20201107-为rvv-llvm添加一个intrinsic-廖春玉1

在RISC-V架构中，向RVV-LLVM（RISC-V Vector Extension的LLVM后端）添加一个intrinsic是一项关键任务，它涉及到为高级编程语言如C或C++提供低级汇编语言操作的接口。这篇文档将详细介绍如何为RVV-LLVM添加一个新的intrinsic，以vadd（向量加法）操作为例。 了解RVV-LLVM的背景。RISC-V Vector Extension，简称RVV，是RISC-V架构的一个扩展，旨在增强处理器在处理向量运算时的性能，特别是对于大数据、机器学习和高性能计算等领域。RVV-LLVM是PLCT实验室对这个扩展的支持，它位于GitHub上的isrc-cas/rvv-llvm项目中。这个项目的目标是使C/C++等高级语言能够直接利用RISC-V的V扩展指令集。 接下来，我们讨论intrinsic。Intrinsic函数是编译器内部定义的特殊函数，它们通常对应于特定的硬件指令。这些函数允许程序员以高级语言的形式编写底层代码，而编译器在编译时会将其转换为对应的机器码。在RISC-V-V扩展中，intrinsic函数提供了访问所有向量指令的途径。开发者可以参考https://github.com/riscv/rvv-intrinsic-doc获取更多关于RISC-V向量intrinsic的信息。 以Rvv-saxpy.c为例，这是一个简单的示例程序，演示了如何使用intrinsic函数进行向量操作。在为RVV-LLVM添加新的intrinsic时，我们首先需要确定要添加的操作，例如这里我们关注的是8位整数的向量加法操作vadd。 为了实现vadd操作，我们需要为不同宽度的数据类型和矢量长度定义一组函数。在rvv_intrinsic_funcs.md文件中，可以看到vadd操作的多个版本，如vadd_vv_i8mf8到vadd_vx_i8m8，分别对应不同大小的向量数据类型和是否使用mask。这些函数接受两个向量操作数（vadd_vv）或者一个向量和一个标量操作数（vadd_vx），并返回结果向量。 例如： - `vint8mf8_t vadd_vv_i8mf8(vint8mf8_t op1, vint8mf8_t op2)` 对于8位整数的最窄矢量类型进行无mask的向量加法。 - `vint8mf8_t vadd_vx_i8mf8(vint8mf8_t op1, int8_t op2)` 同样是8位整数，但第二个操作数是标量，并且同样没有mask。 - 接下来的函数版本则对应更大宽度的向量类型，如vint8mf4、vint8mf2、vint8m1、vint8m2、vint8m4和vint8m8，以及使用mask的版本，如`vadd_vv_i8mf8_m`、`vadd_vx_i8mf8_m`等。 添加新的intrinsic时，开发者需要按照以下步骤进行： 1. **定义函数原型**：在LLVM IR（Intermediate Representation）级别定义新intrinsic的接口，包括参数类型和返回类型。 2. **实现转换规则**：在LLVM编译器的前端，为新intrinsic定义如何转化为RISC-V的V指令。 3. **测试与验证**：编写测试用例以确保新intrinsic在编译和运行时正确无误地转化为预期的机器码。 在完成上述步骤后，新的intrinsic就可以在RISC-V-V编译环境中被C/C++代码调用，从而高效地执行向量加法或其他指定操作。通过这种方式，开发人员可以利用RISC-V向量扩展的高性能特性，而无需直接编写汇编代码。