added stdsx instruction
[openpower-isa.git] / openpower / isa / simplev.mdwn
index aa8e692f8c836487cea3c0939c08f7569ef644d0..33a02e6612065f290d840e15a596dfc2177de5e5 100644 (file)
@@ -11,7 +11,7 @@ SVL-Form
 Pseudo-code:
 
     if SVi[3:4] = 0b11 then
-        # store subvl, pack and unpack in SVSTATE
+        # store pack and unpack in SVSTATE
         SVSTATE[53] <- SVi[5]
         SVSTATE[54] <- SVi[6]
         RT <- [0]*62 || SVSTATE[53:54]
@@ -33,40 +33,34 @@ SVL-Form
 Pseudo-code:
 
     overflow <- 0b0
-    if (vf & (¬vs) & ¬(ms)) = 1 then
-        step <- SVSTATE_NEXT(SVi, 0b0)
-        if _RT != 0 then
-           GPR(_RT) <- [0]*57 || step
-    else
-        VLimm <- SVi + 1
-        # set or get MVL
-        if ms = 1 then MVL <- VLimm[0:6]
-        else           MVL <- SVSTATE[0:6]
-        # set or get VL
-        if vs = 0                then VL <- SVSTATE[7:13]
-        else if _RA != 0         then
-            if (RA) >u 0b1111111 then
-                VL <- 0b1111111
-                overflow <- 0b1
-            else                      VL <- (RA)[57:63]
-        else if _RA != 0         then VL <- (RA)[57:63]
-        else if _RT = 0          then VL <- VLimm[0:6]
-        else if CTR >u 0b1111111 then
+    VLimm <- SVi + 1
+    # set or get MVL
+    if ms = 1 then MVL <- VLimm[0:6]
+    else           MVL <- SVSTATE[0:6]
+    # set or get VL
+    if vs = 0                then VL <- SVSTATE[7:13]
+    else if _RA != 0         then
+        if (RA) >u 0b1111111 then
             VL <- 0b1111111
             overflow <- 0b1
-        else                          VL <- CTR[57:63]
-        # limit VL to within MVL
-        if VL >u MVL then
-            overflow <- 0b1
-            VL <- MVL
-        SVSTATE[0:6] <- MVL
-        SVSTATE[7:13] <- VL
-        if _RT != 0 then
-           GPR(_RT) <- [0]*57 || VL
-        if ((¬vs) & ¬(ms)) = 0 then
-            # set requested Vertical-First mode, clear persist
-            SVSTATE[63] <- vf
-            SVSTATE[62] <- 0b0
+        else                      VL <- (RA)[57:63]
+    else if _RT = 0          then VL <- VLimm[0:6]
+    else if CTR >u 0b1111111 then
+        VL <- 0b1111111
+        overflow <- 0b1
+    else                          VL <- CTR[57:63]
+    # limit VL to within MVL
+    if VL >u MVL then
+        overflow <- 0b1
+        VL <- MVL
+    SVSTATE[0:6] <- MVL
+    SVSTATE[7:13] <- VL
+    if _RT != 0 then
+       GPR(_RT) <- [0]*57 || VL
+    # MAXVL is a static "state-reset".
+    if ms = 1 then
+        SVSTATE[63] <- vf   # set Vertical-First mode
+        SVSTATE[62] <- 0b0  # clear persist bit
 
 Special Registers Altered:
 
@@ -105,6 +99,7 @@ Pseudo-code:
 
     # for convenience, VL to be calculated and stored in SVSTATE
     vlen <- [0] * 7
+    mscale[0:5] <- 0b000001 # for scaling MAXVL
     itercount[0:6] <- [0] * 7
     SVSTATE[0:31] <- [0] * 32
     # only overwrite REMAP if "persistence" is zero
@@ -125,7 +120,10 @@ Pseudo-code:
     # set schedule up for multiply
     if (SVrm = 0b0000) then
         # VL in Matrix Multiply is xd*yd*zd
-        n <- (0b00 || SVxd) * (0b00 || SVyd) * (0b00 || SVzd)
+        xd <- (0b00 || SVxd) + 1
+        yd <- (0b00 || SVyd) + 1
+        zd <- (0b00 || SVzd) + 1
+        n <- xd * yd * zd
         vlen[0:6] <- n[14:20]
         # set up template in SVSHAPE0, then copy to 1-3
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
@@ -156,6 +154,7 @@ Pseudo-code:
         # for FRA and FRT
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
         SVSHAPE0[12:17] <- (0b0 || SVzd)   # zdim - "striding" (2D FFT)
+        mscale <- (0b0 || SVzd) + 1
         SVSHAPE0[30:31] <- 0b01          # Butterfly mode
         # copy
         SVSHAPE1[0:31] <- SVSHAPE0[0:31]
@@ -165,10 +164,9 @@ Pseudo-code:
         # FRC (coefficients)
         SVSHAPE2[28:29] <- 0b10           # k schedule
     # set schedule up for (i)DCT Inner butterfly
-    # SVrm Mode 2 (Mode 6 for iDCT) is for pre-calculated coefficients,
     # SVrm Mode 4 (Mode 12 for iDCT) is for on-the-fly (Vertical-First Mode)
-    if ((SVrm = 0b0010) | (SVrm = 0b0100) |
-        (SVrm = 0b1010) | (SVrm = 0b1100)) then
+    if ((SVrm = 0b0100) |
+        (SVrm = 0b1100)) then
         # calculate O(N log2 N)
         n <- [0] * 3
         do while n < 5
@@ -181,17 +179,15 @@ Pseudo-code:
         # set up FRB and FRS
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
         SVSHAPE0[12:17] <- (0b0 || SVzd)   # zdim - "striding" (2D DCT)
-        if (SVrm = 0b1010) | (SVrm = 0b1100) then
+        mscale <- (0b0 || SVzd) + 1
+        if (SVrm = 0b1100) then
             SVSHAPE0[30:31] <- 0b11          # iDCT mode
             SVSHAPE0[18:20] <- 0b011         # iDCT Inner Butterfly sub-mode
         else
             SVSHAPE0[30:31] <- 0b01          # DCT mode
             SVSHAPE0[18:20] <- 0b001         # DCT Inner Butterfly sub-mode
             SVSHAPE0[21:23] <- 0b001         # "inverse" on outer loop
-        if (SVrm = 0b1100) | (SVrm = 0b0100) then
-            SVSHAPE0[6:11] <- 0b000011       # (i)DCT Inner Butterfly mode 4
-        else
-            SVSHAPE0[6:11] <- 0b000001       # (i)DCT Inner Butterfly mode 2
+        SVSHAPE0[6:11] <- 0b000011       # (i)DCT Inner Butterfly mode 4
         # copy
         SVSHAPE1[0:31] <- SVSHAPE0[0:31]
         SVSHAPE2[0:31] <- SVSHAPE0[0:31]
@@ -201,6 +197,7 @@ Pseudo-code:
         SVSHAPE0[28:29] <- 0b01           # j+halfstep schedule
         # for cos coefficient
         SVSHAPE2[28:29] <- 0b10           # ci (k for mode 4) schedule
+        SVSHAPE2[12:17] <- 0b000000       # reset costable "striding" to 1
         if (SVrm != 0b0100) & (SVrm != 0b1100) then
             SVSHAPE3[28:29] <- 0b11           # size schedule
     # set schedule up for (i)DCT Outer butterfly
@@ -222,6 +219,8 @@ Pseudo-code:
         # set up template in SVSHAPE0, then copy to 1-3
         # set up FRB and FRS
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
+        SVSHAPE0[12:17] <- (0b0 || SVzd)   # zdim - "striding" (2D DCT)
+        mscale <- (0b0 || SVzd) + 1
         if (SVrm = 0b1011) then
             SVSHAPE0[30:31] <- 0b11      # iDCT mode
             SVSHAPE0[18:20] <- 0b011     # iDCT Outer Butterfly sub-mode
@@ -231,10 +230,12 @@ Pseudo-code:
             SVSHAPE0[18:20] <- 0b100     # DCT Outer Butterfly sub-mode
         SVSHAPE0[6:11] <- 0b000010       # DCT Butterfly mode
         # copy
-        SVSHAPE1[0:31] <- SVSHAPE0[0:31]
-        SVSHAPE2[0:31] <- SVSHAPE0[0:31]
+        SVSHAPE1[0:31] <- SVSHAPE0[0:31] # j+halfstep schedule
+        SVSHAPE2[0:31] <- SVSHAPE0[0:31] # costable coefficients
         # for FRA and FRT
         SVSHAPE1[28:29] <- 0b01           # j+halfstep schedule
+        # reset costable "striding" to 1
+        SVSHAPE2[12:17] <- 0b000000
     # set schedule up for DCT COS table generation
     if (SVrm = 0b0101) | (SVrm = 0b1101) then
         # calculate O(N log2 N)
@@ -251,6 +252,8 @@ Pseudo-code:
         # set up template in SVSHAPE0, then copy to 1-3
         # set up FRB and FRS
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
+        SVSHAPE0[12:17] <- (0b0 || SVzd)   # zdim - "striding" (2D DCT)
+        mscale <- (0b0 || SVzd) + 1
         SVSHAPE0[30:31] <- 0b01          # DCT/FFT mode
         SVSHAPE0[6:11] <- 0b000100       # DCT Inner Butterfly COS-gen mode
         if (SVrm = 0b0101) then
@@ -266,6 +269,8 @@ Pseudo-code:
         vlen[0:6] <- (0b00 || SVxd) + 0b0000001
         # set up template in SVSHAPE0
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
+        SVSHAPE0[12:17] <- (0b0 || SVzd)   # zdim - "striding" (2D DCT)
+        mscale <- (0b0 || SVzd) + 1
         if (SVrm = 0b1110) then
             SVSHAPE0[18:20] <- 0b001     # DCT opposite half-swap
         if (SVrm = 0b1111) then
@@ -273,32 +278,63 @@ Pseudo-code:
         else
             SVSHAPE0[30:31] <- 0b11          # DCT mode
         SVSHAPE0[6:11] <- 0b000101       # DCT "half-swap" mode
-    # set schedule up for parallel reduction
+    # set schedule up for parallel reduction or prefix-sum
     if (SVrm = 0b0111) then
+        # is scan/prefix-sum
+        is_scan <- SVyd = 2
         # calculate the total number of operations (brute-force)
         vlen[0:6] <- [0] * 7
         itercount[0:6] <- (0b00 || SVxd) + 0b0000001
-        step[0:6] <- 0b0000001
-        i[0:6] <- 0b0000000
-        do while step <u itercount
-            newstep <- step[1:6] || 0b0
-            j[0:6] <- 0b0000000
-            do while (j+step <u itercount)
-                j <- j + newstep
-                i <- i + 1
-            step <- newstep
-        # VL in Parallel-Reduce is the number of operations
-        vlen[0:6] <- i
+        if is_scan then
+            # prefix sum algorithm with operations replaced with
+            # incrementing vlen
+            dist <- 1
+            vlen[0:6] <- 0
+            do while dist <u itercount
+                start <- dist * 2 - 1
+                step <- dist * 2
+                i <- start
+                do while i <u itercount
+                    vlen[0:6] <- vlen[0:6] + 1
+                    i <- i + step
+                dist <- dist * 2
+            dist <- dist / 2
+            do while dist != 0
+                i <- dist * 3 - 1
+                do while i <u itercount
+                    vlen[0:6] <- vlen[0:6] + 1
+                    i <- i + dist * 2
+                dist <- dist / 2
+        else
+            step <- 0b0000001
+            i <- 0b0000000
+            do while step <u itercount
+                newstep <- step[1:6] || 0b0
+                j[0:6] <- 0b0000000
+                do while (j+step <u itercount)
+                    j <- j + newstep
+                    i <- i + 1
+                step <- newstep
+            # VL in Parallel-Reduce is the number of operations
+            vlen[0:6] <- i
         # set up template in SVSHAPE0, then copy to 1. only 2 needed
         SVSHAPE0[0:5] <- (0b0 || SVxd)   # xdim
-        SVSHAPE0[30:31] <- 0b10          # parallel reduce submode
+        SVSHAPE0[12:17] <- (0b0 || SVzd)   # zdim - "striding" (2D DCT)
+        mscale <- (0b0 || SVzd) + 1
+        SVSHAPE0[30:31] <- 0b10          # parallel reduce/prefix submode
         # copy
         SVSHAPE1[0:31] <- SVSHAPE0[0:31]
-        # set up right operand (left operand 28:29 is zero)
-        SVSHAPE1[28:29] <- 0b01           # right operand
+        # set up submodes: parallel or prefix
+        SVSHAPE0[28:29] <- 0b00   # left operand
+        SVSHAPE1[28:29] <- 0b01   # right operand
+        if is_scan then
+            SVSHAPE0[28:29] <- 0b10   # left operand
+            SVSHAPE1[28:29] <- 0b11   # right operand
     # set VL, MVL and Vertical-First
-    SVSTATE[0:6] <- vlen
-    SVSTATE[7:13] <- vlen
+    m[0:12] <- vlen * mscale
+    maxvl[0:6] <- m[6:12]
+    SVSTATE[0:6] <- maxvl  # MAVXL
+    SVSTATE[7:13] <- vlen  # VL
     SVSTATE[63] <- vf
 
 Special Registers Altered:
@@ -334,8 +370,7 @@ Pseudo-code:
         shape[0:5] <- (0b0 || SVd) # ydim
     shape[12:17] <- (0b0 || SVG)        # SVGPR
     shape[28:29] <- ew                  # element-width override
-    if sk = 1 then shape[28:29] <- 0b01 # skip 1st dimension
-    else           shape[28:29] <- 0b00 # no skipping
+    shape[21] <- sk                     # skip 1st dimension
     # select the mode for updating SVSHAPEs
     SVSTATE[62] <- mm # set or clear persistence
     if mm = 0 then