NetWinder FPE Current State

Current State

NetWinder floating-point emulator의 현재 구현 상태를 설명합니다. instruction 표기법은 ARM manual convention을 따릅니다.

<S|D|E> = <single|double|extended>, no default
{P|M|Z} = {round to +infinity,round to -infinity,round to zero},
          default = round to nearest

`S`, `D`, `E`는 각각 single, double, extended precision이며 기본값이 없습니다. optional `P`, `M`, `Z`는 각각 +infinity, -infinity, zero 방향 rounding이고 지정하지 않으면 nearest로 round합니다. 중괄호 `{}` 안 항목은 선택 사항입니다.

Floating Point Coprocessor Data Transfer Instructions

`LDF`/`STF`는 floating-point 값을 load/store합니다.

<LDF|STF>{cond}<S|D|E> Fd, Rn
<LDF|STF>{cond}<S|D|E> Fd, [Rn, #<expression>]{!}
<LDF|STF>{cond}<S|D|E> Fd, [Rn], #<expression>

세 syntax 모두 완전히 구현되어 있습니다.

`LFM`/`SFM`은 여러 floating-point register를 load/store합니다.

<LFM|SFM>{cond}<S|D|E> Fd, <count>, [Rn]
<LFM|SFM>{cond}<S|D|E> Fd, <count>, [Rn, #<expression>]{!}
<LFM|SFM>{cond}<S|D|E> Fd, <count>, [Rn], #<expression>

두 번째 syntax form은 다음과 같습니다.

<LFM|SFM>{cond}<FD,EA> Fd, <count>, [Rn]{!}

`LFM`/`SFM`도 완전히 구현되어 있습니다. instruction이 지정한 memory location에 floating-point register 하나당 word 세 개를 store/load합니다. 이 memory format은 다른 구현, 특히 실제 hardware와 호환되지 않을 가능성이 크며 ARM manual도 이를 명시합니다.

Floating Point Coprocessor Register Transfer Instructions

conversion과 status/control register read/write instruction은 다음과 같습니다.

FLT{cond}<S,D,E>{P,M,Z} Fn, Rd          Convert integer to floating point
FIX{cond}{P,M,Z} Rd, Fn                 Convert floating point to integer
WFS{cond} Rd                            Write floating point status register
RFS{cond} Rd                            Read floating point status register
WFC{cond} Rd                            Write floating point control register
RFC{cond} Rd                            Read floating point control register

floating-point compare instruction은 다음과 같습니다.

CMF{cond} Fn, Fm        Compare floating
CMFE{cond} Fn, Fm       Compare floating with exception
CNF{cond} Fn, Fm        Compare negated floating
CNFE{cond} Fn, Fm       Compare negated floating with exception

`CMF`, `CMFE`, `CNF`, `CNFE`는 모두 완전히 구현되어 있습니다.

Floating Point Coprocessor Data Instructions: dyadic

두 operand를 사용하는 기본 산술 operation은 다음과 같습니다.

ADF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - add
SUF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - subtract
RSF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - reverse subtract
MUF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - multiply
DVF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - divide
RDV{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - reverse divide

add, subtract, reverse subtract, multiply, divide, reverse divide가 모두 완전 구현되었습니다.

fast variant syntax는 다음과 같습니다.

FML{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - fast multiply
FDV{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - fast divide
FRD{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - fast reverse divide

`FML`, `FDV`, `FRD`도 완전히 구현되지만 non-fast version과 같은 algorithm을 쓰므로 이 구현에서 성능은 `MUF`/`DVF`/`RDV`와 같습니다. ARM manual은 이를 허용합니다. 실제 FPA11 hardware에서 fast instruction은 single operand만 정의되고 double·extended operand에는 동작하지 않지만, emulator는 현재 요청 precision 조건을 검사하지 않고 operation을 수행합니다.

IEEE remainder instruction은 다음과 같습니다.

RMF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - IEEE remainder

`RMF`는 완전히 구현되어 있습니다.

Monadic operations

move와 negated move는 다음과 같으며 모두 완전히 구현되어 있습니다.

MVF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - move
MNF{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - move negated

absolute value, square root, round도 완전히 구현되어 있습니다.

ABS{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - absolute value
SQT{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - square root
RND{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - round

unnormalized round와 normalize instruction은 다음과 같습니다.

URD{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - unnormalized round
NRM{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - normalize

`URD`는 `RND`와 같은 code로 구현됩니다. `URD`가 unnormalized number를 반환할 수 없으므로 `NRM`은 NOP가 됩니다.

Library calls

power, logarithm, trigonometric library-call instruction은 다음과 같습니다.

POW{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - power
RPW{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - reverse power
POL{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, Fn, <Fm,#value> - polar angle (arctan2)

LOG{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - logarithm to base 10
LGN{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - logarithm to base e
EXP{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - exponent
SIN{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - sine
COS{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - cosine
TAN{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - tangent
ASN{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - arcsine
ACS{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - arccosine
ATN{cond}<S|D|E>{P,M,Z} Fd, <Fm,#value> - arctangent

Signalling

signal 처리는 구현되어 있습니다. 다만 당시 Rebel.com이 만든 ELF kernel에는 `fp_current`를 kernel variable `current_set[0]`에 올바르게 alias하지 못해 module이 `SIGFPE`를 만들지 못하는 bug가 있습니다.

배포 kernel `vmlinux-nwfpe-0.93`은 이 문제를 고치고 현재 emulator를 kernel에 직접 포함합니다. 이 kernel은 floating-point module 없이도 실행할 수 있으며 signal에 의존하는 floating-point 작업을 위한 demonstration입니다. module 사용이 반드시 필요한 것은 아닙니다.

Russell King이 제공한 module이나 이 배포본의 module을 load하면 kernel에 내장된 emulator 기능을 대체할 수 있습니다.