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 /* _extend_to_ */
 114 /* *INDENT-OFF* */
 115 #define _(f,t,i) \
 116 static_always_inline t                                                  \
 117 f##_extend_to_##t (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_epi64)
 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_epi64)
 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 u32x8
 166 u32x8_hadd (u32x8 v1, u32x8 v2)
 167 {
 168   return (u32x8) _mm256_hadd_epi32 ((__m256i) v1, (__m256i) v2);
 169 }
 170
 171 static_always_inline u16x16
 172 u16x16_mask_last (u16x16 v, u8 n_last)
 173 {
 174   const u16x16 masks[17] = {
 175     {0},
 176     {-1},
 177     {-1, -1},
 178     {-1, -1, -1},
 179     {-1, -1, -1, -1},
 180     {-1, -1, -1, -1, -1},
 181     {-1, -1, -1, -1, -1, -1},
 182     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 183     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 184     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 185     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 186     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 187     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 188     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 189     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 190     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 191     {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
 192   };
 193
 194   ASSERT (n_last < 17);
 195
 196   return v & masks[16 - n_last];
 197 }
 198
 199 static_always_inline f32x8
 200 f32x8_from_u32x8 (u32x8 v)
 201 {
 202   return (f32x8) _mm256_cvtepi32_ps ((__m256i) v);
 203 }
 204
 205 static_always_inline u32x8
 206 u32x8_from_f32x8 (f32x8 v)
 207 {
 208   return (u32x8) _mm256_cvttps_epi32 ((__m256) v);
 209 }
 210
 211 #define u32x8_blend(a,b,m) \
 212   (u32x8) _mm256_blend_epi32 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 213
 214 #define u16x16_blend(v1, v2, mask) \
 215   (u16x16) _mm256_blend_epi16 ((__m256i) (v1), (__m256i) (v2), mask)
 216
 217 static_always_inline u64x4
 218 u64x4_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 219 {
 220   u64x4 r = {
 221     *(u64 *) p0, *(u64 *) p1, *(u64 *) p2, *(u64 *) p3
 222   };
 223   return r;
 224 }
 225
 226 static_always_inline u32x8
 227 u32x8_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3, void *p4, void *p5,
 228               void *p6, void *p7)
 229 {
 230   u32x8 r = {
 231     *(u32 *) p0, *(u32 *) p1, *(u32 *) p2, *(u32 *) p3,
 232     *(u32 *) p4, *(u32 *) p5, *(u32 *) p6, *(u32 *) p7,
 233   };
 234   return r;
 235 }
 236
 237
 238 static_always_inline void
 239 u64x4_scatter (u64x4 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 240 {
 241   *(u64 *) p0 = r[0];
 242   *(u64 *) p1 = r[1];
 243   *(u64 *) p2 = r[2];
 244   *(u64 *) p3 = r[3];
 245 }
 246
 247 static_always_inline void
 248 u32x8_scatter (u32x8 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3, void *p4,
 249                void *p5, void *p6, void *p7)
 250 {
 251   *(u32 *) p0 = r[0];
 252   *(u32 *) p1 = r[1];
 253   *(u32 *) p2 = r[2];
 254   *(u32 *) p3 = r[3];
 255   *(u32 *) p4 = r[4];
 256   *(u32 *) p5 = r[5];
 257   *(u32 *) p6 = r[6];
 258   *(u32 *) p7 = r[7];
 259 }
 260
 261 static_always_inline void
 262 u64x4_scatter_one (u64x4 r, int index, void *p)
 263 {
 264   *(u64 *) p = r[index];
 265 }
 266
 267 static_always_inline void
 268 u32x8_scatter_one (u32x8 r, int index, void *p)
 269 {
 270   *(u32 *) p = r[index];
 271 }
 272
 273 static_always_inline u8x32
 274 u8x32_is_greater (u8x32 v1, u8x32 v2)
 275 {
 276   return (u8x32) _mm256_cmpgt_epi8 ((__m256i) v1, (__m256i) v2);
 277 }
 278
 279 static_always_inline u8x32
 280 u8x32_blend (u8x32 v1, u8x32 v2, u8x32 mask)
 281 {
 282   return (u8x32) _mm256_blendv_epi8 ((__m256i) v1, (__m256i) v2,
 283                                      (__m256i) mask);
 284 }
 285
 286 #define u32x8_permute_lanes(a, b, m) \
 287   (u32x8) _mm256_permute2x128_si256 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 288 #define u64x4_permute_lanes(a, b, m) \
 289   (u64x4) _mm256_permute2x128_si256 ((__m256i) a, (__m256i) b, m)
 290
 291 static_always_inline u32x8
 292 u32x8_min (u32x8 a, u32x8 b)
 293 {
 294   return (u32x8) _mm256_min_epu32 ((__m256i) a, (__m256i) b);
 295 }
 296
 297 static_always_inline u32
 298 u32x8_min_scalar (u32x8 v)
 299 {
 300   return u32x4_min_scalar (u32x4_min (u32x8_extract_lo (v),
 301                                       u32x8_extract_hi (v)));
 302 }
 303
 304 static_always_inline void
 305 u32x8_transpose (u32x8 a[8])
 306 {
 307   u64x4 r[8], x, y;
 308
 309   r[0] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[0], a[1]);
 310   r[1] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[0], a[1]);
 311   r[2] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[2], a[3]);
 312   r[3] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[2], a[3]);
 313   r[4] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[4], a[5]);
 314   r[5] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[4], a[5]);
 315   r[6] = (u64x4) u32x8_interleave_lo (a[6], a[7]);
 316   r[7] = (u64x4) u32x8_interleave_hi (a[6], a[7]);
 317
 318   x = u64x4_interleave_lo (r[0], r[2]);
 319   y = u64x4_interleave_lo (r[4], r[6]);
 320   a[0] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 321   a[4] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 322
 323   x = u64x4_interleave_hi (r[0], r[2]);
 324   y = u64x4_interleave_hi (r[4], r[6]);
 325   a[1] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 326   a[5] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 327
 328   x = u64x4_interleave_lo (r[1], r[3]);
 329   y = u64x4_interleave_lo (r[5], r[7]);
 330   a[2] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 331   a[6] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 332
 333   x = u64x4_interleave_hi (r[1], r[3]);
 334   y = u64x4_interleave_hi (r[5], r[7]);
 335   a[3] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x20);
 336   a[7] = u32x8_permute_lanes (x, y, 0x31);
 337 }
 338
 339 static_always_inline void
 340 u64x4_transpose (u64x4 a[8])
 341 {
 342   u64x4 r[4];
 343
 344   r[0] = u64x4_interleave_lo (a[0], a[1]);
 345   r[1] = u64x4_interleave_hi (a[0], a[1]);
 346   r[2] = u64x4_interleave_lo (a[2], a[3]);
 347   r[3] = u64x4_interleave_hi (a[2], a[3]);
 348
 349   a[0] = u64x4_permute_lanes (r[0], r[2], 0x20);
 350   a[1] = u64x4_permute_lanes (r[1], r[3], 0x20);
 351   a[2] = u64x4_permute_lanes (r[0], r[2], 0x31);
 352   a[3] = u64x4_permute_lanes (r[1], r[3], 0x31);
 353 }
 354
 355 #endif /* included_vector_avx2_h */
 356
 357 /*
 358  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 359  *
 360  * Local Variables:
 361  * eval: (c-set-style "gnu")
 362  * End:
 363  */