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以下是《riscv-v-spec-1.0.pdf》文档的关键内容 这是一份关于向量扩展的详细技术文档内容覆盖了向量指令集的多个关键方面如向量寄存器状态映射、向量指令格式、向量加载和存储操作、向量内存对齐约束、向量内存一致性模型、向量算术指令格式、向量整数和浮点算术指令、向量归约操作、向量掩码指令、向量置换指令、异常处理以及标准向量扩展等。 首先文档定义了向量元素和向量寄存器状态之间的映射关系并阐述了向量指令的格式。在此基础上提出了配置设置指令如vsetvl、ivsetiv和vlsetvl用于设定向量长度VL和向量对齐长度AVL。 接着文档详细说明了向量加载和存储操作以及向量内存对齐和一致性模型。这些模型确保了向量操作的高效性和准确性。 然后文档介绍了向量算术指令格式包括向量整数、固定点和浮点算术指令。这些指令支持广泛的数学运算为高性能计算提供了强大的支持。 此外文档还涉及向量归约操作、掩码指令和置换指令这些指令增强了向量操作的灵活性和功能性。 最后文档讨论了异常处理机制并列举了标准向量扩展指令列表。这些扩展指令为向量处理器提供了丰富的功能集使其能够适应不同的应用场景和性能需求。 综上所述这份文档为向量指令集的设计和实现提供了全面的指导和参考有助于开发者更好地理解和利用向量处理器的能力。
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(一)-向量扩展编程模型-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(二)-向量元素到向量寄存器状态的映射-CSDN博客【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(三)-向量指令格式-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(四)- 配置和设置指令(vsetvli/vsetivli/vsetvl)-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(五)- 向量加载和存储-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(六)- 向量内存一致性模型-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(七)- 向量算术指令格式-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(八)- 向量整数算术指令-CSDN博客
【RISC-V 指令集】RISC-V 向量V扩展指令集介绍(九)- 向量整数算术指令-CSDN博客 12 向量定点算术指令 前面的一系列整数算术指令被扩展以支持定点算术。 定点数是一个二进制补码有符号或无符号整数被解释为具有隐含分母的分数中的分子。定点指令旨在应用于分子软件负责管理分母。一个N位元素可以容纳范围在-2^(N-1)…2^(N-1)-1内的二进制补码有符号整数以及范围在0…2^(N-1)内的无符号整数。定点指令通过支持缩放和舍入有助于在狭窄的操作数中保持精度并且可以通过将结果饱和到目标格式范围内来处理溢出。 注意上述扩展整数操作也可以用来避免溢出。 12.1 向量饱和形式的整数加法和减法 为有符号和无符号整数提供了饱和形式的整数加法和减法。如果结果会溢出目标则将结果替换为最接近的可表示值并设置vxsat位。 # Saturating adds of unsigned integers.
vsaddu.vv vd, vs2, vs1, vm # Vector-vector
vsaddu.vx vd, vs2, rs1, vm # vector-scalar
vsaddu.vi vd, vs2, imm, vm # vector-immediate
# Saturating adds of signed integers.
vsadd.vv vd, vs2, vs1, vm # Vector-vector
vsadd.vx vd, vs2, rs1, vm # vector-scalar
vsadd.vi vd, vs2, imm, vm # vector-immediate
# Saturating subtract of unsigned integers.
vssubu.vv vd, vs2, vs1, vm # Vector-vector
vssubu.vx vd, vs2, rs1, vm # vector-scalar
# Saturating subtract of signed integers.
vssub.vv vd, vs2, vs1, vm # Vector-vector
vssub.vx vd, vs2, rs1, vm # vector-scalar
12.2 向量平均加法和减法指令
平均加法和减法指令将结果右移一位并根据vx rm中的设置对结果进行四舍五入。提供了无符号和有符号两种版本。对于vaaddu和vaadd结果中不可能发生溢出。对于vasub和vasubu会忽略溢出结果会环绕。
注意对于vasub只有在rne或rnu舍入下从最大数中减去最小数时才会发生溢出。
# Averaging add
# Averaging adds of unsigned integers.
vaaddu.vv vd, vs2, vs1, vm # roundoff_unsigned(vs2[i] vs1[i], 1)
vaaddu.vx vd, vs2, rs1, vm # roundoff_unsigned(vs2[i] x[rs1], 1) # Averaging adds of signed integers.
vaadd.vv vd, vs2, vs1, vm # roundoff_signed(vs2[i] vs1[i], 1)
vaadd.vx vd, vs2, rs1, vm # roundoff_signed(vs2[i] x[rs1], 1)
# Averaging subtract # Averaging subtract of unsigned integers.
vasubu.vv vd, vs2, vs1, vm # roundoff_unsigned(vs2[i] - vs1[i], 1)
vasubu.vx vd, vs2, rs1, vm # roundoff_unsigned(vs2[i] - x[rs1], 1)
# Averaging subtract of signed integers.
vasub.vv vd, vs2, vs1, vm # roundoff_signed(vs2[i] - vs1[i], 1)
vasub.vx vd, vs2, rs1, vm # roundoff_signed(vs2[i] - x[rs1], 1)
12.3 向量小数乘法指令
有符号小数乘法指令将两个SEW输入的乘积扩大到2*SEW然后将结果右移SEW-1位根据vx rm对这些位进行四舍五入然后将结果饱和到SEW位。如果结果导致饱和则设置vxsat位。
# Signed saturating and rounding fractional multiply
# See vx rm description for rounding calculation
vsmul.vv vd, vs2, vs1, vm # vd[i] clip(roundoff_signed(vs2[i]*vs1[i], SEW-1))
vsmul.vx vd, vs2, rs1, vm # vd[i] clip(roundoff_signed(vs2[i]*x[rs1], SEW-1))
注意
当将两个N位有符号数相乘时最大的幅度值是通过-2^(N-1) * -2^(N-1)获得的产生结果为2^(2N-2)当以2N位存储时它只有一个零符号位。所有其他乘积在2N位中有两个符号位。为了在N个结果位中保持更高的精度乘积会向右移动比N少一位的位数使最大幅度值饱和但对于所有其他乘积结果精度会提高一位。
我们没有提供等效的小数乘法其中一个输入是无符号的因为这些会保留所有上部的SEW位并且不需要饱和。当舍入仅仅是截断rdn时此操作部分由vmulhu和vmulhsu指令覆盖。
12.4 向量移位指令
这些指令将输入值向右移动并根据vx rm对移出的位进行四舍五入。比例右移既有零扩展形式vssrl也有符号扩展形式vssra。要移动的数据位于由vs2指定的向量寄存器组中而移位量值可以来自向量寄存器组vs1、标量整数寄存器rs1或零扩展的5位立即数。只有移位量值的低lg2(SEW)位用于控制移位量。
# Scaling shift right logical
vss rl.vv vd, vs2, vs1, vm # vd[i] roundoff_unsigned(vs2[i], vs1[i])
vss rl.vx vd, vs2, rs1, vm # vd[i] roundoff_unsigned(vs2[i], x[rs1])
vss rl.vi vd, vs2, uimm, vm # vd[i] roundoff_unsigned(vs2[i], uimm)
# Scaling shift right arithmetic
vssra.vv vd, vs2, vs1, vm # vd[i] roundoff_signed(vs2[i],vs1[i])
vssra.vx vd, vs2, rs1, vm # vd[i] roundoff_signed(vs2[i], x[rs1])
vssra.vi vd, vs2, uimm, vm # vd[i] roundoff_signed(vs2[i], uimm)
12.5 向量缩小定点裁剪
vnclip指令用于将定点值打包到更窄的目标中。这些指令支持舍入、缩放和饱和到最终的目标格式。源数据位于由vs2指定的向量寄存器组中。缩放移位量值可以来自向量寄存器组vs1、标量整数寄存器rs1或零扩展的5位立即数。向量或标量移位量值的低lg2(2*SEW)位例如对于从SEW64位到SEW32位的缩小操作使用低6位用于控制右移量从而提供缩放。
# Narrowing unsigned clip
# SEW 2*SEW SEW
vnclipu.wv vd, vs2, vs1, vm # vd[i] clip(roundoff_unsigned(vs2[i], vs1[i]))
vnclipu.wx vd, vs2, rs1, vm # vd[i] clip(roundoff_unsigned(vs2[i], x[rs1]))
vnclipu.wi vd, vs2, uimm, vm # vd[i] clip(roundoff_unsigned(vs2[i], uimm))
# Narrowing signed clip
vnclip.wv vd, vs2, vs1, vm # vd[i] clip(roundoff_signed(vs2[i], vs1[i]))
vnclip.wx vd, vs2, rs1, vm # vd[i] clip(roundoff_signed(vs2[i], x[rs1]))
vnclip.wi vd, vs2, uimm, vm # vd[i] clip(roundoff_signed(vs2[i], uimm))
对于vnclipu/vnclip指令舍入模式在vx rm CSR中指定。舍入发生在目标的最低位附近并且在饱和之前进行。
对于vnclipu经过移位和舍入的源值被视为无符号整数如果结果会溢出被视为无符号整数的目标则会发生饱和。
没有单独的指令可以将有符号值饱和到无符号目标。如果不需要为负数设置vxsat值则可以使用一系列两个向量指令首先使用vmax与0进行最大值操作以去除负数然后使用vnclipu将结果的无符号值裁剪到目标中。这两个指令之间需要使用vsetvli来改变SEW。
对于vnclip经过移位和舍入的源值被视为有符号整数并且如果结果会溢出被视为有符号整数的目标则会发生饱和。
如果任何目标元素饱和则会在vxsat寄存器中设置vxsat位。
