(no commit message)
[libreriscv.git] / Comparative_analysis_Harmonised_RVP_vs_Andes_Packed_SIMD_ISA_proposal.mdwn
index c01b4b04202834fa43adfbe718cb8b4c696dcb67..426b2130e469f0af6515babe62e40b92d6aa80a6 100644 (file)
@@ -1,36 +1,15 @@
-# Comparative analysis of Andes Packed ISA proposal vs RVP Harmonised (with RV Vector spec)
+# Comparative analysis of Andes Packed ISA proposal vs Harmonised RVP
 
-## Proposed Harmonised RVP vector op instruction encoding
-
-Register x 2 -> register operations:
-
-| 31 30 29 28 27 26 | 25  | 24 23 22 21 20 | 19 18 17 16 15 | 14 | 13 12 | 11 10 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 |
-| ----------------- | --  | -------------- | -------------- | -- | ----- | ----------- | ------------- |
-| func_6            | 0   | rs2            | rs1            | 0  | mm    | rd1         | VOP opcode    |
+Harmonised RVP is a proposal to provide SIMD functionality comparable to the Andes Packed SIMD ISA, but in a manner that is forwards compatible ("harmonised") with the RV Vector specification.
 
-Immediate + register -> register operations:
+An example use case is a string copy operation - using Harmonised RVP, code can use integer register SIMD instructions to copy a string.  This code  can then also execute (unchanged) on a full RV Vector processor and use the dedicated vector unit to copy the string.  Harmonised RVP also upwards compatibility between RV32 and RV64 SIMD using this same approach.
 
-| 31 30 29 | 28 27 26 | 25  | 24 23 22 21 20 | 19 18 17 16 15 | 14 | 13 12 | 11 10 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 |
-| -------- | -------- | --  | -------------- | -------------- | -- | ----- | ----------- | ------------- |
-| func_3   | imm[7:5] | 1   | imm[4:0]       | rs1            | 0  | mm    | rd1         | VOP opcode    |
+## Register file comparison
 
-Register x 3 -> register operations:
-
-| 31 30 29 28 27 | 26 25  | 24 23 22 21 20 | 19 18 17 16 15 | 14 | 13 12 | 11 10 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 |
-| ----------------------- | -------------- | -------------- | -- | ----- | ----------- | ------------- |
-| rs3            | func_2 | rs2            | rs1            | 1  | mm    | rd1         | VOP opcode    |
-
-Values for mm field (bits 12:13 above):
-
-* mm = 00 -> use current global saturation or rounding, no mask
-* mm = 00 -> force saturation or rounding for this instruction only
-* mm = 10 -> use v1 as predicate mask
-* mm = 11 -> use ~v1 as predicate mask
-
-## Register file
-
-The default Harmonised RVP GPR register file is divided into a lower bank of Vector[INT8] and an upper bank of Vector[INT16].
-In contrast, the Andes Packed SIMD ISA permits any GPR to be used for either INT8 or INT16 vector operations
+The Andes Packed SIMD ISA permits any GPR to be used for either INT8 or INT16 vector operations.
+In contrast, the default Harmonised RVP GPR register file is divided into a lower bank of Vector[INT8] and an upper banxk of Vector[INT16].
+(Effectively, the vector element size is encoded by the most significant bit of the 5 bit register specifiers.
+However programmers can reconfigure the register file data types, if the default configuration is unsuitable.)
 
 | Register           | Andes ISA                              | Harmonised RVP ISA            |
 | ------------------ | -------------------------              | -------------------           |
@@ -70,6 +49,38 @@ In contrast, the Andes Packed SIMD ISA permits any GPR to be used for either INT
 | v30                | 32bit GPR or Vector[4xINT8 or 2xINT16] | 32bit GPR or Vector[1xSINT32] |
 | v31                | 32bit GPR or Vector[4xINT8 or 2xINT16] | 32bit GPR or Vector[1xSINT32] |
 
+Both Andes Packed SIMD and Harmonised RVP are intended to be "low end" SIMD implementations (for processors without dedicated vector registers).
+Instead, the integer register file is used for SIMD operations.  To maintain forwards compatibility with "high end" RV Vector implementations, programmer should use VLD and VST to load/store vectors.  The implementation will then load/store a vector to/from the register file supported by the implementation.
+
+To keep implementations simple and focused on within-register SIMD only, there is a strict 1:1 mapping between vectors (v0-v31) and integer registers (r0-r31).  Standard calling conventions apply and so callee saved integer registers should be saved before being used as vector registers. 
+ Strided (VLDS/VSTS) and indexed (VLDX/VSTX) load/stores are complex, and simple implementations will trap on these instructions, permitting emulation in software.
+
+## Proposed Harmonised RVP vector op instruction encoding
+
+Register x 2 -> register operations:
+
+| 31 30 29 28 27 26 | 25  | 24 23 22 21 20 | 19 18 17 16 15 | 14 | 13 12 | 11 10 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 |
+| ----------------- | --  | -------------- | -------------- | -- | ----- | ----------- | ------------- |
+| func_6            | 0   | rs2            | rs1            | 0  | mm    | rd1         | VOP opcode    |
+
+Immediate + register -> register operations:
+
+| 31 30 29 | 28 27 26 | 25  | 24 23 22 21 20 | 19 18 17 16 15 | 14 | 13 12 | 11 10 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 |
+| -------- | -------- | --  | -------------- | -------------- | -- | ----- | ----------- | ------------- |
+| func_3   | imm[7:5] | 1   | imm[4:0]       | rs1            | 0  | mm    | rd1         | VOP opcode    |
+
+Register x 3 -> register operations:
+
+| 31 30 29 28 27 | 26 25  | 24 23 22 21 20 | 19 18 17 16 15 | 14 | 13 12 | 11 10 9 8 7 | 6 5 4 3 2 1 0 |
+| ----------------------- | -------------- | -------------- | -- | ----- | ----------- | ------------- |
+| rs3            | func_2 | rs2            | rs1            | 1  | mm    | rd1         | VOP opcode    |
+
+Values for mm field (bits 12:13 above):
+
+* mm = 00 -> no predicate mask, and use current global saturation / rounding settings
+* mm = 00 -> no predicate mask, and force saturation or rounding for this instruction only
+* mm = 10 -> use v1 as predicate mask, and use global saturation / rounding settings
+* mm = 11 -> use ~v1 as predicate mask, and use global saturation / rounding settings
 
 ## 16-bit Arithmetic