RISC-V on Rust 从零开始(3) - RISC-V 核心基本资料结构

这次要实作的是 RISC-V 的核心基本架构。RISC-V提供了32个integer register用作基本的算术逻辑运算，如下图：

以 Rust 的struct实作如下，目前先支援32位元的架构：

#[derive(Default)]
struct RVCore {
    pc: u32,
    regs: [u32; 32],
}

与C++最大的不同在於阵列的宣告，regs: [u32; 32] 代表这边宣告regs是一个长度为32的阵列，且每个元素为usigned 32-bit integer。继承Default class目的是为了让RVCore能够自动初始化，往後使用RVCore就不用手动初始化每一个栏位。

光有data没有太大用处，还必须有用来操作的method：

impl RVCore {
    fn step(&mut self, inst: u32) {
        println!("PC = {}, inst = {}", self.pc, inst);
        self.pc += 4;
    }
    
    fn run(&mut self, num_steps: i32) {
        let mut step_count = 0;
        while step_count < num_steps {
            self.step(0);
            step_count += 1;
        }
    }
}

Rust的语法相当有趣，data与method必须分成不同的block定义，好处是不会像C++那样，data与method混在一起，提升了可读性。这里定义了step()，每次会传入一条指令，执行并印出目前的PC，并且把PC加4。run() 则是可以指定要跑几个step，目前每次都是传0给step()，先看看能不能正常运作。

接下来在main里面测试RVCore是否能正常运作：

fn main() {
    let mut core: RVCore = Default::default();
    core.run(5);
}

在命令列输入cargo run可以看到以下输出：

PC = 0, inst = 0
PC = 4, inst = 0
PC = 8, inst = 0
PC = 12, inst = 0
PC = 16, inst = 0

没错，这就是我们所预期的，可以想像这是一个最基本的RISC-V核心，可以让他跑任意条指令，每条指令都只会把PC加4，这样一个最基本的核心架构就完成了。完整的程序码如下：

#[derive(Default)]
struct RVCore {
    pc: u32,
    regs: [u32; 32],
}

impl RVCore {
    fn step(&mut self, inst: u32) {
        println!("PC = {}, inst = {}", self.pc, inst);
        self.pc += 4;
    }
    
    fn run(&mut self, num_steps: i32) {
        let mut step_count = 0;
        while step_count < num_steps {
            self.step(0);
            step_count += 1;
        }
    }
}

fn main() {
    let mut core: RVCore = Default::default();
    core.run(5);
}