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15959973d2
3 changed files with 306 additions and 0 deletions
199
zfa_micro/zfa.c
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199
zfa_micro/zfa.c
Normal file
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@ -0,0 +1,199 @@
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#include <stdint.h>
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#include <stdbool.h>
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#include <math.h>
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#define N 10
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static inline uint64_t read_cycles() {
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uint64_t start;
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asm volatile ("rdcycle %0" : "=r"(start));
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return start;
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}
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// Zfa constant table for Single Precision (fli.s)
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const float zfa_constants_s[32] = {
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-1.0f, -1.0f, 0x1p-16f, 0x1p-15f, // 0 - 3
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0x1p-14f, 0x1p-13f, 0x1p-12f, 0x1p-11f, // 4 - 7
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||||||
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0x1p-10f, 0x1p-9f, 0x1p-8f, 0x1p-7f, // 8 - 11
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||||||
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0x1p-6f, 0x1p-5f, 0x1p-4f, 0x1p-3f, // 12 - 15
|
||||||
|
0.25f, 0.5f, 0.75f, 1.0f, // 16 - 19
|
||||||
|
1.25f, 1.5f, 1.75f, 2.0f, // 20 - 23
|
||||||
|
2.5f, 3.0f, 4.0f, 8.0f, // 24 - 27
|
||||||
|
16.0f, 32.0f, INFINITY, NAN // 28 - 31
|
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|
};
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||||||
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|
// Zfa constant table for Double Precision (fli.d)
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||||||
|
const double zfa_constants_d[32] = {
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||||||
|
-1.0, -1.0f, 0x1p-16, 0x1p-15, // 0 - 3
|
||||||
|
0x1p-14, 0x1p-13, 0x1p-12, 0x1p-11, // 4 - 7
|
||||||
|
0x1p-10, 0x1p-9, 0x1p-8, 0x1p-7, // 8 - 11
|
||||||
|
0x1p-6, 0x1p-5, 0x1p-4, 0x1p-3, // 12 - 15
|
||||||
|
0.25, 0.5, 0.75, 1.0, // 16 - 19
|
||||||
|
1.25, 1.5, 1.75, 2.0, // 20 - 23
|
||||||
|
2.5, 3.0, 4.0, 8.0, // 24 - 27
|
||||||
|
16.0, 32.0, INFINITY, NAN // 28 - 31
|
||||||
|
};
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||||||
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|
int main() {
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// fround.s
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volatile float a = 3.25f;
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volatile float b = round(a);
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// fround.d
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volatile double c = 3.25f;
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volatile double d = round(c);
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int res;
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// fleq.s
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#ifndef ZFA
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asm volatile (
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"fclass.s t0, %1\n\t" // Classify a
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|
"fclass.s t1, %2\n\t" // Classify b
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||||||
|
"or t0, t0, t1\n\t" // Combine classes
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||||||
|
"andi t2, t0, 0x200\n\t" // 0x200 is the mask for Quiet NaN
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|
"bnez t2, 1f\n\t" // If qNaN is present, skip to return 0
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"fle.s %0, %1, %2\n\t" // Safe to use signaling comparison
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||||||
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"j 2f\n\t"
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"1:\n\t"
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|
"li %0, 0\n\t" // Result is false for NaNs
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"2:\n\t"
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||||||
|
: "=r" (res)
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||||||
|
: "f" (a), "f" (b)
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|
: "t0", "t1", "t2"
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);
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||||||
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#else
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||||||
|
asm volatile("fleq.s t0, ft0, ft1");
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|
#endif
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||||||
|
// fleq.d
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||||||
|
#ifndef ZFA
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asm volatile (
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||||||
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"fclass.d t0, %1\n\t" // Classify double a
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||||||
|
"fclass.d t1, %2\n\t" // Classify double b
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||||||
|
"or t0, t0, t1\n\t" // Combine classification masks
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||||||
|
"andi t2, t0, 0x200\n\t" // 0x200 is the bit for Quiet NaN (qNaN)
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||||||
|
"bnez t2, 1f\n\t" // If a qNaN is detected, skip to return 0
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||||||
|
"fle.d %0, %1, %2\n\t" // Signaling comparison: signals on sNaN, result in %0
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||||||
|
"j 2f\n\t"
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|
"1:\n\t"
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||||||
|
"li %0, 0\n\t" // Quietly return 0 (false) for qNaNs
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|
"2:\n\t"
|
||||||
|
: "=r" (res)
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|
: "f" (a), "f" (b)
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|
: "t0", "t1", "t2"
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);
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|
#else
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asm volatile ("fleq.d t0, ft0, ft1");
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|
#endif
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// fminm.s
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float a_fmin = 0.0f, b_fmin = -0.0f;
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float res_fmin;
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#ifndef ZFA
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|
asm volatile (
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|
"fclass.s t0, %1\n\t" // Classify a
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|
"fclass.s t1, %2\n\t" // Classify b
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|
"li t2, 0x300\n\t" // Mask for any NaN (0x100 sNaN | 0x200 qNaN)
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|
"and t3, t0, t2\n\t" // t3 = is_nan(a)
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|
"and t4, t1, t2\n\t" // t4 = is_nan(b)
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||||||
|
"bnez t3, 1f\n\t" // If a is NaN, jump to handle it
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"bnez t4, 2f\n\t" // If b is NaN, jump to handle it
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"fmin.s %0, %1, %2\n\t" // Neither is NaN, use standard min
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"j 3f\n\t"
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"1:\n\t" // Case: a is NaN
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|
"bnez t4, 4f\n\t" // If b is also NaN, jump to both-NaN case
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"fmv.s %0, %2\n\t" // a is NaN, b is number -> return b
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"j 3f\n\t"
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|
"2:\n\t" // Case: b is NaN, a is number -> return a
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"fmv.s %0, %1\n\t"
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|
"j 3f\n\t"
|
||||||
|
"4:\n\t" // Case: Both are NaNs
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|
"fmin.s %0, %1, %2\n\t" // Standard min handles both-NaNs correctly
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"3:\n\t"
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: "=f" (res_fmin)
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|
: "f" (a_fmin), "f" (b_fmin)
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|
: "t0", "t1", "t2", "t3", "t4"
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|
);
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#else
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||||||
|
asm volatile ("fminm.s ft0, ft1, ft2");
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#endif
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// fli.s
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read_cycles();
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volatile float res_fli_s[32];
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res_fli_s[0] = -1.0f;
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||||||
|
res_fli_s[1] = -1.0f;
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||||||
|
res_fli_s[2] = 0x1p-16f;
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||||||
|
res_fli_s[3] = 0x1p-15f;
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||||||
|
res_fli_s[4] = 0x1p-14f;
|
||||||
|
res_fli_s[5] = 0x1p-13f;
|
||||||
|
res_fli_s[6] = 0x1p-12f;
|
||||||
|
res_fli_s[7] = 0x1p-11f;
|
||||||
|
res_fli_s[8] = 0x1p-10f;
|
||||||
|
res_fli_s[9] = 0x1p-9f;
|
||||||
|
res_fli_s[10] = 0x1p-8f;
|
||||||
|
res_fli_s[11] = 0x1p-7f;
|
||||||
|
res_fli_s[12] = 0x1p-6f;
|
||||||
|
res_fli_s[13] = 0x1p-5f;
|
||||||
|
res_fli_s[14] = 0x1p-4f;
|
||||||
|
res_fli_s[15] = 0x1p-3f;
|
||||||
|
res_fli_s[16] = 0.25f;
|
||||||
|
res_fli_s[17] = 0.5f;
|
||||||
|
res_fli_s[18] = 0.75f;
|
||||||
|
res_fli_s[19] = 1.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[20] = 1.25f;
|
||||||
|
res_fli_s[21] = 1.5f;
|
||||||
|
res_fli_s[22] = 1.75f;
|
||||||
|
res_fli_s[23] = 2.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[24] = 2.5f;
|
||||||
|
res_fli_s[25] = 3.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[26] = 4.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[27] = 8.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[28] = 16.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[29] = 32.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[30] = INFINITY;
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||||||
|
res_fli_s[31] = NAN;
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||||||
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// fli.d
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volatile double res_fli_d[32];
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||||||
|
res_fli_s[0] = -1.0f;
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||||||
|
res_fli_s[1] = -1.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[2] = 0x1p-16f;
|
||||||
|
res_fli_s[3] = 0x1p-15f;
|
||||||
|
res_fli_s[4] = 0x1p-14f;
|
||||||
|
res_fli_s[5] = 0x1p-13f;
|
||||||
|
res_fli_s[6] = 0x1p-12f;
|
||||||
|
res_fli_s[7] = 0x1p-11f;
|
||||||
|
res_fli_s[8] = 0x1p-10f;
|
||||||
|
res_fli_s[9] = 0x1p-9f;
|
||||||
|
res_fli_s[10] = 0x1p-8f;
|
||||||
|
res_fli_s[11] = 0x1p-7f;
|
||||||
|
res_fli_s[12] = 0x1p-6f;
|
||||||
|
res_fli_s[13] = 0x1p-5f;
|
||||||
|
res_fli_s[14] = 0x1p-4f;
|
||||||
|
res_fli_s[15] = 0x1p-3f;
|
||||||
|
res_fli_s[16] = 0.25f;
|
||||||
|
res_fli_s[17] = 0.5f;
|
||||||
|
res_fli_s[18] = 0.75f;
|
||||||
|
res_fli_s[19] = 1.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[20] = 1.25f;
|
||||||
|
res_fli_s[21] = 1.5f;
|
||||||
|
res_fli_s[22] = 1.75f;
|
||||||
|
res_fli_s[23] = 2.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[24] = 2.5f;
|
||||||
|
res_fli_s[25] = 3.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[26] = 4.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[27] = 8.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[28] = 16.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[29] = 32.0f;
|
||||||
|
res_fli_s[30] = INFINITY;
|
||||||
|
res_fli_s[31] = NAN;
|
||||||
|
read_cycles();
|
||||||
|
|
||||||
|
// fcvtmod.w.d
|
||||||
|
|
||||||
|
}
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||||||
68
zicond_micro/zicond.c
Normal file
68
zicond_micro/zicond.c
Normal file
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@ -0,0 +1,68 @@
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||||||
|
#include <stdint.h>
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||||||
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||||||
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#define N 128
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#define ITERATIONS 10
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// Static "messy" data to ensure the branch predictor cannot "learn" the pattern
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||||||
|
static const uint64_t src_a[N] = {
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||||||
|
0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1,
|
||||||
|
1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1,
|
||||||
|
0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 1,
|
||||||
|
1, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 1
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
static const uint64_t src_b[N] = {
|
||||||
|
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160,
|
||||||
|
170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320,
|
||||||
|
330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480,
|
||||||
|
490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640,
|
||||||
|
650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740, 750, 760, 770, 780, 790, 800,
|
||||||
|
810, 820, 830, 840, 850, 860, 870, 880, 890, 900, 910, 920, 930, 940, 950, 960,
|
||||||
|
970, 980, 990, 1000, 1010, 1020, 1030, 1040, 1050, 1060, 1070, 1080, 1090, 1100, 1110, 1120,
|
||||||
|
1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1190, 1200, 1210, 1220, 1230, 1240, 1250, 1260, 1270, 1280
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
volatile uint64_t results[N];
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline uint64_t read_cycles() {
|
||||||
|
uint64_t val;
|
||||||
|
asm volatile ("rdcycle %0" : "=r"(val));
|
||||||
|
return val;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int main() {
|
||||||
|
uint64_t start, end;
|
||||||
|
|
||||||
|
// --- Benchmark 1: Trivial czero.nez ---
|
||||||
|
// Pattern: if (a != 0) return b else return 0
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||||||
|
start = read_cycles();
|
||||||
|
for (int j = 0; j < ITERATIONS; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < N; i++) {
|
||||||
|
uint64_t a = src_a[i];
|
||||||
|
uint64_t b = src_b[i];
|
||||||
|
// GCC will use czero.eqz here to zero out b if a is 0
|
||||||
|
results[i] = (a != 0) ? b : 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
end = read_cycles();
|
||||||
|
// Record (end - start) for Zicond enabled vs disabled
|
||||||
|
|
||||||
|
// --- Benchmark 2: Logic AND (czero with complex condition) ---
|
||||||
|
// Pattern: if (a != 0 AND b > 500) return b else return 0
|
||||||
|
start = read_cycles();
|
||||||
|
for (int j = 0; j < ITERATIONS; j++) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < N; i++) {
|
||||||
|
uint64_t a = src_a[i];
|
||||||
|
uint64_t b = src_b[i];
|
||||||
|
// Uses 'and' to combine conditions, then 'czero'
|
||||||
|
if (a != 0 && b > 500) {
|
||||||
|
results[i] = b;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
results[i] = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
end = read_cycles();
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
39
zvfhmin_micro/zvfhmin.c
Normal file
39
zvfhmin_micro/zvfhmin.c
Normal file
|
|
@ -0,0 +1,39 @@
|
||||||
|
#include <math.h>
|
||||||
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
#include <riscv_vector.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
#define N 32
|
||||||
|
|
||||||
|
// Use 'aligned' to help the autovectorizer
|
||||||
|
_Float16 a[N] __attribute__((aligned(16)));
|
||||||
|
float b[N] __attribute__((aligned(16)));
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline uint64_t read_cycles() {
|
||||||
|
uint64_t start;
|
||||||
|
asm volatile ("rdcycle %0" : "=r"(start));
|
||||||
|
return start;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void benchmark() {
|
||||||
|
// 1. Widening: _Float16 -> float
|
||||||
|
uint64_t t0 = read_cycles();
|
||||||
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for (int i = 0; i < N; i++) {
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b[i] = (float)a[i];
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}
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uint64_t t1 = read_cycles();
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// 2. Narrowing: float -> _Float16
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uint64_t t2 = read_cycles();
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for (int i = 0; i < N; i++) {
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a[i] = (_Float16)b[i];
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}
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uint64_t t3 = read_cycles();
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// In a real app, print (t1-t0) and (t3-t2)
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}
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int main() {
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benchmark();
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}
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