比較命令以外にも、浮動小数点の様々な演算をサポートする。例えば、以下のようなものが挙げられる。
これらの操作について、RISC-Vの命令を定義してサポートを行う。RISC-Vには、浮動小数点のこれらのサポート命令として以下が定義されている。
| funct7 | rs2 | rs1 | funct3 | rd | opcode | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FSQRT.S | 0101100 | 00000 | rs1 | rm | rd | 1010011 |
| FSGNJ.S | 0010000 | rs2 | rs1 | 000 | rd | 1010011 |
| FSIGNJN.S | 0010000 | rs2 | rs1 | 001 | rd | 1010011 |
| FSGNJX.S | 0010000 | rs2 | rs1 | 010 | rd | 1010011 |
| FCVT.W.S | 1100000 | 00000 | rs1 | 000 | rd | 1010011 |
| FCVT.WU.S | 1100000 | 00001 | rs1 | 001 | rd | 1010011 |
| FMV.X.W | 1110000 | 00000 | rs1 | 000 | rd | 1010011 |
| FCLASS.S | 1110000 | 00000 | rs1 | 001 | rd | 1010011 |
| FCVT.S.W | 1101000 | 00000 | rs1 | rm | rd | 1010011 |
| FCVT.S.WU | 1101000 | 00001 | rs1 | rm | rd | 1010011 |
| FMV.W.X | 1111000 | 00000 | rs1 | 000 | rd | 1010011 |
| funct7 | rs2 | rs1 | funct3 | rd | opcode | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| FSQRT.D | 0101101 | 00000 | rs1 | rm | rd | 1010011 |
| FSGNJ.D | 0010001 | rs2 | rs1 | 000 | rd | 1010011 |
| FSIGNJN.D | 0010001 | rs2 | rs1 | 001 | rd | 1010011 |
| FSGNJX.D | 0010001 | rs2 | rs1 | 010 | rd | 1010011 |
| FCVT.W.D | 1100001 | 00000 | rs1 | 000 | rd | 1010011 |
| FCVT.WU.D | 1100001 | 00001 | rs1 | 001 | rd | 1010011 |
| FCLASS.D | 1110001 | 00000 | rs1 | 001 | rd | 1010011 |
| FCVT.D.W | 1101001 | 00000 | rs1 | rm | rd | 1010011 |
| FCVT.D.WU | 1101001 | 00001 | rs1 | rm | rd | 1010011 |
これらの命令を実装していくことにする。MYRISCVXInstrInfoFD.tdに以下を追加する。
llvm-myriscvx/lib/Target/MYRISCVX/MYRISCVXInstrInfoFD.td
// Floating-Point instructions with 1 register operands.
class FPTwoOp<bits<7> opcode, bits<3> rm, bits<7> funct7,
string instr_asm,
RegisterClass RC> :
MYRISCVX_R<opcode, rm, funct7, (outs RC:$rd), (ins RC:$rs1, RC:$rs2),
!strconcat(instr_asm, "\t$rd, $rs1, $rs2"),
[], IIAlu> {
let isReMaterializable = 1;
}
// Floating-Point instructions with 1 register operands.
class FPSingleOp<bits<7> opcode, bits<3> rm, bits<7> funct7, bits<5> rs2_op,
string instr_asm,
RegisterClass DstRC, RegisterClass SrcRC> :
MYRISCVX_R<opcode, rm, funct7, (outs DstRC:$rd), (ins SrcRC:$rs1),
!strconcat(instr_asm, "\t$rd, $rs1"),
[], IIAlu> {
let isReMaterializable = 1;
let rs2 = rs2_op;
}
まずは、1オペランド用の命令と2オペランド用の命令テンプレートを用意した。それぞれFPSingleOp, FPTwoOpというテンプレートクラスを作成する。少し注意だが、FPSingleOpテンプレートでは、型の返還命令が入るため入力オペランドのレジスタタイプ(RegisterClass SrcRC)と出力オペランドのレジスタタイプ(RegisterClass DstRC)が個別に指定できる。これに基づいて、まずは単精度浮動小数点命令の定義を行う。
def FSQRT_S : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b0101100, 0b00000, "fsqrt.s", FPR_S, FPR_S>; def FSIGNJ_S : FPTwoOp<0b1010011, 0b000, 0b0010000, "fsgnj.s" , FPR_S>; def FSIGNJN_S : FPTwoOp<0b1010011, 0b001, 0b0010000, "fsgnjn.s", FPR_S>; def FSIGNJX_S : FPTwoOp<0b1010011, 0b010, 0b0010000, "fsgnjx.s", FPR_S>; def FCVT_W_S : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1100000, 0b00000, "fcvt.w.s", GPR, FPR_S>; def FCVT_WU_S : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1100000, 0b00001, "fcvt.wu.s", GPR, FPR_S>; def FMV_X_W : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1110000, 0b00000, "fmv.x.w", GPR, FPR_S>; def FCLASS_S : FPSingleOp<0b1010011, 0b001, 0b1110000, 0b00000, "fclass.s", FPR_S, FPR_S>; def FCVT_S_W : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1101000, 0b00000, "fcvt.s.w", FPR_S, GPR>; def FCVT_S_WU : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1101000, 0b00001, "fcvt.s.wu", FPR_S, GPR>; def FMV_W_X : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1111000, 0b00000, "fmv.w.x", FPR_S, GPR>;
次に、これらの命令を生成するためのSelectionDAGのパタンを追加する。
llvm-myriscvx/lib/Target/MYRISCVX/MYRISCVXInstrInfoFD.td
def : Pat<(fsqrt FPR_S:$rs1), (FSQRT_S $rs1)>; def : Pat<(fneg FPR_S:$rs1), (FSIGNJN_S $rs1, $rs1)>; def : Pat<(fabs FPR_S:$rs1), (FSIGNJX_S $rs1, $rs1)>; def : InstAlias<"fmv.s $rd, $rs1", (FSIGNJ_S FPR_S:$rd, FPR_S:$rs1, FPR_S:$rs1), 0>; def : InstAlias<"fneg.s $rd, $rs1", (FSIGNJN_S FPR_S:$rd, FPR_S:$rs1, FPR_S:$rs1), 0>; def : InstAlias<"fabs.s $rd, $rs1", (FSIGNJX_S FPR_S:$rd, FPR_S:$rs1, FPR_S:$rs1), 0>; def : Pat<(fp_to_sint FPR_S:$rs1), (FCVT_W_S $rs1)>; def : Pat<(fp_to_uint FPR_S:$rs1), (FCVT_WU_S $rs1)>; def : Pat<(sint_to_fp GPR:$rs1), (FCVT_S_W $rs1)>; def : Pat<(uint_to_fp GPR:$rs1), (FCVT_S_WU $rs1)>;
エイリアスとしてfmv.s, fneg.s, fabs.sを追加した。アセンブリでは、これらの記法も有効になる。
同様に、倍精度浮動小数点についても命令の定義とパタンを追加する。
llvm-myriscvx/lib/Target/MYRISCVX/MYRISCVXInstrInfoFD.td
def FSQRT_D : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b0101101, 0b00000, "fsqrt.d", FPR_D, FPR_D>; def FSIGNJ_D : FPTwoOp<0b1010011, 0b000, 0b0010001, "fsgnj.d" , FPR_D>; def FSIGNJN_D : FPTwoOp<0b1010011, 0b001, 0b0010001, "fsgnjn.d", FPR_D>; def FSIGNJX_D : FPTwoOp<0b1010011, 0b010, 0b0010001, "fsgnjx.d", FPR_D>; def FCVT_W_D : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1100001, 0b00000, "fcvt.w.d", GPR, FPR_D>; def FCVT_WU_D : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1100001, 0b00001, "fcvt.wu.d", GPR, FPR_D>; // def FMV_X_W : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1110001, 0b00000, "fmv.x.w", GPR, FPR_D>; def FCLASS_D : FPSingleOp<0b1010011, 0b001, 0b1110001, 0b00000, "fclass.d", FPR_D, FPR_D>; def FCVT_D_W : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1101001, 0b00000, "fcvt.d.w", FPR_D, GPR>; def FCVT_D_WU : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1101001, 0b00001, "fcvt.d.wu", FPR_D, GPR>; // def FMV_W_X : FPSingleOp<0b1010011, 0b000, 0b1111001, 0b00000, "fmv.w.x", FPR_D, GPR>; def : Pat<(fsqrt FPR_D:$rs1), (FSQRT_D $rs1)>; def : Pat<(fneg FPR_D:$rs1), (FSIGNJN_D $rs1, $rs1)>; def : Pat<(fabs FPR_D:$rs1), (FSIGNJX_D $rs1, $rs1)>; def : InstAlias<"fmv.d $rd, $rs1", (FSIGNJ_D FPR_D:$rd, FPR_D:$rs1, FPR_D:$rs1), 0>; def : InstAlias<"fneg.d $rd, $rs1", (FSIGNJN_D FPR_D:$rd, FPR_D:$rs1, FPR_D:$rs1), 0>; def : InstAlias<"fabs.d $rd, $rs1", (FSIGNJX_D FPR_D:$rd, FPR_D:$rs1, FPR_D:$rs1), 0>; def : Pat<(fp_to_sint FPR_D:$rs1), (FCVT_W_D $rs1)>; def : Pat<(fp_to_uint FPR_D:$rs1), (FCVT_WU_D $rs1)>; def : Pat<(sint_to_fp GPR:$rs1), (FCVT_D_W $rs1)>; def : Pat<(uint_to_fp GPR:$rs1), (FCVT_D_WU $rs1)>;
それでは、テストパタンを作成してコンパイルしてみる。
fp_others.cpp
#include <math.h> #include <stdint.h> // float f_sqrt (float in) { return sqrtf(in); } float f_abs (float in) { return fabsf(in); } float f_neg (float in) { return -in; } // double d_sqrt (double in) { return sqrt(in); } double d_abs (double in) { return fabs(in); } double d_neg (double in) { return -in; } int32_t cvt_fp_to_sint (float in) { return static_cast< int32_t>(in); } uint32_t cvt_fp_to_uint (float in) { return static_cast<uint32_t>(in); } int32_t cvt_dp_to_sint (double in) { return static_cast< int32_t>(in); } uint32_t cvt_dp_to_uint (double in) { return static_cast<uint32_t>(in); } float cvt_sint_to_fp (int32_t in) { return static_cast<float >(in); } float cvt_uint_to_fp (uint32_t in) { return static_cast<float >(in); } double cvt_sint_to_dp (int32_t in) { return static_cast<double>(in); } double cvt_uint_to_dp (uint32_t in) { return static_cast<double>(in); }
単純な関数群を並べた。型の変換や、1オペランドの演算を並べる。これらがどのようにコンパイルされるのかをテストする。
./bin/clang -O3 fp_others.cpp -emit-llvm ./bin/llc -filetype=asm fp_others.bc -mcpu=simple32 -march=myriscvx32 -target-abi=lp64 -o -
_Z5f_absf: fsgnjx.s f10, f10, f10 ret _Z5f_negf: fsgnjn.s f10, f10, f10 ret _Z5d_absd: fsgnjx.d f10, f10, f10 ret _Z5d_negd: fsgnjn.d f10, f10, f10 ret _Z14cvt_fp_to_sintf: fcvt.w.s x10, f10 ret _Z14cvt_fp_to_uintf: fcvt.wu.s x10, f10 ret _Z14cvt_dp_to_sintd: fcvt.w.d x10, f10 ret _Z14cvt_dp_to_uintd: fcvt.wu.d x10, f10 ret _Z14cvt_sint_to_fpi: fcvt.s.w f10, x10 ret _Z14cvt_uint_to_fpj: fcvt.s.wu f10, x10 ret _Z14cvt_sint_to_dpi: fcvt.d.w f10, x10 ret _Z14cvt_uint_to_dpj: fcvt.d.wu f10, x10 ret
正しく命令が生成できていそうだ。
