Line data    Source code

       1             : /******************************************************************************
       2             :  * Project:  GDAL
       3             :  * Purpose:  AVX2 emulation with SSE2 + a few SSE4.1 emulation
       4             :  * Author:   Even Rouault <even dot rouault at spatialys dot com>
       5             :  *
       6             :  ******************************************************************************
       7             :  * Copyright (c) 2016, Even Rouault <even dot rouault at spatialys dot com>
       8             :  *
       9             :  * SPDX-License-Identifier: MIT
      10             :  ****************************************************************************/
      11             : 
      12             : #ifndef GDAL_AVX2_EMULATION_H_INCLUDED
      13             : #define GDAL_AVX2_EMULATION_H_INCLUDED
      14             : 
      15             : #if defined(USE_NEON_OPTIMIZATIONS)
      16             : #include "include_sse2neon.h"
      17             : #else
      18             : #include <emmintrin.h>
      19             : 
      20             : #ifdef __SSE4_1__
      21             : #include <smmintrin.h>
      22             : #endif
      23             : 
      24             : #endif
      25             : 
      26             : #if defined(__SSE4_1__) || defined(USE_NEON_OPTIMIZATIONS)
      27             : #define GDALmm_min_epu16 _mm_min_epu16
      28             : #define GDALmm_max_epu16 _mm_max_epu16
      29             : #define GDALmm_mullo_epi32 _mm_mullo_epi32
      30             : #define GDALmm_cvtepu8_epi16 _mm_cvtepu8_epi16
      31             : #define GDALmm_cvtepu16_epi32 _mm_cvtepu16_epi32
      32             : #define GDALmm_cvtepu16_epi64 _mm_cvtepu16_epi64
      33             : #define GDALmm_cvtepu32_epi64 _mm_cvtepu32_epi64
      34             : 
      35             : #else
      36             : // Emulation of SSE4.1 _mm_min_epu16 and _mm_max_epu16 with SSE2 only
      37             : 
      38             : static inline __m128i GDALAVX2Emul_mm_cmple_epu16(__m128i x, __m128i y)
      39             : {
      40             :     return _mm_cmpeq_epi16(_mm_subs_epu16(x, y), _mm_setzero_si128());
      41             : }
      42             : 
      43             : static inline __m128i GDALAVX2Emul_mm_ternary(__m128i mask, __m128i then_reg,
      44             :                                               __m128i else_reg)
      45             : {
      46             :     return _mm_or_si128(_mm_and_si128(mask, then_reg),
      47             :                         _mm_andnot_si128(mask, else_reg));
      48             : }
      49             : 
      50             : static inline __m128i GDALmm_min_epu16(__m128i x, __m128i y)
      51             : {
      52             :     const __m128i mask = GDALAVX2Emul_mm_cmple_epu16(x, y);
      53             :     return GDALAVX2Emul_mm_ternary(mask, x, y);
      54             : }
      55             : 
      56             : static inline __m128i GDALmm_max_epu16(__m128i x, __m128i y)
      57             : {
      58             :     const __m128i mask = GDALAVX2Emul_mm_cmple_epu16(x, y);
      59             :     return GDALAVX2Emul_mm_ternary(mask, y, x);
      60             : }
      61             : 
      62             : static inline __m128i GDALmm_mullo_epi32(__m128i x, __m128i y)
      63             : {
      64             :     const __m128i mul02 = _mm_shuffle_epi32(_mm_mul_epu32(x, y), 2 << 2);
      65             :     const __m128i mul13 = _mm_shuffle_epi32(
      66             :         _mm_mul_epu32(_mm_srli_si128(x, 4), _mm_srli_si128(y, 4)), 2 << 2);
      67             :     return _mm_unpacklo_epi32(mul02, mul13);
      68             : }
      69             : 
      70             : static inline __m128i GDALmm_cvtepu8_epi16(__m128i x)
      71             : {
      72             :     return _mm_unpacklo_epi8(x, _mm_setzero_si128());
      73             : }
      74             : 
      75             : static inline __m128i GDALmm_cvtepu16_epi32(__m128i x)
      76             : {
      77             :     return _mm_unpacklo_epi16(x, _mm_setzero_si128());
      78             : }
      79             : 
      80             : static inline __m128i GDALmm_cvtepu16_epi64(__m128i x)
      81             : {
      82             :     return _mm_unpacklo_epi32(_mm_unpacklo_epi16(x, _mm_setzero_si128()),
      83             :                               _mm_setzero_si128());
      84             : }
      85             : 
      86             : static inline __m128i GDALmm_cvtepu32_epi64(__m128i x)
      87             : {
      88             :     return _mm_unpacklo_epi32(x, _mm_setzero_si128());
      89             : }
      90             : 
      91             : #endif  // defined(__SSE4_1__) || defined(USE_NEON_OPTIMIZATIONS)
      92             : 
      93             : #ifdef __AVX2__
      94             : 
      95             : #include <immintrin.h>
      96             : 
      97             : typedef __m256i GDALm256i;
      98             : 
      99             : #define GDALmm256_set1_epi8 _mm256_set1_epi8
     100             : #define GDALmm256_set1_epi16 _mm256_set1_epi16
     101             : #define GDALmm256_set1_epi32 _mm256_set1_epi32
     102             : #define GDALmm256_setzero_si256 _mm256_setzero_si256
     103             : #define GDALmm256_load_si256 _mm256_load_si256
     104             : #define GDALmm256_store_si256 _mm256_store_si256
     105             : #define GDALmm256_storeu_si256 _mm256_storeu_si256
     106             : #define GDALmm256_cmpeq_epi8 _mm256_cmpeq_epi8
     107             : #define GDALmm256_sad_epu8 _mm256_sad_epu8
     108             : #define GDALmm256_add_epi32 _mm256_add_epi32
     109             : #define GDALmm256_andnot_si256 _mm256_andnot_si256
     110             : #define GDALmm256_and_si256 _mm256_and_si256
     111             : #define GDALmm256_or_si256 _mm256_or_si256
     112             : #define GDALmm256_min_epu8 _mm256_min_epu8
     113             : #define GDALmm256_max_epu8 _mm256_max_epu8
     114             : #define GDALmm256_extracti128_si256 _mm256_extracti128_si256
     115             : #define GDALmm256_cvtepu8_epi16 _mm256_cvtepu8_epi16
     116             : #define GDALmm256_madd_epi16 _mm256_madd_epi16
     117             : #define GDALmm256_min_epu16 _mm256_min_epu16
     118             : #define GDALmm256_max_epu16 _mm256_max_epu16
     119             : #define GDALmm256_cvtepu16_epi32 _mm256_cvtepu16_epi32
     120             : #define GDALmm256_cvtepu16_epi64 _mm256_cvtepu16_epi64
     121             : #define GDALmm256_cvtepu32_epi64 _mm256_cvtepu32_epi64
     122             : #define GDALmm256_mullo_epi32 _mm256_mullo_epi32
     123             : #define GDALmm256_add_epi64 _mm256_add_epi64
     124             : #define GDALmm256_add_epi16 _mm256_add_epi16
     125             : #define GDALmm256_sub_epi16 _mm256_sub_epi16
     126             : #define GDALmm256_min_epi16 _mm256_min_epi16
     127             : #define GDALmm256_max_epi16 _mm256_max_epi16
     128             : #define GDALmm256_srli_epi16 _mm256_srli_epi16
     129             : #define GDALmm256_srli_epi32 _mm256_srli_epi32
     130             : #define GDALmm256_srli_epi64 _mm256_srli_epi64
     131             : #define GDALmm256_set1_epi64x _mm256_set1_epi64x
     132             : 
     133             : #else
     134             : 
     135             : typedef struct
     136             : {
     137             :     __m128i low;
     138             :     __m128i high;
     139             : } GDALm256i;
     140             : 
     141        2984 : static inline GDALm256i GDALmm256_set1_epi8(char c)
     142             : {
     143             :     GDALm256i reg;
     144        2984 :     reg.low = _mm_set1_epi8(c);
     145        2984 :     reg.high = _mm_set1_epi8(c);
     146        2984 :     return reg;
     147             : }
     148             : 
     149       25769 : static inline GDALm256i GDALmm256_set1_epi16(short s)
     150             : {
     151             :     GDALm256i reg;
     152       25769 :     reg.low = _mm_set1_epi16(s);
     153       25769 :     reg.high = _mm_set1_epi16(s);
     154       25769 :     return reg;
     155             : }
     156             : 
     157        1852 : static inline GDALm256i GDALmm256_set1_epi32(int i)
     158             : {
     159             :     GDALm256i reg;
     160        1852 :     reg.low = _mm_set1_epi32(i);
     161        1852 :     reg.high = _mm_set1_epi32(i);
     162        1852 :     return reg;
     163             : }
     164             : 
     165        1852 : static inline GDALm256i GDALmm256_set1_epi64x(long long i)
     166             : {
     167             :     GDALm256i reg;
     168        1852 :     reg.low = _mm_set1_epi64x(i);
     169        1852 :     reg.high = _mm_set1_epi64x(i);
     170        1852 :     return reg;
     171             : }
     172             : 
     173      608230 : static inline GDALm256i GDALmm256_setzero_si256()
     174             : {
     175             :     GDALm256i reg;
     176      608230 :     reg.low = _mm_setzero_si128();
     177      608230 :     reg.high = _mm_setzero_si128();
     178      608230 :     return reg;
     179             : }
     180             : 
     181     1912460 : static inline GDALm256i GDALmm256_load_si256(GDALm256i const *p)
     182             : {
     183             :     GDALm256i reg;
     184     1912460 :     reg.low = _mm_load_si128(reinterpret_cast<__m128i const *>(p));
     185     1912460 :     reg.high = _mm_load_si128(reinterpret_cast<__m128i const *>(
     186             :         reinterpret_cast<const char *>(p) + 16));
     187     1912460 :     return reg;
     188             : }
     189             : 
     190       52245 : static inline void GDALmm256_store_si256(GDALm256i *p, GDALm256i reg)
     191             : {
     192       52245 :     _mm_store_si128(reinterpret_cast<__m128i *>(p), reg.low);
     193       52245 :     _mm_store_si128(
     194             :         reinterpret_cast<__m128i *>(reinterpret_cast<char *>(p) + 16),
     195             :         reg.high);
     196       52245 : }
     197             : 
     198        4696 : static inline void GDALmm256_storeu_si256(GDALm256i *p, GDALm256i reg)
     199             : {
     200        4696 :     _mm_storeu_si128(reinterpret_cast<__m128i *>(p), reg.low);
     201        4696 :     _mm_storeu_si128(
     202             :         reinterpret_cast<__m128i *>(reinterpret_cast<char *>(p) + 16),
     203             :         reg.high);
     204        4696 : }
     205             : 
     206             : #define DEFINE_BINARY_MM256(mm256name, mm128name)                              \
     207             :     static inline GDALm256i mm256name(GDALm256i r1, GDALm256i r2)              \
     208             :     {                                                                          \
     209             :         GDALm256i reg;                                                         \
     210             :         reg.low = mm128name(r1.low, r2.low);                                   \
     211             :         reg.high = mm128name(r1.high, r2.high);                                \
     212             :         return reg;                                                            \
     213             :     }
     214             : 
     215       52470 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_cmpeq_epi8, _mm_cmpeq_epi8)
     216     1665530 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_sad_epu8, _mm_sad_epu8)
     217     6403070 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_add_epi32, _mm_add_epi32)
     218       52470 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_andnot_si256, _mm_andnot_si128)
     219     3125620 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_and_si256, _mm_and_si128)
     220       26160 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_or_si256, _mm_or_si128)
     221      926307 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_min_epu8, _mm_min_epu8)
     222     1997790 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_max_epu8, _mm_max_epu8)
     223     4006850 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_madd_epi16, _mm_madd_epi16)
     224             : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_min_epu16, GDALmm_min_epu16)
     225             : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_max_epu16, GDALmm_max_epu16)
     226             : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_mullo_epi32, GDALmm_mullo_epi32)
     227     1461370 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_add_epi64, _mm_add_epi64)
     228     3337300 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_add_epi16, _mm_add_epi16)
     229       10620 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_sub_epi16, _mm_sub_epi16)
     230     3277630 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_min_epi16, _mm_min_epi16)
     231     3277630 : DEFINE_BINARY_MM256(GDALmm256_max_epi16, _mm_max_epi16)
     232             : 
     233             : static inline __m128i GDALmm256_extracti128_si256(GDALm256i reg, int index)
     234             : {
     235             :     return (index == 0) ? reg.low : reg.high;
     236             : }
     237             : 
     238             : #define DEFINE_CVTE_MM256(mm256name, mm128name)                                \
     239             :     static inline GDALm256i mm256name(__m128i x)                               \
     240             :     {                                                                          \
     241             :         GDALm256i reg;                                                         \
     242             :         reg.low = mm128name(x);                                                \
     243             :         reg.high = mm128name(_mm_srli_si128(x, 8));                            \
     244             :         return reg;                                                            \
     245             :     }
     246             : 
     247             : DEFINE_CVTE_MM256(GDALmm256_cvtepu8_epi16, GDALmm_cvtepu8_epi16)
     248             : DEFINE_CVTE_MM256(GDALmm256_cvtepu16_epi32, GDALmm_cvtepu16_epi32)
     249             : DEFINE_CVTE_MM256(GDALmm256_cvtepu16_epi64, GDALmm_cvtepu16_epi64)
     250             : DEFINE_CVTE_MM256(GDALmm256_cvtepu32_epi64, GDALmm_cvtepu32_epi64)
     251             : 
     252      546028 : static inline GDALm256i GDALmm256_srli_epi16(GDALm256i reg, int imm)
     253             : {
     254             :     GDALm256i ret;
     255      546028 :     ret.low = _mm_srli_epi16(reg.low, imm);
     256      546028 :     ret.high = _mm_srli_epi16(reg.high, imm);
     257      546028 :     return ret;
     258             : }
     259             : 
     260      243562 : static inline GDALm256i GDALmm256_srli_epi32(GDALm256i reg, int imm)
     261             : {
     262             :     GDALm256i ret;
     263      243562 :     ret.low = _mm_srli_epi32(reg.low, imm);
     264      243562 :     ret.high = _mm_srli_epi32(reg.high, imm);
     265      243562 :     return ret;
     266             : }
     267             : 
     268      243562 : static inline GDALm256i GDALmm256_srli_epi64(GDALm256i reg, int imm)
     269             : {
     270             :     GDALm256i ret;
     271      243562 :     ret.low = _mm_srli_epi64(reg.low, imm);
     272      243562 :     ret.high = _mm_srli_epi64(reg.high, imm);
     273      243562 :     return ret;
     274             : }
     275             : 
     276             : #endif
     277             : 
     278             : #endif /* GDAL_AVX2_EMULATION_H_INCLUDED */