RVV benchmark BPI-F3 (SpacemiT K1, X60)

The BPI-F3 is based on the SpacemiT K1 and has eight Spacemit X60 cores. The cores runs 1.6 GHz and support supports the 1.0 version of the standard V extension, including Zvfh support, with a VLEN of 256.

Based on this commit.

Benchmarks

Microarchitecture speculations

The microarchitecture seems to be exactly the same as the one from the XuanTie C908 core, but with a VLEN=256 and 128-bit execution units instead, see CanMV K230 page. This is at least what manual measurements of instruction sequences seem to indicate.

Instruction timings

The following are measured cycle averages when unrolling and looping over the given instruction, which should estimate the instruction throughput. The registers involved are randomized to usual values, that is floating point values are real numbers and not NaN/Inf, and instructions like vslide* stay within the vl range.

Example measurement code for vadd.vx
LMUL=1LMUL=4
bench_vaddvx_m1:
m_nop
	li a0, WARMUP
1:
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v9,v17,t1
	vadd.vx v10,v18,t2
	vadd.vx v11,v19,t3
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v13,v21,t5
	vadd.vx v14,v22,t6
	vadd.vx v15,v23,t7
	addi a0, a0, -1
	bnez a0, 1b
	li a0, LOOP
	rdcycle a1
1:
.rept UNROLL
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v9,v17,t1
	vadd.vx v10,v18,t2
	vadd.vx v11,v19,t3
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v13,v21,t5
	vadd.vx v14,v22,t6
	vadd.vx v15,v23,t7
.endr
	addi a0, a0, -1
	bnez a0, 1b
	fence.i
	rdcycle a0
	sub a0, a0, a1
	ret

bench_vaddvx_m4:
	m_nop
	li a0, WARMUP
1:
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	addi a0, a0, -1
	bnez a0, 1b
	li a0, LOOP
	rdcycle a1
1:
.rept UNROLL
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
	vadd.vx v8,v16,t0
	vadd.vx v12,v20,t4
.endr
	addi a0, a0, -1
	bnez a0, 1b
	fence.i
	rdcycle a0
	sub a0, a0, a1
	ret
instructione8m1e8m2e8m4e8m8e16m1e16m2e16m4e16m8e32m1e32m2e32m4e32m8e64m1e64m2e64m4e64m8
add t0,t1,t20.60.50.51.00.60.50.51.00.60.50.51.00.60.50.51.0
mul t0,t1,t23.53.53.03.03.53.53.03.03.53.53.03.03.53.53.03.0
vadd.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vadd.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vadd.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vadd.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vadd.vi v8,v16,131.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vadd.vi v8,v16,13,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vsub.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vsub.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vsub.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vsub.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrsub.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vrsub.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrsub.vi v8,v16,131.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vrsub.vi v8,v16,13,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vminu.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vminu.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vminu.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vminu.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vmin.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vmin.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vmin.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vmin.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vmaxu.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vmaxu.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vmaxu.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vmaxu.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vmax.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vmax.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vmax.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vmax.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vand.vv v8,v16,v242.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vand.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vand.vx v8,v16,t02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vand.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vand.vi v8,v16,132.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vand.vi v8,v16,13,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vor.vv v8,v16,v242.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vor.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vor.vx v8,v16,t02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vor.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vor.vi v8,v16,132.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vor.vi v8,v16,13,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vxor.vv v8,v16,v242.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vxor.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vxor.vx v8,v16,t02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vxor.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vxor.vi v8,v16,132.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vxor.vi v8,v16,13,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrgather.vv v8,v16,v244.016.064.0256.14.016.064.0256.14.016.064.0256.14.016.064.0256.1
vrgather.vv v8,v16,v24,v0.t4.016.064.0256.14.016.064.0256.14.016.064.0256.14.016.064.0256.0
vrgather.vx v8,v16,t02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrgather.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrgather.vi v8,v16,32.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrgather.vi v8,v16,3,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vslideup.vx v8,v16,t02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vslideup.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vslideup.vi v8,v16,32.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vslideup.vi v8,v16,3,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vrgatherei16.vv v8,v16,v248.032.0128.04.016.064.0256.14.016.064.0256.14.016.064.0256.0
vrgatherei16.vv v8,v16,v24,v0.t8.032.0128.04.016.064.0256.14.016.064.0256.14.016.064.0256.1
vslidedown.vx v8,v16,t03.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.0
vslidedown.vx v8,v16,t0,v0.t3.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.0
vslidedown.vi v8,v16,33.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.0
vslidedown.vi v8,v16,3,v0.t3.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.03.05.09.017.0
vredsum.vs v8,v16,v242.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.0
vredsum.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.0
vredand.vs v8,v16,v242.04.09.034.02.04.09.034.02.04.09.034.02.04.09.034.0
vredand.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.034.04.08.016.034.04.08.016.034.04.08.016.034.0
vredor.vs v8,v16,v242.04.09.034.02.04.09.034.02.04.09.034.02.04.09.034.0
vredor.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.034.04.08.016.034.04.08.016.034.04.08.016.034.0
vredxor.vs v8,v16,v242.04.09.034.02.04.09.034.02.04.09.034.02.04.09.034.0
vredxor.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.034.04.08.016.034.04.08.016.034.04.08.016.034.0
vredminu.vs v8,v16,v242.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.0
vredminu.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.0
vredmin.vs v8,v16,v242.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.0
vredmin.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.0
vredmaxu.vs v8,v16,v242.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.0
vredmaxu.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.0
vredmax.vs v8,v16,v242.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.02.04.09.535.0
vredmax.vs v8,v16,v24,v0.t4.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.04.08.016.035.0
vaaddu.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vaaddu.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vaaddu.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vaaddu.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vaadd.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vaadd.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vaadd.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vaadd.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vasubu.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vasubu.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vasubu.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vasubu.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vasub.vv v8,v16,v241.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vasub.vv v8,v16,v24,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vasub.vx v8,v16,t01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.01.02.04.08.0
vasub.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.09.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vslide1up.vx v8,v16,t02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
vslide1up.vx v8,v16,t0,v0.t2.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.02.04.08.016.0
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