<html xmlns:v="urn:schemas-microsoft-com:vml" xmlns:o="urn:schemas-microsoft-com:office:office" xmlns:w="urn:schemas-microsoft-com:office:word" xmlns:m="http://schemas.microsoft.com/office/2004/12/omml" xmlns="http://www.w3.org/TR/REC-html40">
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=us-ascii">
<meta name="Generator" content="Microsoft Word 15 (filtered medium)">
<style><!--
/* Font Definitions */
@font-face
        {font-family:"Cambria Math";
        panose-1:2 4 5 3 5 4 6 3 2 4;}
@font-face
        {font-family:Calibri;
        panose-1:2 15 5 2 2 2 4 3 2 4;}
@font-face
        {font-family:Consolas;
        panose-1:2 11 6 9 2 2 4 3 2 4;}
/* Style Definitions */
p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal
        {margin:0in;
        margin-bottom:.0001pt;
        font-size:11.0pt;
        font-family:"Calibri",sans-serif;}
a:link, span.MsoHyperlink
        {mso-style-priority:99;
        color:#0563C1;
        text-decoration:underline;}
a:visited, span.MsoHyperlinkFollowed
        {mso-style-priority:99;
        color:#954F72;
        text-decoration:underline;}
pre
        {mso-style-priority:99;
        mso-style-link:"HTML Preformatted Char";
        margin:0in;
        margin-bottom:.0001pt;
        font-size:10.0pt;
        font-family:"Courier New";}
span.HTMLPreformattedChar
        {mso-style-name:"HTML Preformatted Char";
        mso-style-priority:99;
        mso-style-link:"HTML Preformatted";
        font-family:"Courier New";}
span.EmailStyle19
        {mso-style-type:personal;
        font-family:"Calibri",sans-serif;
        color:windowtext;}
span.EmailStyle20
        {mso-style-type:personal;
        font-family:"Calibri",sans-serif;
        color:#1F497D;}
span.EmailStyle21
        {mso-style-type:personal-reply;
        font-family:"Calibri",sans-serif;
        color:#1F497D;}
.MsoChpDefault
        {mso-style-type:export-only;
        font-size:10.0pt;}
@page WordSection1
        {size:8.5in 11.0in;
        margin:1.0in 1.25in 1.0in 1.25in;}
div.WordSection1
        {page:WordSection1;}
--></style><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapedefaults v:ext="edit" spidmax="1026" />
</xml><![endif]--><!--[if gte mso 9]><xml>
<o:shapelayout v:ext="edit">
<o:idmap v:ext="edit" data="1" />
</o:shapelayout></xml><![endif]-->
</head>
<body lang="EN-US" link="#0563C1" vlink="#954F72">
<div class="WordSection1">
<p class="MsoNormal">Hi All.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">This is an RFC for a proposed target specific X86 optimization for reducing code size in the encoding of AVX-512 instructions when possible.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">When the AVX512F instruction set was introduced in X86 it included additional 32 registers of 512bit size each ZMM0 - ZMM31, as well as additional 16 XMM registers XMM16-XMM31 and 16 YMM registers YMM16-YMM31.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">In order to encode the new registers of 16-31 and the additional instructions, a new encoding prefix called EVEX<span style="color:#1F497D">,</span> which extends the existing VEX encoding<span style="color:#1F497D">,</span> was introduced
 as shown below:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><span style="color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal" style="text-autospace:none"><span style="font-size:9.5pt;font-family:Consolas;color:black">The EVEX encoding format:<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="font-size:9.5pt;font-family:Consolas">            EVEX Opcode ModR/M [SIB] [Disp32] / [Disp8*N] [Immediate]</span><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal" style="text-autospace:none"><span style="font-size:9.5pt;font-family:Consolas"># of bytes: 4    1      1      1      4       / 1         1<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">The existing VEX encoding format:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal" style="text-autospace:none"><span style="font-size:9.5pt;font-family:Consolas">            [VEX]   OPCODE ModR/M [SIB] [DISP]   [IMM]<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal" style="text-autospace:none"><span style="font-size:9.5pt;font-family:Consolas"># of bytes: 0,2,3   1      1      0,1   0,1,2,4  0,1<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal" style="text-autospace:none"><span style="font-size:9.5pt;font-family:Consolas;color:green"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal">Note that the EVEX prefix requires 4 bytes whereas the VEX prefix can take only up to 3 bytes.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">Consequently, for the SKX architecture, many instructions that use only the lower registers of XMM0-XMM15 or YMM0-YMM15, can be encoded by either the EVEX or the VEX format. For such cases, using the VEX encoding results in a code size
 reduction of ~2 bytes even though it is compiled with the AVX512F/AVX512VL features enabled.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">For example: “vmovss  %xmm0, 32(%rsp,%rax,4)“, has the following 2 possible encodings:<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">EVEX encoding (8 bytes long):<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">            62 f1 7e 08 11 44 84 08         vmovss  %xmm0, 32(%rsp,%rax,4)<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">VEX encoding (6 bytes long):<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">           c5 fa 11 44 84 20                      vmovss  %xmm0, 32(%rsp,%rax,4)<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">See reported Bugzilla bugs about this proposed optimization:<span style="color:#1F497D"><o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><span style="color:#1F497D"><a href="https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=23376">https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=23376</a><o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal"><a href="https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=29162">https://llvm.org/bugs/show_bug.cgi?id=29162</a><o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">The proposed optimization implementation is to add a table of all EVEX opcodes that can be encoded via VEX in a new header file placed under lib/Target/X86.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal">A new pass is to be added at the pre-emit stage<span style="color:#1F497D">.<o:p></o:p></span></p>
<p class="MsoNormal">No need for special Opt flags, as it is always better to use the reduced VEX encoding when possible.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
<p class="MsoNormal">Thank you for any comments or questions that you may have.<o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><span style="color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal">Sincerely, <o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><span style="color:#1F497D"><o:p> </o:p></span></p>
<p class="MsoNormal">Gadi. <o:p></o:p></p>
<p class="MsoNormal"><o:p> </o:p></p>
</div>
<p>---------------------------------------------------------------------<br>
Intel Israel (74) Limited</p>

<p>This e-mail and any attachments may contain confidential material for<br>
the sole use of the intended recipient(s). Any review or distribution<br>
by others is strictly prohibited. If you are not the intended<br>
recipient, please contact the sender and delete all copies.</p></body>
</html>