]> git.ipfire.org Git - thirdparty/gcc.git/commitdiff
AArch64: Add support for boolean reductions for SVE
authorTamar Christina <tamar.christina@arm.com>
Wed, 22 Oct 2025 09:50:35 +0000 (10:50 +0100)
committerTamar Christina <tamar.christina@arm.com>
Wed, 22 Oct 2025 09:50:35 +0000 (10:50 +0100)
The vectorizer has learned how to do boolean reductions of masks to a C bool
for the operations OR, XOR and AND.

This implements the new optabs for SVE.

For SVE & and the | case would use the CC registers.

or_reduc:
        ptest   p0, p0.b
        cset    w0, any

and_reduc:
        ptrue   p3.b, all
        nots    p3.b, p3/z, p0.b
        cset    w0, none

and the ^ case we'd see if the number of active predicate lanes
is a multiple of two.

xor_reduc:
        ptrue   p3.b, all
        cntp    x0, p3, p0.b
        and     w0, w0, 1

gcc/ChangeLog:

* config/aarch64/aarch64-sve.md (reduc_sbool_and_scal_<mode>,
reduc_sbool_ior_scal_<mode>, reduc_sbool_xor_scal_<mode>): New.

gcc/testsuite/ChangeLog:

* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-1.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-2.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-3.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-4.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-5.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-6.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-7.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-8.c: New test.
* gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-9.c: New test.

gcc/config/aarch64/aarch64-sve.md
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-1.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-2.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-3.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-4.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-5.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-6.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-7.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-8.c [new file with mode: 0644]
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-9.c [new file with mode: 0644]

index 550ff0a3cde65bfe6f6e680c4d490fa027f3a98c..047c16f974ac8ba6bf664fab5a360827802d66e6 100644 (file)
 ;; ---- [INT,FP] Conditional reductions
 ;; ---- [INT] Tree reductions
 ;; ---- [FP] Tree reductions
+;; ---- [Predicate] Tree reductions
 ;; ---- [FP] Left-to-right reductions
 ;;
 ;; == Permutes
   [(set_attr "sve_type" "sve_fp_reduc")]
 )
 
+;; -------------------------------------------------------------------------
+;; ---- [Predicate] Tree reductions
+;; -------------------------------------------------------------------------
+;; Includes:
+;; - IORV
+;; - XORV
+;; - ANDV
+;; -------------------------------------------------------------------------
+
+;; Unpredicated predicate AND tree reductions.
+;; Invert the predicate and check across all lanes
+;; that the Zero flag is set.
+;;
+;; ptrue   p3.b, all
+;; nots    p3.b, p3/z, p0.b
+;; cset    w0, none
+;;
+(define_expand "reduc_sbool_and_scal_<mode>"
+  [(set (match_operand:QI 0 "register_operand")
+       (unspec:QI [(match_operand:PRED_ALL 1 "register_operand")]
+                   UNSPEC_ANDV))]
+  "TARGET_SVE"
+  {
+    rtx ptrue = force_reg (VNx16BImode, aarch64_ptrue_all (<data_bytes>));
+    rtx cast_ptrue = gen_lowpart (<MODE>mode, ptrue);
+    rtx tmp = gen_reg_rtx (<MODE>mode);
+    emit_insn (gen_aarch64_pred_one_cmpl_z (<MODE>mode, tmp, cast_ptrue,
+                                           operands[1]));
+    emit_insn (
+      gen_aarch64_ptest<mode> (ptrue, cast_ptrue,
+                              gen_int_mode (SVE_KNOWN_PTRUE, SImode),
+                              tmp));
+    rtx cc_reg = gen_rtx_REG (CC_NZCmode, CC_REGNUM);
+    rtx cmp = gen_rtx_fmt_ee (EQ, SImode, cc_reg, const0_rtx);
+    rtx tmp2 = gen_reg_rtx (SImode);
+    emit_insn (gen_aarch64_cstoresi (tmp2, cmp, cc_reg));
+    emit_move_insn (operands[0], gen_lowpart (QImode, tmp2));
+    DONE;
+  }
+)
+
+;; Unpredicated predicate IOR tree reductions.
+;; We need to make sure the results are in the CC flags, so execute a ptest
+;; on the same predicate.
+;;
+;;   ptest   p0, p0.b
+;;   cset    w0, any
+;;
+(define_expand "reduc_sbool_ior_scal_<mode>"
+  [(set (match_operand:QI 0 "register_operand")
+       (unspec:QI [(match_operand:PRED_ALL 1 "register_operand")]
+                   UNSPEC_IORV))]
+  "TARGET_SVE"
+  {
+    rtx ptrue = lowpart_subreg (VNx16BImode, operands[1], <MODE>mode);
+    emit_insn (
+      gen_aarch64_ptest<mode> (ptrue, operands[1],
+                              gen_int_mode (SVE_MAYBE_NOT_PTRUE, SImode),
+                              operands[1]));
+    rtx cc_reg = gen_rtx_REG (CC_NZCmode, CC_REGNUM);
+    rtx cmp = gen_rtx_fmt_ee (NE, SImode, cc_reg, const0_rtx);
+    rtx tmp = gen_reg_rtx (SImode);
+    emit_insn (gen_aarch64_cstoresi (tmp, cmp, cc_reg));
+    emit_move_insn (operands[0], gen_lowpart (QImode, tmp));
+    DONE;
+  }
+)
+
+;; Unpredicated predicate XOR tree reductions.
+;; Check to see if the number of active lanes in the predicates is a multiple
+;; of 2.  This generates:
+;;
+;;   cntp    x0, p0, p0.b
+;;   and     w0, w0, 1
+;;
+(define_expand "reduc_sbool_xor_scal_<mode>"
+  [(set (match_dup 2)
+       (zero_extend:DI
+         (unspec:SI [(match_dup 1)
+                     (const_int SVE_MAYBE_NOT_PTRUE)
+                     (match_operand:PRED_ALL 1 "register_operand")]
+                    UNSPEC_CNTP)))
+    (set (match_dup 4)
+        (and:DI (match_dup 2)
+                (const_int 1)))
+    (set (match_operand:QI 0 "register_operand")
+        (subreg:QI (match_dup 4) 0))]
+  "TARGET_SVE"
+  {
+    operands[2] = gen_reg_rtx (DImode);
+    operands[4] = gen_reg_rtx (DImode);
+  }
+)
+
 ;; -------------------------------------------------------------------------
 ;; ---- [FP] Left-to-right reductions
 ;; -------------------------------------------------------------------------
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-1.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-1.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..177a7dd
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,52 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+char p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fand (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r &= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fior (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r |= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 0;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 1;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (!fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-2.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..dd6e393
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,52 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+short p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fand (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r &= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fior (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r |= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 0;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 1;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (!fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-3.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-3.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cae2ac8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,52 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+int p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fand (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r &= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fior (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r |= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 0;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 1;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (!fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-4.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-4.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..3526d8c
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,52 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+long long p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fand (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r &= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fior (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r |= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 0;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (fand (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  p[0] = 1;
+  for (int n = 1; n < 77; ++n)
+    if (!fior (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-5.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-5.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b6477af
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,50 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+char p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxort (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxorf (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxort (n) != !(n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n) != (n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fxort (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-6.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-6.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..7333aa4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,50 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+short p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxort (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxorf (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxort (n) != !(n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n) != (n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fxort (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-7.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-7.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a28ee16
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,50 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+int p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxort (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxorf (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxort (n) != !(n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n) != (n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fxort (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-8.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-8.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..71695b5
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,50 @@
+/* { dg-do run } */
+/* { dg-require-effective-target aarch64_sve_hw } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fdump-tree-vect-details" }*/
+
+long long p[128];
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxort (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+bool __attribute__((noipa))
+fxorf (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+int main()
+{
+  __builtin_memset (p, 1, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxort (n) != !(n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n) != (n & 1))
+      __builtin_abort ();
+
+  __builtin_memset (p, 0, sizeof(p));
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (!fxort (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  for (int n = 0; n < 77; ++n)
+    if (fxorf (n))
+      __builtin_abort ();
+
+  return 0;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 2 "vect" { target { vect_int && vect_condition } } } } */
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-9.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/sve/vect-reduc-bool-9.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ebccb8d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,59 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-options "-O3 -march=armv8-a+sve -mautovec-preference=sve-only -fno-schedule-insns -fno-reorder-blocks -fno-schedule-insns2 -fdump-tree-vect-details" }*/
+/* { dg-final { check-function-bodies "**" "" } } */
+
+char p[128];
+
+/*
+** fand:
+**     ...
+**     ptrue   p[0-9]+.s, all
+**     nots    p[0-9]+.b, p[0-9]+/z, p[0-9]+.b
+**     cset    w[0-9]+, none
+**     and     w[0-9]+, w[0-9]+, w[0-9]+
+**     ...
+*/
+bool __attribute__((noipa))
+fand (int n)
+{
+  bool r = true;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r &= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+/* 
+** fior:
+**     ...
+**     ptest   p[0-9]+, p[0-9]+.b
+**     cset    w[0-9]+, any
+**     orr     w[0-9]+, w[0-9]+, w[0-9]+
+**     ...
+*/
+bool __attribute__((noipa))
+fior (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r |= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+/* 
+** fxor:
+**     ...
+**     cntp    x[0-9]+, p[0-9]+, p[0-9]+.h
+**     and     w[0-9]+, w[0-9]+, 1
+**     eor     w[0-9]+, w[0-9]+, w[0-9]+
+**     ...
+*/ 
+bool __attribute__((noipa))
+fxor (int n)
+{
+  bool r = false;
+  for (int i = 0; i < n; ++i)
+    r ^= (p[i] != 0);
+  return r;
+}
+
+/* { dg-final { scan-tree-dump-times "optimized: loop vectorized" 3 "vect" } } */