src/vppinfra/vector_neon.h

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2015 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_neon_h
  17 #define included_vector_neon_h
  18 #include <arm_neon.h>
  19
  20 /* Dummy. Aid making uniform macros */
  21 #define vreinterpretq_u8_u8(a)  a
  22 /* Implement the missing intrinsics to make uniform macros */
  23 #define vminvq_u64(x)   \
  24 ({  \
  25   u64 x0 = vgetq_lane_u64(x, 0);    \
  26   u64 x1 = vgetq_lane_u64(x, 1);    \
  27   x0 < x1 ? x0 : x1;    \
  28 })
  29
  30 /* Converts all ones/zeros compare mask to bitmap. */
  31 always_inline u32
  32 u8x16_compare_byte_mask (u8x16 v)
  33 {
  34   uint8x16_t mask = { 0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80,
  35     0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80
  36   };
  37   /* v --> [0xFF, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0xFF, 0x00, ... ] */
  38   uint8x16_t x = vandq_u8 (v, mask);
  39   /* after v & mask,
  40    * x --> [0x01, 0x00, 0x04, 0x08, 0x10, 0x00, 0x40, 0x00, ... ] */
  41   uint64x2_t x64 = vpaddlq_u32 (vpaddlq_u16 (vpaddlq_u8 (x)));
  42   /* after merge, x64 --> [0x5D, 0x.. ] */
  43   return (u32) (vgetq_lane_u64 (x64, 0) + (vgetq_lane_u64 (x64, 1) << 8));
  44 }
  45
  46 #define foreach_neon_vec128i \
  47   _(i,8,16,s8) _(i,16,8,s16) _(i,32,4,s32)  _(i,64,2,s64)
  48 #define foreach_neon_vec128u \
  49   _(u,8,16,u8) _(u,16,8,u16) _(u,32,4,u32)  _(u,64,2,u64)
  50 #define foreach_neon_vec128f \
  51   _(f,32,4,f32) _(f,64,2,f64)
  52
  53 #define _(t, s, c, i)                                                         \
  54   static_always_inline t##s##x##c t##s##x##c##_splat (t##s x)                 \
  55   {                                                                           \
  56     return (t##s##x##c) vdupq_n_##i (x);                                      \
  57   }                                                                           \
  58                                                                               \
  59   static_always_inline t##s##x##c t##s##x##c##_load_unaligned (void *p)       \
  60   {                                                                           \
  61     return (t##s##x##c) vld1q_##i (p);                                        \
  62   }                                                                           \
  63                                                                               \
  64   static_always_inline void t##s##x##c##_store_unaligned (t##s##x##c v,       \
  65                                                           void *p)            \
  66   {                                                                           \
  67     vst1q_##i (p, v);                                                         \
  68   }                                                                           \
  69                                                                               \
  70   static_always_inline int t##s##x##c##_is_all_zero (t##s##x##c x)            \
  71   {                                                                           \
  72     return !!(vminvq_u##s (vceqq_##i (vdupq_n_##i (0), x)));                  \
  73   }                                                                           \
  74                                                                               \
  75   static_always_inline int t##s##x##c##_is_equal (t##s##x##c a, t##s##x##c b) \
  76   {                                                                           \
  77     return !!(vminvq_u##s (vceqq_##i (a, b)));                                \
  78   }                                                                           \
  79   static_always_inline int t##s##x##c##_is_all_equal (t##s##x##c v, t##s x)   \
  80   {                                                                           \
  81     return t##s##x##c##_is_equal (v, t##s##x##c##_splat (x));                 \
  82   };                                                                          \
  83                                                                               \
  84   static_always_inline u32 t##s##x##c##_zero_byte_mask (t##s##x##c x)         \
  85   {                                                                           \
  86     uint8x16_t v = vreinterpretq_u8_u##s (vceqq_##i (vdupq_n_##i (0), x));    \
  87     return u8x16_compare_byte_mask (v);                                       \
  88   }                                                                           \
  89                                                                               \
  90   static_always_inline t##s##x##c t##s##x##c##_add_saturate (t##s##x##c a,    \
  91                                                              t##s##x##c b)    \
  92   {                                                                           \
  93     return (t##s##x##c) vqaddq_##i (a, b);                                    \
  94   }                                                                           \
  95                                                                               \
  96   static_always_inline t##s##x##c t##s##x##c##_sub_saturate (t##s##x##c a,    \
  97                                                              t##s##x##c b)    \
  98   {                                                                           \
  99     return (t##s##x##c) vqsubq_##i (a, b);                                    \
 100   }                                                                           \
 101                                                                               \
 102   static_always_inline t##s##x##c t##s##x##c##_blend (                        \
 103     t##s##x##c dst, t##s##x##c src, u##s##x##c mask)                          \
 104   {                                                                           \
 105     return (t##s##x##c) vbslq_##i (mask, src, dst);                           \
 106   }
 107
 108 foreach_neon_vec128i foreach_neon_vec128u
 109
 110 #undef _
 111
 112 static_always_inline u16x8
 113 u16x8_byte_swap (u16x8 v)
 114 {
 115   return (u16x8) vrev16q_u8 ((u8x16) v);
 116 }
 117
 118 static_always_inline u32x4
 119 u32x4_byte_swap (u32x4 v)
 120 {
 121   return (u32x4) vrev32q_u8 ((u8x16) v);
 122 }
 123
 124 static_always_inline u32x4
 125 u32x4_hadd (u32x4 v1, u32x4 v2)
 126 {
 127   return (u32x4) vpaddq_u32 (v1, v2);
 128 }
 129
 130 static_always_inline u64x2
 131 u64x2_from_u32x4 (u32x4 v)
 132 {
 133   return vmovl_u32 (vget_low_u32 (v));
 134 }
 135
 136 static_always_inline u64x2
 137 u64x2_from_u32x4_high (u32x4 v)
 138 {
 139   return vmovl_high_u32 (v);
 140 }
 141
 142 /* Creates a mask made up of the MSB of each byte of the source vector */
 143 static_always_inline u16
 144 u8x16_msb_mask (u8x16 v)
 145 {
 146   int8x16_t shift =
 147     { -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, -7, -6, -5, -4, -3, -2, -1, 0 };
 148   /* v --> [0x80, 0x7F, 0xF0, 0xAF, 0xF0, 0x00, 0xF2, 0x00, ... ] */
 149   uint8x16_t x = vshlq_u8 (vandq_u8 (v, vdupq_n_u8 (0x80)), shift);
 150   /* after (v & 0x80) >> shift,
 151    * x --> [0x01, 0x00, 0x04, 0x08, 0x10, 0x00, 0x40, 0x00, ... ] */
 152   uint64x2_t x64 = vpaddlq_u32 (vpaddlq_u16 (vpaddlq_u8 (x)));
 153   /* after merge, x64 --> [0x5D, 0x.. ] */
 154   return (u16) (vgetq_lane_u64 (x64, 0) + (vgetq_lane_u64 (x64, 1) << 8));
 155 }
 156
 157 static_always_inline u64x2
 158 u64x2_gather (void *p0, void *p1)
 159 {
 160   u64x2 r = vdupq_n_u64 (*(u64 *) p0);
 161   r = vsetq_lane_u64 (*(u64 *) p1, r, 1);
 162   return r;
 163 }
 164
 165 static_always_inline u32x4
 166 u32x4_gather (void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 167 {
 168   u32x4 r = vdupq_n_u32 (*(u32 *) p0);
 169   r = vsetq_lane_u32 (*(u32 *) p1, r, 1);
 170   r = vsetq_lane_u32 (*(u32 *) p2, r, 2);
 171   r = vsetq_lane_u32 (*(u32 *) p3, r, 3);
 172   return r;
 173 }
 174
 175 static_always_inline void
 176 u64x2_scatter (u64x2 r, void *p0, void *p1)
 177 {
 178   *(u64 *) p0 = vgetq_lane_u64 (r, 0);
 179   *(u64 *) p1 = vgetq_lane_u64 (r, 1);
 180 }
 181
 182 static_always_inline void
 183 u32x4_scatter (u32x4 r, void *p0, void *p1, void *p2, void *p3)
 184 {
 185   *(u32 *) p0 = vgetq_lane_u32 (r, 0);
 186   *(u32 *) p1 = vgetq_lane_u32 (r, 1);
 187   *(u32 *) p2 = vgetq_lane_u32 (r, 2);
 188   *(u32 *) p3 = vgetq_lane_u32 (r, 3);
 189 }
 190
 191 static_always_inline u32
 192 u32x4_min_scalar (u32x4 v)
 193 {
 194   return vminvq_u32 (v);
 195 }
 196
 197 #define u8x16_word_shift_left(x,n)  vextq_u8(u8x16_splat (0), x, 16 - n)
 198 #define u8x16_word_shift_right(x,n) vextq_u8(x, u8x16_splat (0), n)
 199
 200 always_inline u32x4
 201 u32x4_interleave_hi (u32x4 a, u32x4 b)
 202 {
 203   return (u32x4) vzip2q_u32 (a, b);
 204 }
 205
 206 always_inline u32x4
 207 u32x4_interleave_lo (u32x4 a, u32x4 b)
 208 {
 209   return (u32x4) vzip1q_u32 (a, b);
 210 }
 211
 212 static_always_inline u8x16
 213 u8x16_reflect (u8x16 v)
 214 {
 215   u8x16 mask = {
 216     15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0
 217   };
 218   return (u8x16) vqtbl1q_u8 (v, mask);
 219 }
 220
 221 static_always_inline u8x16
 222 u8x16_xor3 (u8x16 a, u8x16 b, u8x16 c)
 223 {
 224 #if __GNUC__ == 8 && __ARM_FEATURE_SHA3 == 1
 225   u8x16 r;
 226 __asm__ ("eor3 %0.16b,%1.16b,%2.16b,%3.16b": "=w" (r): "0" (a), "w" (b), "w" (c):);
 227   return r;
 228 #endif
 229   return a ^ b ^ c;
 230 }
 231
 232 static_always_inline u8x16
 233 u8x16_load_partial (u8 *data, uword n)
 234 {
 235   u8x16 r = {};
 236   if (n > 7)
 237     {
 238       u64x2 r;
 239       r[1] = *(u64u *) (data + n - 8);
 240       r >>= (16 - n) * 8;
 241       r[0] = *(u64u *) data;
 242       return (u8x16) r;
 243     }
 244   else if (n > 3)
 245     {
 246       u32x4 r = {};
 247       r[1] = *(u32u *) (data + n - 4);
 248       r >>= (8 - n) * 8;
 249       r[0] = *(u32u *) data;
 250       return (u8x16) r;
 251     }
 252   else if (n > 1)
 253     {
 254       u16x8 r = {};
 255       r[1] = *(u16u *) (data + n - 2);
 256       r >>= (4 - n) * 8;
 257       r[0] = *(u16u *) data;
 258       return (u8x16) r;
 259     }
 260   else if (n > 0)
 261     r[0] = *data;
 262   return r;
 263 }
 264
 265 static_always_inline void
 266 u8x16_store_partial (u8x16 r, u8 *data, uword n)
 267 {
 268   if (n > 7)
 269     {
 270       *(u64u *) (data + n - 8) = ((u64x2) r)[1] << ((16 - n) * 8);
 271       *(u64u *) data = ((u64x2) r)[0];
 272     }
 273   else if (n > 3)
 274     {
 275       *(u32u *) (data + n - 4) = ((u32x4) r)[1] << ((8 - n) * 8);
 276       *(u32u *) data = ((u32x4) r)[0];
 277     }
 278   else if (n > 1)
 279     {
 280       *(u16u *) (data + n - 2) = ((u16x8) r)[1] << ((4 - n) * 8);
 281       *(u16u *) data = ((u16x8) r)[0];
 282     }
 283   else if (n > 0)
 284     data[0] = r[0];
 285 }
 286
 287 #define CLIB_HAVE_VEC128_MSB_MASK
 288
 289 #define CLIB_HAVE_VEC128_UNALIGNED_LOAD_STORE
 290 #define CLIB_VEC128_SPLAT_DEFINED
 291 #endif /* included_vector_neon_h */
 292
 293 /*
 294  * fd.io coding-style-patch-verification: ON
 295  *
 296  * Local Variables:
 297  * eval: (c-set-style "gnu")
 298  * End:
 299  */