bug 1048, ls011: Remove duplicate Fixed-Point Store Post-Update.
[libreriscv.git] / openpower / sv / rfc / ls011.mdwn
index 0b37346752055fc4d8de0a8ea525983406f41003..fc13abc544a822c1eabd3515b04119a029f47aa5 100644 (file)
@@ -1,19 +1,94 @@
-# LD/ST-Update-PostIncrement
-
-TODO (key stub notes below)
+# RFC ls011 LD/ST-Update-PostIncrement
 
+* Funded by NLnet under the Privacy and Enhanced Trust Programme, EU
+  Horizon2020 Grant 825310, and NGI0 Entrust No 101069594
 * <https://bugs.libre-soc.org/show_bug.cgi?id=1048>
+* <https://libre-soc.org/openpower/sv/rfc/ls011/>
+* <https://bugs.libre-soc.org/show_bug.cgi?id=1045>
+* <https://git.openpower.foundation/isa/PowerISA/issues/TODO>
+
+**Severity**: Major
+
+**Status**: New
+
+**Date**: 21 Apr 2023.
+
+**Target**: v3.2B
+
+**Source**: v3.0B
+
+**Books and Section affected**:
+
+```
+    Chapter 2 Book I, new Fixed-Point Load / Store Sections 3.3.2 3.3.3
+    Chapter 4 Book I, new Floating-Point Load / Store Sections 4.6.2 4.6.3
+```
+
+**Summary**
+
+```
+    TODO
+```
+
+**Submitter**: Luke Leighton (Libre-SOC)
+
+**Requester**: Libre-SOC
+
+**Impact on processor**:
+
+```
+    Addition of new Load/Store Fixed and Floating Point instructions
+```
+
+**Impact on software**:
+
+```
+    Requires support for new instructions in assembler, debuggers, and related tools.
+    Reduces instructions in hot-loops
+```
+
+**Keywords**:
+
+```
 
-The following instructions are proposed to be added in EXT2xx,
-duplicating LD/ST-Update functionality but moving the update
-of RA to *after* the Memory operation.  These types of
-instructions are already present in x86 (sort-of).
+```
+
+**Motivation**
+
+Moving the update of RA to *after* the Memory operation saves on instruction count
+both outside and inside hot-loops.  strncpy may be reduced to 11 Vector instructions,
+3 of which are the zeroing loop, 5 of which are the copy.  Percentage-wise LD/ST
+Update Post-Increment represents a massive 20% reduction.
+
+**Notes and Observations**:
+
+These types of instructions are already present in x86 (sort-of).
 
 * x86 chose that store should be pre-indexed and load should be post-indexed
 * Power ISA chose everything to be pre-indexed
+* Motorola 68000 (decades old) has pre- and post- indexed
+
+<https://tack.sourceforge.net/olddocs/m68020.html#2.2.2.%20Extra%20MC68020%20addressing%20modes>
 
 <https://azeria-labs.com/memory-instructions-load-and-store-part-4/>
 
+**Changes**
+
+Add the following entries to:
+
+* New Load/Store Sections
+* Appendices
+
+[[!tag opf_rfc]]
+
+--------
+
+\newpage{}
+
+TODO (key stub notes below)
+
+
+
 The LD/ST-Immediate-Post-Increment instructions are all Primary
 Opcode: there are 13 of these.  LD/ST-Indexed-Post-Increment
 are all effectively 9-bit XO and consequently may easily
@@ -21,7 +96,8 @@ fit into one single Primary Opcode.  EXT2xx is recommended.
 
 One alternative idea is that bit 31 could be allocated (retrospectively)
 to Post-Increment.  Although it may be too late for Scalar Power ISA
-it **may** be possible to consider for SVP64Single and/or SVP64-Vector
+it **may** be possible to consider for SVP64Single and/or SVP64-Vector,
+but this risks creating a non-Orthogonal ISA.
 
 
 
@@ -48,26 +124,26 @@ stdup,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 2R1W
 stdupx,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 3R1W
 
 # FP LD/ST-Postincrement
-lfdu,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 1R2W
-lfsu,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 1R2W
-lfdux,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 2R2W
-lsdux,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 2R2W
-stfdu,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 2R1W
-stfsu,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 2R1W
-stfdux,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 3R1W
-stfsux,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 3R1W
+lfdup,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 1R2W
+lfsup,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 1R2W
+lfdupx,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 2R2W
+lsdupx,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedload, 2R2W
+stfdup,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 2R1W
+stfsup,    ls011, high, PO, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 2R1W
+stfdupx,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 3R1W
+stfsupx,   ls011, high, 10, yes, EXT2xx, no, isa/pifixedstore, 3R1W
 
 # LD/ST-Shifted-Postincrement
-lbzuspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
-lhzuspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
-lhauspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
-lwzuspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
-lwauspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
-lduspx,    ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
-stbuspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
-sthuspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
-stwuspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
-stduspx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
+lbzupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
+lhzupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
+lhaupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
+lwzupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
+lwaupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
+ldupsx,    ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
+stbupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
+sthupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
+stwupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
+stdupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
 
 # FP LD/ST-Shifted-Postincrement
 lfdupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 2R2W
@@ -79,7 +155,12 @@ stfsupsx,   ls011, med, 10, yes, EXT2xx, no, ls011, 3R1W
 
 # Example
 
-** Load Byte and Zero with Post-Update**
+Here is an annotated example where the pseudo-code changes to
+just use `RA` as the address, otherwise remaining the same.
+No actual change to the Effective Address computation itself
+occurs, in any of the Post-Update instructions.
+
+**Load Byte and Zero with Post-Update**
 
 D-Form
 
@@ -88,9 +169,9 @@ D-Form
 Pseudo-code:
 
 ```
-    EA <- (RA)
-    RT <- ([0] * (XLEN-8)) || MEM(EA, 1)
-    RA <- (RA) + EXTS(D)
+    EA <- (RA)                           # EA just RA
+    RT <- ([0] * (XLEN-8)) || MEM(EA, 1) # then load
+    RA <- (RA) + EXTS(D)                 # then update RA after
 ```
 
 Special Registers Altered:
@@ -102,9 +183,37 @@ Special Registers Altered:
 where the same pseudocode for `lbzu` is:
 
 ```
-    EA <- (RA) + EXTS(D)
-    RT <- ([0] * (XLEN-8)) || MEM(EA, 1)
-    RA <- EA
+    EA <- (RA) + EXTS(D)                  # EA includes D
+    RT <- ([0] * (XLEN-8)) || MEM(EA, 1)  # load from RA+D
+    RA <- EA                              # and update RA 
 ```
+-----
+
+\newpage{}
+
+# Fixed-point Load with Post-Update
+
+Add the following additional Section to Fixed-Point Load: Book I 3.3.2.1
+
+[[!inline pages="openpower/isa/pifixedload" raw=yes ]]
+
+-----
+
+\newpage{}
+
+# Fixed-Point Store Post-Update
+
+Add the following as a new section in Fixed-Point Store, Book I
+
+[[!inline pages="openpower/isa/pifixedstore" raw=yes ]]
+
+\newpage{}
+[[!inline pages="openpower/isa/fixedload" raw=yes ]]
+\newpage{}
+[[!inline pages="openpower/isa/fixedstore" raw=yes ]]
+\newpage{}
+[[!inline pages="openpower/isa/fpload" raw=yes ]]
+\newpage{}
+[[!inline pages="openpower/isa/fpstore" raw=yes ]]
 
 [[!tag opf_rfc]]