Towards more generic "adder" function extractor
authorClifford Wolf <clifford@clifford.at>
Wed, 23 Aug 2017 12:20:10 +0000 (14:20 +0200)
committerClifford Wolf <clifford@clifford.at>
Wed, 23 Aug 2017 12:20:10 +0000 (14:20 +0200)
passes/techmap/adders.cc

index 7482d2c9bbf863997907f65c5305cff40f646bb9..942820609e59c92d169bc756548f0eb86312c220 100644 (file)
@@ -32,6 +32,20 @@ struct AddersConfig
        bool enable_hs = false;
 };
 
+// http://svn.clifford.at/handicraft/2016/bindec/bindec.c
+int bindec(unsigned char v)
+{
+       int r = v & 1;
+       r += (~((v & 2) - 1)) & 10;
+       r += (~((v & 4) - 1)) & 100;
+       r += (~((v & 8) - 1)) & 1000;
+       r += (~((v & 16) - 1)) & 10000;
+       r += (~((v & 32) - 1)) & 100000;
+       r += (~((v & 64) - 1)) & 1000000;
+       r += (~((v & 128) - 1)) & 10000000;
+       return r;
+}
+
 struct AddersWorker
 {
        const AddersConfig &config;
@@ -42,13 +56,11 @@ struct AddersWorker
        dict<SigBit, Cell*> driver;
        pool<SigBit> handled_bits;
 
-       dict<tuple<SigBit, SigBit>, pool<SigBit>> part_xor;
-       dict<tuple<SigBit, SigBit>, pool<SigBit>> part_and;
-       dict<tuple<SigBit, SigBit>, pool<SigBit>> part_andnot;
+       pool<tuple<SigBit, SigBit>> xorxnor2;
+       pool<tuple<SigBit, SigBit, SigBit>> xorxnor3;
 
-       dict<tuple<SigBit, SigBit, SigBit>, pool<SigBit>> part_xor3;
-       dict<tuple<SigBit, SigBit, SigBit>, pool<SigBit>> part_maj;
-       dict<tuple<SigBit, SigBit, SigBit>, pool<SigBit>> part_majnot;
+       dict<tuple<SigBit, SigBit>, dict<int, pool<SigBit>>> func2;
+       dict<tuple<SigBit, SigBit, SigBit>, dict<int, pool<SigBit>>> func3;
 
        AddersWorker(const AddersConfig &config, Module *module) :
                        config(config), module(module), ce(module), sigmap(ce.assign_map)
@@ -75,19 +87,11 @@ struct AddersWorker
                        SigBit A = SigSpec(leaves)[0];
                        SigBit B = SigSpec(leaves)[1];
 
-                       bool is_xor = true;
-                       bool is_and = true;
-                       bool is_andnot_a = true;
-                       bool is_andnot_b = true;
-
+                       int func = 0;
                        for (int i = 0; i < 4; i++)
                        {
                                bool a_value = (i & 1) != 0;
                                bool b_value = (i & 2) != 0;
-                               bool xor_value = a_value != b_value;
-                               bool and_value = a_value && b_value;
-                               bool andnot_a_value = !a_value && b_value;
-                               bool andnot_b_value = a_value && !b_value;
 
                                ce.push();
                                ce.set(A, a_value ? State::S1 : State::S0);
@@ -98,32 +102,18 @@ struct AddersWorker
                                if (!ce.eval(sig))
                                        log_abort();
 
-                               if (sig != xor_value)
-                                       is_xor = false;
-
-                               if (sig != and_value)
-                                       is_and = false;
-
-                               if (sig != andnot_a_value)
-                                       is_andnot_a = false;
-
-                               if (sig != andnot_b_value)
-                                       is_andnot_b = false;
+                               if (sig == State::S1)
+                                       func |= 1 << i;
 
                                ce.pop();
                        }
 
-                       if (is_xor)
-                               part_xor[tuple<SigBit, SigBit>(A, B)].insert(root);
+                       // log("%04d %s %s -> %s\n", bindec(func), log_signal(A), log_signal(B), log_signal(root));
 
-                       if (is_and)
-                               part_and[tuple<SigBit, SigBit>(A, B)].insert(root);
+                       if (func == 0x6 || func == 0x9)
+                               xorxnor2.insert(tuple<SigBit, SigBit>(A, B));
 
-                       if (is_andnot_a)
-                               part_andnot[tuple<SigBit, SigBit>(B, A)].insert(root);
-
-                       if (is_andnot_b)
-                               part_andnot[tuple<SigBit, SigBit>(A, B)].insert(root);
+                       func2[tuple<SigBit, SigBit>(A, B)][func].insert(root);
                }
 
                if (GetSize(leaves) == 3)
@@ -134,24 +124,13 @@ struct AddersWorker
                        SigBit B = SigSpec(leaves)[1];
                        SigBit C = SigSpec(leaves)[2];
 
-                       bool is_xor3 = true;
-                       bool is_maj = true;
-                       bool is_maj_nota = true;
-                       bool is_maj_notb = true;
-                       bool is_maj_notc = true;
-
+                       int func = 0;
                        for (int i = 0; i < 8; i++)
                        {
                                bool a_value = (i & 1) != 0;
                                bool b_value = (i & 2) != 0;
                                bool c_value = (i & 4) != 0;
 
-                               bool xor3_value = (a_value != b_value) != c_value;
-                               bool maj_value = (a_value && b_value) || (a_value && c_value) || (b_value && c_value);
-                               bool maj_nota_value = (!a_value && b_value) || (!a_value && c_value) || (b_value && c_value);
-                               bool maj_notb_value = (a_value && !b_value) || (a_value && c_value) || (!b_value && c_value);
-                               bool maj_notc_value = (a_value && b_value) || (a_value && !c_value) || (b_value && !c_value);
-
                                ce.push();
                                ce.set(A, a_value ? State::S1 : State::S0);
                                ce.set(B, b_value ? State::S1 : State::S0);
@@ -162,38 +141,18 @@ struct AddersWorker
                                if (!ce.eval(sig))
                                        log_abort();
 
-                               if (sig != xor3_value)
-                                       is_xor3 = false;
-
-                               if (sig != maj_value)
-                                       is_maj = false;
-
-                               if (sig != maj_nota_value)
-                                       is_maj_nota = false;
-
-                               if (sig != maj_notb_value)
-                                       is_maj_notb = false;
-
-                               if (sig != maj_notc_value)
-                                       is_maj_notc = false;
+                               if (sig == State::S1)
+                                       func |= 1 << i;
 
                                ce.pop();
                        }
 
-                       if (is_xor3)
-                               part_xor3[tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C)].insert(root);
-
-                       if (is_maj)
-                               part_maj[tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C)].insert(root);
-
-                       if (is_maj_nota)
-                               part_majnot[tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(B, C, A)].insert(root);
+                       // log("%08d %s %s %s -> %s\n", bindec(func), log_signal(A), log_signal(B), log_signal(C), log_signal(root));
 
-                       if (is_maj_notb)
-                               part_majnot[tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, C, B)].insert(root);
+                       if (func == 0x69 || func == 0x96)
+                               xorxnor3.insert(tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C));
 
-                       if (is_maj_notc)
-                               part_majnot[tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C)].insert(root);
+                       func3[tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C)][func].insert(root);
                }
        }
 
@@ -229,118 +188,6 @@ struct AddersWorker
                }
        }
 
-       void make_fa(SigBit A, SigBit B, SigBit C, const pool<SigBit> &sum_out, const pool<SigBit> &carry_out)
-       {
-               if (!config.enable_fa)
-                       return;
-
-               Wire *so = module->addWire(NEW_ID);
-               Wire *co = module->addWire(NEW_ID);
-
-               Cell *cell = module->addCell(NEW_ID, "$__fa");
-               cell->setPort("\\A", A);
-               cell->setPort("\\B", B);
-               cell->setPort("\\C", C);
-               cell->setPort("\\SO", so);
-               cell->setPort("\\CO", co);
-
-               log("New full adder %s in module %s: A=%s B=%s C=%s\n", log_id(cell), log_id(module), log_signal(A), log_signal(B), log_signal(C));
-
-               for (auto bit : sum_out) {
-                       if (handled_bits.count(bit))
-                               continue;
-                       Cell *drv = driver.at(bit);
-                       drv->setPort("\\Y", module->addWire(NEW_ID));
-                       module->connect(bit, so);
-                       handled_bits.insert(bit);
-                       log("  sum out: %s\n", log_signal(bit));
-               }
-
-               for (auto bit : carry_out) {
-                       if (handled_bits.count(bit))
-                               continue;
-                       Cell *drv = driver.at(bit);
-                       drv->setPort("\\Y", module->addWire(NEW_ID));
-                       module->connect(bit, co);
-                       handled_bits.insert(bit);
-                       log("  carry out: %s\n", log_signal(bit));
-               }
-       }
-
-       void make_ha(SigBit A, SigBit B, const pool<SigBit> &sum_out, const pool<SigBit> &carry_out)
-       {
-               if (!config.enable_ha)
-                       return;
-
-               Wire *so = module->addWire(NEW_ID);
-               Wire *co = module->addWire(NEW_ID);
-
-               Cell *cell = module->addCell(NEW_ID, "$__ha");
-               cell->setPort("\\A", A);
-               cell->setPort("\\B", B);
-               cell->setPort("\\SO", so);
-               cell->setPort("\\CO", co);
-
-               log("New half adder %s in module %s: A=%s B=%s\n", log_id(cell), log_id(module), log_signal(A), log_signal(B));
-
-               for (auto bit : sum_out) {
-                       if (handled_bits.count(bit))
-                               continue;
-                       Cell *drv = driver.at(bit);
-                       drv->setPort("\\Y", module->addWire(NEW_ID));
-                       module->connect(bit, so);
-                       handled_bits.insert(bit);
-                       log("  sum out: %s\n", log_signal(bit));
-               }
-
-               for (auto bit : carry_out) {
-                       if (handled_bits.count(bit))
-                               continue;
-                       Cell *drv = driver.at(bit);
-                       drv->setPort("\\Y", module->addWire(NEW_ID));
-                       module->connect(bit, co);
-                       handled_bits.insert(bit);
-                       log("  carry out: %s\n", log_signal(bit));
-               }
-       }
-
-       void make_hs(SigBit A, SigBit B, const pool<SigBit> &sum_out, const pool<SigBit> &carry_out)
-       {
-               if (!config.enable_hs)
-                       return;
-
-               Wire *so = module->addWire(NEW_ID);
-               Wire *co = module->addWire(NEW_ID);
-
-               Cell *cell = module->addCell(NEW_ID, "$__hs");
-               cell->setPort("\\A", A);
-               cell->setPort("\\B", B);
-               cell->setPort("\\SO", so);
-               cell->setPort("\\CO", co);
-
-               log("New half subtractor %s in module %s: A=%s B=%s\n", log_id(cell), log_id(module), log_signal(A), log_signal(B));
-
-               for (auto bit : sum_out) {
-                       if (handled_bits.count(bit))
-                               continue;
-                       Cell *drv = driver.at(bit);
-                       drv->setPort("\\Y", module->addWire(NEW_ID));
-                       module->connect(bit, so);
-                       handled_bits.insert(bit);
-                       log("  sum out: %s\n", log_signal(bit));
-               }
-
-               for (auto bit : carry_out) {
-                       if (handled_bits.count(bit))
-                               continue;
-                       Cell *drv = driver.at(bit);
-                       drv->setPort("\\Y", module->addWire(NEW_ID));
-                       module->connect(bit, co);
-                       handled_bits.insert(bit);
-                       log("  carry out: %s\n", log_signal(bit));
-               }
-       }
-
        void run()
        {
                for (auto it : driver)
@@ -352,31 +199,35 @@ struct AddersWorker
                        find_partitions(root, leaves, cache, 5, 10);
                }
 
-               for (auto &it : part_xor3)
+               for (auto &key : xorxnor3)
                {
-                       SigBit A = get<0>(it.first);
-                       SigBit B = get<1>(it.first);
-                       SigBit C = get<2>(it.first);
+                       SigBit A = get<0>(key);
+                       SigBit B = get<1>(key);
+                       SigBit C = get<2>(key);
 
-                       // FIXME: Add support for full subtractors
+                       log("3-Input XOR/XNOR %s %s %s:\n", log_signal(A), log_signal(B), log_signal(C));
 
-                       if (part_maj.count(tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C)))
-                               make_fa(A, B, C, it.second, part_maj.at(tuple<SigBit, SigBit, SigBit>(A, B, C)));
+                       for (auto &it : func3.at(key)) {
+                               log("    %08d ->", bindec(it.first));
+                               for (auto bit : it.second)
+                                       log(" %s", log_signal(bit));
+                               log("\n");
+                       }
                }
 
-               for (auto &it : part_xor)
+               for (auto &key : xorxnor2)
                {
-                       SigBit A = get<0>(it.first);
-                       SigBit B = get<1>(it.first);
-
-                       if (part_andnot.count(tuple<SigBit, SigBit>(A, B)))
-                               make_hs(A, B, it.second, part_andnot.at(tuple<SigBit, SigBit>(A, B)));
+                       SigBit A = get<0>(key);
+                       SigBit B = get<1>(key);
 
-                       if (part_andnot.count(tuple<SigBit, SigBit>(B, A)))
-                               make_hs(B, A, it.second, part_andnot.at(tuple<SigBit, SigBit>(B, A)));
+                       log("2-Input XOR/XNOR %s %s:\n", log_signal(A), log_signal(B));
 
-                       if (part_and.count(tuple<SigBit, SigBit>(A, B)))
-                               make_ha(A, B, it.second, part_and.at(tuple<SigBit, SigBit>(A, B)));
+                       for (auto &it : func2.at(key)) {
+                               log("    %04d ->", bindec(it.first));
+                               for (auto bit : it.second)
+                                       log(" %s", log_signal(bit));
+                               log("\n");
+                       }
                }
        }
 };