src/vppinfra/vector_avx2.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2018 Cisco and/or its affiliates.
   3  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   4  * you may not use this file except in compliance with the License.
   5  * You may obtain a copy of the License at:
   6  *
   7  *     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
   8  *
   9  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  10  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
  11  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  12  * See the License for the specific language governing permissions and
  13  * limitations under the License.
  14  */
  15
  16 #ifndef included_vector_avx2_h
  17 #define included_vector_avx2_h
  18
  19 #include <vppinfra/clib.h>
  20 #include <x86intrin.h>
  21
  22 /* *INDENT-OFF* */
  23 #define foreach_avx2_vec256i \
  24   _(i,8,32,epi8) _(i,16,16,epi16) _(i,32,8,epi32)  _(i,64,4,epi64)
  25 #define foreach_avx2_vec256u \
  26   _(u,8,32,epi8) _(u,16,16,epi16) _(u,32,8,epi32)  _(u,64,4,epi64)
  27 #define foreach_avx2_vec256f \
  28   _(f,32,8,ps) _(f,64,4,pd)
  29
  30 #define _mm256_set1_epi64 _mm256_set1_epi64x
  31
  32 /* splat, load_unaligned, store_unaligned, is_all_zero, is_equal,
  33    is_all_equal */
  34 #define _(t, s, c, i) \
  35 static_always_inline t##s##x##c                                         \
  36 t##s##x##c##_splat (t##s x)                                             \
  37 { return (t##s##x##c) _mm256_set1_##i (x); }                            \
  38 \
  39 static_always_inline t##s##x##c                                         \
  40 t##s##x##c##_load_unaligned (void *p)                                   \
  41 { return (t##s##x##c) _mm256_loadu_si256 (p); }                         \
  42 \
  43 static_always_inline void                                               \
  44 t##s##x##c##_store_unaligned (t##s##x##c v, void *p)                    \
  45 { _mm256_storeu_si256 ((__m256i *) p, (__m256i) v); }                   \
  46 \
  47 static_always_inline int                                                \
  48 t##s##x##c##_is_all_zero (t##s##x##c x)                                 \
  49 { return _mm256_testz_si256 ((__m256i) x, (__m256i) x); }               \
  50 \
  51 static_always_inline int                                                \
  52 t##s##x##c##_is_equal (t##s##x##c a, t##s##x##c b)                      \
  53 { return t##s##x##c##_is_all_zero (a ^ b); }                            \
  54 \
  55 static_always_inline int                                                \
  56 t##s##x##c##_is_all_equal (t##s##x##c v, t##s x)                        \
  57 { return t##s##x##c##_is_equal (v, t##s##x##c##_splat (x)); }           \
  58 \
  59 static_always_inline t##s##x##c                                         \
  60 t##s##x##c##_interleave_lo (t##s##x##c a, t##s##x##c b)                 \
  61 { return (t##s##x##c) _mm256_unpacklo_##i ((__m256i) a, (__m256i) b); } \
  62 \
  63 static_always_inline t##s##x##c                                         \
  64 t##s##x##c##_interleave_hi (t##s##x##c a, t##s##x##c b)                 \
  65 { return (t##s##x##c) _mm256_unpackhi_##i ((__m256i) a, (__m256i) b); } \
  66
  67
  68 foreach_avx2_vec256i foreach_avx2_vec256u
  69 #undef _
  70 /* *INDENT-ON* */
  71
  72 always_inline u32x8
  73 u32x8_permute (u32x8 v, u32x8 idx)
  74 {
  75   return (u32x8) _mm256_permutevar8x32_epi32 ((__m256i) v, (__m256i) idx);
  76 }
  77
  78 #define u64x4_permute(v, m0, m1, m2, m3)                                      \
  79   (u64x4) _mm256_permute4x64_epi64 (                                          \
  80     (__m256i) v, ((m0) | (m1) << 2 | (m2) << 4 | (m3) << 6))
  81
  82 /* _extract_lo, _extract_hi */
  83 /* *INDENT-OFF* */
  84 #define _(t1,t2) \
  85 always_inline t1                                                        \
  86 t2##_extract_lo (t2 v)                                                  \
  87 { return (t1) _mm256_extracti128_si256 ((__m256i) v, 0); }              \
  88 \
  89 always_inline t1                                                        \
  90 t2##_extract_hi (t2 v)                                                  \
  91 { return (t1) _mm256_extracti128_si256 ((__m256i) v, 1); }              \
  92 \
  93 always_inline t2                                                        \
  94 t2##_insert_lo (t2 v1, t1 v2)                                           \
  95 { return (t2) _mm256_inserti128_si256 ((__m256i) v1, (__m128i) v2, 0); }\
  96 \
  97 always_inline t2                                                        \
  98 t2##_insert_hi (t2 v1, t1 v2)                                           \
  99 { return (t2) _mm256_inserti128_si256 ((__m256i) v1, (__m128i) v2, 1); }\
 100
 101 _(u8x16, u8x32)
 102 _(u16x8, u16x16)
 103 _(u32x4, u32x8)
 104 _(u64x2, u64x4)
 105 #undef _
 106 /* *INDENT-ON* */
 107
 108 /* 256 bit packs. */
 109 #define _(f, t, fn)                                                           \
 110   always_inline t t##_pack (f lo, f hi)                                       \
 111   {                                                                           \
 112     return (t) fn ((__m256i) lo, (__m256i) hi);                               \
 113   }
 114
 115 _ (i16x16, i8x32, _mm256_packs_epi16)
 116 _ (i16x16, u8x32, _mm256_packus_epi16)
 117 _ (i32x8, i16x16, _mm256_packs_epi32)
 118 _ (i32x8, u16x16, _mm256_packus_epi32)
 119
 120 #undef _
 121
 122 static_always_inline u32
 123 u8x32_msb_mask (u8x32 v)
 124 {
 125   return _mm256_movemask_epi8 ((__m256i) v);
 126 }
 127
 128 static_always_inline u32
 129 i8x32_msb_mask (i8x32 v)
 130 {
 131   return _mm256_movemask_epi8 ((__m256i) v);
 132 }
 133
 134 /* _from_ */
 135 /* *INDENT-OFF* */
 136 #define _(f,t,i) \
 137 static_always_inline t                                                  \
 138 t##_from_##f (f x)                                                      \
 139 { return (t) _mm256_cvt##i ((__m128i) x); }
 140
 141 _(u16x8, u32x8, epu16_epi32)
 142 _(u16x8, u64x4, epu16_epi64)
 143 _(u32x4, u64x4, epu32_epi64)
 144 _ (u8x16, u16x16, epu8_epi16)
 145 _(u8x16, u32x8, epu8_epi32)
 146 _(u8x16, u64x4, epu8_epi64)
 147 _(i16x8, i32x8, epi16_epi32)
 148 _(i16x8, i64x4, epi16_epi64)
 149 _(i32x4, i64x4, epi32_epi64)
 150 _ (i8x16, i16x16, epi8_epi16)
 151 _(i8x16, i32x8, epi8_epi32)
 152 _(i8x16, i64x4, epi8_epi64)
 153 #undef _
 154 /* *INDENT-ON* */
 155
 156 static_always_inline u64x4
 157 u64x4_byte_swap (u64x4 v)
 158 {
 159   u8x32 swap = {
 160     7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8,
 161     7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8,
 162   };
 163   return (u64x4) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) swap);
 164 }
 165
 166 static_always_inline u32x8
 167 u32x8_byte_swap (u32x8 v)
 168 {
 169   u8x32 swap = {
 170     3, 2, 1, 0, 7, 6, 5, 4, 11, 10, 9, 8, 15, 14, 13, 12,
 171     3, 2, 1, 0, 7, 6, 5, 4, 11, 10, 9, 8, 15, 14, 13, 12
 172   };
 173   return (u32x8) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) swap);
 174 }
 175
 176 static_always_inline u16x16
 177 u16x16_byte_swap (u16x16 v)
 178 {
 179   u8x32 swap = {
 180     1, 0, 3, 2, 5, 4, 7, 6, 9, 8, 11, 10, 13, 12, 15, 14,
 181     1, 0, 3, 2, 5, 4, 7, 6, 9, 8, 11, 10, 13, 12, 15, 14
 182   };
 183   return (u16x16) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) swap);
 184 }
 185
 186 static_always_inline u8x32
 187 u8x32_shuffle (u8x32 v, u8x32 m)
 188 {
 189   return (u8x32) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) m);
 190 }
 191
 192 #define u8x32_align_right(a, b, imm) \
 193   (u8x32) _mm256_alignr_epi8 ((__m256i) a, (__m256i) b, imm)
 194
 195 #define u64x4_align_right(a, b, imm)                                          \
 196   (u64x4) _mm256_alignr_epi64 ((__m256i) a, (__m256i) b, imm)
 197
 198 static_always_inline u32
 199 u32x8_sum_elts (u32x8 sum8)
 200 {
 201   sum8 += (u32x8) u8x32_align_right (sum8, sum8, 8);
 202   sum8 += (u32x8) u8x32_align_right (sum8, sum8, 4);
 203   return sum8[0] + sum8[4];
 204 }
 205
 206 static_always_inline u32x8
 207 u32x8_hadd (u32x8 v1, u32x8 v2)
 208 {
 209   return (u32x8) _mm256_hadd_epi32 ((__m256i) v1, (__m256i) v2);
 210 }
 211
 212 static_always_inline u16x16
 213 u16x16_mask_last (u16x16 v, u8 n_last)
 214 {
 215   const u16x16 masks[17] = {
 216     {0},
 217     {-1},
 218     {-1, -1},
 219     {-1, -1, -1},
 220     {-1, -1, -1, -1},
 221     {-1, -1, -1, -1, -1},
 222     {-1, -1, -1, -1, -1, -1},
 223     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 224     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 225     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 226     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 227     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 228     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 229     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 230     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 231     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 232     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 233   };
 234
 235   ASSERT (n_last < 17);
 236
 237   return v & masks[16 - n_last];
 238 }
 239
 240 static_always_inline f32x8
 241 f32x8_from_u32x8 (u32x8 v)
 242 {
 243   return (f32x8) _mm256_cvtepi32_ps ((__m256i) v);
 244 }
 245
 246 static_always_inline u32x8
 247 u32x8_from_f32x8 (f32x8 v)
 248 {
 249   return (u32x8) _mm256_cvttps_epi32 ((__m256) v);
 250 }
 251
 252 #define u32x8_blend(a,b,m) \
 253   (u32x8) _mm256_blend_epi32 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 254
 255 #define u16x16_blend(v1, v2, mask) \
 256   (u16x16) _mm256_blend_epi16 ((__m256i) (v1), (__m256i) (v2), mask)
 257
 258 static_always_inline u64x4
 259 u64x4_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 260 {
 261   u64x4 r = {
 262     *(u64 *) p0, *(u64 *) p1, *(u64 *) p2, *(u64 *) p3
 263   };
 264   return r;
 265 }
 266
 267 static_always_inline u32x8
 268 u32x8_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3, void *p4, void *p5,
 269               void *p6, void *p7)
 270 {
 271   u32x8 r = {
 272     *(u32 *) p0, *(u32 *) p1, *(u32 *) p2, *(u32 *) p3,
 273     *(u32 *) p4, *(u32 *) p5, *(u32 *) p6, *(u32 *) p7,
 274   };
 275   return r;
 276 }
 277
 278
 279 static_always_inline void
 280 u64x4_scatter (u64x4 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 281 {
 282   *(u64 *) p0 = r[0];
 283   *(u64 *) p1 = r[1];
 284   *(u64 *) p2 = r[2];
 285   *(u64 *) p3 = r[3];
 286 }
 287
 288 static_always_inline void
 289 u32x8_scatter (u32x8 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3, void *p4,
 290                void *p5, void *p6, void *p7)
 291 {
 292   *(u32 *) p0 = r[0];
 293   *(u32 *) p1 = r[1];
 294   *(u32 *) p2 = r[2];
 295   *(u32 *) p3 = r[3];
 296   *(u32 *) p4 = r[4];
 297   *(u32 *) p5 = r[5];
 298   *(u32 *) p6 = r[6];
 299   *(u32 *) p7 = r[7];
 300 }
 301
 302 static_always_inline void
 303 u64x4_scatter_one (u64x4 r, int index, void *p)
 304 {
 305   *(u64 *) p = r[index];
 306 }
 307
 308 static_always_inline void
 309 u32x8_scatter_one (u32x8 r, int index, void *p)
 310 {
 311   *(u32 *) p = r[index];
 312 }
 313
 314 static_always_inline u8x32
 315 u8x32_is_greater (u8x32 v1, u8x32 v2)
 316 {
 317   return (u8x32) _mm256_cmpgt_epi8 ((__m256i) v1, (__m256i) v2);
 318 }
 319
 320 static_always_inline u8x32
 321 u8x32_blend (u8x32 v1, u8x32 v2, u8x32 mask)
 322 {
 323   return (u8x32) _mm256_blendv_epi8 ((__m256i) v1, (__m256i) v2,
 324                                      (__m256i) mask);
 325 }
 326
 327 #define u32x8_permute_lanes(a, b, m) \
 328   (u32x8) _mm256_permute2x128_si256 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 329 #define u64x4_permute_lanes(a, b, m) \
 330   (u64x4) _mm256_permute2x128_si256 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 331
 332 static_always_inline u32x8
 333 u32x8_min (u32x8 a, u32x8 b)
 334 {
 335   return (u32x8) _mm256_min_epu32 ((__m256i) a, (__m256i) b);
 336 }
 337
 338 static_always_inline u32
 339 u32x8_min_scalar (u32x8 v)
 340 {
 341   return u32x4_min_scalar (u32x4_min (u32x8_extract_lo (v),
 342                                       u32x8_extract_hi (v)));
 343 }
 344
 345 static_always_inline void
 346 u32x8_transpose (u32x8 a[8])
 347 {
 348   u64x4 r[8], x, y;
 349
 350   r[0] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[0], a[1]);
 351   r[1] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[0], a[1]);
 352   r[2] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[2], a[3]);
 353   r[3] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[2], a[3]);
 354   r[4] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[4], a[5]);
 355   r[5] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[4], a[5]);
 356   r[6] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[6], a[7]);
 357   r[7] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[6], a[7]);
 358
 359   x = u64x4_interleave_lo (r[0], r[2]);
 360   y = u64x4_interleave_lo (r[4], r[6]);
 361   a[0] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 362   a[4] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 363
 364   x = u64x4_interleave_hi (r[0], r[2]);
 365   y = u64x4_interleave_hi (r[4], r[6]);
 366   a[1] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 367   a[5] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 368
 369   x = u64x4_interleave_lo (r[1], r[3]);
 370   y = u64x4_interleave_lo (r[5], r[7]);
 371   a[2] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 372   a[6] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 373
 374   x = u64x4_interleave_hi (r[1], r[3]);
 375   y = u64x4_interleave_hi (r[5], r[7]);
 376   a[3] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 377   a[7] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 378 }
 379
 380 static_always_inline void
 381 u64x4_transpose (u64x4 a[8])
 382 {
 383   u64x4 r[4];
 384
 385   r[0] = u64x4_interleave_lo (a[0], a[1]);
 386   r[1] = u64x4_interleave_hi (a[0], a[1]);
 387   r[2] = u64x4_interleave_lo (a[2], a[3]);
 388   r[3] = u64x4_interleave_hi (a[2], a[3]);
 389
 390   a[0] = u64x4_permute_lanes (r[0], r[2], 0x20);
 391   a[1] = u64x4_permute_lanes (r[1], r[3], 0x20);
 392   a[2] = u64x4_permute_lanes (r[0], r[2], 0x31);
 393   a[3] = u64x4_permute_lanes (r[1], r[3], 0x31);
 394 }
 395
 396 #endif /* included_vector_avx2_h */
 397
 398 /*
 399  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 400  *
 401  * Local Variables:
 402  * eval: (c-set-style "gnu")
 403  * End:
 404  */