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aarch64: Use VNx16BI for more permutations [PR121294]
authorRichard Sandiford <richard.sandiford@arm.com>
Thu, 14 Aug 2025 20:55:28 +0000 (21:55 +0100)
committerRichard Sandiford <richard.sandiford@arm.com>
Thu, 14 Aug 2025 20:55:28 +0000 (21:55 +0100)
The patterns for the predicate forms of svtrn1/2, svuzp1/2,
and svzip1/2 are shared with aarch64_vectorize_vec_perm_const.
The .H, .S, and .D forms operate on VNx8BI, VNx4BI, and VNx2BI
respectively.  Thus, for all four element widths, there is one
significant bit per element, for both the inputs and the output.

That's appropriate for aarch64_vectorize_vec_perm_const but not
for the ACLE intrinsics, where every bit of the output is
significant, and where every bit of the selected input elements
is therefore also significant.  The current expansion can lead
the optimisers to simplify inputs by changing the upper bits
of the input elements (since the current patterns claim that
those bits don't matter), which in turn leads to wrong code.

The ACLE expansion should operate on VNx16BI instead, for all
element widths.

There was already a pattern for a VNx16BI-only form of TRN1, for
constructing certain predicate constants.  The patch generalises it to
handle the other five permutations as well.  For the reasons given in
the comments, this is done by making the permutation unspec an operand
to a new UNSPEC_PERMUTE_PRED, rather than overloading the existing
unspecs, and rather than adding a new unspec for each permutation.

gcc/
PR target/121294
* config/aarch64/iterators.md (UNSPEC_TRN1_CONV): Delete.
(UNSPEC_PERMUTE_PRED): New unspec.
* config/aarch64/aarch64-sve.md (@aarch64_sve_trn1_conv<mode>):
Replace with...
(@aarch64_sve_<perm_insn><mode>_acle)
(*aarch64_sve_<perm_insn><mode>_acle): ...these new patterns.
* config/aarch64/aarch64.cc (aarch64_expand_sve_const_pred_trn):
Update accordingly.
* config/aarch64/aarch64-sve-builtins-functions.h
(binary_permute::expand): Use the new _acle patterns for
predicate operations.

gcc/testsuite/
PR target/121294
* gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_2.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_3.c: Likewise.
* gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_4.c: Likewise.
* gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_5.c: Likewise.
* gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_6.c: Likewise.
* gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_7.c: Likewise.

(cherry picked from commit 4cf9d4ebdd68a724eb41044cd8f2a4d466d81c7f)

gcc/config/aarch64/aarch64-sve-builtins-functions.h
gcc/config/aarch64/aarch64-sve.md
gcc/config/aarch64/aarch64.cc
gcc/config/aarch64/iterators.md
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_2.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_3.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_4.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_5.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_6.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_7.c [new file with mode: 0644]

index 2729877d914414eff33182e03ab1dfc94a3515fa..ebc43e606774a080ce454e272db3b70e874c42e1 100644 (file)
@@ -481,7 +481,10 @@ public:
   rtx
   expand (function_expander &e) const override
   {
-    insn_code icode = code_for_aarch64_sve (m_unspec, e.vector_mode (0));
+    auto mode = e.vector_mode (0);
+    insn_code icode = (e.type_suffix (0).bool_p
+                      ? code_for_aarch64_sve_acle (m_unspec, mode)
+                      : code_for_aarch64_sve (m_unspec, mode));
     return e.use_exact_insn (icode);
   }
 
index 0a05aecd1a33c6e343c61cacbdcccd4be32019e3..1187746e5946fdf10b918d6dc23b20429271b163 100644 (file)
   "<perm_insn>\t%0.<Vetype>, %1.<Vetype>, %2.<Vetype>"
 )
 
-;; Special purpose permute used by the predicate generation instructions.
-;; Unlike the normal permute patterns, these instructions operate on VNx16BI
-;; regardless of the element size, so that all input and output bits are
-;; well-defined.  Operand 3 then indicates the size of the permute.
-(define_insn "@aarch64_sve_trn1_conv<mode>"
+;; Special-purpose permutes used by the ACLE intrinsics and predicate
+;; generation instructions.  Unlike the normal permute patterns, these
+;; instructions operate on VNx16BI regardless of the element size, so that
+;; all input and output bits are well-defined.  Operand 3 then indicates
+;; the size of the permute.
+;;
+;; To make generation easier, this pattern embeds the permute type as the
+;; fourth operand to the unspec.  On the one hand, this avoids overloading
+;; unspecs like UNSPEC_ZIP1 to represent two different operations.  On the
+;; other hand, it avoids having a separate unspec for each variant, and
+;; having to map from one kind of unspec to the other.
+(define_expand "@aarch64_sve_<perm_insn><mode>_acle"
+  [(set (match_operand:VNx16BI 0 "register_operand")
+       (unspec:VNx16BI [(match_operand:VNx16BI 1 "register_operand")
+                        (match_operand:VNx16BI 2 "register_operand")
+                        (match_dup:PRED_ALL 3)
+                        (const_int PERMUTE)]
+                       UNSPEC_PERMUTE_PRED))]
+  "TARGET_SVE"
+  {
+    operands[3] = CONST0_RTX (<MODE>mode);
+  }
+)
+
+(define_insn "*aarch64_sve_<perm_insn><mode>_acle"
   [(set (match_operand:VNx16BI 0 "register_operand" "=Upa")
        (unspec:VNx16BI [(match_operand:VNx16BI 1 "register_operand" "Upa")
                         (match_operand:VNx16BI 2 "register_operand" "Upa")
-                        (match_operand:PRED_ALL 3 "aarch64_simd_imm_zero")]
-                       UNSPEC_TRN1_CONV))]
+                        (match_operand:PRED_ALL 3 "aarch64_simd_imm_zero")
+                        (const_int PERMUTE)]
+                       UNSPEC_PERMUTE_PRED))]
   "TARGET_SVE"
-  "trn1\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %1.<PRED_ALL:Vetype>, %2.<PRED_ALL:Vetype>"
+  "<perm_insn>\t%0.<PRED_ALL:Vetype>, %1.<PRED_ALL:Vetype>, %2.<PRED_ALL:Vetype>"
 )
 
 ;; =========================================================================
index 20b1f249f1d9d56769e6bf8fcc874ad8b16fde97..a1b9fc01dc47c055a3aa99131992de0d543e6c5f 100644 (file)
@@ -6663,8 +6663,7 @@ aarch64_expand_sve_const_pred_trn (rtx target, rtx_vector_builder &builder,
      operands but permutes them as though they had mode MODE.  */
   machine_mode mode = aarch64_sve_pred_mode (permute_size).require ();
   target = aarch64_target_reg (target, GET_MODE (a));
-  rtx type_reg = CONST0_RTX (mode);
-  emit_insn (gen_aarch64_sve_trn1_conv (mode, target, a, b, type_reg));
+  emit_insn (gen_aarch64_sve_acle (UNSPEC_TRN1, mode, target, a, b));
   return target;
 }
 
index 86a196d35366dd29f9666a88b9681b0fa2080e38..36acf02491da8c445be16e8522c0bd97c669bc5c 100644 (file)
     UNSPEC_UZP2Q       ; Used in aarch64-sve.md.
     UNSPEC_ZIP1Q       ; Used in aarch64-sve.md.
     UNSPEC_ZIP2Q       ; Used in aarch64-sve.md.
-    UNSPEC_TRN1_CONV   ; Used in aarch64-sve.md.
     UNSPEC_COND_CMPEQ_WIDE ; Used in aarch64-sve.md.
     UNSPEC_COND_CMPGE_WIDE ; Used in aarch64-sve.md.
     UNSPEC_COND_CMPGT_WIDE ; Used in aarch64-sve.md.
     UNSPEC_BFCVTN2     ; Used in aarch64-simd.md.
     UNSPEC_BFCVT       ; Used in aarch64-simd.md.
     UNSPEC_FCVTXN      ; Used in aarch64-simd.md.
+
+    ;; All used in aarch64-sve.md
+    UNSPEC_PERMUTE_PRED
 ])
 
 ;; ------------------------------------------------------------------
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_2.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9b3daaa
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,96 @@
+/* { dg-options "-O2" } */
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+#include <arm_sve.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/*
+** test1:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     trn1    p0\.h, p[0-3]\.h, \1\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test1 ()
+{
+  return svtrn1_b16 (svptrue_b8 (), svptrue_b16 ());
+}
+
+/*
+** test2:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     trn1    p0\.h, \1\.h, p[0-3]\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test2 ()
+{
+  return svtrn1_b16 (svptrue_b16 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test3:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     trn1    p0\.s, p[0-3]\.s, \1\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test3 ()
+{
+  return svtrn1_b32 (svptrue_b8 (), svptrue_b32 ());
+}
+
+/*
+** test4:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     trn1    p0\.s, \1\.s, p[0-3]\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test4 ()
+{
+  return svtrn1_b32 (svptrue_b32 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test5:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     trn1    p0\.d, p[0-3]\.d, \1\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test5 ()
+{
+  return svtrn1_b64 (svptrue_b8 (), svptrue_b64 ());
+}
+
+/*
+** test6:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     trn1    p0\.d, \1\.d, p[0-3]\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test6 ()
+{
+  return svtrn1_b64 (svptrue_b64 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_3.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_3.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..678c541
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,96 @@
+/* { dg-options "-O2" } */
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+#include <arm_sve.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/*
+** test1:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     trn2    p0\.h, p[0-3]\.h, \1\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test1 ()
+{
+  return svtrn2_b16 (svptrue_b8 (), svptrue_b16 ());
+}
+
+/*
+** test2:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     trn2    p0\.h, \1\.h, p[0-3]\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test2 ()
+{
+  return svtrn2_b16 (svptrue_b16 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test3:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     trn2    p0\.s, p[0-3]\.s, \1\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test3 ()
+{
+  return svtrn2_b32 (svptrue_b8 (), svptrue_b32 ());
+}
+
+/*
+** test4:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     trn2    p0\.s, \1\.s, p[0-3]\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test4 ()
+{
+  return svtrn2_b32 (svptrue_b32 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test5:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     trn2    p0\.d, p[0-3]\.d, \1\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test5 ()
+{
+  return svtrn2_b64 (svptrue_b8 (), svptrue_b64 ());
+}
+
+/*
+** test6:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     trn2    p0\.d, \1\.d, p[0-3]\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test6 ()
+{
+  return svtrn2_b64 (svptrue_b64 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_4.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_4.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..28c6018
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,96 @@
+/* { dg-options "-O2" } */
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+#include <arm_sve.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/*
+** test1:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     zip1    p0\.h, p[0-3]\.h, \1\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test1 ()
+{
+  return svzip1_b16 (svptrue_b8 (), svptrue_b16 ());
+}
+
+/*
+** test2:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     zip1    p0\.h, \1\.h, p[0-3]\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test2 ()
+{
+  return svzip1_b16 (svptrue_b16 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test3:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     zip1    p0\.s, p[0-3]\.s, \1\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test3 ()
+{
+  return svzip1_b32 (svptrue_b8 (), svptrue_b32 ());
+}
+
+/*
+** test4:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     zip1    p0\.s, \1\.s, p[0-3]\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test4 ()
+{
+  return svzip1_b32 (svptrue_b32 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test5:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     zip1    p0\.d, p[0-3]\.d, \1\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test5 ()
+{
+  return svzip1_b64 (svptrue_b8 (), svptrue_b64 ());
+}
+
+/*
+** test6:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     zip1    p0\.d, \1\.d, p[0-3]\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test6 ()
+{
+  return svzip1_b64 (svptrue_b64 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_5.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_5.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a8aec2b
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,96 @@
+/* { dg-options "-O2" } */
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+#include <arm_sve.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/*
+** test1:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     zip2    p0\.h, p[0-3]\.h, \1\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test1 ()
+{
+  return svzip2_b16 (svptrue_b8 (), svptrue_b16 ());
+}
+
+/*
+** test2:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     zip2    p0\.h, \1\.h, p[0-3]\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test2 ()
+{
+  return svzip2_b16 (svptrue_b16 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test3:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     zip2    p0\.s, p[0-3]\.s, \1\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test3 ()
+{
+  return svzip2_b32 (svptrue_b8 (), svptrue_b32 ());
+}
+
+/*
+** test4:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     zip2    p0\.s, \1\.s, p[0-3]\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test4 ()
+{
+  return svzip2_b32 (svptrue_b32 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test5:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     zip2    p0\.d, p[0-3]\.d, \1\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test5 ()
+{
+  return svzip2_b64 (svptrue_b8 (), svptrue_b64 ());
+}
+
+/*
+** test6:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     zip2    p0\.d, \1\.d, p[0-3]\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test6 ()
+{
+  return svzip2_b64 (svptrue_b64 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_6.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_6.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3405004
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,96 @@
+/* { dg-options "-O2" } */
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+#include <arm_sve.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/*
+** test1:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     uzp1    p0\.h, p[0-3]\.h, \1\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test1 ()
+{
+  return svuzp1_b16 (svptrue_b8 (), svptrue_b16 ());
+}
+
+/*
+** test2:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     uzp1    p0\.h, \1\.h, p[0-3]\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test2 ()
+{
+  return svuzp1_b16 (svptrue_b16 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test3:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     uzp1    p0\.s, p[0-3]\.s, \1\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test3 ()
+{
+  return svuzp1_b32 (svptrue_b8 (), svptrue_b32 ());
+}
+
+/*
+** test4:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     uzp1    p0\.s, \1\.s, p[0-3]\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test4 ()
+{
+  return svuzp1_b32 (svptrue_b32 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test5:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     uzp1    p0\.d, p[0-3]\.d, \1\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test5 ()
+{
+  return svuzp1_b64 (svptrue_b8 (), svptrue_b64 ());
+}
+
+/*
+** test6:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     uzp1    p0\.d, \1\.d, p[0-3]\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test6 ()
+{
+  return svuzp1_b64 (svptrue_b64 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_7.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/acle/general/perm_7.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1758d00
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,96 @@
+/* { dg-options "-O2" } */
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+#include <arm_sve.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+/*
+** test1:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     uzp2    p0\.h, p[0-3]\.h, \1\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test1 ()
+{
+  return svuzp2_b16 (svptrue_b8 (), svptrue_b16 ());
+}
+
+/*
+** test2:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.h, all
+**     ...
+**     uzp2    p0\.h, \1\.h, p[0-3]\.h
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test2 ()
+{
+  return svuzp2_b16 (svptrue_b16 (), svptrue_b8 ());
+}
+
+/*
+** test3:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     uzp2    p0\.s, p[0-3]\.s, \1\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test3 ()
+{
+  return svuzp2_b32 (svptrue_b8 (), svptrue_b32 ());
+}
+
+/*
+** test4:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.s, all
+**     ...
+**     uzp2    p0\.s, \1\.s, p[0-3]\.s
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test4 ()
+{
+  return svuzp2_b32 (svptrue_b32 (), svptrue_b8 ());
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+
+/*
+** test5:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     uzp2    p0\.d, p[0-3]\.d, \1\.d
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+*/
+svbool_t
+test5 ()
+{
+  return svuzp2_b64 (svptrue_b8 (), svptrue_b64 ());
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+
+/*
+** test6:
+**     ...
+**     ptrue   (p[0-3])\.d, all
+**     ...
+**     uzp2    p0\.d, \1\.d, p[0-3]\.d
+**     ret
+*/
+svbool_t
+test6 ()
+{
+  return svuzp2_b64 (svptrue_b64 (), svptrue_b8 ());
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+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif