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[libreriscv.git] / openpower.mdwn
index 1d096873aad72d0446d7811813beae2655c51729..da186f35b69cb6ad4c6d427ea795e555f6f0888e 100644 (file)
@@ -1,16 +1,53 @@
+# OpenPOWER
+
+In the late 1980s [[!wikipedia IBM]] developed a POWER family of processors.
+This evolved to a specification known as the POWER ISA. In 2019 IBM made the POWER ISA [[!wikipedia Open_source]], to be looked after by the existing [[!wikipedia OpenPOWER_Foundation]]. Here is a longer history of [[!wikipedia IBM_POWER_microprocessors]]. These IBM proprietary processors 
+happen to implement what is now known as the POWER ISA. The names
+POWER8, POWER9, POWER10 etc. are product designations equivalent to Intel
+i5, i7, i9 etc. and are frequently conflated with versions of the POWER ISA (v2.07, v3.0c, v3.1b).
+
+Libre-SOC is basing its [[Simple-V Vectorisation|sv]] CPU extensions on POWER ISA, because it wants to be able to specify a machine that can be completely trusted, and because POWER, thanks to IBM's involvement,
+is designed for high performance.
+
+See wikipedia page 
+<https://en.m.wikipedia.org/wiki/Power_ISA>
+
+very useful resource describing all assembly instructions
+<https://www.ibm.com/docs/en/aix/7.1?topic=reference-instruction-set>
+
 # Evaluation
 
 EULA released! looks good.
+<https://openpowerfoundation.org/final-draft-of-the-power-isa-eula-released/>
 
-Links
+Links
 
+* OpenPOWER Membership
+  <https://openpowerfoundation.org/join/>
+* OpenPower HDL Mailing list <http://lists.mailinglist.openpowerfoundation.org/mailman/listinfo/openpower-hdl-cores>
 * [[openpower/isatables]]
-* https://forums.raptorcs.com/
-* http://lists.mailinglist.openpowerfoundation.org/mailman/listinfo/openpower-community-dev
-* http://lists.mailinglist.openpowerfoundation.org/mailman/listinfo
-* http://bugs.libre-riscv.org/show_bug.cgi?id=179
-* https://openpowerfoundation.org/?resource_lib=power-isa-version-3-0
-* https://openpowerfoundation.org/?resource_lib=ibm-power-isa-version-2-07-b
+* [[openpower/whitepapers]]
+* [[openpower/isa]] - pseudo-code extracted from POWER V3.0B PDF spec
+* [[openpower/gem5]]
+* [[openpower/sv]]
+* [[openpower/prefix_codes]] Decode/encode prefix-codes, used by JPEG, DEFLATE, etc.
+* [[openpower/opcode_regs_deduped]]
+* [[openpower/simd_vsx]]
+* [[openpower/ISA_WG]] - OpenPOWER ISA Working Group
+* [[openpower/pearpc]]
+* [[openpower/pipeline_operands]] - the allocation of operands on each pipeline
+* [[3d_gpu/architecture/decoder]]
+* <https://forums.raptorcs.com/>
+* <http://lists.mailinglist.openpowerfoundation.org/mailman/listinfo/openpower-community-dev>
+* <http://lists.mailinglist.openpowerfoundation.org/mailman/listinfo>
+* <http://bugs.libre-riscv.org/show_bug.cgi?id=179>
+* <https://openpowerfoundation.org/?resource_lib=power-isa-version-3-0>
+* <https://openpowerfoundation.org/?resource_lib=ibm-power-isa-version-2-07-b>
+
+PowerPC Unit Tests
+
+* <https://github.com/lioncash/DolphinPPCTests>
+* <https://github.com/JustinCB/macemu/blob/master/SheepShaver/src/kpx_cpu/src/test/test-powerpc.cpp>
 
 Summary
 
@@ -20,19 +57,20 @@ Summary
 * FCVT between 16/32/64 needed
 * c++11 atomics not very efficient
 * no 16/48/64 opcodes, needs a shuffle of opcodes.  TODO investigate Power VLE
-* needs escape sequencing (ISAMUX/NS)
+* needs escape sequencing (ISAMUX/NS) - see [[openpower/isans_letter]]
 
 # What we are *NOT* doing:
 
 * A processor that is fundamentally incompatible (noncompliant) with Power.
  (**escape-sequencing requires and guarantees compatibility**).
 * Opcode 4 Signal Processing (SPE)
-* Opcode 4 Vectors or Opcode 60 VSX
+* Opcode 4 Vectors or Opcode 60 VSX (600+ additional instructions)
 * Avoidable legacy opcodes
+* SIMD. it's awful.
 
 # SimpleV
 
-see [[simple_v_extension]] - will fit into 48/64/VBLOCK, see below.
+see [[openpower/sv]].
 SimpleV: a "hardware for-loop" which involves type-casting (both) the
 register files to "a sequence of elements".  The **one** instruction
 (an unmodified **scalar** instruction) is interpreted as a *hardware
@@ -98,6 +136,28 @@ entire row, 2 bits instead of 3.  greatly simplifies decoder.
 * OP 000-100 and 000-201 for 64 bit. 11 bits for SVP P64
 * OP 000-110 and 000-111 for VBLOCK. 11 bits available.
 
+Note that this requires BE instruction encoding (separate from
+data BE/LE encoding).  BE encoding always places the major opcode in
+the first 2 bytes of the raw (uninterpreted) sequential instruction
+byte stream.
+
+Thus in BE-instruction-mode, the first 2 bytes may be analysed to
+detect whether the instruction is 16-bit Compressed, 48-bit SVP-P48,
+64-bit SVP-64, variable-length VBLOCK, or plain 32-bit.
+
+It is not possible to distinguish LE-encoded 32-bit instructions
+from LE-encoded 16-bit instructions because in LE-encoded 32-bit
+instructions, the opcode falls into:
+
+* bytes 2 and 3 of any given raw (uninterpreted) sequential instruction
+  byte stream for a 32-bit instruction
+* bytes 0 and 1 for a 16-bit Compressed instruction
+* bytes 4 and 5 for a 48-bit SVP P48
+* bytes 6 and 7 for a 64-bit SVP P64
+
+Clearly this is an impossible situation, therefore BE is the only
+option.  Note: *this is completely separate from BE/LE for data*
+
 # Compressed 16
 
 Further "escape-sequencing".
@@ -120,12 +180,3 @@ Store activation length in a CSR.
 
 Requirements are to have one instruction in each subpage which resets all the way back to PowerISA default. The other is a "back up stack by 1".
 
-# RISCV userspace
-
-Dual ISA, RV userspace only. Requires PowerISA to be able to context-switch RV registers and CSRs.
-
-the exception entry point:
-https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/arch/powerpc/kernel/exceptions-64s.S?h=v5.4-rc5#n409
-
-the rest of the context switch code is in a different file:
-https://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/torvalds/linux.git/tree/arch/powerpc/kernel/entry_64.S?h=v5.4-rc5#n589