号，这里监听的端口号为1234。
$ qemu-riscv64 -cpu rv64,g=true,c=true,v=true,vlen=128,elen=64,vext_spec=v1.0 -g 1234 ./vadd_example.elf
step2：使用gdb连接到qemu
新建一个终端，使用如下命令启动gdb
$ riscv64-unknown-linux-gnu-gdb
(gdb) target remote localhost:1234
warning: No executable has been specified and target does not support
determining executable automatically. Try using the "file" command.
0x00000000000104d4 in ?? ()
(gdb) file vadd_example.elf
A program is being debugged already.
Are you sure you want to change the file? (y or n) y
Reading symbols from vadd_example.elf...
(gdb) b main
Breakpoint 1 at 0x10400: file main.c, line 9.
(gdb) c
Continuing.
Breakpoint 1, main () at main.c:9
9 const int32_t vec1[16] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 };
接下来，单步调试这个RVV函数，并查看RVV的寄存器，可见v24 寄存器的内容符合预期。
(gdb) set disassemble-next-line on
# 经过多次单步
(gdb)
20 op1 = __riscv_vle32_v_i32m4(vec1, vl);
=> 0x000000000001047a <main+122>: 02016c07 vle32.v v24,(sp)
(gdb) info reg vl
vl 0x10 16
(gdb) info reg vtype
vtype 0xd2 210
(gdb) info reg v24
v24 {q = {0x4000000030000000200000001}, l = {0x200000001, 0x400000003}, w = {0x1, 0x2, 0x3, 0x4}, s = {0x1, 0x0,
0x2, 0x0, 0x3, 0x0, 0x4, 0x0}, b = {0x1, 0x0, 0x0, 0x0, 0x2, 0x0, 0x0, 0x0, 0x3, 0x0, 0x0, 0x0, 0x4, 0x0, 0x0, 0x0}}
注意：后续章节的RVV用例都是使用类似方法查看向量寄存器的。
3 rvv_spec_examples 用例的测试
本文档列出RVV intrinsic function的用例，仓库中也提供相同的用例，我们可以拉取下来，然后进行测试。
-
下载 rvv_spec_examples 用例
git clone https://github.com/surez-ok/riscv-rvv-doc-zh.git -
配置好工具链路径（上文提到的gcc路径与qemu路径）
-
进入文件夹，第9讲就进入part9，第10讲就进入part10...， 然后测试
$ cd part9 $ make all run ./vadd_test.elf 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,
4 rvv-intrinsic-doc 仓库的使用
从哪里查询RVV intrinsic APIs？
官方参考：https://github.com/riscv-non-isa/rvv-intrinsic-doc/tree/main
在线查询API：https://dzaima.github.io/intrinsics-viewer/
这里讲述怎么测试rvv-intrinsic-doc仓库中提供的API
step1：下载rvv-intrinsic-doc 仓库
$ git clone https://github.com/riscv-non-isa/rvv-intrinsic-doc
RVV intrinsic API 可查询 rvv-intrinsic-doc/auto-generated/intrinsic_funcs.adoc
step2：测试 rvv intrinsic api
$ cd rvv-intrinsic-doc/rvv-intrinsic-generator
$ make run-api-testing COMPILER=riscv64-unknown-linux-gnu-gcc
测试结果：
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Total : 468/ 468
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API Test Summary:
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Vector Loads and Stores Intrinsics : 29/ 29
Vector Loads and Stores Segment Intrinsics : 189/ 189
Vector Integer Arithmetic Intrinsics : 63/ 63
Vector Fixed-Point Arithmetic Intrinsics : 13/ 13
Vector Floating-Point Intrinsics : 46/ 46
Vector Reduction Operations : 16/ 16
Vector Mask Intrinsics : 18/ 18
Vector Permutation Intrinsics : 10/ 10
Miscellaneous Vector Utility Intrinsics : 2/ 2
BFloat16 Vector Loads and Stores Intrinsics : 9/ 9
BFloat16 Vector Loads and Stores Segment Intrinsics: 63/ 63
BFloat16 Convert Intrinsics : 0/ 0
BFloat16 Arithmetic Intrinsics : 2/ 2
BFloat16 Miscellaneous Vector Utility Intrinsics : 7/ 7
Zvbb - Vector Bit-manipulation used in Cryptography: 1/ 1
Zvbc - Vector Carryless Multiplication : 0/ 0
Zvkg - Vector GCM/GMAC : 0/ 0
Zvkned - NIST Suite: Vector AES Block Cipher : 0/ 0
Zvknh - NIST Suite: Vector SHA-2 Secure Hash : 0/ 0
Zvksed - ShangMi Suite: SM4 Block Cipher : 0/ 0
Zvksh - ShangMi Suite: SM3 Secure Hash : 0/ 0
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Total : 468/ 468
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表明编译器支持这些API。
浙公网安备 33010602011771号