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[libreriscv.git] / simple_v_extension.mdwn
index f851675fb47d56abab5ad37cd375c09c31ea8c3b..9286fbfc075ab227e316e429e7394390d6e26111 100644 (file)
@@ -1,21 +1,19 @@
 # Variable-width Variable-packed SIMD / Simple-V / Parallelism Extension Proposal
 
-[[!toc ]]
-
-# Summary
-
 Key insight: Simple-V is intended as an abstraction layer to provide
 a consistent "API" to parallelisation of existing *and future* operations.
 *Actual* internal hardware-level parallelism is *not* required, such
 that Simple-V may be viewed as providing a "compact" or "consolidated"
 means of issuing multiple near-identical arithmetic instructions to an
-instruction queue (FILO), pending execution.
+instruction queue (FIFO), pending execution.
 
 *Actual* parallelism, if added independently of Simple-V in the form
 of Out-of-order restructuring (including parallel ALU lanes) or VLIW
 implementations, or SIMD, or anything else, would then benefit *if*
 Simple-V was added on top.
 
+[[!toc ]]
+
 # Introduction
 
 This proposal exists so as to be able to satisfy several disparate
@@ -23,7 +21,7 @@ requirements: power-conscious, area-conscious, and performance-conscious
 designs all pull an ISA and its implementation in different conflicting
 directions, as do the specific intended uses for any given implementation.
 
-Additionally, the existing P (SIMD) proposal and the V (Vector) proposals,
+The existing P (SIMD) proposal and the V (Vector) proposals,
 whilst each extremely powerful in their own right and clearly desirable,
 are also:
 
@@ -33,15 +31,36 @@ are also:
   analysis and review purposes) prohibitively expensive
 * Both contain partial duplication of pre-existing RISC-V instructions
   (an undesirable characteristic)
-* Both have independent and disparate methods for introducing parallelism
-  at the instruction level.
+* Both have independent, incompatible and disparate methods for introducing
+  parallelism at the instruction level
 * Both require that their respective parallelism paradigm be implemented
   along-side and integral to their respective functionality *or not at all*.
 * Both independently have methods for introducing parallelism that
   could, if separated, benefit
   *other areas of RISC-V not just DSP or Floating-point respectively*.
 
-Therefore it makes a huge amount of sense to have a means and method
+There are also key differences between Vectorisation and SIMD (full
+details outlined in the Appendix), the key points being:
+
+* SIMD has an extremely seductively compelling ease of implementation argument:
+  each operation is passed to the ALU, which is where the parallelism
+  lies.  There is *negligeable* (if any) impact on the rest of the core
+  (with life instead being made hell for compiler writers and applications
+  writers due to extreme ISA proliferation).
+* By contrast, Vectorisation has quite some complexity (for considerable
+  flexibility, reduction in opcode proliferation and much more).
+* Vectorisation typically includes much more comprehensive memory load
+  and store schemes (unit stride, constant-stride and indexed), which
+  in turn have ramifications: virtual memory misses (TLB cache misses)
+  and even multiple page-faults... all caused by a *single instruction*,
+  yet with a clear benefit that the regularisation of LOAD/STOREs can
+  be optimised for minimal impact on caches and maximised throughput.
+* By contrast, SIMD can use "standard" memory load/stores (32-bit aligned
+  to pages), and these load/stores have absolutely nothing to do with the
+  SIMD / ALU engine, no matter how wide the operand.  Simplicity but with
+  more impact on instruction and data caches.
+
+Overall it makes a huge amount of sense to have a means and method
 of introducing instruction parallelism in a flexible way that provides
 implementors with the option to choose exactly where they wish to offer
 performance improvements and where they wish to optimise for power
@@ -52,148 +71,27 @@ Additionally it makes sense to *split out* the parallelism inherent within
 each of P and V, and to see if each of P and V then, in *combination* with
 a "best-of-both" parallelism extension, could be added on *on top* of
 this proposal, to topologically provide the exact same functionality of
-each of P and V.
+each of P and V.  Each of P and V then can focus on providing the best
+operations possible for their respective target areas, without being
+hugely concerned about the actual parallelism.
 
 Furthermore, an additional goal of this proposal is to reduce the number
 of opcodes utilised by each of P and V as they currently stand, leveraging
 existing RISC-V opcodes where possible, and also potentially allowing
 P and V to make use of Compressed Instructions as a result.
 
-**TODO**: reword this to better suit this document:
-
-Having looked at both P and V as they stand, they're _both_ very much
-"separate engines" that, despite both their respective merits and
-extremely powerful features, don't really cleanly fit into the RV design
-ethos (or the flexible extensibility) and, as such, are both in danger
-of not being widely adopted.  I'm inclined towards recommending:
-
-* splitting out the DSP aspects of P-SIMD to create a single-issue DSP
-* splitting out the polymorphism, esoteric data types (GF, complex
-  numbers) and unusual operations of V to create a single-issue "Esoteric
-  Floating-Point" extension
-* splitting out the loop-aspects, vector aspects and data-width aspects
-  of both P and V to a *new* "P-SIMD / Simple-V" and requiring that they
-  apply across *all* Extensions, whether those be DSP, M, Base, V, P -
-  everything.
-
-**TODO**: propose overflow registers be actually one of the integer regs
-(flowing to multiple regs).
-
-**TODO**: propose "mask" (predication) registers likewise.  combination with
-standard RV instructions and overflow registers extremely powerful
-
-## CSRs marking registers as Vector
-
-A 32-bit CSR would be needed (1 bit per integer register) to indicate
-whether a register was, if referred to, implicitly to be treated as
-a vector.
-
-A second 32-bit CSR would be needed (1 bit per floating-point register)
-to indicate whether a floating-point register was to be treated as a
-vector.
-
-In this way any standard (current or future) operation involving
-register operands may detect if the operation is to be vector-vector,
-vector-scalar or scalar-scalar (standard) simply through a single
-bit test.
-
-## CSR vector-length and CSR SIMD packed-bitwidth
-
-**TODO** analyse each of these:
-
-* splitting out the loop-aspects, vector aspects and data-width aspects
-* integer reg 0 *and* fp reg0 share CSR vlen 0 *and* CSR packed-bitwidth 0
-* integer reg 1 *and* fp reg1 share CSR vlen 1 *and* CSR packed-bitwidth 1
-* ....
-* .... 
-
-instead:
-
-* CSR vlen 0 *and* CSR packed-bitwidth 0 register contain extra bits
-  specifying an *INDEX* of WHICH int/fp register they refer to
-* CSR vlen 1 *and* CSR packed-bitwidth 1 register contain extra bits
-  specifying an *INDEX* of WHICH int/fp register they refer to
-* ...
-* ...
-
-Have to be very *very* careful about not implementing too few of those
-(or too many).  Assess implementation impact on decode latency.  Is it
-worth it?
-
-Implementation of the latter:
-
-Operation involving (referring to) register M:
-
-    bitwidth = default # default for opcode?
-    vectorlen = 1 # scalar
-    
-    for (o = 0, o < 2, o++)
-      if (CSR-Vector_registernum[o] == M)
-          bitwidth = CSR-Vector_bitwidth[o]
-          vectorlen = CSR-Vector_len[o]
-          break
-
-and for the former it would simply be:
-
-    bitwidth = CSR-Vector_bitwidth[M]
-    vectorlen = CSR-Vector_len[M]
-
-Alternatives:
-
-* One single "global" vector-length CSR
-
-## Stride
-
-**TODO**: propose two LOAD/STORE offset CSRs, which mark a particular
-register as being "if you use this reg in LOAD/STORE, use the offset
-amount CSRoffsN (N=0,1) instead of treating LOAD/STORE as contiguous".
-can be used for matrix spanning.
-
-> For LOAD/STORE, could a better option be to interpret the offset in the 
-> opcode as a stride instead, so "LOAD t3, 12(t2)" would, if t3 is 
-> configured as a length-4 vector base, result in t3 = *t2, t4 = *(t2+12), 
-> t5 = *(t2+24), t6 = *(t2+32)?  Perhaps include a bit in the 
-> vector-control CSRs to select between offset-as-stride and unit-stride 
-> memory accesses? 
-
-So there would be an instruction like this:
-
-| SETOFF | On=rN | OBank={float|int} | Smode={offs|unit} | OFFn=rM |
-| opcode | 5 bit | 1 bit             | 1 bit             | 5 bit, OFFn=XLEN |
-
-
-which would mean:
-
-* CSR-Offset register n <= (float|int) register number N
-* CSR-Offset Stride-mode = offset or unit
-* CSR-Offset amount register n = contents of register M
-
-LOAD rN, ldoffs(rM) would then be (assuming packed bit-width not set):
-
-    offs = 0
-    stride = 1
-    vector-len = CSR-Vector-length register N
-  
-    for (o = 0, o < 2, o++)
-      if (CSR-Offset register o == M)
-          offs = CSR-Offset amount register o
-          if CSR-Offset Stride-mode == offset:
-              stride = ldoffs
-          break
-   
-    for (i = 0, i < vector-len; i++)
-      r[N+i] = mem[(offs*i + r[M+i])*stride]
-
 # Analysis and discussion of Vector vs SIMD
 
-There are four combined areas between the two proposals that help with
-parallelism without over-burdening the ISA with a huge proliferation of
+There are six combined areas between the two proposals that help with
+parallelism (increased performance, reduced power / area) without
+over-burdening the ISA with a huge proliferation of
 instructions:
 
 * Fixed vs variable parallelism (fixed or variable "M" in SIMD)
 * Implicit vs fixed instruction bit-width (integral to instruction or not)
 * Implicit vs explicit type-conversion (compounded on bit-width)
 * Implicit vs explicit inner loops.
+* Single-instruction LOAD/STORE.
 * Masks / tagging (selecting/preventing certain indexed elements from execution)
 
 The pros and cons of each are discussed and analysed below.
@@ -211,6 +109,13 @@ Thus, SIMD, no matter what width is chosen, is never going to be acceptable
 for general-purpose computation, and in the context of developing a
 general-purpose ISA, is never going to satisfy 100 percent of implementors.
 
+To explain this further: for increased workloads over time, as the
+performance requirements increase for new target markets, implementors
+choose to extend the SIMD width (so as to again avoid mixing parallelism
+into the instruction issue phases: the primary "simplicity" benefit of
+SIMD in the first place), with the result that the entire opcode space
+effectively doubles with each new SIMD width that's added to the ISA.
+
 That basically leaves "variable-length vector" as the clear *general-purpose*
 winner, at least in terms of greatly simplifying the instruction set,
 reducing the number of instructions required for any given task, and thus
@@ -233,7 +138,7 @@ burdensome to implementations, given that instruction decode already has
 to direct the operation to a correctly-sized width ALU engine, anyway.
 
 Not least: in places where an ISA was previously constrained (due for
-whatever reason, including limitations of the available operand spcace),
+whatever reason, including limitations of the available operand space),
 implicit bit-width allows the meaning of certain operations to be
 type-overloaded *without* pollution or alteration of frozen and immutable
 instructions, in a fully backwards-compatible fashion.
@@ -246,13 +151,16 @@ integer (and floating point) of various sizes is automatically inferred
 due to "type tagging" that is set with a special instruction.  A register
 will be *specifically* marked as "16-bit Floating-Point" and, if added
 to an operand that is specifically tagged as "32-bit Integer" an implicit
-type-conversion will take placce *without* requiring that type-conversion
+type-conversion will take place *without* requiring that type-conversion
 to be explicitly done with its own separate instruction.
 
 However, implicit type-conversion is not only quite burdensome to
 implement (explosion of inferred type-to-type conversion) but also is
 never really going to be complete.  It gets even worse when bit-widths
-also have to be taken into consideration.
+also have to be taken into consideration.  Each new type results in
+an increased O(N^2) conversion space that, as anyone who has examined
+python's source code (which has built-in polymorphic type-conversion),
+knows that the task is more complex than it first seems.
 
 Overall, type-conversion is generally best to leave to explicit
 type-conversion instructions, or in definite specific use-cases left to
@@ -281,6 +189,33 @@ applied to embedded processors" (ZOLC), optimising only the single
 inner loop seems inadequate, tending to suggest that ZOLC may be
 better off being proposed as an entirely separate Extension.
 
+## Single-instruction LOAD/STORE
+
+In traditional Vector Architectures there are instructions which
+result in multiple register-memory transfer operations resulting
+from a single instruction.  They're complicated to implement in hardware,
+yet the benefits are a huge consistent regularisation of memory accesses
+that can be highly optimised with respect to both actual memory and any
+L1, L2 or other caches.  In Hwacha EECS-2015-263 it is explicitly made
+clear the consequences of getting this architecturally wrong:
+L2 cache-thrashing at the very least.
+
+Complications arise when Virtual Memory is involved: TLB cache misses
+need to be dealt with, as do page faults.  Some of the tradeoffs are
+discussed in <http://people.eecs.berkeley.edu/~krste/thesis.pdf>, Section
+4.6, and an article by Jeff Bush when faced with some of these issues
+is particularly enlightening
+<https://jbush001.github.io/2015/11/03/lost-in-translation.html>
+
+Interestingly, none of this complexity is faced in SIMD architectures...
+but then they do not get the opportunity to optimise for highly-streamlined
+memory accesses either.
+
+With the "bang-per-buck" ratio being so high and the indirect improvement
+in L1 Instruction Cache usage (reduced instruction count), as well as
+the opportunity to optimise L1 and L2 cache usage, the case for including
+Vector LOAD/STORE is compelling.
+
 ## Mask and Tagging (Predication)
 
 Tagging (aka Masks aka Predication) is a pseudo-method of implementing
@@ -300,8 +235,8 @@ So these are the ways in which conditional execution may be implemented:
 * explicit compare and branch: BNE x, y -> offs would jump offs
   instructions if x was not equal to y
 * explicit store of tag condition: CMP x, y -> tagbit
-* implicit (condition-code) ADD results in a carry, carry bit implicitly
-  (or sometimes explicitly) goes into a "tag" (mask) register
+* implicit (condition-code) such as ADD results in a carry, carry bit
+  implicitly (or sometimes explicitly) goes into a "tag" (mask) register
 
 The first of these is a "normal" branch method, which is flat-out impossible
 to parallelise without look-ahead and effectively rewriting instructions.
@@ -330,87 +265,20 @@ condition-codes or predication.  By adding a CSR it becomes possible
 to also tag certain registers as "predicated if referenced as a destination".
 Example:
 
-    // in future operations if r0 is the destination use r5 as 
+    // in future operations from now on, if r0 is the destination use r5 as
     // the PREDICATION register
-    IMPLICICSRPREDICATE r0, r5
-    // store the compares in r5 as the PREDICATION register 
+    SET_IMPLICIT_CSRPREDICATE r0, r5
+    // store the compares in r5 as the PREDICATION register
     CMPEQ8 r5, r1, r2
-    // r0 is used here.  ah ha!  that means it's predicated using r5! 
+    // r0 is used here.  ah ha!  that means it's predicated using r5!
     ADD8 r0, r1, r3
 
-With enough registers (and there are enough registers) some fairly
+With enough registers (and in RISC-V there are enough registers) some fairly
 complex predication can be set up and yet still execute without significant
 stalling, even in a simple non-superscalar architecture.
 
-### Retro-fitting Predication into branch-explicit ISA
-
-One of the goals of this parallelism proposal is to avoid instruction
-duplication.  However, with the base ISA having been designed explictly
-to *avoid* condition-codes entirely, shoe-horning predication into it
-bcomes quite challenging.
-
-However what if all branch instructions, if referencing a vectorised
-register, were instead given *completely new analogous meanings* that
-resulted in a parallel bit-wise predication register being set?  This
-would have to be done for both C.BEQZ and C.BNEZ, as well as BEQ, BNE,
-BLT and BGE.
-
-We might imagine that FEQ, FLT and FLT would also need to be converted,
-however these are effectively *already* in the precise form needed and
-do not need to be converted *at all*!  The difference is that FEQ, FLT
-and FLE *specifically* write a 1 to an integer register if the condition
-holds, and 0 if not.  All that needs to be done here is to say, "if
-the integer register is tagged with a bit that says it is a predication
-register, the **bit** in the integer register is set based on the
-current vector index" instead.
-
-There is, in the standard Conditional Branch instruction, more than
-adequate space to interpret it in a similar fashion:
-
-[[!table  data="""
-  31    |30 ..... 25 |24 ... 20 | 19 ... 15 | 14 ...... 12 | 11 .......  8 |      7  | 6 ....... 0 |
-imm[12] | imm[10:5]  |        rs2 |     rs1 |       funct3 |      imm[4:1] | imm[11] |    opcode   |
- 1      |        6   |      5   |      5    |       3      |     4         |  1      |   7         |
-   offset[12,10:5]  ||    src2  |    src1   |  BEQ         |    offset[11,4:1]      || BRANCH      |
-"""]]
-
-This would become:
-
-[[!table  data="""
-  31    |30 ..... 25 |24 ... 20 | 19 ... 15 | 14 ...... 12 | 11 .......  8 |      7  | 6 ....... 0 |
-imm[12] | imm[10:5]  |        rs2 |     rs1 |       funct3 |      imm[4:1] | imm[11] |    opcode   |
- 1      |        6   |      5   |      5    |       3      |     4         |  1      |   7         |
-   reserved         ||    src2  |    src1   |  BEQ         |   predicate rs3        || BRANCH      |
-"""]]
-
-Similarly the C.BEQZ and C.BNEZ instruction format may be retro-fitted,
-with the interesting side-effect that there is space within what is presently
-the "immediate offset" field to reinterpret that to add in not only a bit
-field to distinguish between floating-point compare and integer compare,
-not only to add in a second source register, but also use some of the bits as
-a predication target as well.
-
-[[!table  data="""
-15 ...... 13 | 12 ...........  10 | 9..... 7 | 6 ................. 2 | 1 .. 0 |
-   funct3    |       imm          |   rs10   |         imm           |   op   |
-      3      |         3          |    3     |           5           |   2    |
-   C.BEQZ    |   offset[8,4:3]    |   src    |   offset[7:6,2:1,5]   |   C1   |
-"""]]
-
-Now uses the CS format:
-
-[[!table  data="""
-15 ...... 13 | 12 ...........  10 | 9..... 7 | 6 .. 5 | 4......... 2 | 1 .. 0 |
-   funct3    |       imm          |   rs10   |  imm   |              |   op   |
-      3      |         3          |    3     |  2     |  3           |   2    |
-   C.BEQZ    |   predicate rs3    |   src1   |  I/F B | src2         |   C1   |
-"""]]
-
-Bit 6 would be decoded as "operation refers to Integer or Float" including
-interpreting src1 and src2 accordingly as outlined in Table 12.2 of the
-"C" Standard, version 2.0,
-whilst Bit 5 would allow the operation to be extended, in combination with
-funct3 = 110 or 111: a combination of four distinct comparison operators.
+(For details on how Branch Instructions would be retro-fitted to indirectly
+predicated equivalents, see Appendix)
 
 ## Conclusions
 
@@ -423,6 +291,7 @@ follows:
 * Implicit (indirect) vs fixed (integral) instruction bit-width: <b>indirect</b>
 * Implicit vs explicit type-conversion: <b>explicit</b>
 * Implicit vs explicit inner loops: <b>implicit but best done separately</b>
+* Single-instruction Vector LOAD/STORE: <b>Complex but highly beneficial</b>
 * Tag or no-tag: <b>Complex but highly beneficial</b>
 
 In particular:
@@ -438,19 +307,9 @@ In particular:
   i.e. *without* requiring a super-scalar or out-of-order architecture,
   but doing a proper, full job (ZOLC) is an entirely different matter.
 
-Constructing a SIMD/Simple-Vector proposal based around four of these five
+Constructing a SIMD/Simple-Vector proposal based around four of these six
 requirements would therefore seem to be a logical thing to do.
 
-# Instruction Format
-
-**TODO** *basically borrow from both P and V, which should be quite simple
-to do, with the exception of Tag/no-tag, which needs a bit more
-thought.  V's Section 17.19 of Draft V2.3 spec is reminiscent of B's BGS
-gather-scatterer, and, if implemented, could actually be a really useful
-way to span 8-bit up to 64-bit groups of data, where BGS as it stands
-and described by Clifford does **bits** of up to 16 width.  Lots to
-look at and investigate!*
-
 # Note on implementation of parallelism
 
 One extremely important aspect of this proposal is to respect and support
@@ -475,562 +334,506 @@ basis* whether and how much "Virtual Parallelism" to deploy.
 
 It is absolutely critical to note that it is proposed that such choices MUST
 be **entirely transparent** to the end-user and the compiler.  Whilst
-a Vector (varible-width SIM) may not precisely match the width of the
+a Vector (varible-width SIMD) may not precisely match the width of the
 parallelism within the implementation, the end-user **should not care**
 and in this way the performance benefits are gained but the ISA remains
 straightforward.  All that happens at the end of an instruction run is: some
 parallel units (if there are any) would remain offline, completely
 transparently to the ISA, the program, and the compiler.
 
-The "SIMD considered harmful" trap of having huge complexity and extra
+To make that clear: should an implementor choose a particularly wide
+SIMD-style ALU, each parallel unit *must* have predication so that
+the parallel SIMD ALU may emulate variable-length parallel operations.
+Thus the "SIMD considered harmful" trap of having huge complexity and extra
 instructions to deal with corner-cases is thus avoided, and implementors
 get to choose precisely where to focus and target the benefits of their
 implementation efforts, without "extra baggage".
 
-# Example of vector / vector, vector / scalar, scalar / scalar => vector add
-
-    register CSRvectorlen[XLEN][4]; # not quite decided yet about this one...
-    register CSRpredicate[XLEN][4]; # 2^4 is max vector length
-    register CSRreg_is_vectorised[XLEN]; # just for fun support scalars as well
-    register x[32][XLEN];
-
-    function op_add(rd, rs1, rs2, predr)
-    {
-       /* note that this is ADD, not PADD */
-       int i, id, irs1, irs2;
-       # checks CSRvectorlen[rd] == CSRvectorlen[rs] etc. ignored
-       # also destination makes no sense as a scalar but what the hell...
-       for (i = 0, id=0, irs1=0, irs2=0; i<CSRvectorlen[rd]; i++)
-          if (CSRpredicate[predr][i]) # i *think* this is right...
-             x[rd+id] <= x[rs1+irs1] + x[rs2+irs2];
-          # now increment the idxs
-          if (CSRreg_is_vectorised[rd]) # bitfield check rd, scalar/vector?
-             id += 1;
-          if (CSRreg_is_vectorised[rs1]) # bitfield check rs1, scalar/vector?
-             irs1 += 1;
-          if (CSRreg_is_vectorised[rs2]) # bitfield check rs2, scalar/vector?
-             irs2 += 1;
-    }
-
-# V-Extension to Simple-V Comparative Analysis
-
-This section covers the ways in which Simple-V is comparable
-to, or more flexible than, V-Extension (V2.3-draft).  Also covered is
-one major weak-point (register files are fixed size, where V is
-arbitrary length), and how best to deal with that, should V be adapted
-to be on top of Simple-V.
-
-The first stages of this section go over each of the sections of V2.3-draft V
-where appropriate
-
-## 17.3 Shape Encoding
+In addition, implementors will be free to choose whether to provide an
+absolute bare minimum level of compliance with the "API" (software-traps
+when vectorisation is detected), all the way up to full supercomputing
+level all-hardware parallelism.  Options are covered in the Appendix.
 
-Simple-V's proposed means of expressing whether a register (from the
-standard integer or the standard floating-point file) is a scalar or
-a vector is to simply set the vector length to 1.  The instruction
-would however have to specify which register file (integer or FP) that
-the vector-length was to be applied to.
+# CSRs <a name="csrs"></a>
 
-Extended shapes (2-D etc) would not be part of Simple-V at all.
+There are a number of CSRs needed, which are used at the instruction
+decode phase to re-interpret RV opcodes (a practice that has
+precedent in the setting of MISA to enable / disable extensions).
 
-## 17.4 Representation Encoding
+* Integer Register N is Vector of length M: r(N) -> r(N..N+M-1)
+* Integer Register N is of implicit bitwidth M (M=default,8,16,32,64)
+* Floating-point Register N is Vector of length M: r(N) -> r(N..N+M-1)
+* Floating-point Register N is of implicit bitwidth M (M=default,8,16,32,64)
+* Integer Register N is a Predication Register (note: a key-value store)
+* Vector Length CSR (VSETVL, VGETVL)
 
-Simple-V would not have representation-encoding.  This is part of
-polymorphism, which is considered too complex to implement (TODO: confirm?)
-
-## 17.5 Element Bitwidth
-
-This is directly equivalent to Simple-V's "Packed", and implies that
-integer (or floating-point) are divided down into vector-indexable
-chunks of size Bitwidth.
-
-In this way it becomes possible to have ADD effectively and implicitly
-turn into ADDb (8-bit add), ADDw (16-bit add) and so on, and where
-vector-length has been set to greater than 1, it becomes a "Packed"
-(SIMD) instruction.
-
-It remains to be decided what should be done when RV32 / RV64 ADD (sized)
-opcodes are used.  One useful idea would be, on an RV64 system where
-a 32-bit-sized ADD was performed, to simply use the least significant
-32-bits of the register (exactly as is currently done) but at the same
-time to *respect the packed bitwidth as well*.
-
-The extended encoding (Table 17.6) would not be part of Simple-V.
-
-## 17.6 Base Vector Extension Supported Types
-
-TODO: analyse.  probably exactly the same.
-
-## 17.7 Maximum Vector Element Width
-
-No equivalent in Simple-V
-
-## 17.8 Vector Configuration Registers
-
-TODO: analyse.
-
-## 17.9 Legal Vector Unit Configurations
-
-TODO: analyse
-
-## 17.10 Vector Unit CSRs
+Notes:
 
-TODO: analyse
+* for the purposes of LOAD / STORE, Integer Registers which are
+  marked as a Vector will result in a Vector LOAD / STORE.
+* Vector Lengths are *not* the same as vsetl but are an integral part
+  of vsetl.
+* Actual vector length is *multipled* by how many blocks of length
+  "bitwidth" may fit into an XLEN-sized register file.
+* Predication is a key-value store due to the implicit referencing,
+  as opposed to having the predicate register explicitly in the instruction.
+* Whilst the predication CSR is a key-value store it *generates* easier-to-use
+  state information.
+* TODO: assess whether the same technique could be applied to the other
+  Vector CSRs, particularly as pointed out in Section 17.8 (Draft RV 0.4,
+  V2.3-Draft ISA Reference) it becomes possible to greatly reduce state
+  needed for context-switches (empty slots need never be stored).
+
+## Predication CSR
+
+The Predication CSR is a key-value store indicating whether, if a given
+destination register (integer or floating-point) is referred to in an
+instruction, it is to be predicated.  The first entry is whether predication
+is enabled.  The second entry is whether the register index refers to a
+floating-point or an integer register.  The third entry is the index
+of that register which is to be predicated (if referred to).  The fourth entry
+is the integer register that is treated as a bitfield, indexable by the
+vector element index.
+
+| RegNo | 6      | 5   | (4..0)  | (4..0)  |
+| ----- | -      | -   | ------- | ------- |
+| r0    | pren0  | i/f | regidx  | predidx |
+| r1    | pren1  | i/f | regidx  | predidx |
+| ..    | pren.. | i/f | regidx  | predidx |
+| r15   | pren15 | i/f | regidx  | predidx |
+
+The Predication CSR Table is a key-value store, so implementation-wise
+it will be faster to turn the table around (maintain topologically
+equivalent state):
+
+    fp_pred_enabled[32];
+    int_pred_enabled[32];
+    for (i = 0; i < 16; i++)
+       if CSRpred[i].pren:
+          idx = CSRpred[i].regidx
+          predidx = CSRpred[i].predidx
+          if CSRpred[i].type == 0: # integer
+            int_pred_enabled[idx] = 1
+            int_pred_reg[idx] = predidx
+          else:
+            fp_pred_enabled[idx] = 1
+            fp_pred_reg[idx] = predidx
+
+So when an operation is to be predicated, it is the internal state that
+is used.  In Section 6.4.2 of Hwacha's Manual (EECS-2015-262) the following
+pseudo-code for operations is given, where p is the explicit (direct)
+reference to the predication register to be used:
 
-> Ok so this is an aspect of Simple-V that I hadn't thought through,
-> yet (proposal / idea only a few days old!).  in V2.3-Draft ISA Section
-> 17.10 the CSRs are listed.  I note that there's some general-purpose
-> CSRs (including a global/active vector-length) and 16 vcfgN CSRs.  i
-> don't precisely know what those are for.
+    for (int i=0; i<vl; ++i)
+        if ([!]preg[p][i])
+           (d ? vreg[rd][i] : sreg[rd]) =
+            iop(s1 ? vreg[rs1][i] : sreg[rs1],
+                s2 ? vreg[rs2][i] : sreg[rs2]); // for insts with 2 inputs
 
->  In the Simple-V proposal, *every* register in both the integer
-> register-file *and* the floating-point register-file would have at
-> least a 2-bit "data-width" CSR and probably something like an 8-bit
-> "vector-length" CSR (less in RV32E, by exactly one bit).
+This instead becomes an *indirect* reference using the *internal* state
+table generated from the Predication CSR key-value store:
 
->  What I *don't* know is whether that would be considered perfectly
-> reasonable or completely insane.  If it turns out that the proposed
-> Simple-V CSRs can indeed be stored in SRAM then I would imagine that
-> adding somewhere in the region of 10 bits per register would be... okay? 
-> I really don't honestly know.
+    if type(iop) == INT:
+        pred_enabled = int_pred_enabled
+        preg = int_pred_reg[rd]
+    else:
+        pred_enabled = fp_pred_enabled
+        preg = fp_pred_reg[rd]
 
->  Would these proposed 10-or-so-bit per-register Simple-V CSRs need to
-> be multi-ported? No I don't believe they would.
+    for (int i=0; i<vl; ++i)
+        if (preg_enabled[rd] && [!]preg[i])
+           (d ? vreg[rd][i] : sreg[rd]) =
+            iop(s1 ? vreg[rs1][i] : sreg[rs1],
+                s2 ? vreg[rs2][i] : sreg[rs2]); // for insts with 2 inputs
+
+## MAXVECTORDEPTH
+
+MAXVECTORDEPTH is the same concept as MVL in RVV.  However in Simple-V,
+given that its primary (base, unextended) purpose is for 3D, Video and
+other purposes (not requiring supercomputing capability), it makes sense
+to limit MAXVECTORDEPTH to the regfile bitwidth (32 for RV32, 64 for RV64
+and so on).
+
+The reason for setting this limit is so that predication registers, when
+marked as such, may fit into a single register as opposed to fanning out
+over several registers.  This keeps the implementation a little simpler.
+Note that RVV on top of Simple-V may choose to over-ride this decision.
+
+## Vector-length CSRs
+
+Vector lengths are interpreted as meaning "any instruction referring to
+r(N) generates implicit identical instructions referring to registers
+r(N+M-1) where M is the Vector Length".  Vector Lengths may be set to
+use up to 16 registers in the register file.
+
+One separate CSR table is needed for each of the integer and floating-point
+register files:
+
+| RegNo | (3..0) |
+| ----- | ------ |
+| r0    | vlen0  |
+| r1    | vlen1  |
+| ..    | vlen.. |
+| r31   | vlen31 |
+
+An array of 32 4-bit CSRs is needed (4 bits per register) to indicate
+whether a register was, if referred to in any standard instructions,
+implicitly to be treated as a vector.
+
+Note:
+
+* A vector length of 1 indicates that it is to be treated as a scalar.
+  Bitwidths (on the same register) are interpreted and meaningful.
+* A vector length of 0 indicates that the parallelism is to be switched
+  off for this register (treated as a scalar).  When length is 0,
+  the bitwidth CSR for the register is *ignored*.
+
+Internally, implementations may choose to use the non-zero vector length
+to set a bit-field per register, to be used in the instruction decode phase.
+In this way any standard (current or future) operation involving
+register operands may detect if the operation is to be vector-vector,
+vector-scalar or scalar-scalar (standard) simply through a single
+bit test.
 
-## 17.11 Maximum Vector Length (MVL)
+Note that when using the "vsetl rs1, rs2" instruction (caveat: when the
+bitwidth is specifically not set) it becomes:
+
+    CSRvlength = MIN(MIN(CSRvectorlen[rs1], MAXVECTORDEPTH), rs2)
+
+This is in contrast to RVV:
+
+    CSRvlength = MIN(MIN(rs1, MAXVECTORDEPTH), rs2)
+
+## Element (SIMD) bitwidth CSRs
+
+Element bitwidths may be specified with a per-register CSR, and indicate
+how a register (integer or floating-point) is to be subdivided.
+
+| RegNo | (2..0) |
+| ----- | ------ |
+| r0    | vew0   |
+| r1    | vew1   |
+| ..    | vew..  |
+| r31   | vew31  |
+
+vew may be one of the following (giving a table "bytestable", used below):
+
+| vew | bitwidth |
+| --- | -------- |
+| 000 | default  |
+| 001 | 8        |
+| 010 | 16       |
+| 011 | 32       |
+| 100 | 64       |
+| 101 | 128      |
+| 110 | rsvd     |
+| 111 | rsvd     |
+
+Extending this table (with extra bits) is covered in the section
+"Implementing RVV on top of Simple-V".
+
+Note that when using the "vsetl rs1, rs2" instruction, taking bitwidth
+into account, it becomes:
+
+    vew = CSRbitwidth[rs1]
+    if (vew == 0)
+        bytesperreg = (XLEN/8) # or FLEN as appropriate
+    else:
+        bytesperreg = bytestable[vew] # 1 2 4 8 16
+    simdmult = (XLEN/8) / bytesperreg # or FLEN as appropriate
+    vlen = CSRvectorlen[rs1] * simdmult
+    CSRvlength = MIN(MIN(vlen, MAXVECTORDEPTH), rs2)
+
+The reason for multiplying the vector length by the number of SIMD elements
+(in each individual register) is so that each SIMD element may optionally be
+predicated.
+
+An example of how to subdivide the register file when bitwidth != default
+is given in the section "Bitwidth Virtual Register Reordering".
+
+# Instructions
+
+By being a topological remap of RVV concepts, the following RVV instructions
+remain exactly the same: VMPOP, VMFIRST, VEXTRACT, VINSERT, VMERGE, VSELECT,
+VSLIDE, VCLASS and VPOPC.  Two instructions, VCLIP and VCLIPI, do not
+have RV Standard equivalents, so are left out of Simple-V.
+All other instructions from RVV are topologically re-mapped and retain
+their complete functionality, intact.
+
+## Instruction Format
+
+The instruction format for Simple-V does not actually have *any* explicit
+compare operations, *any* arithmetic, floating point or *any*
+memory instructions.
+Instead it *overloads* pre-existing branch operations into predicated
+variants, and implicitly overloads arithmetic operations and LOAD/STORE
+depending on CSR configurations for vector length, bitwidth and
+predication.  *This includes Compressed instructions* as well as any
+future instructions and Custom Extensions.
+
+* For analysis of RVV see [[v_comparative_analysis]] which begins to
+  outline topologically-equivalent mappings of instructions
+* Also see Appendix "Retro-fitting Predication into branch-explicit ISA"
+  for format of Branch opcodes.
+
+**TODO**: *analyse and decide whether the implicit nature of predication
+as proposed is or is not a lot of hassle, and if explicit prefixes are
+a better idea instead.  Parallelism therefore effectively may end up
+as always being 64-bit opcodes (32 for the prefix, 32 for the instruction)
+with some opportunities for to use Compressed bringing it down to 48.
+Also to consider is whether one or both of the last two remaining Compressed
+instruction codes in Quadrant 1 could be used as a parallelism prefix,
+bringing parallelised opcodes down to 32-bit (when combined with C)
+and having the benefit of being explicit.*
+
+## Branch Instruction:
+
+Branch operations use standard RV opcodes that are reinterpreted to be
+"predicate variants" in the instance where either of the two src registers
+have their corresponding CSRvectorlen[src] entry as non-zero.  When this
+reinterpretation is enabled the predicate target register rs3 is to be
+treated as a bitfield (up to a maximum of XLEN bits corresponding to a
+maximum of XLEN elements).
+
+If either of src1 or src2 are scalars (CSRvectorlen[src] == 0) the comparison
+goes ahead as vector-scalar or scalar-vector.  Implementors should note that
+this could require considerable multi-porting of the register file in order
+to parallelise properly, so may have to involve the use of register cacheing
+and transparent copying (see Multiple-Banked Register File Architectures
+paper).
+
+In instances where no vectorisation is detected on either src registers
+the operation is treated as an absolutely standard scalar branch operation.
+
+This is the overloaded table for Integer-base Branch operations.  Opcode
+(bits 6..0) is set in all cases to 1100011.
 
-Basically implicitly this is set to the maximum size of the register
-file multiplied by the number of 8-bit packed ints that can fit into
-a register (4 for RV32, 8 for RV64 and 16 for RV128).
+[[!table  data="""
+31    .. 25 |24 ... 20 | 19 15 | 14  12 | 11 ..  8 | 7       | 6 ... 0 |
+imm[12,10:5]| rs2      | rs1   | funct3 | imm[4:1] | imm[11] | opcode  |
+7           | 5        | 5     | 3      | 4             | 1  | 7       |
+reserved    | src2     | src1  | BPR    | predicate rs3     || BRANCH  |
+reserved    | src2     | src1  | 000    | predicate rs3     || BEQ     |
+reserved    | src2     | src1  | 001    | predicate rs3     || BNE     |
+reserved    | src2     | src1  | 010    | predicate rs3     || rsvd    |
+reserved    | src2     | src1  | 011    | predicate rs3     || rsvd    |
+reserved    | src2     | src1  | 100    | predicate rs3     || BLE     |
+reserved    | src2     | src1  | 101    | predicate rs3     || BGE     |
+reserved    | src2     | src1  | 110    | predicate rs3     || BLTU    |
+reserved    | src2     | src1  | 111    | predicate rs3     || BGEU    |
+"""]]
 
-## !7.12 Vector Instruction Formats
+Note that just as with the standard (scalar, non-predicated) branch
+operations, BLT, BGT, BLEU and BTGU may be synthesised by inverting
+src1 and src2.
+
+Below is the overloaded table for Floating-point Predication operations.
+Interestingly no change is needed to the instruction format because
+FP Compare already stores a 1 or a zero in its "rd" integer register
+target, i.e. it's not actually a Branch at all: it's a compare.
+The target needs to simply change to be a predication bitfield (done
+implicitly).
+
+As with
+Standard RVF/D/Q, Opcode (bits 6..0) is set in all cases to 1010011.
+Likewise Single-precision, fmt bits 26..25) is still set to 00.
+Double-precision is still set to 01, whilst Quad-precision
+appears not to have a definition in V2.3-Draft (but should be unaffected).
+
+It is however noted that an entry "FNE" (the opposite of FEQ) is missing,
+and whilst in ordinary branch code this is fine because the standard
+RVF compare can always be followed up with an integer BEQ or a BNE (or
+a compressed comparison to zero or non-zero), in predication terms that
+becomes more of an impact as an explicit (scalar) instruction is needed
+to invert the predicate bitmask.  An additional encoding funct3=011 is
+therefore proposed to cater for this.
 
-No equivalent in Simple-V because *all* instructions of *all* Extensions
-are implicitly parallelised (and packed).
+[[!table  data="""
+31 .. 27| 26 .. 25 |24 ... 20 | 19 15 | 14  12 | 11 .. 7  | 6 ... 0 |
+funct5  | fmt      | rs2      | rs1   | funct3 | rd       | opcode  |
+5       | 2        | 5        | 5     | 3      | 4        | 7       |
+10100   | 00/01/11 | src2     | src1  | 010    | pred rs3 | FEQ     |
+10100   | 00/01/11 | src2     | src1  | **011**| pred rs3 | FNE     |
+10100   | 00/01/11 | src2     | src1  | 001    | pred rs3 | FLT     |
+10100   | 00/01/11 | src2     | src1  | 000    | pred rs3 | FLE     |
+"""]]
 
-## 17.13 Polymorphic Vector Instructions
+Note (**TBD**): floating-point exceptions will need to be extended
+to cater for multiple exceptions (and statuses of the same).  The
+usual approach is to have an array of status codes and bit-fields,
+and one exception, rather than throw separate exceptions for each
+Vector element.
 
-Polymorphism (implicit type-casting) is deliberately not supported
-in Simple-V.
+In Hwacha EECS-2015-262 Section 6.7.2 the following pseudocode is given
+for predicated compare operations of function "cmp":
 
-## 17.14 Rapid Configuration Instructions
+    for (int i=0; i<vl; ++i)
+      if ([!]preg[p][i])
+         preg[pd][i] = cmp(s1 ? vreg[rs1][i] : sreg[rs1],
+                           s2 ? vreg[rs2][i] : sreg[rs2]);
+
+With associated predication, vector-length adjustments and so on,
+and temporarily ignoring bitwidth (which makes the comparisons more
+complex), this becomes:
+
+    if I/F == INT: # integer type cmp
+        pred_enabled = int_pred_enabled # TODO: exception if not set!
+        preg = int_pred_reg[rd]
+        reg = int_regfile
+    else:
+        pred_enabled = fp_pred_enabled # TODO: exception if not set!
+        preg = fp_pred_reg[rd]
+        reg = fp_regfile
+
+    s1 = CSRvectorlen[src1] > 1;
+    s2 = CSRvectorlen[src2] > 1;
+    for (int i=0; i<vl; ++i)
+       preg[rs3][i] = cmp(s1 ? reg[src1+i] : reg[src1],
+                          s2 ? reg[src2+i] : reg[src2]);
 
-TODO: analyse if this is useful to have an equivalent in Simple-V
+Notes:
 
-## 17.15 Vector-Type-Change Instructions
+* Predicated SIMD comparisons would break src1 and src2 further down
+  into bitwidth-sized chunks (see Appendix "Bitwidth Virtual Register
+  Reordering") setting Vector-Length times (number of SIMD elements) bits
+  in Predicate Register rs3 as opposed to just Vector-Length bits.
+* Predicated Branches do not actually have an adjustment to the Program
+  Counter, so all of bits 25 through 30 in every case are not needed.
+* There are plenty of reserved opcodes for which bits 25 through 30 could
+  be put to good use if there is a suitable use-case.
+* FEQ and FNE (and BEQ and BNE) are included in order to save one
+  instruction having to invert the resultant predicate bitfield.
+  FLT and FLE may be inverted to FGT and FGE if needed by swapping
+  src1 and src2 (likewise the integer counterparts).
+
+## Compressed Branch Instruction:
 
-TODO: analyse if this is useful to have an equivalent in Simple-V
+[[!table  data="""
+15..13 | 12...10  | 9..7 | 6..5  | 4..2 | 1..0 | name |
+funct3 | imm      | rs10 | imm   |      | op   |      |
+3      | 3        | 3    | 2     |  3   | 2    |      |
+C.BPR  | pred rs3 | src1 | I/F B | src2 | C1   |      |
+110    | pred rs3 | src1 | I/F 0 | src2 | C1   | P.EQ |
+111    | pred rs3 | src1 | I/F 0 | src2 | C1   | P.NE |
+110    | pred rs3 | src1 | I/F 1 | src2 | C1   | P.LT |
+111    | pred rs3 | src1 | I/F 1 | src2 | C1   | P.LE |
+"""]]
 
-## 17.16 Vector Length
+Notes:
 
-Has a direct corresponding equivalent.
+* Bits 5 13 14 and 15 make up the comparator type
+* Bit 6 indicates whether to use integer or floating-point comparisons
+* In both floating-point and integer cases there are four predication
+  comparators: EQ/NEQ/LT/LE (with GT and GE being synthesised by inverting
+  src1 and src2).
 
-## 17.17 Predicated Execution
+## LOAD / STORE Instructions
 
-Predicated Execution is another name for "masking" or "tagging".  Masked
-(or tagged) implies that there is a bit field which is indexed, and each
-bit associated with the corresponding indexed offset register within
-the "Vector".  If the tag / mask bit is 1, when a parallel operation is
-issued, the indexed element of the vector has the operation carried out.
-However if the tag / mask bit is *zero*, that particular indexed element
-of the vector does *not* have the requested operation carried out.
+For full analysis of topological adaptation of RVV LOAD/STORE
+see [[v_comparative_analysis]].  All three types (LD, LD.S and LD.X)
+may be implicitly overloaded into the one base RV LOAD instruction,
+and likewise for STORE.
 
-In V2.3-draft V, there is a significant (not recommended) difference:
-the zero-tagged elements are *set to zero*.  This loses a *significant*
-advantage of mask / tagging, particularly if the entire mask register
-is itself a general-purpose register, as that general-purpose register
-can be inverted, shifted, and'ed, or'ed and so on.  In other words
-it becomes possible, especially if Carry/Overflow from each vector
-operation is also accessible, to do conditional (step-by-step) vector
-operations including things like turn vectors into 1024-bit or greater
-operands with very few instructions, by treating the "carry" from
-one instruction as a way to do "Conditional add of 1 to the register
-next door".  If V2.3-draft V sets zero-tagged elements to zero, such
-extremely powerful techniques are simply not possible.
+Revised LOAD:
 
-It is noted that there is no mention of an equivalent to BEXT (element
-skipping) which would be particularly fascinating and powerful to have.
-In this mode, the "mask" would skip elements where its mask bit was zero
-in either the source or the destination operand.
+[[!table  data="""
+31 | 30 | 29 25 | 24    20 | 19 15 | 14   12 | 11 7 | 6    0 |
+imm[11:0]               |||| rs1   | funct3  | rd   | opcode |
+1  | 1  |  5    | 5        | 5     | 3       | 5    | 7      |
+?  | s  |  rs2  | imm[4:0] | base  | width   | dest | LOAD   |
+"""]]
 
-Lots to be discussed.
+The exact same corresponding adaptation is also carried out on the single,
+double and quad precision floating-point LOAD-FP and STORE-FP operations,
+which fit the exact same instruction format.  Thus all three types
+(unit, stride and indexed) may be fitted into FLW, FLD and FLQ,
+as well as FSW, FSD and FSQ.
 
-## 17.18 Vector Load/Store Instructions
+Notes:
 
-The Vector Load/Store instructions as proposed in V are extremely powerful
-and can be used for reordering and regular restructuring.
+* LOAD remains functionally (topologically) identical to RVV LOAD
+  (for both integer and floating-point variants).
+* Predication CSR-marking register is not explicitly shown in instruction, it's
+  implicit based on the CSR predicate state for the rd (destination) register
+* rs2, the source, may *also be marked as a vector*, which implicitly
+  is taken to indicate "Indexed Load" (LD.X)
+* Bit 30 indicates "element stride" or "constant-stride" (LD or LD.S)
+* Bit 31 is reserved (ideas under consideration: auto-increment)
+* **TODO**: include CSR SIMD bitwidth in the pseudo-code below.
+* **TODO**: clarify where width maps to elsize
 
-Vector Load:
+Pseudo-code (excludes CSR SIMD bitwidth for simplicity):
 
     if (unit-strided) stride = elsize;
     else stride = areg[as2]; // constant-strided
-    for (int i=0; i<vl; ++i)
-      if ([!]preg[p][i])
-        for (int j=0; j<seglen+1; j++)
-          vreg[vd+j][i] = mem[areg[as1] + (i*(seglen+1)+j)*stride];
 
-Store:
+    pred_enabled = int_pred_enabled
+    preg = int_pred_reg[rd]
 
-    if (unit-strided) stride = elsize;
-    else stride = areg[as2]; // constant-strided
     for (int i=0; i<vl; ++i)
-      if ([!]preg[p][i])
+      if (preg_enabled[rd] && [!]preg[i])
         for (int j=0; j<seglen+1; j++)
-          mem[areg[base] + (i*(seglen+1)+j)*stride] = vreg[vd+j][i];
+        {
+          if CSRvectorised[rs2])
+             offs = vreg[rs2][i]
+          else
+             offs = i*(seglen+1)*stride;
+          vreg[rd+j][i] = mem[sreg[base] + offs + j*stride];
+        }
 
-Indexed Load:
+Taking CSR (SIMD) bitwidth into account involves using the vector
+length and register encoding according to the "Bitwidth Virtual Register
+Reordering" scheme shown in the Appendix (see function "regoffs").
 
-    for (int i=0; i<vl; ++i)
-      if ([!]preg[p][i])
-        for (int j=0; j<seglen+1; j++)
-          vreg[vd+j][i] = mem[sreg[base] + vreg[vs2][i] + j*elsize];
-
-Indexed Store:
+A similar instruction exists for STORE, with identical topological
+translation of all features.  **TODO**
 
-    for (int i=0; i<vl; ++i)
-    if ([!]preg[p][i])
-      for (int j=0; j<seglen+1; j++)
-        mem[sreg[base] + vreg[vs2][i] + j*elsize] = vreg[vd+j][i];
+## Compressed LOAD / STORE Instructions
 
-Keeping these instructions as-is for Simple-V is highly recommended.
-However: one of the goals of this Extension is to retro-fit (re-use)
-existing RV Load/Store:
+Compressed LOAD and STORE are of the same format, where bits 2-4 are
+a src register instead of dest:
 
 [[!table  data="""
-31                  20 | 19      15 | 14    12 | 11           7 | 6         0 |
-       imm[11:0]       |     rs1    |  funct3  |       rd       |    opcode |
-            12         |      5     |    3     |        5       |      7 |
-       offset[11:0]    |    base    |  width   |      dest      |    LOAD |
+15  13 | 12       10 | 9    7 | 6         5 | 4  2 | 1  0 |
+funct3 | imm         | rs10   | imm         | rd0  | op   |
+3      | 3           | 3      | 2           | 3    | 2    |
+C.LW   | offset[5:3] | base   | offset[2|6] | dest | C0   |
 """]]
 
-[[!table  data="""
-31          25 | 24    20 | 19     15 | 14    12 | 11          7 | 6         0 |
- imm[11:5]     |   rs2    |    rs1    |  funct3  |   imm[4:0]    |    opcode |
-      7        |    5     |     5     |    3     |       5       |      7 |
- offset[11:5]  |   src    |   base    |  width   |  offset[4:0]  |   STORE |
-"""]]
-
-
-## 17.19 Vector Register Gather
-
-TODO
-
-## TODO, sort
-
-> However, there are also several features that go beyond simply attaching VL
-> to a scalar operation and are crucial to being able to vectorize a lot of
-> code.  To name a few:
-> - Conditional execution (i.e., predicated operations)
-> - Inter-lane data movement (e.g. SLIDE, SELECT)
-> - Reductions (e.g., VADD with a scalar destination)
-
- Ok so the Conditional and also the Reductions is one of the reasons
- why as part of SimpleV / variable-SIMD / parallelism (gah gotta think
- of a decent name) i proposed that it be implemented as "if you say r0
- is to be a vector / SIMD that means operations actually take place on
- r0,r1,r2... r(N-1)".
-
- Consequently any parallel operation could be paused (or... more
- specifically: vectors disabled by resetting it back to a default /
- scalar / vector-length=1) yet the results would actually be in the
- *main register file* (integer or float) and so anything that wasn't
- possible to easily do in "simple" parallel terms could be done *out*
- of parallel "mode" instead.
-
- I do appreciate that the above does imply that there is a limit to the
- length that SimpleV (whatever) can be parallelised, namely that you
- run out of registers!  my thought there was, "leave space for the main
- V-Ext proposal to extend it to the length that V currently supports".
- Honestly i had not thought through precisely how that would work.
-
- Inter-lane (SELECT) i saw 17.19 in V2.3-Draft p117, I liked that,
- it reminds me of the discussion with Clifford on bit-manipulation
- (gather-scatter except not Bit Gather Scatter, *data* gather scatter): if
- applied "globally and outside of V and P" SLIDE and SELECT might become
- an extremely powerful way to do fast memory copy and reordering [2[.
-
- However I haven't quite got my head round how that would work: i am
- used to the concept of register "tags" (the modern term is "masks")
- and i *think* if "masks" were applied to a Simple-V-enhanced LOAD /
- STORE you would get the exact same thing as SELECT.
-
- SLIDE you could do simply by setting say r0 vector-length to say 16
- (meaning that if referred to in any operation it would be an implicit
- parallel operation on *all* registers r0 through r15), and temporarily
- set say.... r7 vector-length to say... 5.  Do a LOAD on r7 and it would
- implicitly mean "load from memory into r7 through r11".  Then you go
- back and do an operation on r0 and ta-daa, you're actually doing an
- operation on a SLID {SLIDED?) vector.
-
- The advantage of Simple-V (whatever) over V would be that you could
- actually do *operations* in the middle of vectors (not just SLIDEs)
- simply by (as above) setting r0 vector-length to 16 and r7 vector-length
- to 5.  There would be nothing preventing you from doing an ADD on r0
- (which meant do an ADD on r0 through r15) followed *immediately in the
- next instruction with no setup cost* a MUL on r7 (which actually meant
- "do a parallel MUL on r7 through r11").
-
- btw it's worth mentioning that you'd get scalar-vector and vector-scalar
- implicitly by having one of the source register be vector-length 1
- (the default) and one being N > 1.  but without having special opcodes
- to do it.  i *believe* (or more like "logically infer or deduce" as
- i haven't got access to the spec) that that would result in a further
- opcode reduction when comparing [draft] V-Ext to [proposed] Simple-V.
-
- Also, Reduction *might* be possible by specifying that the destination be
- a scalar (vector-length=1) whilst the source be a vector.  However... it
- would be an awful lot of work to go through *every single instruction*
- in *every* Extension, working out which ones could be parallelised (ADD,
- MUL, XOR) and those that definitely could not (DIV, SUB).  Is that worth
- the effort?  maybe.  Would it result in huge complexity? probably.
- Could an implementor just go "I ain't doing *that* as parallel!
- let's make it virtual-parallelism (sequential reduction) instead"?
- absolutely.  So, now that I think it through, Simple-V (whatever)
- covers Reduction as well.  huh, that's a surprise.
-
-
-> - Vector-length speculation (making it possible to vectorize some loops with
-> unknown trip count) - I don't think this part of the proposal is written
-> down yet.
-
- Now that _is_ an interesting concept.  A little scary, i imagine, with
- the possibility of putting a processor into a hard infinite execution
- loop... :)
-
-
-> Also, note the vector ISA consumes relatively little opcode space (all the
-> arithmetic fits in 7/8ths of a major opcode).  This is mainly because data
-> type and size is a function of runtime configuration, rather than of opcode.
-
- yes.  i love that aspect of V, i am a huge fan of polymorphism [1]
- which is why i am keen to advocate that the same runtime principle be
- extended to the rest of the RISC-V ISA [3]
-
- Yikes that's a lot.  I'm going to need to pull this into the wiki to
- make sure it's not lost.
-
-[1] inherent data type conversion: 25 years ago i designed a hypothetical
-hyper-hyper-hyper-escape-code-sequencing ISA based around 2-bit
-(escape-extended) opcodes and 2-bit (escape-extended) operands that
-only required a fixed 8-bit instruction length.  that relied heavily
-on polymorphism and runtime size configurations as well.  At the time
-I thought it would have meant one HELL of a lot of CSRs... but then I
-met RISC-V and was cured instantly of that delusion^Wmisapprehension :)
-
-[2] Interestingly if you then also add in the other aspect of Simple-V
-(the data-size, which is effectively functionally orthogonal / identical
-to "Packed" of Packed-SIMD), masked and packed *and* vectored LOAD / STORE
-operations become byte / half-word / word augmenters of B-Ext's proposed
-"BGS" i.e. where B-Ext's BGS dealt with bits, masked-packed-vectored
-LOAD / STORE would deal with 8 / 16 / 32 bits at a time.  Where it
-would get really REALLY interesting would be masked-packed-vectored
-B-Ext BGS instructions.  I can't even get my head fully round that,
-which is a good sign that the combination would be *really* powerful :)
-
-[3] ok sadly maybe not the polymorphism, it's too complicated and I
-think would be much too hard for implementors to easily "slide in" to an
-existing non-Simple-V implementation.  i say that despite really *really*
-wanting IEEE 704 FP Half-precision to end up somewhere in RISC-V in some
-fashion, for optimising 3D Graphics.  *sigh*.
-
-## TODO: analyse, auto-increment on unit-stride and constant-stride
-
-so i thought about that for a day or so, and wondered if it would be
-possible to propose a variant of zero-overhead loop that included
-auto-incrementing the two address registers a2 and a3, as well as
-providing a means to interact between the zero-overhead loop and the
-vsetvl instruction.  a sort-of pseudo-assembly of that would look like:
-
-    # a2 to be auto-incremented by t0 times 4
-    zero-overhead-set-auto-increment a2, t0, 4
-    # a2 to be auto-incremented by t0 times 4
-    zero-overhead-set-auto-increment a3, t0, 4
-    zero-overhead-set-loop-terminator-condition a0 zero
-    zero-overhead-set-start-end stripmine, stripmine+endoffset
-    stripmine:
-    vsetvl t0,a0
-    vlw v0, a2
-    vlw v1, a3
-    vfma v1, a1, v0, v1
-    vsw v1, a3
-    sub a0, a0, t0
-    stripmine+endoffset:
-
-the question is: would something like this even be desirable?  it's a
-variant of auto-increment [1].  last time i saw any hint of auto-increment
-register opcodes was in the 1980s... 68000 if i recall correctly... yep
-see [1]
-
-[1] http://fourier.eng.hmc.edu/e85_old/lectures/instruction/node6.html
-
-Reply:
-
-Another option for auto-increment is for vector-memory-access instructions
-to support post-increment addressing for unit-stride and constant-stride
-modes.  This can be implemented by the scalar unit passing the operation
-to the vector unit while itself executing an appropriate multiply-and-add
-to produce the incremented address.  This does *not* require additional
-ports on the scalar register file, unlike scalar post-increment addressing
-modes.
-
-## TODO: instructions (based on Hwacha) V-Ext duplication analysis
-
-This is partly speculative due to lack of access to an up-to-date
-V-Ext Spec (V2.3-draft RVV 0.4-Draft at the time of writing).  However
-basin an analysis instead on Hwacha, a cursory examination shows over
-an **85%** duplication of V-Ext operand-related instructions when
-compared to Simple-V on a standard RG64G base.   Even Vector Fetch
-is analogous to "zero-overhead loop".
-
-Exceptions are:
-
-* Vector Indexed Memory Instructions (non-contiguous)
-* Vector Atomic Memory Instructions.
-* Some of the Vector Misc ops: VEIDX, VFIRST, VCLASS, VPOPC
-  and potentially more.
-* Consensual Jump
-
-Table of RV32V Instructions
-
-| RV32V      | RV Equivalent (FP)   | RV Equivalent (Int) | Notes |
-| -----      | --- | |   |
-| VADD       | FADD    | ADD |   |
-| VSUB       | FSUB    | SUB |   |
-| VSL        |     | SLL |   |
-| VSR        |     | SRL |   |
-| VAND       |     | AND |   |
-| VOR        |     | OR |   |
-| VXOR       |     | XOR |   |
-| VSEQ       | FEQ | BEQ | {1} |
-| VSNE       | !FEQ | BNE | {1} |
-| VSLT       | FLT    | BLT | {1} |
-| VSGE       | !FLE | BGE | {1} |
-| VCLIP      |     | |   |
-| VCVT       | FCVT    | |   |
-| VMPOP      |     | |   |
-| VMFIRST    |     | |   |
-| VEXTRACT   |     | |   |
-| VINSERT    |     | |   |
-| VMERGE     |     | |   |
-| VSELECT    |     | |   |
-| VSLIDE     |     | |   |
-| VDIV       | FDIV    | DIV |   |
-| VREM       |     | REM |   |
-| VMUL       | FMUL    | MUL |   |
-| VMULH      |     | |   |
-| VMIN       | FMIN    | |   |
-| VMAX       | FMUX    | |   |
-| VSGNJ      | FSGNJ    | |   |
-| VSGNJN     | FSGNJN    | |   |
-| VSGNJX     | FSNGJX    | |   |
-| VSQRT      | FSQRT    | |   |
-| VCLASS     |     | |   |
-| VPOPC      |     | |   |
-| VADDI      |     | ADDI |   |
-| VSLI       |     | SLI |   |
-| VSRI       |     | SRI |   |
-| VANDI      |     | ANDI |   |
-| VORI       |     | ORI |   |
-| VXORI      |     | XORI |   |
-| VCLIPI     |     | |   |
-| VMADD      | FMADD    | |   |
-| VMSUB      | FMSUB    | |   |
-| VNMADD     | FNMSUB    | |   |
-| VNMSUB     | FNMADD    | |   |
-| VLD        | FLD    | LD |   |
-| VLDS       |     | LW |   |
-| VLDX       |     | LWU |   |
-| VST        | FST    | ST |   |
-| VSTS       |     | |   |
-| VSTX       |     | |   |
-| VAMOSWAP   |     | AMOSWAP |   |
-| VAMOADD    |     | AMOADD |   |
-| VAMOAND    |     | AMOAND |   |
-| VAMOOR     |     | AMOOR |   |
-| VAMOXOR    |     | AMOXOR |   |
-| VAMOMIN    |     | AMOMIN |   |
-| VAMOMAX    |     | AMOMAX |   |
-
-Notes:
-
-* {1} retro-fit predication variants into branch instructions (base and C),
-  decoding triggered by CSR bit marking register as "Vector type".
-
-## TODO: sort
-
-> I suspect that the "hardware loop" in question is actually a zero-overhead
-> loop unit that diverts execution from address X to address Y if a certain
-> condition is met.
-
- not quite.  The zero-overhead loop unit interestingly would be at
-an [independent] level above vector-length.  The distinctions are
-as follows:
-
-* Vector-length issues *virtual* instructions where the register
-  operands are *specifically* altered (to cover a range of registers),
-  whereas zero-overhead loops *specifically* do *NOT* alter the operands
-  in *ANY* way.
-
-* Vector-length-driven "virtual" instructions are driven by *one*
- and *only* one instruction (whether it be a LOAD, STORE, or pure
- one/two/three-operand opcode) whereas zero-overhead loop units
- specifically apply to *multiple* instructions.
-
-Where vector-length-driven "virtual" instructions might get conceptually
-blurred with zero-overhead loops is LOAD / STORE.  In the case of LOAD /
-STORE, to actually be useful, vector-length-driven LOAD / STORE should
-increment the LOAD / STORE memory address to correspondingly match the
-increment in the register bank.  example:
-
-* set vector-length for r0 to 4
-* issue RV32 LOAD from addr 0x1230 to r0
-
-translates effectively to:
-
-* RV32 LOAD from addr 0x1230 to r0
-* ...
-* ...
-* RV32 LOAD from addr 0x123B to r3
-
-# P-Ext ISA
-
-## 16-bit Arithmetic
-
-| Mnemonic           | 16-bit Instruction        | Simple-V Equivalent |
-| ------------------ | ------------------------- | ------------------- |
-| ADD16 rt, ra, rb   | add                       | RV ADD (bitwidth=16) |
-| RADD16 rt, ra, rb  | Signed Halving add        | |
-| URADD16 rt, ra, rb | Unsigned Halving add      | |
-| KADD16 rt, ra, rb  | Signed Saturating add     | |
-| UKADD16 rt, ra, rb | Unsigned Saturating add   | |
-| SUB16 rt, ra, rb   | sub                       | RV SUB (bitwidth=16) |
-| RSUB16 rt, ra, rb  | Signed Halving sub        | |
-| URSUB16 rt, ra, rb | Unsigned Halving sub                | |
-| KSUB16 rt, ra, rb  | Signed Saturating sub               | |
-| UKSUB16 rt, ra, rb | Unsigned Saturating sub             | |
-| CRAS16 rt, ra, rb  | Cross Add & Sub                     | |
-| RCRAS16 rt, ra, rb | Signed Halving Cross Add & Sub      | |
-| URCRAS16 rt, ra, rb| Unsigned Halving Cross Add & Sub    | |
-| KCRAS16 rt, ra, rb | Signed Saturating Cross Add & Sub   | |
-| UKCRAS16 rt, ra, rb| Unsigned Saturating Cross Add & Sub | |
-| CRSA16 rt, ra, rb  | Cross Sub & Add                     | |
-| RCRSA16 rt, ra, rb | Signed Halving Cross Sub & Add      | |
-| URCRSA16 rt, ra, rb| Unsigned Halving Cross Sub & Add    | |
-| KCRSA16 rt, ra, rb | Signed Saturating Cross Sub & Add   | |
-| UKCRSA16 rt, ra, rb| Unsigned Saturating Cross Sub & Add | |
-
-## 8-bit Arithmetic
-
-| Mnemonic           | 16-bit Instruction        | Simple-V Equivalent |
-| ------------------ | ------------------------- | ------------------- |
-| ADD8 rt, ra, rb    | add                       | RV ADD (bitwidth=8)|
-| RADD8 rt, ra, rb   | Signed Halving add        | |
-| URADD8 rt, ra, rb  | Unsigned Halving add      | |
-| KADD8 rt, ra, rb   | Signed Saturating add     | |
-| UKADD8 rt, ra, rb  | Unsigned Saturating add   | |
-| SUB8 rt, ra, rb    | sub                       | RV SUB (bitwidth=8)|
-| RSUB8 rt, ra, rb   | Signed Halving sub        | |
-| URSUB8 rt, ra, rb  | Unsigned Halving sub      | |
+Unfortunately it is not possible to fit the full functionality
+of vectorised LOAD / STORE into C.LD / C.ST: the "X" variants (Indexed)
+require another operand (rs2) in addition to the operand width
+(which is also missing), offset, base, and src/dest.
+
+However a close approximation may be achieved by taking the top bit
+of the offset in each of the five types of LD (and ST), reducing the
+offset to 4 bits and utilising the 5th bit to indicate whether "stride"
+is to be enabled.  In this way it is at least possible to introduce
+that functionality.
+
+(**TODO**: *assess whether the loss of one bit from offset is worth having
+"stride" capability.*)
+
+We also assume (including for the "stride" variant) that the "width"
+parameter, which is missing, is derived and implicit, just as it is
+with the standard Compressed LOAD/STORE instructions.  For C.LW, C.LD
+and C.LQ, the width is implicitly 4, 8 and 16 respectively, whilst for
+C.FLW and C.FLD the width is implicitly 4 and 8 respectively.
+
+Interestingly we note that the Vectorised Simple-V variant of
+LOAD/STORE (Compressed and otherwise), due to it effectively using the
+standard register file(s), is the direct functional equivalent of
+standard load-multiple and store-multiple instructions found in other
+processors.
+
+In Section 12.3 riscv-isa manual V2.3-draft it is noted the comments on
+page 76, "For virtual memory systems some data accesses could be resident
+in physical memory and some not".  The interesting question then arises:
+how does RVV deal with the exact same scenario?
+Expired U.S. Patent 5895501 (Filing Date Sep 3 1996) describes a method
+of detecting early page / segmentation faults and adjusting the TLB
+in advance, accordingly: other strategies are explored in the Appendix
+Section "Virtual Memory Page Faults".
 
 # Exceptions
 
@@ -1041,58 +844,144 @@ translates effectively to:
   than the destination, throw an exception.
 
 > And what about instructions like JALR? 
-> What does jumping to a vector do? 
+> What does jumping to a vector do?
 
 * Throw an exception.  Whether that actually results in spawning threads
   as part of the trap-handling remains to be seen.
 
-# Comparison of SIMD (TODO) Alt-RVP, Simple-V and RVV Proposals <a name="parallelism_comparisons"></a>
+# Impementing V on top of Simple-V
+
+With Simple-V converting the original RVV draft concept-for-concept
+from explicit opcodes to implicit overloading of existing RV Standard
+Extensions, certain features were (deliberately) excluded that need
+to be added back in for RVV to reach its full potential.  This is
+made slightly complicated by the fact that RVV itself has two
+levels: Base and reserved future functionality.
+
+* Representation Encoding is entirely left out of Simple-V in favour of
+  implicitly taking the exact (explicit) meaning from RV Standard Extensions.
+* VCLIP and VCLIPI do not have corresponding RV Standard Extension
+  opcodes (and are the only such operations).
+* Extended Element bitwidths (1 through to 24576 bits) were left out
+  of Simple-V as, again, there is no corresponding RV Standard Extension
+  that covers anything even below 32-bit operands.
+* Polymorphism was entirely left out of Simple-V due to the inherent
+  complexity of automatic type-conversion.
+* Vector Register files were specifically left out of Simple-V in favour
+  of fitting on top of the integer and floating-point files.  An
+  "RVV re-retro-fit" needs to be able to mark (implicitly marked)
+  registers as being actually in a separate *vector* register file.
+* Fortunately in RVV (Draft 0.4, V2.3-Draft), the "base" vector
+  register file size is 5 bits (32 registers), whilst the "Extended"
+  variant of RVV specifies 8 bits (256 registers) and has yet to
+  be published.
+* One big difference: Sections 17.12 and 17.17, there are only two possible
+  predication registers in RVV "Base".  Through the "indirect" method,
+  Simple-V provides a key-value CSR table that allows (arbitrarily)
+  up to 16 (TBD) of either the floating-point or integer registers to
+  be marked as "predicated" (key), and if so, which integer register to
+  use as the predication mask (value).
+
+**TODO**
+
+# Implementing P (renamed to DSP) on top of Simple-V
+
+* Implementors indicate chosen bitwidth support in Vector-bitwidth CSR
+  (caveat: anything not specified drops through to software-emulation / traps)
+* TODO
+
+# Appendix
+
+## V-Extension to Simple-V Comparative Analysis
+
+This section has been moved to its own page [[v_comparative_analysis]]
+
+## P-Ext ISA
+
+This section has been moved to its own page [[p_comparative_analysis]]
+
+## Comparison of "Traditional" SIMD, Alt-RVP, Simple-V and RVV Proposals <a name="parallelism_comparisons"></a>
+
+This section compares the various parallelism proposals as they stand,
+including traditional SIMD, in terms of features, ease of implementation,
+complexity, flexibility, and die area.
 
-This section compares the various parallelism proposals as they stand.
-SIMD is yet to be explicitly incorporated into this section.
+### [[harmonised_rvv_rvp]]
 
-[[alt_rvp]]
+This is an interesting proposal under development to retro-fit the AndesStar
+P-Ext into V-Ext.
+
+### [[alt_rvp]]
+
+Primary benefit of Alt-RVP is the simplicity with which parallelism
+may be introduced (effective multiplication of regfiles and associated ALUs).
 
 * plus: the simplicity of the lanes (combined with the regularity of
-  allocating identical opcodes multiple independent registers)
+  allocating identical opcodes multiple independent registers) meaning
+  that SRAM or 2R1W can be used for entire regfile (potentially).
 * minus: a more complex instruction set where the parallelism is much
   more explicitly directly specified in the instruction and
 * minus: if you *don't* have an explicit instruction (opcode) and you
-  need one, the only place it can be added is... in the vector unit
+  need one, the only place it can be added is... in the vector unit and
+* minus: opcode functions (and associated ALUs) duplicated in Alt-RVP are
+  not useable or accessible in other Extensions.
 * plus-and-minus: Lanes may be utilised for high-speed context-switching
   but with the down-side that they're an all-or-nothing part of the Extension.
   No Alt-RVP: no fast register-bank switching.
 * plus: Lane-switching would mean that complex operations not suited to
   parallelisation can be carried out, followed by further parallel Lane-based
-  work
+  work, without moving register contents down to memory (and back)
 * minus: Access to registers across multiple lanes is challenging. "Solution"
   is to drop data into memory and immediately back in again (like MMX).
 
-Simple-V
+### Simple-V
+
+Primary benefit of Simple-V is the OO abstraction of parallel principles
+from actual (internal) parallel hardware.  It's an API in effect that's
+designed to be slotted in to an existing implementation (just after
+instruction decode) with minimum disruption and effort.
 
-* minus: the complexity of having to use register renames, OoO, VLIW,
-  register file cacheing, all of which has been done before but is a
-  pain
+* minus: the complexity (if full parallelism is to be exploited)
+  of having to use register renames, OoO, VLIW, register file cacheing,
+  all of which has been done before but is a pain
 * plus: transparent re-use of existing opcodes as-is just indirectly
   saying "this register's now a vector" which
 * plus: means that future instructions also get to be inherently
   parallelised because there's no "separate vector opcodes"
+* plus: Compressed instructions may also be (indirectly) parallelised
+* minus: the indirect nature of Simple-V means that setup (setting
+  a CSR register to indicate vector length, a separate one to indicate
+  that it is a predicate register and so on) means a little more setup
+  time than Alt-RVP or RVV's "direct and within the (longer) instruction"
+  approach.
 * plus: shared register file meaning that, like Alt-RVP, complex
   operations not suited to parallelisation may be carried out interleaved
   between parallelised instructions *without* requiring data to be dropped
   down to memory and back (into a separate vectorised register engine).
-* plus-and-minus: re-use of integer and floating-point 32-wide register
+* plus-and-maybe-minus: re-use of integer and floating-point 32-wide register
   files means that huge parallel workloads would use up considerable
   chunks of the register file.  However in the case of RV64 and 32-bit
   operations, that effectively means 64 slots are available for parallel
   operations.
-
-RVV (as it stands, Draft 0.4 Section 17, RISC-V ISA V2.3-Draft)
-
-* plus: regular predictable workload means effects on L1/L2 Cache can
-  be streamlined.
+* plus: inherent parallelism (actual parallel ALUs) doesn't actually need to
+  be added, yet the instruction opcodes remain unchanged (and still appear
+  to be parallel).  consistent "API" regardless of actual internal parallelism:
+  even an in-order single-issue implementation with a single ALU would still
+  appear to have parallel vectoristion.
+* hard-to-judge: if actual inherent underlying ALU parallelism is added it's
+  hard to say if there would be pluses or minuses (on die area).  At worse it
+  would be "no worse" than existing register renaming, OoO, VLIW and register
+  file cacheing schemes.
+
+### RVV (as it stands, Draft 0.4 Section 17, RISC-V ISA V2.3-Draft)
+
+RVV is extremely well-designed and has some amazing features, including
+2D reorganisation of memory through LOAD/STORE "strides".
+
+* plus: regular predictable workload means that implementations may
+  streamline effects on L1/L2 Cache.
 * plus: regular and clear parallel workload also means that lanes
-  (similar to Alt-RVP) may be used as an implementation details,
+  (similar to Alt-RVP) may be used as an implementation detail,
   using either SRAM or 2R1W registers.
 * plus: separate engine with no impact on the rest of an implementation
 * minus: separate *complex* engine with no RTL (ALUs, Pipeline stages) reuse
@@ -1104,25 +993,250 @@ RVV (as it stands, Draft 0.4 Section 17, RISC-V ISA V2.3-Draft)
   using the standard integer or FP regfile) an entire vector must be
   transferred out to memory, into standard regfiles, then back to memory,
   then back to the vector unit, this to occur potentially multiple times.
+* minus: will never fit into Compressed instruction space (as-is.  May
+  be able to do so if "indirect" features of Simple-V are partially adopted).
+* plus-and-slight-minus: extended variants may address up to 256
+  vectorised registers (requires 48/64-bit opcodes to do it).
+* minus-and-partial-plus: separate engine plus complexity increases
+  implementation time and die area, meaning that adoption is likely only
+  to be in high-performance specialist supercomputing (where it will
+  be absolutely superb).
+
+### Traditional SIMD
+
+The only really good things about SIMD are how easy it is to implement and
+get good performance.  Unfortunately that makes it quite seductive...
+
+* plus: really straightforward, ALU basically does several packed operations
+  at once.  Parallelism is inherent at the ALU, making the addition of
+  SIMD-style parallelism an easy decision that has zero significant impact
+  on the rest of any given architectural design and layout.
+* plus (continuation): SIMD in simple in-order single-issue designs can
+  therefore result in superb throughput, easily achieved even with a very
+  simple execution model.
+* minus: ridiculously complex setup and corner-cases that disproportionately
+  increase instruction count on what would otherwise be a "simple loop",
+  should the number of elements in an array not happen to exactly match
+  the SIMD group width.
+* minus: getting data usefully out of registers (if separate regfiles
+  are used) means outputting to memory and back.
+* minus: quite a lot of supplementary instructions for bit-level manipulation
+  are needed in order to efficiently extract (or prepare) SIMD operands.
+* minus: MASSIVE proliferation of ISA both in terms of opcodes in one
+  dimension and parallelism (width): an at least O(N^2) and quite probably
+  O(N^3) ISA proliferation that often results in several thousand
+  separate instructions.  all requiring separate and distinct corner-case
+  algorithms!
+* minus: EVEN BIGGER proliferation of SIMD ISA if the functionality of
+  8, 16, 32 or 64-bit reordering is built-in to the SIMD instruction.
+  For example: add (high|low) 16-bits of r1 to (low|high) of r2 requires
+  four separate and distinct instructions: one for (r1:low r2:high),
+  one for (r1:high r2:low), one for (r1:high r2:high) and one for
+  (r1:low r2:low) *per function*.
+* minus: EVEN BIGGER proliferation of SIMD ISA if there is a mismatch
+  between operand and result bit-widths.  In combination with high/low
+  proliferation the situation is made even worse.
+* minor-saving-grace: some implementations *may* have predication masks
+  that allow control over individual elements within the SIMD block.
+
+## Comparison *to* Traditional SIMD: Alt-RVP, Simple-V and RVV Proposals <a name="simd_comparison"></a>
+
+This section compares the various parallelism proposals as they stand,
+*against* traditional SIMD as opposed to *alongside* SIMD.  In other words,
+the question is asked "How can each of the proposals effectively implement
+(or replace) SIMD, and how effective would they be"?
+
+### [[alt_rvp]]
+
+* Alt-RVP would not actually replace SIMD but would augment it: just as with
+  a SIMD architecture where the ALU becomes responsible for the parallelism,
+  Alt-RVP ALUs would likewise be so responsible... with *additional*
+  (lane-based) parallelism on top.
+* Thus at least some of the downsides of SIMD ISA O(N^5) proliferation by
+  at least one dimension are avoided (architectural upgrades introducing
+  128-bit then 256-bit then 512-bit variants of the exact same 64-bit
+  SIMD block)
+* Thus, unfortunately, Alt-RVP would suffer the same inherent proliferation
+  of instructions as SIMD, albeit not quite as badly (due to Lanes).
+* In the same discussion for Alt-RVP, an additional proposal was made to
+  be able to subdivide the bits of each register lane (columns) down into
+  arbitrary bit-lengths (RGB 565 for example).
+* A recommendation was given instead to make the subdivisions down to 32-bit,
+  16-bit or even 8-bit, effectively dividing the registerfile into
+  Lane0(H), Lane0(L), Lane1(H) ... LaneN(L) or further.  If inter-lane
+  "swapping" instructions were then introduced, some of the disadvantages
+  of SIMD could be mitigated.
+
+### RVV
+
+* RVV is designed to replace SIMD with a better paradigm: arbitrary-length
+  parallelism.
+* However whilst SIMD is usually designed for single-issue in-order simple
+  DSPs with a focus on Multimedia (Audio, Video and Image processing),
+  RVV's primary focus appears to be on Supercomputing: optimisation of
+  mathematical operations that fit into the OpenCL space.
+* Adding functions (operations) that would normally fit (in parallel)
+  into a SIMD instruction requires an equivalent to be added to the
+  RVV Extension, if one does not exist.  Given the specialist nature of
+  some SIMD instructions (8-bit or 16-bit saturated or halving add),
+  this possibility seems extremely unlikely to occur, even if the
+  implementation overhead of RVV were acceptable (compared to
+  normal SIMD/DSP-style single-issue in-order simplicity).
+
+### Simple-V
+
+* Simple-V borrows hugely from RVV as it is intended to be easy to
+  topologically transplant every single instruction from RVV (as
+  designed) into Simple-V equivalents, with *zero loss of functionality
+   or capability*.
+* With the "parallelism" abstracted out, a hypothetical SIMD-less "DSP"
+  Extension which contained the basic primitives (non-parallelised
+  8, 16 or 32-bit SIMD operations) inherently *become* parallel,
+  automatically.
+* Additionally, standard operations (ADD, MUL) that would normally have
+  to have special SIMD-parallel opcodes added need no longer have *any*
+  of the length-dependent variants (2of 32-bit ADDs in a 64-bit register,
+  4of 32-bit ADDs in a 128-bit register) because Simple-V takes the
+  *standard* RV opcodes (present and future) and automatically parallelises
+  them.
+* By inheriting the RVV feature of arbitrary vector-length, then just as
+  with RVV the corner-cases and ISA proliferation of SIMD is avoided.
+* Whilst not entirely finalised, registers are expected to be
+  capable of being subdivided down to an implementor-chosen bitwidth
+  in the underlying hardware (r1 becomes r1[31..24] r1[23..16] r1[15..8]
+  and r1[7..0], or just r1[31..16] r1[15..0]) where implementors can
+  choose to have separate independent 8-bit ALUs or dual-SIMD 16-bit
+  ALUs that perform twin 8-bit operations as they see fit, or anything
+  else including no subdivisions at all.
+* Even though implementors have that choice even to have full 64-bit
+  (with RV64) SIMD, they *must* provide predication that transparently
+  switches off appropriate units on the last loop, thus neatly fitting
+  underlying SIMD ALU implementations *into* the arbitrary vector-length
+  RVV paradigm, keeping the uniform consistent API that is a key strategic
+  feature of Simple-V.
+* With Simple-V fitting into the standard register files, certain classes
+  of SIMD operations such as High/Low arithmetic (r1[31..16] + r2[15..0])
+  can be done by applying *Parallelised* Bit-manipulation operations
+  followed by parallelised *straight* versions of element-to-element
+  arithmetic operations, even if the bit-manipulation operations require
+  changing the bitwidth of the "vectors" to do so.  Predication can
+  be utilised to skip high words (or low words) in source or destination.
+* In essence, the key downside of SIMD - massive duplication of
+  identical functions over time as an architecture evolves from 32-bit
+  wide SIMD all the way up to 512-bit, is avoided with Simple-V, through
+  vector-style parallelism being dropped on top of 8-bit or 16-bit
+  operations, all the while keeping a consistent ISA-level "API" irrespective
+  of implementor design choices (or indeed actual implementations).
+
+### Example Instruction translation: <a name="example_translation"></a>
 
+Instructions "ADD r2 r4 r4" would result in three instructions being
+generated and placed into the FIFO:
 
-# Impementing V on top of Simple-V
+* ADD r2 r4 r4
+* ADD r2 r5 r5
+* ADD r2 r6 r6
 
-* Number of Offset CSRs extends from 2
-* Extra register file: vector-file
-* Setup of Vector length and bitwidth CSRs now can specify vector-file
-  as well as integer or float file.
-* TODO
+## Example of vector / vector, vector / scalar, scalar / scalar => vector add
 
-# Implementing P (renamed to DSP) on top of Simple-V
+    register CSRvectorlen[XLEN][4]; # not quite decided yet about this one...
+    register CSRpredicate[XLEN][4]; # 2^4 is max vector length
+    register CSRreg_is_vectorised[XLEN]; # just for fun support scalars as well
+    register x[32][XLEN];
 
-* Implementors indicate chosen bitwidth support in Vector-bitwidth CSR
-  (caveat: anything not specified drops through to software-emulation / traps)
-* TODO
+    function op_add(rd, rs1, rs2, predr)
+    {
+       /* note that this is ADD, not PADD */
+       int i, id, irs1, irs2;
+       # checks CSRvectorlen[rd] == CSRvectorlen[rs] etc. ignored
+       # also destination makes no sense as a scalar but what the hell...
+       for (i = 0, id=0, irs1=0, irs2=0; i<CSRvectorlen[rd]; i++)
+          if (CSRpredicate[predr][i]) # i *think* this is right...
+             x[rd+id] <= x[rs1+irs1] + x[rs2+irs2];
+          # now increment the idxs
+          if (CSRreg_is_vectorised[rd]) # bitfield check rd, scalar/vector?
+             id += 1;
+          if (CSRreg_is_vectorised[rs1]) # bitfield check rs1, scalar/vector?
+             irs1 += 1;
+          if (CSRreg_is_vectorised[rs2]) # bitfield check rs2, scalar/vector?
+             irs2 += 1;
+    }
 
-# Register reordering <a name="register_reordering"></a>
+## Retro-fitting Predication into branch-explicit ISA <a name="predication_retrofit"></a>
 
-## Register File 
+One of the goals of this parallelism proposal is to avoid instruction
+duplication.  However, with the base ISA having been designed explictly
+to *avoid* condition-codes entirely, shoe-horning predication into it
+bcomes quite challenging.
+
+However what if all branch instructions, if referencing a vectorised
+register, were instead given *completely new analogous meanings* that
+resulted in a parallel bit-wise predication register being set?  This
+would have to be done for both C.BEQZ and C.BNEZ, as well as BEQ, BNE,
+BLT and BGE.
+
+We might imagine that FEQ, FLT and FLT would also need to be converted,
+however these are effectively *already* in the precise form needed and
+do not need to be converted *at all*!  The difference is that FEQ, FLT
+and FLE *specifically* write a 1 to an integer register if the condition
+holds, and 0 if not.  All that needs to be done here is to say, "if
+the integer register is tagged with a bit that says it is a predication
+register, the **bit** in the integer register is set based on the
+current vector index" instead.
+
+There is, in the standard Conditional Branch instruction, more than
+adequate space to interpret it in a similar fashion:
+
+[[!table  data="""
+31      |30 ..... 25 |24..20|19..15| 14...12| 11.....8 | 7       | 6....0 |
+imm[12] | imm[10:5]  |rs2   | rs1  | funct3 | imm[4:1] | imm[11] | opcode |
+ 1      | 6          | 5    | 5    | 3      | 4        | 1       |   7    |
+   offset[12,10:5]  || src2 | src1 | BEQ    | offset[11,4:1]    || BRANCH |
+"""]]
+
+This would become:
+
+[[!table  data="""
+31      | 30 .. 25 |24 ... 20 | 19 15 | 14  12 | 11 ..  8 | 7       | 6 ... 0 |
+imm[12] | imm[10:5]| rs2      | rs1   | funct3 | imm[4:1] | imm[11] | opcode  |
+1       | 6        | 5        | 5     | 3      | 4             | 1  | 7       |
+reserved          || src2     | src1  | BEQ    | predicate rs3     || BRANCH  |
+"""]]
+
+Similarly the C.BEQZ and C.BNEZ instruction format may be retro-fitted,
+with the interesting side-effect that there is space within what is presently
+the "immediate offset" field to reinterpret that to add in not only a bit
+field to distinguish between floating-point compare and integer compare,
+not only to add in a second source register, but also use some of the bits as
+a predication target as well.
+
+[[!table  data="""
+15..13 | 12 ....... 10 | 9...7 | 6 ......... 2     | 1 .. 0 |
+funct3 | imm           | rs10  | imm               | op     |
+3      | 3             | 3     | 5                 | 2      |
+C.BEQZ | offset[8,4:3] | src   | offset[7:6,2:1,5] | C1     |
+"""]]
+
+Now uses the CS format:
+
+[[!table  data="""
+15..13 | 12 .  10 | 9 .. 7 | 6 .. 5 | 4..2 | 1 .. 0 |
+funct3 | imm      | rs10   | imm    |      | op     |
+3      | 3        | 3      | 2      | 3    | 2      |
+C.BEQZ | pred rs3 | src1   | I/F B  | src2 | C1     |
+"""]]
+
+Bit 6 would be decoded as "operation refers to Integer or Float" including
+interpreting src1 and src2 accordingly as outlined in Table 12.2 of the
+"C" Standard, version 2.0,
+whilst Bit 5 would allow the operation to be extended, in combination with
+funct3 = 110 or 111: a combination of four distinct (predicated) comparison
+operators.  In both floating-point and integer cases those could be
+EQ/NEQ/LT/LE (with GT and GE being synthesised by inverting src1 and src2).
+
+## Register reordering <a name="register_reordering"></a>
+
+### Register File
 
 | Reg Num | Bits |
 | ------- | ---- |
@@ -1134,17 +1248,19 @@ RVV (as it stands, Draft 0.4 Section 17, RISC-V ISA V2.3-Draft)
 | r5 | (32..0) |
 | r6 | (32..0) |
 | r7 | (32..0) |
+| .. | (32..0) |
+| r31| (32..0) |
 
-## Vectorised CSR
+### Vectorised CSR
 
 May not be an actual CSR: may be generated from Vector Length CSR:
 single-bit is less burdensome on instruction decode phase.
 
 | 7 | 6 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 | 0 |
-| - | - | - | - | - | - | - | - |  
+| - | - | - | - | - | - | - | - |
 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 |
 
-## Vector Length CSR
+### Vector Length CSR
 
 | Reg Num | (3..0) |
 | ------- | ---- |
@@ -1157,7 +1273,9 @@ single-bit is less burdensome on instruction decode phase.
 | r6 | 0 |
 | r7 | 1 |
 
-## Virtual Register Reordering:
+### Virtual Register Reordering
+
+This example assumes the above Vector Length CSR table
 
 | Reg Num | Bits (0) | Bits (1) | Bits (2) |
 | ------- | -------- | -------- | -------- |
@@ -1167,16 +1285,78 @@ single-bit is less burdensome on instruction decode phase.
 | r4 | (32..0) | (32..0) | (32..0) |
 | r7 | (32..0) |
 
-## Example Instruction translation: <a name="example_translation"></a>
-
-Instructions "ADD r2 r4 r4" would result in three instructions being
-generated and placed into the FILO:
-
-* ADD r2 r4 r4
-* ADD r2 r5 r5
-* ADD r2 r6 r6
-
-## Insights 
+### Bitwidth Virtual Register Reordering
+
+This example goes a little further and illustrates the effect that a
+bitwidth CSR has been set on a register.  Preconditions:
+
+* RV32 assumed
+* CSRintbitwidth[2] = 010 # integer r2 is 16-bit
+* CSRintvlength[2] = 3 # integer r2 is a vector of length 3
+* vsetl rs1, 5 # set the vector length to 5
+
+This is interpreted as follows:
+
+* Given that the context is RV32, ELEN=32.
+* With ELEN=32 and bitwidth=16, the number of SIMD elements is 2
+* Therefore the actual vector length is up to *six* elements
+* However vsetl sets a length 5 therefore the last "element" is skipped
+
+So when using an operation that uses r2 as a source (or destination)
+the operation is carried out as follows:
+
+* 16-bit operation on r2(15..0) - vector element index 0
+* 16-bit operation on r2(31..16) - vector element index 1
+* 16-bit operation on r3(15..0) - vector element index 2
+* 16-bit operation on r3(31..16) - vector element index 3
+* 16-bit operation on r4(15..0) - vector element index 4
+* 16-bit operation on r4(31..16) **NOT** carried out due to length being 5
+
+Predication has been left out of the above example for simplicity, however
+predication is ANDed with the latter stages (vsetl not equal to maximum
+capacity).
+
+Note also that it is entirely an implementor's choice as to whether to have
+actual separate ALUs down to the minimum bitwidth, or whether to have something
+more akin to traditional SIMD (at any level of subdivision: 8-bit SIMD
+operations carried out 32-bits at a time is perfectly acceptable, as is
+8-bit SIMD operations carried out 16-bits at a time requiring two ALUs).
+Regardless of the internal parallelism choice, *predication must
+still be respected*, making Simple-V in effect the "consistent public API".
+
+vew may be one of the following (giving a table "bytestable", used below):
+
+| vew | bitwidth | bytestable |
+| --- | -------- | ---------- |
+| 000 | default  | XLEN/8     |
+| 001 | 8        | 1          |
+| 010 | 16       | 2          |
+| 011 | 32       | 4          |
+| 100 | 64       | 8          |
+| 101 | 128      | 16         |
+| 110 | rsvd     | rsvd       |
+| 111 | rsvd     | rsvd       |
+
+Pseudocode for vector length taking CSR SIMD-bitwidth into account:
+
+    vew = CSRbitwidth[rs1]
+    if (vew == 0)
+        bytesperreg = (XLEN/8) # or FLEN as appropriate
+    else:
+        bytesperreg = bytestable[vew] # 1 2 4 8 16
+    simdmult = (XLEN/8) / bytesperreg # or FLEN as appropriate
+    vlen = CSRvectorlen[rs1] * simdmult
+
+To index an element in a register rnum where the vector element index is i:
+
+    function regoffs(rnum, i):
+        regidx = floor(i / simdmult)  # integer-div rounded down
+        byteidx = i % simdmult        # integer-remainder
+        return rnum + regidx,         # actual real register
+               byteidx * 8,           # low
+               byteidx * 8 + (vew-1), # high
+
+### Insights
 
 SIMD register file splitting still to consider.  For RV64, benefits of doubling
 (quadrupling in the case of Half-Precision IEEE754 FP) the apparent
@@ -1197,7 +1377,7 @@ on caches).  Interestingly we observe then that Simple-V is about
 of underlying hardware is an implementor-choice that could just as
 equally be applied *without* Simple-V even being implemented.
 
-# Analysis of CSR decoding on latency <a name="csr_decoding_analysis"></a>
+## Analysis of CSR decoding on latency <a name="csr_decoding_analysis"></a>
 
 It could indeed have been logically deduced (or expected), that there
 would be additional decode latency in this proposal, because if
@@ -1273,7 +1453,7 @@ So the question boils down to:
 Whilst the above may seem to be severe minuses, there are some strong
 pluses:
 
-* Significant reduction of V's opcode space: over 85%.
+* Significant reduction of V's opcode space: over 95%.
 * Smaller reduction of P's opcode space: around 10%.
 * The potential to use Compressed instructions in both Vector and SIMD
   due to the overloading of register meaning (implicit vectorisation,
@@ -1285,9 +1465,7 @@ pluses:
   parallel ALUs) is only equal to one ("virtual" parallelism), or is
   greater than one, should not be underestimated.
 
-# Appendix
-
-# Reducing Register Bank porting
+## Reducing Register Bank porting
 
 This looks quite reasonable.
 <https://www.princeton.edu/~rblee/ELE572Papers/MultiBankRegFile_ISCA2000.pdf>
@@ -1304,7 +1482,205 @@ The nice thing about a vector architecture is that you *know* that
 to optimise L1/L2 cache-line usage (avoid thrashing), strangely enough
 by *introducing* deliberate latency into the execution phase.
 
+## Overflow registers in combination with predication
+
+**TODO**: propose overflow registers be actually one of the integer regs
+(flowing to multiple regs).
+
+**TODO**: propose "mask" (predication) registers likewise.  combination with
+standard RV instructions and overflow registers extremely powerful, see
+Aspex ASP.
+
+When integer overflow is stored in an easily-accessible bit (or another
+register), parallelisation turns this into a group of bits which can
+potentially be interacted with in predication, in interesting and powerful
+ways.  For example, by taking the integer-overflow result as a predication
+field and shifting it by one, a predicated vectorised "add one" can emulate
+"carry" on arbitrary (unlimited) length addition.
+
+However despite RVV having made room for floating-point exceptions, neither
+RVV nor base RV have taken integer-overflow (carry) into account, which
+makes proposing it quite challenging given that the relevant (Base) RV
+sections are frozen.  Consequently it makes sense to forgo this feature.
+
+## Virtual Memory page-faults on LOAD/STORE
+
+
+### Notes from conversations
+
+> I was going through the C.LOAD / C.STORE section 12.3 of V2.3-Draft
+> riscv-isa-manual in order to work out how to re-map RVV onto the standard
+> ISA, and came across an interesting comments at the bottom of pages 75
+> and 76:
+
+> "   A common mechanism used in other ISAs to further reduce save/restore
+> code size is load- multiple and store-multiple instructions. "
+
+> Fascinatingly, due to Simple-V proposing to use the *standard* register
+> file, both C.LOAD / C.STORE *and* LOAD / STORE would in effect be exactly
+> that: load-multiple and store-multiple instructions.  Which brings us
+> on to this comment:
+
+> "For virtual memory systems, some data accesses could be resident in
+> physical memory and
+>   some could not, which requires a new restart mechanism for partially
+> executed instructions."
+
+> Which then of course brings us to the interesting question: how does RVV
+> cope with the scenario when, particularly with LD.X (Indexed / indirect
+> loads), part-way through the loading a page fault occurs?
+
+> Has this been noted or discussed before?
+
+For applications-class platforms, the RVV exception model is
+element-precise (that is, if an exception occurs on element j of a
+vector instruction, elements 0..j-1 have completed execution and elements
+j+1..vl-1 have not executed).
+
+Certain classes of embedded platforms where exceptions are always fatal
+might choose to offer resumable/swappable interrupts but not precise
+exceptions.
+
+
+> Is RVV designed in any way to be re-entrant?
+
+Yes.
+
+
+> What would the implications be for instructions that were in a FIFO at
+> the time, in out-of-order and VLIW implementations, where partial decode
+> had taken place?
+
+The usual bag of tricks for maintaining precise exceptions applies to
+vector machines as well.  Register renaming makes the job easier, and
+it's relatively cheaper for vectors, since the control cost is amortized
+over longer registers.
+
+
+> Would it be reasonable at least to say *bypass* (and freeze) the
+> instruction FIFO (drop down to a single-issue execution model temporarily)
+> for the purposes of executing the instructions in the interrupt (whilst
+> setting up the VM page), then re-continue the instruction with all
+> state intact?
+
+This approach has been done successfully, but it's desirable to be
+able to swap out the vector unit state to support context switches on
+exceptions that result in long-latency I/O.
+
+
+> Or would it be better to switch to an entirely separate secondary
+> hyperthread context?
+
+> Does anyone have any ideas or know if there is any academic literature
+> on solutions to this problem?
+
+The Vector VAX offered imprecise but restartable and swappable exceptions:
+http://mprc.pku.edu.cn/~liuxianhua/chn/corpus/Notes/articles/isca/1990/VAX%20vector%20architecture.pdf
+
+Sec. 4.6 of Krste's dissertation assesses some of
+the tradeoffs and references a bunch of related work:
+http://people.eecs.berkeley.edu/~krste/thesis.pdf
+
+
+----
+
+Started reading section 4.6 of Krste's thesis, noted the "IEE85 F.P
+exceptions" and thought, "hmmm that could go into a CSR, must re-read
+the section on FP state CSRs in RVV 0.4-Draft again" then i suddenly
+thought, "ah ha!  what if the memory exceptions were, instead of having
+an immediate exception thrown, were simply stored in a type of predication
+bit-field with a flag "error this element failed"?
+
+Then, *after* the vector load (or store, or even operation) was
+performed, you could *then* raise an exception, at which point it
+would be possible (yes in software... I know....) to go "hmmm, these
+indexed operations didn't work, let's get them into memory by triggering
+page-loads", then *re-run the entire instruction* but this time with a
+"memory-predication CSR" that stops the already-performed operations
+(whether they be loads, stores or an arithmetic / FP operation) from
+being carried out a second time.
+
+This theoretically could end up being done multiple times in an SMP
+environment, and also for LD.X there would be the remote outside annoying
+possibility that the indexed memory address could end up being modified.
+
+The advantage would be that the order of execution need not be
+sequential, which potentially could have some big advantages.
+Am still thinking through the implications as any dependent operations
+(particularly ones already decoded and moved into the execution FIFO)
+would still be there (and stalled).  hmmm.
+
+----
+
+    > > # assume internal parallelism of 8 and MAXVECTORLEN of 8
+    > > VSETL r0, 8
+    > > FADD x1, x2, x3
+    >
+    > > x3[0]: ok
+    > > x3[1]: exception
+    > > x3[2]: ok
+    > > ...
+    > > ...
+    > > x3[7]: ok
+    >
+    > > what happens to result elements 2-7?  those may be *big* results
+    > > (RV128)
+    > > or in the RVV-Extended may be arbitrary bit-widths far greater.
+    >
+    >  (you replied:)
+    >
+    > Thrown away.
+
+discussion then led to the question of OoO architectures
+
+> The costs of the imprecise-exception model are greater than the benefit.
+> Software doesn't want to cope with it.  It's hard to debug.  You can't
+> migrate state between different microarchitectures--unless you force all
+> implementations to support the same imprecise-exception model, which would
+> greatly limit implementation flexibility.  (Less important, but still
+> relevant, is that the imprecise model increases the size of the context
+> structure, as the microarchitectural guts have to be spilled to memory.)
+
+
+## Implementation Paradigms <a name="implementation_paradigms"></a>
 
+TODO: assess various implementation paradigms.  These are listed roughly
+in order of simplicity (minimum compliance, for ultra-light-weight
+embedded systems or to reduce design complexity and the burden of
+design implementation and compliance, in non-critical areas), right the
+way to high-performance systems.
+
+* Full (or partial) software-emulated (via traps): full support for CSRs
+  required, however when a register is used that is detected (in hardware)
+  to be vectorised, an exception is thrown.
+* Single-issue In-order, reduced pipeline depth (traditional SIMD / DSP)
+* In-order 5+ stage pipelines with instruction FIFOs and mild register-renaming
+* Out-of-order with instruction FIFOs and aggressive register-renaming
+* VLIW
+
+Also to be taken into consideration:
+
+* "Virtual" vectorisation: single-issue loop, no internal ALU parallelism
+* Comphrensive vectorisation: FIFOs and internal parallelism
+* Hybrid Parallelism
+
+# TODO Research
+
+> For great floating point DSPs check TI’s C3x, C4X, and C6xx DSPs
+
+Idea: basic simple butterfly swap on a few element indices, primarily targetted
+at SIMD / DSP.  High-byte low-byte swapping, high-word low-word swapping,
+perhaps allow reindexing of permutations up to 4 elements?  8?  Reason:
+such operations are less costly than a full indexed-shuffle, which requires
+a separate instruction cycle.
+
+Predication "all zeros" needs to be "leave alone".  Detection of
+ADD r1, rs1, rs0 cases result in nop on predication index 0, whereas
+ADD r0, rs1, rs2 is actually a desirable copy from r2 into r0.
+Destruction of destination indices requires a copy of the entire vector
+in advance to avoid.
+
+TBD: floating-point compare and other exception handling
 
 # References
 
@@ -1330,3 +1706,12 @@ by *introducing* deliberate latency into the execution phase.
 * Multi-ported VLIW Register File Implementation <https://ce-publications.et.tudelft.nl/publications/1517_multiple_contexts_in_a_multiported_vliw_register_file_impl.pdf>
 * Fast context save/restore proposal <https://groups.google.com/a/groups.riscv.org/d/msgid/isa-dev/57F823FA.6030701%40gmail.com>
 * Register File Bank Cacheing <https://www.princeton.edu/~rblee/ELE572Papers/MultiBankRegFile_ISCA2000.pdf>
+* Expired Patent on Vector Virtual Memory solutions
+  <https://patentimages.storage.googleapis.com/fc/f6/e2/2cbee92fcd8743/US5895501.pdf>
+* Discussion on RVV "re-entrant" capabilities allowing operations to be
+  restarted if an exception occurs (VM page-table miss)
+  <https://groups.google.com/a/groups.riscv.org/d/msg/isa-dev/IuNFitTw9fM/CCKBUlzsAAAJ>
+* Dot Product Vector <https://people.eecs.berkeley.edu/~biancolin/papers/arith17.pdf>
+* RVV slides 2017 <https://content.riscv.org/wp-content/uploads/2017/12/Wed-1330-RISCVRogerEspasaVEXT-v4.pdf>
+* Wavefront skipping using BRAMS <http://www.ece.ubc.ca/~lemieux/publications/severance-fpga2015.pdf> 
+* Streaming Pipelines <http://www.ece.ubc.ca/~lemieux/publications/severance-fpga2014.pdf>