如何将真值表转换为vpternlog 指令序列。
- 将真值表翻译成逻辑公式；使用例如 Logic Friday。
- 以 Synopsys 公式格式 (.eqn) 存储逻辑公式。例如，我使用了一个具有 6 个输入节点 A 到 F、两个输出节点 F0 和 F1 的网络，以及一个有点复杂（非统一）的布尔函数。
BF_Q6.eqn的内容：
INORDER = A B C D E F;
OUTORDER = F0 F1;
F0 = (!A*!B*!C*!D*!E*F) + (!A*!B*!C*!D*E*!F) + (!A*!B*!C*D*!E*!F) + (!A*!B*C*!D*!E*!F) + (!A*B*!C*!D*!E*!F) + (A*!B*!C*!D*!E*!F);
F1 = (!A*!B*!C*!D*E) + (!A*!B*!C*D*!E) + (!A*!B*C*!D*!E) + (!A*B*!C*!D*!E) + (A*!B*!C*!D*!E);
- 使用伯克利验证与合成研究中心的“ABC：顺序合成与验证系统”。我用的是windows版本。获取 ABC here。
我在 ABC 中运行：
abc 01> read_eqn BF_Q6.eqn
abc 02> choice; if -K 3; ps
abc 03> lutpack -N 3 -S 3; ps
abc 04> show
abc 05> write_bench BF_Q6.bench
您可能需要多次运行choice; if -K 3; ps 以获得更好的结果。
生成的 BF_Q6.bench 包含 FPGA 的 3-LUT：
INPUT(A)
INPUT(B)
INPUT(C)
INPUT(D)
INPUT(E)
INPUT(F)
OUTPUT(F0)
OUTPUT(F1)
n11 = LUT 0x01 ( B, C, D )
n12 = LUT 0x1 ( A, E )
n14 = LUT 0x9 ( A, E )
n16 = LUT 0xe9 ( B, C, D )
n18 = LUT 0x2 ( n11, n14 )
F1 = LUT 0xae ( n18, n12, n16 )
n21 = LUT 0xd9 ( F, n11, n14 )
n22 = LUT 0xd9 ( F, n12, n16 )
F0 = LUT 0x95 ( F, n21, n22 )
4。
这可以机械地翻译成 C++：
__m512i not(__m512i a) { return _mm512_xor_si512(a, _mm512_set1_epi32(-1)); }
__m512i binary(__m512i a, __m512i b, int i) {
switch (i)
{
case 0: return _mm512_setzero_si512();
case 1: return not(_mm512_or_si512(a, b));
case 2: return _mm512_andnot_si512(a, b);
case 3: return not(a);
case 4: return _mm512_andnot_si512(b, a);
case 5: return not(b);
case 6: return _mm512_xor_si512(a, b);
case 7: return not(_mm512_and_si512(a, b));
case 8: return _mm512_and_si512(a, b);
case 9: return not(_mm512_xor_si512(a, b));
case 10: return b;
case 11: return _mm512_or_si512(not(a), b);
case 12: return a;
case 13: return mm512_or_si512(a, not(b));
case 14: return _mm512_or_si512(a, b);
case 15: return _mm512_set1_epi32(-1);
default: return _mm512_setzero_si512();
}
}
void BF_Q6(const __m512i A, const __m512i B, const __m512i C, const __m512i D, const __m512i E, const __m512i F, __m512i& F0, __m512i& F1) {
const auto n11 = _mm512_ternarylogic_epi64(B, C, D, 0x01);
const auto n12 = binary(A, E, 0x1);
const auto n14 = binary(A, E, 0x9);
const auto n16 = _mm512_ternarylogic_epi64(B, C, D, 0xe9);
const auto n18 = binary(n11, n14, 0x2);
F1 = _mm512_ternarylogic_epi64(n18, n12, n16, 0xae);
const auto n21 = _mm512_ternarylogic_epi64(F, n11, n14, 0xd9);
const auto n22 = _mm512_ternarylogic_epi64(F, n12, n16, 0xd9);
F0 = _mm512_ternarylogic_epi64(F, n21, n22, 0x95);
}
问题仍然是生成的 C++ 代码是否是最优的。我认为这种方法（通常）不会产生最小的 3-LUT 网络，仅仅是因为这个问题是 NP 难的。此外，无法通知 ABC 指令并行性，也无法优先考虑变量的顺序，以使稍后将使用的变量不在 LUT 的第一个位置（因为第一个源操作数被覆盖为结果）。但编译器可能足够聪明，可以进行此类优化。
ICC18 给出以下程序集：
00007FF75DCE1340 sub rsp,78h
00007FF75DCE1344 vmovups xmmword ptr [rsp+40h],xmm15
00007FF75DCE134A vmovups zmm2,zmmword ptr [r9]
00007FF75DCE1350 vmovups zmm1,zmmword ptr [r8]
00007FF75DCE1356 vmovups zmm5,zmmword ptr [rdx]
00007FF75DCE135C vmovups zmm4,zmmword ptr [rcx]
00007FF75DCE1362 vpternlogd zmm15, zmm15, zmm15, 0FFh
00007FF75DCE1369 vpternlogq zmm5, zmm1, zmm2, 0E9h
00007FF75DCE1370 vmovaps zmm3, zmm2
00007FF75DCE1376 mov rax, qword ptr[&E]
00007FF75DCE137E vpternlogq zmm3, zmm1, zmmword ptr[rdx], 1
00007FF75DCE1385 mov r11, qword ptr[&F]
00007FF75DCE138D mov rcx, qword ptr[F0]
00007FF75DCE1395 mov r10, qword ptr[F1]
00007FF75DCE139D vpord zmm0, zmm4, zmmword ptr[rax]
00007FF75DCE13A3 vpxord zmm4, zmm4, zmmword ptr[rax]
00007FF75DCE13A9 vpxord zmm0, zmm0, zmm15
00007FF75DCE13AF vpxord zmm15, zmm4, zmm15
00007FF75DCE13B5 vpandnd zmm1, zmm3, zmm15
00007FF75DCE13BB vpternlogq zmm1, zmm0, zmm5, 0AEh
00007FF75DCE13C2 vpternlogq zmm15, zmm3, zmmword ptr[r11], 0CBh
^^^^^ ^^^^^^^^^^^^^^^^
00007FF75DCE13C9 vpternlogq zmm5, zmm0, zmmword ptr[r11], 0CBh
00007FF75DCE13D0 vmovups zmmword ptr[r10], zmm1
00007FF75DCE13D6 vpternlogq zmm5, zmm15, zmmword ptr[r11], 87h
00007FF75DCE13DD vmovups zmmword ptr [rcx],zmm5
00007FF75DCE13E3 vzeroupper
00007FF75DCE13E6 vmovups xmm15,xmmword ptr [rsp+40h]
00007FF75DCE13EC add rsp,78h
00007FF75DCE13F0 ret
ICC18 能够将const auto n22 = _mm512_ternarylogic_epi64(F, n12, n16, 0xd9); 中的变量排序更改为vpternlogq zmm15, zmm3, zmmword ptr[r11], 0CBh，这样变量F 就不会被覆盖。 （但奇怪的是从内存中提取了 3 次......）