comp16-v1alt-skel: compr estimator: mode-nops with per-insn bit
authorAlexandre Oliva <oliva@gnu.org>
Sun, 20 Dec 2020 08:35:28 +0000 (05:35 -0300)
committerAlexandre Oliva <oliva@gnu.org>
Sun, 20 Dec 2020 08:36:01 +0000 (05:36 -0300)
lxo/532/comp16-v1alt-skel.py [new file with mode: 0644]
lxo/ChangeLog

diff --git a/lxo/532/comp16-v1alt-skel.py b/lxo/532/comp16-v1alt-skel.py
new file mode 100644 (file)
index 0000000..8fd5934
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,677 @@
+#! /bin/env python3
+# see https://bugs.libre-soc.org/show_bug.cgi?id=532
+
+# Estimate ppc code compression with Libre-SOC encoding attempt v1alt.
+
+
+# Copyright 2020 Alexandre Oliva
+
+# This script is free software; you can redistribute it and/or modify
+# it under the terms of the GNU General Public License as published by
+# the Free Software Foundation; either version 3, or (at your option)
+# any later version.
+
+# This script is distributed in the hope that it will be useful, but
+# WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+# General Public License for more details.
+
+# You should have received a copy of the GNU General Public License
+# along with this script; see the file COPYING3.  If not see
+# <http://www.gnu.org/licenses/>.
+
+# Skeleton originally by Alexandre Oliva <oliva@gnu.org>.
+
+
+# Feed this script the output of objdump -M raw --no-show-raw-insn ppc-prog
+
+# It will look for insns that can be represented in compressed mode,
+# according to the encoding rules in the copcond dictionary below.
+
+# Nothing is assumed as to the actual bit-encoding of the insns, this
+# is just to experiment with insn selection and get a quick feedback
+# loop for the encoding options in compressed mode.
+
+# This script is intended to compare the compression ratio between v1,
+# and an alternate mode-switching strategy that does away with 10-bit
+# insns to enter compressed mode, and instead uses a major 6-bit
+# opcode of a 32-bit insn to signal the insn encodes 10 mode bits, and
+# a compressed insn in the remaining 16 bits.  These 10 bits each
+# correspond to an upcoming insn, telling whether or not it's
+# compressed, so that any compressible insns among the 10 subsequent
+# insns can be encoded as such without any further overhead.
+
+# This would enable us to use the mode-switching bits in 16-bit insns
+# for other purposes, but this script does not attempt to do so, so as
+# to make for a simpler, more direct comparison.
+
+
+# At (visible) entry points, mode is forced to return to uncompressed
+# mode.  Every branch target must be in uncompressed mode as well, but
+# this script does not enforce that.  In this model, the mode bits are
+# cleared when branches are taken: they are static, but they shall not
+# carry over across branch targets.  Mode-switching insns can only
+# appear in uncompressed mode, and they reset the mode bits for
+# upcoming insns, rather than appending.
+
+# The entire code stream is printed, without any attempt to modify the
+# addresses that go along with or in them; we only insert markers for
+# the transition points, and for the compressed instructions.
+
+# The really useful information is printed at the end: a summary of
+# transition and compressed-insn counts, and the achieved compression
+# rate.
+
+import sys
+import re
+
+modebits = 10
+
+insn = re.compile('\s+(?P<addr>[0-9a-f]+):\s+(?P<opcode>[^ ]+) *(?P<operands>.*)')
+
+# reg is a regkind (r, cr, fr) followed by a regnum
+xreg = '(?P<reg>(?P<regkind>[cf]?r)(?P<regnum>[0-9]+))'
+
+# immediate is a sequence of digits, possibly preceded by a negative sign
+ximm = '(?P<immediate>-?[0-9]+)'
+
+# branch is a branch target address; ignore an angle-bracketed label after it
+xbrt = '(?P<branch>[0-9a-f]+)(?: <.*>)?'
+
+# offset is like immediate, but followed by a parenthesized basereg
+xoff = '(?P<offset>-?[0-9]+)\((?P<basereg>r[0-9]+)\)'
+
+# creg is the cr, cond names one of its bits
+crbit = '(?:4\*(?P<creg>cr[0-7])\+)?(?P<cond>gt|lt|eq|so)'
+
+# Combine the above into alternatives, to easily classify operands by
+# pattern matching.
+opkind = re.compile('|'.join([xreg, ximm, xbrt, xoff, crbit]))
+
+# Pre-parse and classify op into a mop, short for mapped op.
+def mapop(op):
+    match = opkind.fullmatch(op)
+
+    if match is None:
+        op = ('other', op)
+    elif match['reg'] is not None:
+        op = (match['regkind'], int(match['regnum']), op)
+    elif match['immediate'] is not None:
+        op = ('imm', int (op).bit_length (), op)
+    elif match['branch'] is not None:
+        op = ('pcoff', (int (match['branch'], 16)
+                        - int (addr, 16)).bit_length (), op, addr)
+    elif match['offset'] is not None:
+        op = ('ofst', mapop(match['offset']), mapop(match['basereg']), op)
+    elif match['cond'] is not None:
+        if match['creg'] is None:
+            creg = 'cr0'
+        else:
+            creg = match['creg']
+        op = ('crbit', mapop(creg), ('cond', match['cond']), op)
+    else:
+        raise "unrecognized operand kind"
+
+    return op
+
+# Accessor to enable the mapop representation to change easily.
+def opclass(mop):
+    return mop[0]
+
+# Some opclass predicates, for the same reason.
+def regp(mop):
+    return opclass(mop) in { 'r', 'fr', 'cr' } \
+        or (opclass(mop) is  'imm' and mop[1] is 0)
+def immp(mop):
+    return opclass(mop) in { 'imm', 'pcoff' }
+def rofp(mop):
+    return opclass(mop) is   'ofst'
+def crbt(mop):
+    return opclass(mop) is   'crbit'
+
+# Some more accessors.
+
+# Return the reg number if mop fits regp.
+def regno(mop):
+    if regp(mop) \
+       or (immp(mop) and mop[1] is 0):
+        return mop[1]
+    raise "operand is not a register"
+
+def immval(mop):
+    if immp(mop):
+        return int(mop[2])
+    raise "operand is not an immediate"
+
+# Return the immediate length if mop fits immp.
+def immbits(mop):
+    if immp(mop):
+        return mop[1]
+    raise "operand is not an immediate"
+
+# Return the register sub-mop if mop fits rofp.
+def rofreg(mop):
+    if rofp(mop):
+        return mop[2]
+    raise "operand is not an offset"
+
+# Return the offset sub-opt if mop fits rofp.
+def rofset(mop):
+    if rofp(mop):
+        return mop[1]
+    raise "operand is not an offset"
+
+# Return the register sub-mop if mop fits crbit.
+def crbtreg(mop):
+    if crbt(mop):
+        return mop[1]
+    raise "operand is not a condition register bit"
+
+# Return the cond bit name if mop fits crbit.
+def crbtcnd(mop):
+    if crbt(mop):
+        return mop[2]
+    raise "operand is not a condition register bit"
+
+# Following are predicates to be used in copcond, to tell the mode in
+# which opcode with ops as operands is to be represented.
+
+# TODO: use insn_histogram.py to show the best targets
+# (remember to exclude nop - ori r0,r0,0 as this skews numbers)
+# Registers representable in a made-up 3-bit mapping.
+# It must contain 0 for proper working of at least storex.
+cregs3 = { 0, 31, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 }
+# Ditto in a 2-bit mapping.  It needs not contain 0, but it must be a
+# subset of cregs3 for proper working of at least storex.
+cregs2 = { 2, 3, 4, 5 }
+# Use the same sets for FP for now.
+cfregs3 = cregs3
+cfregs2 = cregs2
+ccregs2 = { 0, 1, 2, 3 }
+
+# Return true iff mop is a regular register present in cregs2
+def rcregs2(mop):
+    return opclass(mop) in { 'r', 'imm' } and regno(mop) in cregs2
+
+# Return true iff mop is a regular register present in cregs3
+def rcregs3(mop):
+    return opclass(mop) in { 'r', 'imm' } and regno(mop) in cregs3
+
+# Return true iff mop is a floating-point register present in cfregs2
+def rcfregs2(mop):
+    return opclass(mop) is 'fr' and regno(mop) in cfregs2
+
+# Return true iff mop is a floating-point register present in cfregs3
+def rcfregs3(mop):
+    return opclass(mop) is 'fr' and regno(mop) in cfregs3
+
+# Return true iff mop is a condition register present in ccregs2
+def rccregs2(mop):
+    return opclass(mop) is 'cr' and regno(mop) in ccregs2
+
+# Return true iff mop is an immediate of at most 8 bits.
+def imm8(mop):
+    return immp(mop) and immbits(mop) <= 8
+
+# Return true iff mop is an immediate of at most 12 bits.
+def imm12(mop):
+    return immp(mop) and immbits(mop) <= 12
+
+# Compress binary opcodes iff the first two operands (output and first
+# input operand) are registers representable in 3 bits in compressed
+# mode, and the immediate operand can be represented in 8 bits.
+def bin2regs3imm8(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]) and imm8(ops[2]):
+        return 1
+    return 0
+
+# Recognize do-nothing insns, particularly ori r0,r0,0.
+def maybenop(opcode, ops):
+    if opcode in ['ori', 'addi'] and regno(ops[0]) is regno(ops[1]) \
+       and opclass(ops[0]) is 'r' and regno(ops[0]) is 0 \
+       and imm8(ops[2]) and immbits(ops[2]) is 0:
+        return 3
+    return 0
+
+# Recognize an unconditional branch, that can be represented with a
+# 6-bit operand in 10-bit mode, an an additional 4 bits in 16-bit
+# mode.  In both cases, the offset is shifted left by 2 bits.
+def uncondbranch(opcode, ops):
+    if imm8(ops[0]):
+        return 3
+    if imm12(ops[0]):
+        return 1
+    return 0
+
+# 2 bits for RT and RA.  RB is r0 in 10-bit, and 3 bits in 16-bit ???
+# there's a general assumption that, if an insn can be represented in
+# 10-bits, then it can also be represented in 16 bits.  This will not
+# be the case if cregs3 can't represent register 0.  For
+# register+offset addresses, we support 16-imm stdi, fstdi, with 3-bit
+# immediates left-shifted by 3; stwi, fstsi, with 2-bit immediates
+# left-shifted by 2; stdspi for 6-bit immediate left-shifted by 3
+# biased by -256, and stwspi for 6-bit immediate left-shifted by 2
+# also biased by -256.  fstdi and fstsi store in memory a
+# floating-point register, the others do a general-purpose register.
+def storexaddr(opcode, ops):
+    # Canonicalize offset in ops[1] to reg, imm
+    if rofp(ops[1]):
+        ops = (ops[0], rofreg(ops[1]), rofset(ops[1]))
+        shift = memshifts[opcode[-1]]
+        if immval(ops[2]) & ((1 << shift) - 1) is not 0:
+            return 0
+        if rcregs3(ops[1]) and immbits(ops[2]) <= shift + 3:
+            return 2
+        if regno(ops[1]) is 1 and opclass(ops[0]) is not 'fr' \
+           and (immval(ops[2]) - 256).bit_length() <= shift + 6:
+            return 2
+        # Require offset 0 for compression of non-indexed form.
+        if not regp(ops[2]):
+            return 0
+    # If any of the registers is zero, and the other fits in cregs2,
+    # it fits in 10-bit.
+    if (rcregs2(ops[1]) and regno(ops[2]) is 0) \
+       or (regno(ops[1]) is 0 and rcregs2(ops[2])):
+        return 3
+    # For 16-bit one must fit rcregs2 and the other rcregs3.
+    if (rcregs2(ops[1]) and rcregs3(ops[2])) \
+       or (rcregs3(ops[1]) and rcregs2(ops[2])):
+        return 1
+    return 0
+def rstorex(opcode, ops):
+    if rcregs2(ops[0]):
+        return storexaddr(opcode, ops)
+    return 0
+def frstorex(opcode, ops):
+    if rcfregs2(ops[0]):
+        return storexaddr(opcode, ops)
+    return 0
+
+memshifts = { 'd': 3, 'w': 2, 'z': 2, 's': 2 }
+
+# 3 bits for RA, 3 bits for RB, 3 bits for RT for 16-bit.  for 10-bit,
+# RB and RT must match.  ??? It's not clear what that means WRT
+# register mapping of different kinds of registers, e.g. when RT is a
+# floating-point register..
+# For register+offset addresses, we support 16-imm ldi, fldi, with
+# 3-bit immediates left-shifted by 3; lwi, flsi, with 2-bit immediates
+# left-shifted by 2; ldspi for 6-bit immediate left-shifted by 3
+# biased by -256, and lwspi for 6-bit immediate left-shifted by 2 also
+# biased by -256.  fldi and flsi load to floating-point registers, the
+# others load to general-purpose registers.
+def loadxaddr(opcode, ops):
+    if rofp(ops[1]):
+        ops = (ops[0], rofreg(ops[1]), rofset(ops[1]))
+        shift = memshifts[opcode[-1]]
+        if immval(ops[2]) & ((1 << shift) - 1) is not 0:
+            return 0
+        if rcregs3(ops[1]) and immbits(ops[2]) <= shift + 3:
+            return 2
+        if regno(ops[1]) is 1 and opclass(ops[0]) is not 'fr' \
+           and (immval(ops[2]) - 256).bit_length() <= shift + 6:
+            return 2
+        # Otherwise require offset 0 for compression of non-indexed form.
+        if not regp(ops[2]):
+            return 0
+    if rcregs3(ops[1]) and rcregs3(ops[2]):
+        if regno(ops[0]) in { regno(ops[1]), regno(ops[2]) }:
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+def rloadx(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]):
+        return loadxaddr(opcode, ops)
+    return 0
+def frloadx(opcode, ops):
+    if rcfregs3(ops[0]):
+        return loadxaddr(opcode, ops)
+    return 0
+    
+# 3 bits for RA, 3 bits for RB, 3 bits for RT for 16-bit.  for 10-bit,
+# RB and RT must match.  RA must not be zero, but in 16-bit mode we
+# can swap RA and RB to make it fit.
+def addop(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]) and rcregs3(ops[2]):
+        if regno(ops[0]) in { regno(ops[1]), regno(ops[2]) }:
+            return 3
+        if regno(ops[1]) is not 0 or regno(ops[2]) is not 0:
+            return 1
+    return 0
+
+# 3 bits for RA, 3 bits for RB, 3 bits for RT for 16-bit.  for 10-bit,
+# RA and RT must match.  ??? The spec says RB, but the actual opcode
+# is subf., subtract from, and it subtracts RA from RB.  'neg.' would
+# make no sense as described there if we didn't use RA.
+def subfop(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]) and rcregs3(ops[2]):
+        if regno(ops[0]) is regno(ops[1]):
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+def negop(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]):
+        return 3
+    return 0
+
+# 3 bits for RA and 3 bits for RB.  L (op1) must be 1 for 10-bit.
+# op0 is a cr, must be zero for 10-bit.
+def cmpop(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[2]) and rcregs3(ops[3]):
+        if regno(ops[0]) is 0 and immval(ops[1]) is 1:
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+
+# 3 bits for RS, 3 bits for RB, 3 bits for RS, 16-bit only.
+def sldop(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]) and rcregs3(ops[2]):
+        return 1
+    return 0
+# same as sld, except RS must be nonzero.
+def srdop(opcode, ops):
+    if regno(ops[1]) is not 0:
+        return sldop(opcode, ops)
+    return 0
+# same as sld, except RS is given by RA, so they must be the same.
+def sradop(opcode, ops):
+    if regno(ops[0]) is regno(ops[1]):
+        return sldop(opcode, ops)
+    return 0
+
+# binary logical ops: and, nand, or, nor.
+# 3 bits for RA (nonzero), 3 bits for RB, 3 bits for RT in 16-bit mode.
+# RT is implicitly RB in 10-bit mode.
+def binlog1016ops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]) and rcregs3(ops[2]) \
+       and regno(ops[1]) is not 0:
+        # mr RT, RB AKA or RT, RB, RB takes the 10-bit encoding
+        # of the 16-bit nor; we've already ruled out r0 as RB above.
+        if regno(ops[0]) is regno(ops[2]) and opcode is not 'nor':
+            return 3
+        # or and and, with two identical inputs, stand for mr.
+        # nor and nand, likewise, stand for not, that has its
+        # own unary 10-bit encoding.
+        if regno(ops[1]) is regno(ops[2]):
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+# 3 bits for RB, 3 bits for RT in 16-bit mode.
+# RT is implicitly RB in 10-bit mode.
+def unlog1016ops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]):
+        if regno(ops[0]) is regno(ops[1]):
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+# 16-bit only logical ops; no 10-bit encoding available
+# same constraints as the 1016 ones above.
+def binlog16ops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]) and rcregs3(ops[2]) \
+       and regno(ops[1]) is not 0:
+        return 1
+    return 0
+def unlog16ops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and rcregs3(ops[1]):
+        return 1
+    return 0
+
+# binary floating-point ops
+# 3 bits for FRA (nonzero), 3 bits for FRB, 3 bits for FRT in 16-bit mode.
+# FRT is implicitly FRB in 10-bit mode.
+def binfp1016ops(opcode, ops):
+    if rcfregs3(ops[0]) and rcfregs3(ops[1]) and rcfregs3(ops[2]) \
+       and regno(ops[1]) is not 0:
+        if regno(ops[0]) is regno(ops[2]):
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+def unfp1016ops(opcode, ops):
+    if rcfregs3(ops[0]) and rcfregs3(ops[1]):
+        if regno(ops[0]) is regno(ops[1]):
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+def binfp16ops(opcode, ops):
+    if rcfregs3(ops[0]) and rcfregs3(ops[1]) and rcfregs3(ops[2]) \
+       and regno(ops[1]) is not 0:
+        return 1
+    return 0
+def unfp16ops(opcode, ops):
+    if rcfregs3(ops[0]) and rcfregs3(ops[1]):
+        return 1
+    return 0
+
+def cnvfp16ops(opcode, ops):
+    if rcfregs2(ops[0]) and rcfregs2(ops[1]):
+        return 1
+    return 0
+
+# Move between CRs.  3 bits for destination, 3 bits for source in
+# 16-bit mode.  That covers all possibilities.  For 10-bit mode, only
+# 2 bits for destination.
+def mcrfop(opcode, ops):
+    if rccregs2(ops[0]):
+        return 3
+    return 1
+# Logical ops between two CRs into one.  2 bits for destination, that
+# must coincide with one of the inputs, 3 bits for the other input.
+# 16-bit only.
+def crops(opcode, ops):
+    if rccregs2(ops[0]) and regno(ops[0]) is regno(ops[1]):
+        return 1
+    return 0
+
+# 3 bits for general-purpose register; immediate identifies the
+# special purpose register to move to: 8 for lr, 9 for ctr.  16-bit
+# only.  mtspr imm,rN moves from rN to the spr; mfspr rN,imm moves
+# from spr to rN.
+def mtsprops(opcode, ops):
+    if immval(ops[0]) in (8, 9) and rcregs3(ops[1]):
+        return 1
+    return 0
+def mfsprops(opcode, ops):
+    if immval(ops[1]) in (8, 9) and rcregs3(ops[0]):
+        return 1
+    return 0
+
+# 3 bits for nonzero general-purpose register; the immediate is a
+# per-CR mask (8-bits).  mtcr rN is mtcrf 0xFF, rN.  mfcr rN is a raw
+# opcode, not an alias.
+def mtcrfops(opcode, ops):
+    if immval(ops[0]) is 255 and rcregs3(ops[1]) and regno(ops[1]) is not 0:
+        return 1
+    return 0
+def mfcrops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and regno(ops[0]) is not 0:
+        return 1
+    return 0
+
+# 3 bits for destination and source register, must be the same.  Full
+# shift range fits.  16-imm format.
+def shiftops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and regno(ops[0]) is regno(ops[1]):
+        return 2
+    return 0
+
+# For 16-imm 'addis' and 'addi', we have 3 bits (nonzero) for the
+# destination register, source register is implied 0, the immediate
+# must either fit in signed 5-bit, left-shifted by 3, or in signed
+# 7-bit without shift.  ??? That seems backwards.
+def addiops(opcode, ops):
+    if rcregs3(ops[0]) and regno(ops[0]) is not 0 \
+       and regno(ops[1]) is 0 and imm8(ops[2]) \
+       and immbits(ops[2]) <= 8 \
+       and ((immval(ops[2]) & 7) is 0 or immbits(ops[2]) <= 7):
+        return 2
+    return maybenop(opcode, ops)
+
+# cmpdi and cmpwi are aliases to uncompressed cmp CR#, L, RA, imm16,
+# CR# being the target condition register, L being set for d rather
+# than w.  In 16-imm, CR# must be zero, RA must fit in 3 bits, and the
+# immediate must be 6 bits signed.
+def cmpiops(opcode, ops):
+    if regno(ops[0]) is 0 and immval(ops[1]) in (0,1) \
+       and rcregs3(ops[2]) and immbits(ops[3]) <= 6:
+        return 2
+    return 0
+
+# 16-imm bc, with or without LK, uses 3 bits for BI (CR0 and CR1 only),
+# and 1 bit for BO1 (to tell BO 12 from negated 4).
+def bcops(opcode, ops):
+    if immval(ops[0]) in (4,12) and regno(crbtreg(ops[1])) <= 1 \
+       and immbits(ops[2]) <= 8:
+        return 2
+    return 0
+
+# 2 bits for BI and 3 bits for BO in 10-bit encoding; one extra bit
+# for each in 16-bit.
+def bclrops(opcode, ops):
+    if immval(ops[0]) <= 15 and regno(crbtreg(ops[1])) <= 1 \
+       and immbits(ops[2]) is 0:
+        if immval(ops[0]) <= 7 and regno(crbtreg(ops[1])) is 0:
+            return 3
+        return 1
+    return 0
+
+# Map opcodes that might be compressed to a function that returns the
+# best potential encoding kind for the insn, per the numeric coding
+# below.
+copcond = {
+    'ori': maybenop,
+    # 'attn': binutils won't ever print this
+    'b': uncondbranch, 'bl': uncondbranch,
+    'bc': bcops, 'bcl': bcops,
+    'bclr': bclrops, 'bclrl': bclrops,
+    # Stores and loads, including 16-imm ones
+    'stdx': rstorex, 'stwx': rstorex,
+    'std': rstorex, 'stw': rstorex, # only offset zero
+    'stfdx': frstorex, 'stfsx': frstorex,
+    'stfd': frstorex, 'stfs': frstorex, # only offset zero
+    # Assuming lwz* rather than lwa*.
+    'ldx': rloadx, 'lwzx': rloadx,
+    'ld': rloadx, 'lwz': rloadx, # only offset zero
+    'lfdx': rloadx, 'lfsx': rloadx,
+    'lfd': rloadx, 'lfs': rloadx, # only offset zero
+    'add': addop,
+    'subf.': subfop, 'neg.': negop,
+    # Assuming cmpl stands for cmpd, i.e., cmp with L=1.
+    # cmpw is cmp with L=0, 16-bit only.
+    'cmp': cmpop,
+    'sld.': sldop, 'srd.': srdop, 'srad.': sradop,
+    'and': binlog1016ops, 'nand': binlog1016ops,
+    'or': binlog1016ops, 'nor': binlog1016ops,
+    # assuming popcnt and cntlz mean the *d opcodes.
+    'popcntd': unlog1016ops, 'cntlzd': unlog1016ops, 'extsw': unlog1016ops,
+    # not RT, RB is mapped to nand/nor RT, RB, RB.
+    'xor': binlog16ops, 'eqv': binlog16ops,
+    # 'setvl.': unlog16ops, # ??? What's 'setvl.'?
+    # assuming cnttz mean the *d opcode.
+    'cnttzd': unlog16ops, 'extsb': unlog16ops, 'extsh': unlog16ops,
+    'fsub.': binfp1016ops, 'fadd': binfp1016ops, 'fmul': binfp1016ops,
+    'fneg.': unfp1016ops,
+    'fdiv': binfp16ops,
+    'fabs.': unfp16ops, 'fmr.': unfp16ops,
+    # ??? are these the intended fp2int and int2fp, for all
+    # combinations of signed/unsigned float/double?
+    'fcfid': cnvfp16ops, 'fctidz': cnvfp16ops,
+    'fcfidu': cnvfp16ops, 'fctiduz': cnvfp16ops,
+    'fcfids': cnvfp16ops, 'fctiwz': cnvfp16ops,
+    'fcfidus': cnvfp16ops, 'fctiwuz': cnvfp16ops,
+    # Condition register opcodes.
+    'mcrf': mcrfop,
+    'crnor': crops,
+    'crandc': crops,
+    'crxor': crops,
+    'crnand': crops,
+    'crand': crops,
+    'creqv': crops,
+    'crorc': crops,
+    'cror': crops,
+    # System opcodes.
+    # 'cbank' is not a ppc opcode, not handled
+    'mtspr': mtsprops, # raw opcode for 'mtlr', 'mtctr'
+    'mfspr': mfsprops, # raw opcode for 'mflr', 'mfctr'
+    'mtcrf': mtcrfops, # raw opcode for 'mtcr'
+    'mfcr': mfcrops,
+    # 16-imm opcodes.
+    'sradi.': shiftops, 'srawi.': shiftops,
+    'addi': addiops,
+    'cmpi': cmpiops, # raw opcode for 'cmpwi', 'cmpdi'
+    # 'setvli', 'setmvli' are not ppc opcodes, not handled.
+}
+
+# v1 has 4 kinds of insns:
+
+# 0: uncompressed; leave input insn unchanged
+# 1: 16-bit compressed, only in compressed mode
+# 2: 16-imm, i.e., compressed insn that can't switch-out of compressed mode
+# 3: 10-bit compressed, may switch to compressed mode
+
+# In v1alt, we map 1, 2 and 3 to compressed (count[1]).  If we have a
+# compressing insn, and we've run out of bits from the latest
+# mode-switch insn, we output another (count[2]).
+
+count = [0,0,0]
+# Default comments for the insn kinds above.
+comments = ['', '\t; 16-bit', '\t; 6+10-bit mode']
+
+# This counts the remaining bits to use from the latest mode-switching
+# insn.
+remobits = 0
+
+for line in sys.stdin:
+    if line[-1] is '\n':
+        line = line[:-1]
+
+    match = insn.fullmatch(line)
+    if match is None:
+        print(line)
+        # Switch to uncompressed mode at function boundaries
+        remobits = 0
+        continue
+
+    addr = match['addr']
+    opcode = match['opcode']
+    operands = match['operands']
+
+    if opcode in copcond:
+        nexti = copcond[opcode](opcode,
+                               [mapop(op) for op in operands.split(',')])
+    else:
+        nexti = 0
+
+    comment = None
+
+    if nexti is not 0:
+        nexti = 1
+        if remobits is 0:
+            remobits = modebits + 1
+            print('\t\th.nop\t\t; 16-bit mode-switching prefix')
+            count[2] += 1
+
+    count[nexti] += 1
+
+    if comment is None:
+        comment = comments[nexti]
+    else:
+        comment = '\t; ' + comment
+    
+    print(line + comment)
+
+    if remobits > 0:
+        remobits -= 1
+
+transition_bytes = 2 * count[2]
+compressed_bytes = 2 * count[1]
+uncompressed_bytes = 4 * count[0]
+total_bytes = transition_bytes + compressed_bytes + uncompressed_bytes
+original_bytes = 2 * compressed_bytes + uncompressed_bytes
+
+print()
+print('Summary')
+print('32-bit uncompressed instructions: %i' % count[0])
+print('16-bit compressed instructions: %i' % count[1])
+print('16-bit mode-switching nops: %i' % count[2])
+print('Compressed size estimate: %i' % total_bytes)
+print('Original size: %i' % original_bytes)
+print('Compressed/original ratio: %f' % (total_bytes / original_bytes))
index 6710b0a9a5687302f3d43ef339c5836b69e24b74..f922101bef07fd6b4430ee9a1070b2623667f381 100644 (file)
@@ -1,3 +1,17 @@
+2020-12-20
+
+       * 532: Implemented logic for mode-switching 32-bit insns with 6
+       bits for the opcode, a 16-bit embedded compressed insn, and 10
+       bits corresponding to subsequent insns, to tell whether or not
+       each of them is compressed.  This nearly doubled the compression
+       rate, using one such mode-switching insn per 3 compressed insns.
+       (1:48)
+
+2020-12-14
+
+       * 532: Reported on compression ratio findings and analyses.
+       (1:06)
+
 2020-12-13
 
        * 532: Questioned some bullets under 16-imm opcodes.  Implemented