add slides
[libreriscv.git] / simple_v_extension / simple_v_chennai_2018.tex
index 43b49ff846bd35dc3e420ae95450d066915e4fbc..902f7cc22a4ca9583b362fa488bdd1fff3d17c54 100644 (file)
 
 \frame{
    \begin{center}
-    \huge{Simple-V RISC-V Extension for Vectors and SIMD}\\
+    \huge{Simple-V RISC-V Parallelism Abstraction Extension}\\
     \vspace{32pt}
     \Large{Flexible Vectorisation}\\
     \Large{(aka not so Simple-V?)}\\
-    \Large{(aka How to Parallelise the RISC-V ISA)}\\
+    \Large{(aka A Parallelism API for the RISC-V ISA)}\\
     \vspace{24pt}
     \Large{[proposed for] Chennai 9th RISC-V Workshop}\\
     \vspace{16pt}
@@ -50,7 +50,7 @@
    https://sigarch.org/simd-instructions-considered-harmful
    \item Setup and corner-cases alone are extremely complex.\\
             Hardware is easy, but software is hell.
-   \item O($N^{6}$) ISA opcode proliferation!\\
+   \item O($N^{6}$) ISA opcode proliferation (1000s of instructions)\\
             opcode, elwidth, veclen, src1-src2-dest hi/lo
   \end{itemize}
 }
 \frame{\frametitle{Quick refresher on RVV}
 
  \begin{itemize}
-   \item Extremely powerful (extensible to 256 registers)\vspace{10pt}
-   \item Supports polymorphism, several datatypes (inc. FP16)\vspace{10pt}
-   \item Requires a separate Register File (32 w/ext to 256)\vspace{10pt}
-   \item Implemented as a separate pipeline (no impact on scalar)\vspace{10pt}
-  \end{itemize}
-  However...\vspace{10pt}
+   \item Effectively a variant of SIMD / SIMT (arbitrary length)\vspace{4pt}
+   \item Fascinatingly, despite being a SIMD-variant, RVV only has
+         O(N) opcode proliferation! (extremely well designed)
+   \item Extremely powerful (extensible to 256 registers)\vspace{4pt}
+   \item Supports polymorphism, several datatypes (inc. FP16)\vspace{4pt}
+   \item Requires a separate Register File (32 w/ext to 256)\vspace{4pt}
+   \item Implemented as a separate pipeline (no impact on scalar)
+  \end{itemize}
+  However...
    \begin{itemize}
-   \item 98 percent opcode duplication with rest of RV (CLIP)
+   \item 98 percent opcode duplication with rest of RV
    \item Extending RVV requires customisation not just of h/w:\\
             gcc, binutils also need customisation (and maintenance)
   \end{itemize}
    \item Why?
          Implementors need flexibility in vectorisation to optimise for
          area or performance depending on the scope:
-            embedded DSP, Mobile GPU's, Server CPU's and more.\vspace{4pt}\\
+            embedded DSP, Mobile GPU's, Server CPU's and more.\\
                 Compilers also need flexibility in vectorisation to optimise for cost 
                 of pipeline setup, amount of state to context switch
-                and software portability\vspace{4pt}
+                and software portability
    \item How?
             By marking INT/FP regs as "Vectorised" and
             adding a level of indirection,
             SV expresses how existing instructions should act 
-            on [contiguous] blocks of registers, in parallel.\vspace{4pt}
+            on [contiguous] blocks of registers, in parallel, WITHOUT
+            needing any new extra arithmetic opcodes.
    \item What?
                 Simple-V is an "API" that implicitly extends
                 existing (scalar) instructions with explicit parallelisation\\
-                (i.e. SV is actually about parallelism NOT vectors per se)
+                i.e. SV is actually about parallelism NOT vectors per se.\\
+                Has a lot in common with VLIW (without the actual VLIW).
   \end{itemize}
 }
 
    \item memcpy becomes much smaller (higher bang-per-buck)
    \item context-switch (LOAD/STORE multiple): 1-2 instructions
    \item Compressed instrs further reduces I-cache (etc.)
-   \item Greatly-reduced I-cache load (and less reads)
-   \item Amazingly, SIMD becomes (more) tolerable\\
-            (corner-cases for setup and teardown are gone)
+   \item Reduced I-cache load (and less I-reads)
+   \item Amazingly, SIMD becomes tolerable (no corner-cases)
    \item Modularity/Abstraction in both the h/w and the toolchain.
+   \item "Reach" of registers accessible by Compressed is enhanced
+   \item Future: double the standard INT/FP register file sizes.
   \end{itemize}
   Note:
    \begin{itemize}
    \item It's not just about Vectors: it's about instruction effectiveness
-   \item Anything that makes SIMD tolerable has to be a good thing
    \item Anything implementor is not interested in HW-optimising,\\
             let it fall through to exceptions (implement as a trap).
   \end{itemize}
 \frame{\frametitle{How does Simple-V relate to RVV? What's different?}
 
  \begin{itemize}
-   \item RVV very heavy-duty (excellent for supercomputing)\vspace{10pt}
-   \item Simple-V abstracts parallelism (based on best of RVV)\vspace{10pt}
-   \item Graded levels: hardware, hybrid or traps (fit impl. need)\vspace{10pt}
-   \item Even Compressed become vectorised (RVV can't)\vspace{10pt}
+   \item RVV very heavy-duty (excellent for supercomputing)\vspace{4pt}
+   \item Simple-V abstracts parallelism (based on best of RVV)\vspace{4pt}
+   \item Graded levels: hardware, hybrid or traps (fit impl. need)\vspace{4pt}
+   \item Even Compressed become vectorised (RVV can't)\vspace{4pt}
+   \item No polymorphism in SV (too complex)\vspace{4pt}
   \end{itemize}
-  What Simple-V is not:\vspace{10pt}
+  What Simple-V is not:\vspace{4pt}
    \begin{itemize}
-   \item A full supercomputer-level Vector Proposal
+   \item A full supercomputer-level Vector Proposal\\
+            (it's not actually a Vector Proposal at all!)
    \item A replacement for RVV (SV is designed to be over-ridden\\
             by - or augmented to become - RVV)
   \end{itemize}
          registers are reinterpreted through a level of indirection
    \item Primarily at the Instruction issue phase (except SIMD)\\
          Note: it's ok to pass predication through to ALU (like SIMD)
-   \item Standard (and future, and custom) opcodes now parallel\vspace{10pt}
+   \item Standard and future and custom opcodes now parallel\\
+         (crucially: with NO extra instructions needing to be added)
   \end{itemize}
-  Note: EVERYTHING is parallelised:
+  Note: EVERY scalar op now paralleliseable
    \begin{itemize}
    \item All LOAD/STORE (inc. Compressed, Int/FP versions)
    \item All ALU ops (Int, FP, SIMD, DSP, everything)
-   \item All branches become predication targets (C.FNE added?)
+   \item All branches become predication targets (note: no FNE)
    \item C.MV of particular interest (s/v, v/v, v/s)
    \item FCVT, FMV, FSGNJ etc. very similar to C.MV
   \end{itemize}
 }
 
 
-\frame{\frametitle{Implementation Options}
-
- \begin{itemize}
-   \item Absolute minimum: Exceptions: if CSRs indicate "V", trap.\\
-         (Requires as absolute minimum that CSRs be in H/W)
-   \item Hardware loop, single-instruction issue\\
-                (Do / Don't send through predication to ALU)
-   \item Hardware loop, parallel (multi-instruction) issue\\
-                (Do / Don't send through predication to ALU)
-   \item Hardware loop, full parallel ALU (not recommended)
-  \end{itemize}
-  Notes:\vspace{4pt}
-  \begin{itemize}
-   \item 4 (or more?) options above may be deployed on per-op basis
-   \item SIMD always sends predication bits through to ALU
-   \item Minimum MVL MUST be sufficient to cover regfile LD/ST
-   \item Instr. FIFO may repeatedly split off N scalar ops at a time
-  \end{itemize}
-}
-% Instr. FIFO may need its own slide.  Basically, the vectorised op
-% gets pushed into the FIFO, where it is then "processed".  Processing
-% will remove the first set of ops from its vector numbering (taking
-% predication into account) and shoving them **BACK** into the FIFO,
-% but MODIFYING the remaining "vectorised" op, subtracting the now
-% scalar ops from it.
-
-\frame{\frametitle{Predicated 8-parallel ADD: 1-wide ALU}
- \begin{center}
-  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_alu1.png}\\
-  {\bf \red Predicated adds are shuffled down: 6 cycles in total}
- \end{center}
-}
-
-
-\frame{\frametitle{Predicated 8-parallel ADD: 4-wide ALU}
- \begin{center}
-  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_alu4.png}\\
-  {\bf \red Predicated adds are shuffled down: 4 in 1st cycle, 2 in 2nd}
- \end{center}
-}
-
-
-\frame{\frametitle{Predicated 8-parallel ADD: 3 phase FIFO expansion}
- \begin{center}
-  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_fifo.png}\\
-  {\bf \red First cycle takes first four 1s; second takes the rest}
- \end{center}
-}
-
-
-\frame{\frametitle{How are SIMD Instructions Vectorised?}
-
- \begin{itemize}
-   \item SIMD ALU(s) primarily unchanged\vspace{6pt}
-   \item Predication is added to each SIMD element\vspace{6pt}
-   \item Predication bits sent in groups to the ALU\vspace{6pt}
-   \item End of Vector enables (additional) predication\\
-            (completely nullifies need for end-case code)
-  \end{itemize}
-  Considerations:\vspace{4pt}
-   \begin{itemize}
-   \item Many SIMD ALUs possible (parallel execution)
-   \item Implementor free to choose (API remains the same)
-   \item Unused ALU units wasted, but s/w DRASTICALLY simpler 
-   \item Very long SIMD ALUs could waste significant die area
-  \end{itemize}
-}
-% With multiple SIMD ALUs at for example 32-bit wide they can be used 
-% to either issue 64-bit or 128-bit or 256-bit wide SIMD operations
-% or they can be used to cover several operations on totally different
-% vectors / registers.
-
-\frame{\frametitle{Predicated 9-parallel SIMD ADD}
- \begin{center}
-  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_simd.png}\\
-  {\bf \red 4-wide 8-bit SIMD, 4 bits of predicate passed to ALU}
- \end{center}
-}
-
-
 \frame{\frametitle{What's the deal / juice / score?}
 
  \begin{itemize}
    \item Standard Register File(s) overloaded with CSR "reg is vector"\\
             (see pseudocode slides for examples)
-   \item Element width (and type?) concepts remain same as RVV\\
-            (CSRs give new size (and meaning?) to elements in registers)
-   \item CSRs are key-value tables (overlaps allowed)\vspace{10pt}
+   \item "2nd FP\&INT register bank" possibility, reserved for future\\
+         (would allow standard regfiles to remain unmodified)
+   \item Element width concept remain same as RVV\\
+            (CSRs give new size: overrides opcode-defined meaning)
+   \item CSRs are key-value tables (overlaps allowed: v. important)
   \end{itemize}
-  Key differences from RVV:\vspace{10pt}
+  Key differences from RVV:
    \begin{itemize}
-   \item Predication in INT regs as a BIT field (max VL=XLEN)
+   \item Predication in INT reg as a BIT field (max VL=XLEN)
    \item Minimum VL must be Num Regs - 1 (all regs single LD/ST)
-   \item SV may condense sparse Vecs: RVV lets ALU do predication
-   \item Choice to Zero or skip non-predicated elements
+   \item SV may condense sparse Vecs: RVV cannot (SIMD-like):\\
+         SV gives choice to Zero or skip non-predicated elements\\
+         (no such choice in RVV: zeroing-only)
   \end{itemize}
 }
 
@@ -261,9 +192,9 @@ function op\_add(rd, rs1, rs2, predr) # add not VADD!
   for (i = 0; i < VL; i++)
     if (ireg[predr] & 1<<i) # predication uses intregs
        ireg[rd+id] <= ireg[rs1+irs1] + ireg[rs2+irs2];
-    if (reg\_is\_vectorised[rd]) \{ id += 1; \}
-    if (reg\_is\_vectorised[rs1]) \{ irs1 += 1; \}
-    if (reg\_is\_vectorised[rs2]) \{ irs2 += 1; \}
+    if (reg\_is\_vectorised[rd] )  \{ id += 1; \}
+    if (reg\_is\_vectorised[rs1])  \{ irs1 += 1; \}
+    if (reg\_is\_vectorised[rs2])  \{ irs2 += 1; \}
 \end{semiverbatim}
 
   \begin{itemize}
@@ -308,7 +239,7 @@ for (int i = 0; i < VL; ++i)
 if (unit-strided) stride = elsize;
 else stride = areg[as2]; // constant-strided
 for (int i = 0; i < VL; ++i)
-  if (preg\_enabled[rd] && ([!]preg[rd] & 1<<i))
+  if ([!]preg[rd] & 1<<i)
     for (int j = 0; j < seglen+1; j++)
       if (reg\_is\_vectorised[rs2]) offs = vreg[rs2+i]
       else offs = i*(seglen+1)*stride;
@@ -322,66 +253,88 @@ for (int i = 0; i < VL; ++i)
 \end{frame}
 
 
-\frame{\frametitle{Why are overlaps allowed in Regfiles?}
+\frame{\frametitle{Register key-value CSR store (lookup table / CAM)}
 
  \begin{itemize}
-   \item Same register(s) can have multiple "interpretations"
-   \item Set "real" register (scalar) without needing to set/unset CSRs.
-   \item xBitManip plus SIMD plus xBitManip = Hi/Lo bitops
-   \item (32-bit GREV plus 4x8-bit SIMD plus 32-bit GREV:\\
-            GREV @ VL=N,wid=32; SIMD @ VL=Nx4,wid=8)
-   \item RGB 565 (video): BEXTW plus 4x8-bit SIMD plus BDEPW\\
-            (BEXT/BDEP @ VL=N,wid=32; SIMD @ VL=Nx4,wid=8)
-   \item Same register(s) can be offset (no need for VSLIDE)\vspace{6pt}
+   \item key is int regfile number or FP regfile number (1 bit)
+   \item treated as vector if referred to in op (5 bits, key)
+   \item starting register to actually be used (5 bits, value)
+   \item element bitwidth: default, dflt/2, 8, 16 (2 bits)
+   \item is vector: Y/N (1 bit)
+   \item is packed SIMD: Y/N (1 bit)
+   \item register bank: 0/reserved for future ext. (1 bit)
   \end{itemize}
-  Note:
+  Notes:
    \begin{itemize}
-   \item xBitManip reduces O($N^{6}$) SIMD down to O($N^{3}$)
-   \item Hi-Performance: Macro-op fusion (more pipeline stages?)
+   \item References different (internal) mapping table for INT or FP
+   \item Level of indirection has implications for pipeline latency
+   \item (future) bank bit, no need to extend opcodes: set bank=1,
+         just use normal 5-bit regs, indirection takes care of the rest.
   \end{itemize}
 }
 
 
-\frame{\frametitle{To Zero or not to place zeros in non-predicated elements?}
+\frame{\frametitle{Register element width and packed SIMD}
 
+  Packed SIMD = N:
  \begin{itemize}
-   \item Zeroing is an implementation optimisation favouring OoO
-   \item Simple implementations may skip non-predicated operations
-   \item Simple implementations explicitly have to destroy data
-   \item Complex implementations may use reg-renames to save power\\
-            Zeroing on predication chains makes optimisation harder
-   \item Compromise: REQUIRE both (specified in predication CSRs).
+   \item default: RV32/64/128 opcodes define elwidth = 32/64/128
+   \item default/2: RV32/64/128 opcodes, elwidth = 16/32/64 with
+         top half of register ignored (src), zero'd/s-ext (dest)
+   \item 8 or 16: elwidth = 8 (or 16), similar to default/2
   \end{itemize}
-  Considerations:
-  \begin{itemize}
-   \item Complex not really impacted, simple impacted a LOT\\
-         with Zeroing... however it's useful (memzero)
-   \item Non-zero'd overlapping "Vectors" may issue overlapping ops\\
-            (2nd op's predicated elements slot in 1st's non-predicated ops)
-   \item Please don't use Vectors for "security" (use Sec-Ext)
+  Packed SIMD = Y (default is moot, packing is 1:1)
+ \begin{itemize}
+   \item default/2: 2 elements per register @ opcode-defined bitwidth
+   \item 8 or 16: standard 8 (or 16) packed SIMD
+  \end{itemize}
+  Notes:
+ \begin{itemize}
+   \item Different src/dest widths (and packs) PERMITTED
+   \item RV* already allows (and defines) how RV32 ops work in RV64\\
+         so just logically follow that lead/example.
   \end{itemize}
 }
-% with overlapping "vectors" - bearing in mind that "vectors" are
-% just a remap onto the standard register file, if the top bits of
-% predication are zero, and there happens to be a second vector
-% that uses some of the same register file that happens to be
-% predicated out, the second vector op may be issued *at the same time*
-% if there are available parallel ALUs to do so.
+
+
+\begin{frame}[fragile]
+\frametitle{Register key-value CSR table decoding pseudocode}
+
+\begin{semiverbatim}
+struct vectorised fp\_vec[32], int\_vec[32];
+for (i = 0; i < 16; i++) // 16 CSRs?
+   tb = int\_vec if CSRvec[i].type == 0 else fp\_vec
+   idx = CSRvec[i].regkey // INT/FP src/dst reg in opcode
+   tb[idx].elwidth  = CSRvec[i].elwidth
+   tb[idx].regidx   = CSRvec[i].regidx  // indirection
+   tb[idx].regidx  += CSRvec[i].bank << 5 // 0 (1=rsvd)
+   tb[idx].isvector = CSRvec[i].isvector
+   tb[idx].packed   = CSRvec[i].packed  // SIMD or not
+   tb[idx].enabled  = true
+\end{semiverbatim}
+
+ \begin{itemize}
+   \item All 32 int (and 32 FP) entries zero'd before setup
+   \item Might be a bit complex to set up in hardware (keep as CAM?)
+  \end{itemize}
+
+\end{frame}
 
 
 \frame{\frametitle{Predication key-value CSR store}
 
  \begin{itemize}
-   \item key is int regfile number or FP regfile number (1 bit)\vspace{6pt}
-   \item register to be predicated if referred to (5 bits, key)\vspace{6pt}
-   \item register to store actual predication in (5 bits, value)\vspace{6pt}
-   \item predication is inverted Y/N (1 bit)\vspace{6pt}
-   \item non-predicated elements are to be zero'd Y/N (1 bit)\vspace{6pt}
+   \item key is int regfile number or FP regfile number (1 bit)
+   \item register to be predicated if referred to (5 bits, key)
+   \item INT reg with actual predication mask (5 bits, value)
+   \item predication is inverted Y/N (1 bit)
+   \item non-predicated elements are to be zero'd Y/N (1 bit)
+   \item register bank: 0/reserved for future ext. (1 bit)
   \end{itemize}
   Notes:\vspace{10pt}
    \begin{itemize}
    \item Table should be expanded out for high-speed implementations
-   \item Multiple "keys" (and values) theoretically permitted
+   \item Key-value overlaps permitted, but (key+type) must be unique
    \item RVV rules about deleting higher-indexed CSRs followed
   \end{itemize}
 }
@@ -391,21 +344,21 @@ for (int i = 0; i < VL; ++i)
 \frametitle{Predication key-value CSR table decoding pseudocode}
 
 \begin{semiverbatim}
-struct pred fp\_pred[32];
-struct pred int\_pred[32];
-
+struct pred fp\_pred[32], int\_pred[32];
 for (i = 0; i < 16; i++) // 16 CSRs?
    tb = int\_pred if CSRpred[i].type == 0 else fp\_pred
-   idx = CSRpred[i].regidx
-   tb[idx].zero     = CSRpred[i].zero
-   tb[idx].inv      = CSRpred[i].inv
-   tb[idx].predidx  = CSRpred[i].predidx
+   idx = CSRpred[i].regkey
+   tb[idx].zero     = CSRpred[i].zero    // zeroing
+   tb[idx].inv      = CSRpred[i].inv     // inverted
+   tb[idx].predidx  = CSRpred[i].predidx // actual reg
+   tb[idx].predidx += CSRvec[i].bank << 5 // 0 (1=rsvd)
    tb[idx].enabled  = true
 \end{semiverbatim}
 
  \begin{itemize}
-   \item All 64 (int and FP) Entries zero'd before setting
-   \item Might be a bit complex to set up (TBD)
+   \item All 32 int and 32 FP entries zero'd before setting\\
+            (predication disabled)
+   \item Might be a bit complex to set up in hardware (keep as CAM?)
   \end{itemize}
 
 \end{frame}
@@ -417,65 +370,103 @@ for (i = 0; i < 16; i++) // 16 CSRs?
 \begin{semiverbatim}
 def get\_pred\_val(bool is\_fp\_op, int reg):
    tb = int\_pred if is\_fp\_op else fp\_pred
-   if (!tb[reg].enabled):
-      return ~0x0              // all ops enabled
-   predidx = tb[reg].predidx   // redirection occurs HERE
+   if (!tb[reg].enabled): return ~0x0 // all ops enabled
+   predidx  = tb[reg].predidx  // redirection occurs HERE
+   predidx += tb[reg].bank << 5 // 0 (1=rsvd)
    predicate = intreg[predidx] // actual predicate HERE
    if (tb[reg].inv):
-      predicate = ~predicate
+      predicate = ~predicate   // invert ALL bits
    return predicate
 \end{semiverbatim}
 
  \begin{itemize}
    \item References different (internal) mapping table for INT or FP
    \item Actual predicate bitmask ALWAYS from the INT regfile
+   \item Hard-limit on MVL of XLEN (predication only 1 intreg)
   \end{itemize}
 
 \end{frame}
 
 
-\frame{\frametitle{Register key-value CSR store}
+\frame{\frametitle{To Zero or not to place zeros in non-predicated elements?}
 
  \begin{itemize}
-   \item key is int regfile number or FP regfile number (1 bit)\vspace{6pt}
-   \item treated as vector if referred to in op (5 bits, key)\vspace{6pt}
-   \item starting register to actually be used (5 bits, value)\vspace{6pt}
-   \item element bitwidth: default/8/16/32/64/rsvd (3 bits)\vspace{6pt}
-   \item element type: still under consideration\vspace{6pt}
+   \item Zeroing is an implementation optimisation favouring OoO
+   \item Simple implementations may skip non-predicated operations
+   \item Simple implementations explicitly have to destroy data
+   \item Complex implementations may use reg-renames to save power\\
+            Zeroing on predication chains makes optimisation harder
+   \item Compromise: REQUIRE both (specified in predication CSRs).
   \end{itemize}
-  Notes:\vspace{10pt}
-   \begin{itemize}
-   \item Same notes apply (previous slide) as for predication CSR table
-   \item Level of indirection has implications for pipeline latency
+  Considerations:
+  \begin{itemize}
+   \item Complex not really impacted, simple impacted a LOT\\
+         with Zeroing... however it's useful (memzero)
+   \item Non-zero'd overlapping "Vectors" may issue overlapping ops\\
+            (2nd op's predicated elements slot in 1st's non-predicated ops)
+   \item Please don't use Vectors for "security" (use Sec-Ext)
   \end{itemize}
 }
+% with overlapping "vectors" - bearing in mind that "vectors" are
+% just a remap onto the standard register file, if the top bits of
+% predication are zero, and there happens to be a second vector
+% that uses some of the same register file that happens to be
+% predicated out, the second vector op may be issued *at the same time*
+% if there are available parallel ALUs to do so.
 
 
-\begin{frame}[fragile]
-\frametitle{Register key-value CSR table decoding pseudocode}
-
-\begin{semiverbatim}
-struct vectorised fp\_vec[32];
-struct vectorised int\_vec[32];
-
-for (i = 0; i < 16; i++) // 16 CSRs?
-   tb = int\_vec if CSRvectortb[i].type == 0 else fp\_vec
-   idx = CSRvectortb[i].regidx
-   tb[idx].elwidth  = CSRpred[i].elwidth
-   tb[idx].regidx   = CSRpred[i].regidx
-   tb[idx].isvector = true
-\end{semiverbatim}
+\frame{\frametitle{Implementation Options}
 
  \begin{itemize}
-   \item All 64 (int and FP) Entries zero'd before setting
-   \item Might be a bit complex to set up (TBD)
+   \item Absolute minimum: Exceptions: if CSRs indicate "V", trap.\\
+         (Requires as absolute minimum that CSRs be in Hardware)
+   \item Hardware loop, single-instruction issue\\
+                (Do / Don't send through predication to ALU)
+   \item Hardware loop, parallel (multi-instruction) issue\\
+         (Do / Don't send through predication to ALU)
+   \item Hardware loop, full parallel ALU (not recommended)
   \end{itemize}
+  Notes:\vspace{4pt}
+  \begin{itemize}
+   \item 4 (or more?) options above may be deployed on per-op basis
+   \item SIMD always sends predication bits to ALU (if requested)
+   \item Minimum MVL MUST be sufficient to cover regfile LD/ST
+   \item Instr. FIFO may repeatedly split off N scalar ops at a time
+  \end{itemize}
+}
+% Instr. FIFO may need its own slide.  Basically, the vectorised op
+% gets pushed into the FIFO, where it is then "processed".  Processing
+% will remove the first set of ops from its vector numbering (taking
+% predication into account) and shoving them **BACK** into the FIFO,
+% but MODIFYING the remaining "vectorised" op, subtracting the now
+% scalar ops from it.
 
-\end{frame}
+\frame{\frametitle{Predicated 8-parallel ADD: 1-wide ALU (no zeroing)}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_alu1.png}\\
+  {\bf \red Predicated adds are shuffled down: 6 cycles in total}
+ \end{center}
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Predicated 8-parallel ADD: 4-wide ALU (no zeroing)}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_alu4.png}\\
+  {\bf \red Predicated adds are shuffled down: 4 in 1st cycle, 2 in 2nd}
+ \end{center}
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Predicated 8-parallel ADD: 3 phase FIFO expansion}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_fifo.png}\\
+  {\bf \red First cycle takes first four 1s; second takes the rest}
+ \end{center}
+}
 
 
 \begin{frame}[fragile]
-\frametitle{ADD pseudocode with redirection, this time}
+\frametitle{ADD pseudocode with redirection (and proper predication)}
 
 \begin{semiverbatim}
 function op\_add(rd, rs1, rs2) # add not VADD!
@@ -498,6 +489,60 @@ function op\_add(rd, rs1, rs2) # add not VADD!
 \end{frame}
 
 
+\frame{\frametitle{How are SIMD Instructions Vectorised?}
+
+ \begin{itemize}
+   \item SIMD ALU(s) primarily unchanged
+   \item Predication added down to each SIMD element (if requested,
+         otherwise entire block will be predicated as a whole)
+   \item Predication bits sent in groups to the ALU (if requested,
+         otherwise just one bit for the entire packed block)
+   \item End of Vector enables (additional) predication:
+            completely nullifies end-case code (ONLY in multi-bit
+            predication mode)
+  \end{itemize}
+  Considerations:
+   \begin{itemize}
+   \item Many SIMD ALUs possible (parallel execution)
+   \item Implementor free to choose (API remains the same)
+   \item Unused ALU units wasted, but s/w DRASTICALLY simpler
+   \item Very long SIMD ALUs could waste significant die area
+  \end{itemize}
+}
+% With multiple SIMD ALUs at for example 32-bit wide they can be used
+% to either issue 64-bit or 128-bit or 256-bit wide SIMD operations
+% or they can be used to cover several operations on totally different
+% vectors / registers.
+
+\frame{\frametitle{Predicated 9-parallel SIMD ADD (Packed=Y)}
+ \begin{center}
+  \includegraphics[height=2.5in]{padd9_simd.png}\\
+  {\bf \red 4-wide 8-bit SIMD, 4 bits of predicate passed to ALU}
+ \end{center}
+}
+
+
+\frame{\frametitle{Why are overlaps allowed in Regfiles?}
+
+ \begin{itemize}
+   \item Same target register(s) can have multiple "interpretations"
+   \item CSRs are costly to write to (do it once)
+   \item Set "real" register (scalar) without needing to set/unset CSRs.
+   \item xBitManip plus SIMD plus xBitManip = Hi/Lo bitops
+   \item (32-bit GREV plus 4x8-bit SIMD plus 32-bit GREV:\\
+            GREV @ VL=N,wid=32; SIMD @ VL=Nx4,wid=8)
+   \item RGB 565 (video): BEXTW plus 4x8-bit SIMD plus BDEPW\\
+            (BEXT/BDEP @ VL=N,wid=32; SIMD @ VL=Nx4,wid=8)
+   \item Same register(s) can be offset (no need for VSLIDE)\vspace{6pt}
+  \end{itemize}
+  Note:
+   \begin{itemize}
+   \item xBitManip reduces O($N^{6}$) SIMD down to O($N^{3}$) on its own.
+   \item Hi-Performance: Macro-op fusion (more pipeline stages?)
+  \end{itemize}
+}
+
+
 \frame{\frametitle{C.MV extremely flexible!}
 
  \begin{itemize}
@@ -506,15 +551,15 @@ function op\_add(rd, rs1, rs2) # add not VADD!
    \item scalar-to-vector (w/ 1-bit dest-pred): VINSERT
    \item vector-to-scalar (w/ [1-bit?] src-pred): VEXTRACT
    \item vector-to-vector (w/ no pred): Vector Copy
-   \item vector-to-vector (w/ src pred): Vector Gather
-   \item vector-to-vector (w/ dest pred): Vector Scatter
+   \item vector-to-vector (w/ src pred): Vector Gather (inc VSLIDE)
+   \item vector-to-vector (w/ dest pred): Vector Scatter (inc. VSLIDE)
    \item vector-to-vector (w/ src \& dest pred): Vector Gather/Scatter
   \end{itemize}
   \vspace{4pt}
   Notes:
    \begin{itemize}
    \item Surprisingly powerful! Zero-predication even more so
-   \item Same arrangement for FVCT, FMV, FSGNJ etc.
+   \item Same arrangement for FCVT, FMV, FSGNJ etc.
   \end{itemize}
 }
 
@@ -555,7 +600,7 @@ def op_mv_x(rd, rs):         # (hypothetical) RV MX.X
 Vectorised version aka "VSELECT":
 
 \begin{semiverbatim}
-def op_mv_x(rd, rs): # SV version of MX.X
+def op_mv_x(rd, rs):              # SV version of MX.X
    for i in range(VL):
       rs1 = regfile[rs+i]         # indirection
       regfile[rd+i] = regfile[rs] # straight regcopy
@@ -585,7 +630,7 @@ def op_mv_x(rd, rs): # SV version of MX.X
  \begin{itemize}
    \item VSELECT stays? no MV.X, so no (add with custom ext?)
    \item VSNE exists, but no FNE (use predication inversion?)
-   \item VCLIP is not in RV* (add with custom ext?)
+   \item VCLIP is not in RV* (add with custom ext? or CSR?)
   \end{itemize}
 }
 
@@ -642,7 +687,7 @@ loop:
  CSRvect1 = \{type: F, key: a3, val: a3, elwidth: dflt\}
  CSRvect2 = \{type: F, key: a7, val: a7, elwidth: dflt\}
 loop:
- setvl  t0, a0, 4       # vl = t0 = min(4, n)
+ setvl  t0, a0, 4       # vl = t0 = min(min(mvl, 4, n))
  ld     a3, a1          # load 4 registers a3-6 from x
  slli   t1, t0, 3       # t1 = vl * 8 (in bytes)
  ld     a7, a2          # load 4 registers a7-10 from y
@@ -656,14 +701,14 @@ loop:
 \end{frame}
 
 
-\frame{\frametitle{Under consideration}
+\frame{\frametitle{Under consideration (some answers documented)}
 
  \begin{itemize}
-   \item Is C.FNE actually needed? Should it be added if it is?
-   \item Element type implies polymorphism.  Should it be in SV?
+   \item Should future extra bank be included now?
+   \item How many Register and Predication CSRs should there be?\\
+         (and how many in RV32E)
+   \item How many in M-Mode (for doing context-switch)?
    \item Should use of registers be allowed to "wrap" (x30 x31 x1 x2)?
-   \item Is detection of all-scalar ops ok (without slowing pipeline)?
-   \item Can VSELECT be removed? (it's really complex)
    \item Can CLIP be done as a CSR (mode, like elwidth)
    \item SIMD saturation (etc.) also set as a mode?
    \item Include src1/src2 predication on Comparison Ops?\\
@@ -671,6 +716,7 @@ loop:
    \item 8/16-bit ops is it worthwhile adding a "start offset"? \\
          (a bit like misaligned addressing... for registers)\\
          or just use predication to skip start?
+   \item see http://libre-riscv.org/simple\_v\_extension/\#issues
   \end{itemize}
 }
 
@@ -681,10 +727,10 @@ loop:
             (scalar ops are just vectors of length 1)\vspace{4pt}
    \item Tightly coupled with the core (instruction issue)\\
          could be disabled through MISA switch\vspace{4pt}
-   \item An extra pipeline phase is pretty much essential\\
+   \item An extra pipeline phase almost certainly essential\\
          for fast low-latency implementations\vspace{4pt}
    \item With zeroing off, skipping non-predicated elements is hard:\\
-         it is however an optimisation (and could be skipped).\vspace{4pt}
+         it is however an optimisation (and need not be done).\vspace{4pt}
    \item Setting up the Register/Predication tables (interpreting the\\
             CSR key-value stores) might be a bit complex to optimise
             (any change to a CSR key-value entry needs to redo the table)
@@ -692,14 +738,6 @@ loop:
 }
 
 
-\frame{\frametitle{Is this OK (low latency)? Detect scalar-ops (only)}
- \begin{center}
-  \includegraphics[height=2.5in]{scalardetect.png}\\
-  {\bf \red Detect when all registers are scalar for a given op}
- \end{center}
-}
-
-
 \frame{\frametitle{Summary}
 
  \begin{itemize}