今天不想写Project，昨天做Lab的时候发现一篇说RISC-V约定的文档很有学习的价值，就计划今天总结翻译一下。
RISC-V约定
在C等高级语言中，约定的作用更多体现在提高（合作）工作效率上，而对于程序的正常运行没有任何影响。而在RISC-V中，若没有遵守相应的约定，则会导致程序无法正确运行。
约定主要体现在三个方面：
寄存器
函数调用
进入/退出函数（Prologue/Epilogue）
在我看来，这些方面的本质都是如何正确理解寄存器的功能，以及如何正确处理寄存器的保存和读取
寄存器Register
RISC-V共有32个寄存器（X0-X31），每个寄存器都有其符号名称（Symbolic Name），表示其预期用途。
其中常用的有以下几个：
x0/zero：总是0
ra：return address，函数的返回地址
sp：stack pointer，栈的指针（grows down）
t0-t6：temporaries，函数调用后不保证一致
s0-s11：saved，函数调用后保证一致
a0-a7：arguments，其中a0，a1也可用来保存返回值
接下来是一些详细介绍。ra存储返回地址，指向函数return后要执行的下一行代码的内存地址。
def foo():
x=1
bar()
z=2
def bar():
y=7观察以上伪代码，假设我们正在foo函数中，准备执行bar函数，并且希望bar函数执行完之后会回到foo函数，并继续执行原先bar所在的地方下面的代码，即z=2，因此我们需要把z=2这句代码所对应的内存地址存储到ra中，这样bar函数执行完之后就会根据ra的值，重新回到foo函数中我们想让他回到的位置。
sp是指向内存中栈顶的指针（向下增长），在RISC-V中，当我们需要给栈上分配更多空间时，我们会递减sp的值。当我们退出函数的时候，我们会递增sp来把它恢复到我们刚进入函数时的状态。注意：在不必要的情况下，我们应该避免向栈中读取或者存储数据，因为对内存的读写操作要比对寄存器的读写操作慢得多。
t和s寄存器作用相似，但t在函数调用后不保证一致，s则由于我们在Prologue/Epilogue中的操作，在函数调用后保持一致。
最后，a寄存器用于在函数调用之间传递值，最多可以有8个参数（a0-a7）和2个返回值（a0-a1）。如果需要更多参数或返回值的话，就需要使用栈了。
函数调用
我们使用以下指令来进行函数跳转：
jal label
jalr rd（offset=0）
但这是一种简写，他们的原型是：
jal ra,label
jalr ra,rd,offset
他们所做的事就是跳转到label或者rd+offset，并且将PC+4（即函数调用后下一条指令的地址）存在ra中。
有时我们也会使用：
j label
jr rd（offset=0）
他们的原型则是：
jal x0,label
jalr x0,rd,offset
可以看到与上面唯一的差异就是ra变成了x0，由于x0始终为0，所以将x0设置成PC+4是无效操作，这样就实现了不存储返回地址而只是跳转。
当我们进行递归调用时，其实和普通的函数调用无异，使用jal label即可，不过要记得保存ra。
调用函数时，我们要把参数传给a寄存器；返回时，我们要把返回值存在a0-1中。这意味着a寄存器在函数调用之间不会被保留。
Prologue/Epilogue
实现约定的关键步骤就是在函数中实现Prologue/Epilogue，具体有以下几点：
sp在退出函数的时候应和进入函数的时候保持相同的位置（除非有返回值存储在栈上）
s寄存器在退出函数的时候应和进入函数的时候保持相同的值
返回时所使用的ra值也应该和进入函数时相同（函数调用有可能会改变ra值）
为了实现这一点，我们在函数实际操作之前添加一个Prologue，用来存储要保存的数据到栈上：
def prologue():
decrement sp by num s registers + local var space
Store any saved registers used
Store ra if a function call is made并且在函数返回之前添加一个Epilogue，用来从栈上读取我们先前保存的数据：
def epilogue ():
Reload any saved registers used
Reload ra ( if necessary)
Increment sp back to previous value
Jump back to return address遵循这个流程，我们可以很好地贯彻我们的约定，代码也可以和别人的程序正确交互。
下面是一个函数sum_squares(n)的示例，该函数求从1到n的数的平方和：
sum_squares:
prologue:
addi sp sp 16
sw s0 0(sp)
sw s1 4(sp)
sw s2 8(sp)
sw ra 12(sp)
li s0 1
mv s1 a0
mv s2 0
loop_start:
bge s0 s1 loop_end
mv a0 s0
jal square
add s2 s2 a0
addi s0 s0 1
j loop_start
loop_end:
mv a0 s2
epilogue:
lw s0 0(sp)
lw s1 4(sp)
lw s2 8(sp)
lw ra 12(sp)
addi sp sp 16
jr ra注意：由于我们在函数主体中使用了s0-2，故需要将其存储到栈中；我们又在函数里调用了其他函数，故我们也需要将ra存到栈里。
为什么选择这种约定？
首先，sp和ra的概念是必须满足的一般编程假设；x0是为了效率，因为固定的0有很多用处；始终保存所有寄存器会导致空间浪费，因为有一些寄存器可能永远不会改变，有一些寄存器可能完全没有保存的必要（如a寄存器，传入的参数后面可能不再需要），因此我们使用s寄存器指定我们要保存的值；我们永远不能假设a寄存器会一直存在，因此我们始终可以使用它们，使得专门指定一个寄存器用于返回值的做法变得浪费。
违反约定
可能能运行，但不建议。
使用约定来调试
我们可以通过检查代码是否遵循约定来debug（并不保证能找到所有bug）。
检查是否正确存储了ra。对于递归，要正确链接ra。
不要使用未初始化的t寄存器。
检查sp进入函数和退出函数时的值相同。
检查进入Prologue和Epilogue的次数相等。