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 /* _extract_lo, _extract_hi */
  79 /* *INDENT-OFF* */
  80 #define _(t1,t2) \
  81 always_inline t1                                                        \
  82 t2##_extract_lo (t2 v)                                                  \
  83 { return (t1) _mm256_extracti128_si256 ((__m256i) v, 0); }              \
  84 \
  85 always_inline t1                                                        \
  86 t2##_extract_hi (t2 v)                                                  \
  87 { return (t1) _mm256_extracti128_si256 ((__m256i) v, 1); }              \
  88 \
  89 always_inline t2                                                        \
  90 t2##_insert_lo (t2 v1, t1 v2)                                           \
  91 { return (t2) _mm256_inserti128_si256 ((__m256i) v1, (__m128i) v2, 0); }\
  92 \
  93 always_inline t2                                                        \
  94 t2##_insert_hi (t2 v1, t1 v2)                                           \
  95 { return (t2) _mm256_inserti128_si256 ((__m256i) v1, (__m128i) v2, 1); }\
  96
  97 _(u8x16, u8x32)
  98 _(u16x8, u16x16)
  99 _(u32x4, u32x8)
 100 _(u64x2, u64x4)
 101 #undef _
 102 /* *INDENT-ON* */
 103
 104
 105
 106
 107 static_always_inline u32
 108 u8x32_msb_mask (u8x32 v)
 109 {
 110   return _mm256_movemask_epi8 ((__m256i) v);
 111 }
 112
 113 /* _from_ */
 114 /* *INDENT-OFF* */
 115 #define _(f,t,i) \
 116 static_always_inline t                                                  \
 117 t##_from_##f (f x)                                                      \
 118 { return (t) _mm256_cvt##i ((__m128i) x); }
 119
 120 _(u16x8, u32x8, epu16_epi32)
 121 _(u16x8, u64x4, epu16_epi64)
 122 _(u32x4, u64x4, epu32_epi64)
 123 _ (u8x16, u16x16, epu8_epi16)
 124 _(u8x16, u32x8, epu8_epi32)
 125 _(u8x16, u64x4, epu8_epi64)
 126 _(i16x8, i32x8, epi16_epi32)
 127 _(i16x8, i64x4, epi16_epi64)
 128 _(i32x4, i64x4, epi32_epi64)
 129 _ (i8x16, i16x16, epi8_epi16)
 130 _(i8x16, i32x8, epi8_epi32)
 131 _(i8x16, i64x4, epi8_epi64)
 132 #undef _
 133 /* *INDENT-ON* */
 134
 135 static_always_inline u64x4
 136 u64x4_byte_swap (u64x4 v)
 137 {
 138   u8x32 swap = {
 139     7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8,
 140     7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8,
 141   };
 142   return (u64x4) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) swap);
 143 }
 144
 145 static_always_inline u32x8
 146 u32x8_byte_swap (u32x8 v)
 147 {
 148   u8x32 swap = {
 149     3, 2, 1, 0, 7, 6, 5, 4, 11, 10, 9, 8, 15, 14, 13, 12,
 150     3, 2, 1, 0, 7, 6, 5, 4, 11, 10, 9, 8, 15, 14, 13, 12
 151   };
 152   return (u32x8) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) swap);
 153 }
 154
 155 static_always_inline u16x16
 156 u16x16_byte_swap (u16x16 v)
 157 {
 158   u8x32 swap = {
 159     1, 0, 3, 2, 5, 4, 7, 6, 9, 8, 11, 10, 13, 12, 15, 14,
 160     1, 0, 3, 2, 5, 4, 7, 6, 9, 8, 11, 10, 13, 12, 15, 14
 161   };
 162   return (u16x16) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) swap);
 163 }
 164
 165 static_always_inline u8x32
 166 u8x32_shuffle (u8x32 v, u8x32 m)
 167 {
 168   return (u8x32) _mm256_shuffle_epi8 ((__m256i) v, (__m256i) m);
 169 }
 170
 171 #define u8x32_align_right(a, b, imm) \
 172   (u8x32) _mm256_alignr_epi8 ((__m256i) a, (__m256i) b, imm)
 173
 174 static_always_inline u32
 175 u32x8_sum_elts (u32x8 sum8)
 176 {
 177   sum8 += (u32x8) u8x32_align_right (sum8, sum8, 8);
 178   sum8 += (u32x8) u8x32_align_right (sum8, sum8, 4);
 179   return sum8[0] + sum8[4];
 180 }
 181
 182 static_always_inline u32x8
 183 u32x8_hadd (u32x8 v1, u32x8 v2)
 184 {
 185   return (u32x8) _mm256_hadd_epi32 ((__m256i) v1, (__m256i) v2);
 186 }
 187
 188 static_always_inline u16x16
 189 u16x16_mask_last (u16x16 v, u8 n_last)
 190 {
 191   const u16x16 masks[17] = {
 192     {0},
 193     {-1},
 194     {-1, -1},
 195     {-1, -1, -1},
 196     {-1, -1, -1, -1},
 197     {-1, -1, -1, -1, -1},
 198     {-1, -1, -1, -1, -1, -1},
 199     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 200     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 201     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 202     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 203     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 204     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 205     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 206     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 207     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 208     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 209   };
 210
 211   ASSERT (n_last < 17);
 212
 213   return v & masks[16 - n_last];
 214 }
 215
 216 static_always_inline f32x8
 217 f32x8_from_u32x8 (u32x8 v)
 218 {
 219   return (f32x8) _mm256_cvtepi32_ps ((__m256i) v);
 220 }
 221
 222 static_always_inline u32x8
 223 u32x8_from_f32x8 (f32x8 v)
 224 {
 225   return (u32x8) _mm256_cvttps_epi32 ((__m256) v);
 226 }
 227
 228 #define u32x8_blend(a,b,m) \
 229   (u32x8) _mm256_blend_epi32 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 230
 231 #define u16x16_blend(v1, v2, mask) \
 232   (u16x16) _mm256_blend_epi16 ((__m256i) (v1), (__m256i) (v2), mask)
 233
 234 static_always_inline u64x4
 235 u64x4_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 236 {
 237   u64x4 r = {
 238     *(u64 *) p0, *(u64 *) p1, *(u64 *) p2, *(u64 *) p3
 239   };
 240   return r;
 241 }
 242
 243 static_always_inline u32x8
 244 u32x8_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3, void *p4, void *p5,
 245               void *p6, void *p7)
 246 {
 247   u32x8 r = {
 248     *(u32 *) p0, *(u32 *) p1, *(u32 *) p2, *(u32 *) p3,
 249     *(u32 *) p4, *(u32 *) p5, *(u32 *) p6, *(u32 *) p7,
 250   };
 251   return r;
 252 }
 253
 254
 255 static_always_inline void
 256 u64x4_scatter (u64x4 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 257 {
 258   *(u64 *) p0 = r[0];
 259   *(u64 *) p1 = r[1];
 260   *(u64 *) p2 = r[2];
 261   *(u64 *) p3 = r[3];
 262 }
 263
 264 static_always_inline void
 265 u32x8_scatter (u32x8 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3, void *p4,
 266                void *p5, void *p6, void *p7)
 267 {
 268   *(u32 *) p0 = r[0];
 269   *(u32 *) p1 = r[1];
 270   *(u32 *) p2 = r[2];
 271   *(u32 *) p3 = r[3];
 272   *(u32 *) p4 = r[4];
 273   *(u32 *) p5 = r[5];
 274   *(u32 *) p6 = r[6];
 275   *(u32 *) p7 = r[7];
 276 }
 277
 278 static_always_inline void
 279 u64x4_scatter_one (u64x4 r, int index, void *p)
 280 {
 281   *(u64 *) p = r[index];
 282 }
 283
 284 static_always_inline void
 285 u32x8_scatter_one (u32x8 r, int index, void *p)
 286 {
 287   *(u32 *) p = r[index];
 288 }
 289
 290 static_always_inline u8x32
 291 u8x32_is_greater (u8x32 v1, u8x32 v2)
 292 {
 293   return (u8x32) _mm256_cmpgt_epi8 ((__m256i) v1, (__m256i) v2);
 294 }
 295
 296 static_always_inline u8x32
 297 u8x32_blend (u8x32 v1, u8x32 v2, u8x32 mask)
 298 {
 299   return (u8x32) _mm256_blendv_epi8 ((__m256i) v1, (__m256i) v2,
 300                                      (__m256i) mask);
 301 }
 302
 303 #define u32x8_permute_lanes(a, b, m) \
 304   (u32x8) _mm256_permute2x128_si256 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 305 #define u64x4_permute_lanes(a, b, m) \
 306   (u64x4) _mm256_permute2x128_si256 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 307
 308 static_always_inline u32x8
 309 u32x8_min (u32x8 a, u32x8 b)
 310 {
 311   return (u32x8) _mm256_min_epu32 ((__m256i) a, (__m256i) b);
 312 }
 313
 314 static_always_inline u32
 315 u32x8_min_scalar (u32x8 v)
 316 {
 317   return u32x4_min_scalar (u32x4_min (u32x8_extract_lo (v),
 318                                       u32x8_extract_hi (v)));
 319 }
 320
 321 static_always_inline void
 322 u32x8_transpose (u32x8 a[8])
 323 {
 324   u64x4 r[8], x, y;
 325
 326   r[0] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[0], a[1]);
 327   r[1] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[0], a[1]);
 328   r[2] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[2], a[3]);
 329   r[3] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[2], a[3]);
 330   r[4] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[4], a[5]);
 331   r[5] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[4], a[5]);
 332   r[6] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[6], a[7]);
 333   r[7] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[6], a[7]);
 334
 335   x = u64x4_interleave_lo (r[0], r[2]);
 336   y = u64x4_interleave_lo (r[4], r[6]);
 337   a[0] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 338   a[4] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 339
 340   x = u64x4_interleave_hi (r[0], r[2]);
 341   y = u64x4_interleave_hi (r[4], r[6]);
 342   a[1] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 343   a[5] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 344
 345   x = u64x4_interleave_lo (r[1], r[3]);
 346   y = u64x4_interleave_lo (r[5], r[7]);
 347   a[2] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 348   a[6] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 349
 350   x = u64x4_interleave_hi (r[1], r[3]);
 351   y = u64x4_interleave_hi (r[5], r[7]);
 352   a[3] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 353   a[7] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 354 }
 355
 356 static_always_inline void
 357 u64x4_transpose (u64x4 a[8])
 358 {
 359   u64x4 r[4];
 360
 361   r[0] = u64x4_interleave_lo (a[0], a[1]);
 362   r[1] = u64x4_interleave_hi (a[0], a[1]);
 363   r[2] = u64x4_interleave_lo (a[2], a[3]);
 364   r[3] = u64x4_interleave_hi (a[2], a[3]);
 365
 366   a[0] = u64x4_permute_lanes (r[0], r[2], 0x20);
 367   a[1] = u64x4_permute_lanes (r[1], r[3], 0x20);
 368   a[2] = u64x4_permute_lanes (r[0], r[2], 0x31);
 369   a[3] = u64x4_permute_lanes (r[1], r[3], 0x31);
 370 }
 371
 372 #endif /* included_vector_avx2_h */
 373
 374 /*
 375  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 376  *
 377  * Local Variables:
 378  * eval: (c-set-style "gnu")
 379  * End:
 380  */