🥮 mooncakes.io

    rvv

    RISC-V vector (RVV) backend for MoonBit array primitives: pure MoonBit scalar on wasm/js, C on native, RVV intrinsics on RISC-V

    simd
    vector
    riscv
    rvv
    native
    array
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    0.1.0
    License
    Apache-2.0
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    15 hours ago
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    No dependencies

    #aurasuisui/rvv

    MoonBit 的 RISC-V 向量(RVV)后端:一套数组原语,wasm/js 走纯 MoonBit 标量,native 走 C,RISC-V 走 RVV。

    状态:v0.1.0 开发中。M1 已落地 5 个原语的纯 MoonBit 标量实现与黑盒测试;M2 已落地 native 的双分支 C 内核(C 标量 + __riscv_vector RVV intrinsics)、extern "C" 分派、C 自检与 RV64 交叉/qemu 验证配方;M3 已落地 spike 退休指令数基准(三档 × 5 原语 × 3 规模,45 行表);M4 已落地发布门禁(docs/RELEASE_CHECKLIST.md)与"发布内核 vs 基准内核"的运行期对拍,待 lead 复核;实际发布与打 tag 需人类口令。API 契约见 docs/SPEC.md,ABI 与交叉配方分别见 docs/NATIVE_ABI.md、docs/CROSS_COMPILE.md。

    #5 个原语

    API语义(概览,唯一真源是 docs/SPEC.md)
    sum(xs : FixedArray[Int32]) -> Int64求和,累加在 Int64;空数组返回 0
    count_ge(xs : FixedArray[Int32], thr : Int32) -> Int32统计 >= thr 的元素数;空数组返回 0
    prefix_sum(xs : FixedArray[Int32]) -> Unit原地前缀和,按 32 位二进制补码回绕
    filter(xs : FixedArray[Int32], thr : Int32) -> FixedArray[Int32]取出 >= thr 的元素,保持原序,返回新数组
    dot(a : FixedArray[Int32], b : FixedArray[Int32]) -> Int64点积,累加在 Int64;长度不等 panic

    本工具链中 Int 是 #alias(Int32),FixedArray[Int] 与 FixedArray[Int32] 是同一类型;源码与契约统一写作 Int32。

    #安装与使用

    发布到 mooncakes.io 后:

    moon add aurasuisui/rvv@0.1.0

    在用到它的包的 moon.pkg 里 import { "aurasuisui/rvv" }(别名 @rvv),然后直接调用:

    ///|
    test "readme example" {
      let xs : FixedArray[Int32] = FixedArray::from_array([1, 2, 3, 4])
      assert_eq(@rvv.sum(xs), 10L)                    // 累加在 Int64
      assert_eq(@rvv.count_ge(xs, 3), 2)              // >= 3 的元素个数
      assert_eq(@rvv.filter(xs, 3).length(), 2)       // 保序,返回新数组
      let p : FixedArray[Int32] = FixedArray::from_array([1, 2, 3])
      @rvv.prefix_sum(p)                              // 原地,32 位回绕
      assert_eq(p[2], 6)
      let a : FixedArray[Int32] = FixedArray::from_array([1, 2, 3])
      let b : FixedArray[Int32] = FixedArray::from_array([4, 5, 6])
      assert_eq(@rvv.dot(a, b), 32L)                  // 长度不等 panic
    }

    0.1.0 尚未发布:现在执行 moon add aurasuisui/rvv@0.1.0 会报 Error: module aurasuisui/rvv was not found in the registry。发布前的"干净目录"验证只能做到 "moon package 产物解包后在干净目录里自建 + 自测(40/40 × 两个 target)";发布后必须补做 moon add + 消费者工程的 S1/S2,判定标准与证据落点见 docs/RELEASE_CHECKLIST.md Tier 3。API 语义、边界与 panic 见 docs/SPEC.md。

    #后端

    目标实现
    wasm / wasm-gc / js纯 MoonBit 标量(src/scalar/impl.mbt)
    native(x86_64 / aarch64)C 标量分支(src/native/kernel.c,经 extern "C")
    native RISC-VC + RVV intrinsics(__riscv_vector;需 clang 交叉编译 kernel.c)

    RVV 走 C 是刻意的:MoonBit 无内联汇编、无 RVV intrinsics、无 riscv 编译目标,但 native 经 C 与 MOON_CC 可以到 RV64。详见 docs/plans/v0.1.0.md。

    #交叉构建 / RVV 验证

    一条命令(WSL,需要 clang-19 + riscv64 交叉 gcc + qemu 8.x):

    export PATH=$HOME/.moon/bin:$PATH
bash scripts/cross-riscv.sh

    预期最后几行:

       vsetvli: 19
   vle32:   12
== qemu run (8.x user-mode, -cpu rv64,v=true)
SELFTEST_PASS
15,3,35,325

    脚本会断言 kernel.o 由 clang 编译、产物含 RVV 指令、qemu 输出含 SELFTEST_PASS 与冒烟值。完整配方、clang/gcc 分工、MOON_CC 包装器与已知限制见 docs/CROSS_COMPILE.md。宿主 native 构建走 C 标量分支,可用 nm 在测试产物里看到 rvv_sum 等符号(见 docs/NATIVE_ABI.md §8.3)。

    CI 不含 RVV:RVV 分支的验证需在 WSL 本地运行 bash scripts/cross-riscv.sh;CI 只覆盖 wasm-gc 与 native(见 .github/workflows/ci.yml,与计划风险 R6 一致)。

    #基准(spike 退休指令数)

    一条命令(WSL,需要 spike 1.1.1 + clang-19 + riscv64-unknown-elf-gcc):

    bash scripts/bench.sh

    脚本构建 3 个裸机 ELF(标量 -O2 -march=rv64gc / 自动向量化 -O3 -march=rv64gcv / 手写 RVV intrinsics -O2 -march=rv64gcv),用 spike(--isa=rv64gcv_zicntr)各跑两遍,断言 三档 checksum 逐位相同、同一 ELF 连跑两次指令数逐位相同、全程不读 cycle CSR,并生成 bench/results.md(45 行 = 5 原语 × 3 规模 × 3 档);末尾还会运行 scripts/bench_parity.sh,在同一份输入下 逐值比较发布内核 src/native/kernel.c 与基准内核,要求打印 PARITY_OK(见 docs/BENCHMARKS.md §7.1)。 口径、VLEN、编译器版本、结果与限制见 docs/BENCHMARKS.md。

    prefix_sum 例外:VLEN=128 的当前实现下 prefix_sum 不加速:auto 档 1.00×、手写 RVV 档 1.25× (比标量多 25% 退休指令);其余原语与口径见 docs/BENCHMARKS.md §4.1 与 §4.4。

    #文档

    #许可证

    Apache-2.0。见 LICENSE。

    count_ge

    source
    fn count_ge(xs : FixedArray[Int], thr : Int) -> Int

    Number of elements >= thr. Empty input returns 0.

    dot

    source
    fn dot(a : FixedArray[Int], b : FixedArray[Int]) -> Int64

    Dot product, accumulated in Int64. Panics with rvv: dot length mismatch when the lengths differ.

    filter

    source
    fn filter(xs : FixedArray[Int], thr : Int) -> FixedArray[Int]

    Elements >= thr in original order, as a new FixedArray. No match yields an empty array.

    prefix_sum

    source
    fn prefix_sum(xs : FixedArray[Int]) -> Unit

    In-place prefix sum; each step wraps modulo 2^32. Empty input is a no-op.

    sum

    source
    fn sum(xs : FixedArray[Int]) -> Int64

    Sum of all elements, accumulated in Int64. Empty input returns 0.

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