Quellcode-Bibliothek sqr_basecase.asm   Sprache: Masm

dnl  AMD64 mpn_sqr_basecase optimised for Intel Sandy bridge and Ivy bridge.

dnl  Contributed to the GNU project by Torbjörn Granlund.

dnl  Copyright 2008, 2009, 2011-2013 Free Software Foundation, Inc.

dnl  This file is part of the GNU MP Library.
dnl
dnl  The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
dnl  it under the terms of either:
dnl
dnl    * the GNU Lesser General Public License as published by the Free
dnl      Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
dnl      option) any later version.
dnl
dnl  or
dnl
dnl    * the GNU General Public License as published by the Free Software
dnl      Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any
dnl      later version.
dnl
dnl  or both in parallel, as here.
dnl
dnl  The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
dnl  WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
dnl  or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
dnl  for more details.
dnl
dnl  You should have received copies of the GNU General Public License and the
dnl  GNU Lesser General Public License along with the GNU MP Library.  If not,
dnl  see https://www.gnu.org/licenses/.

include(`../config.m4')

C cycles/limb mul_2  addmul_2 sqr_diag_addlsh1
C AMD K8,K9  ?   ?    ?
C AMD K10  ?   ?    ?
C AMD bull  ?   ?    ?
C AMD pile  ?   ?    ?
C AMD steam  ?   ?    ?
C AMD bobcat  ?   ?    ?
C AMD jaguar  ?   ?    ?
C Intel P4  ?   ?    ?
C Intel core  ?   ?    ?
C Intel NHM  ?   ?    ?
C Intel SBR  2.57   2.93    3.0
C Intel IBR  2.35   2.66    3.0
C Intel HWL  2.02   2.5    2.5
C Intel BWL  ?   ?    ?
C Intel atom  ?   ?    ?
C VIA nano  ?   ?    ?

C The inner loops of this code are the result of running a code generation and
C optimisation tool suite written by David Harvey and Torbjörn Granlund, except
C that the sqr_diag_addlsh1 loop was manually written.

C TODO
C  * Replace current unoptimised sqr_diag_addlsh1 loop, 2.5 c/l should be easy.
C  * Streamline pointer updates.
C  * Perhaps suppress a few more xor insns in feed-in code.
C  * Make sure we write no dead registers in feed-in code.
C  * We might use 32-bit size ops, since n >= 2^32 is non-terminating.  Watch
C    out for negative sizes being zero-extended, though.
C  * The straight-line code for n <= 3 comes from the K8 code, and might be
C    quite sub-optimal here.  Write specific code, and add code for n = 4.
C  * The mul_2 loop has a 10 insn common sequence in the loop start and the
C    wind-down code.  Try re-rolling it.
C  * This file has been the subject to just basic micro-optimisation.

C When playing with pointers, set this to $2 to fall back to conservative
C indexing in wind-down code.
define(`I',`$1')

define(`rp', `%rdi')
define(`up', `%rsi')
define(`un_param',`%rdx')


ABI_SUPPORT(DOS64)
ABI_SUPPORT(STD64)

ASM_START()
 TEXT
 ALIGN(32)
PROLOGUE(mpn_sqr_basecase)
 FUNC_ENTRY(3)

 cmp $2, un_param
 jae L(gt1)

 mov (up), %rax
 mul %rax
 mov %rax, (rp)
 mov %rdx, 8(rp)
 FUNC_EXIT()
 ret

L(gt1): jne L(gt2)

 mov (up), %rax
 mov %rax, %r8
 mul %rax
 mov 8(up), %r11
 mov %rax, (rp)
 mov %r11, %rax
 mov %rdx, %r9
 mul %rax
 mov %rax, %r10
 mov %r11, %rax
 mov %rdx, %r11
 mul %r8
 xor %r8, %r8
 add %rax, %r9
 adc %rdx, %r10
 adc %r8, %r11
 add %rax, %r9
 mov %r9, 8(rp)
 adc %rdx, %r10
 mov %r10, 16(rp)
 adc %r8, %r11
 mov %r11, 24(rp)
 FUNC_EXIT()
 ret

L(gt2): cmp $4, un_param
 jae L(gt3)
define(`v0', `%r8')
define(`v1', `%r9')
define(`w0', `%r10')
define(`w2', `%r11')

 mov (up), %rax
 mov %rax, %r10
 mul %rax
 mov 8(up), %r11
 mov %rax, (rp)
 mov %r11, %rax
 mov %rdx, 8(rp)
 mul %rax
 mov 16(up), %rcx
 mov %rax, 16(rp)
 mov %rcx, %rax
 mov %rdx, 24(rp)
 mul %rax
 mov %rax, 32(rp)
 mov %rdx, 40(rp)

 mov %r11, %rax
 mul %r10
 mov %rax, %r8
 mov %rcx, %rax
 mov %rdx, %r9
 mul %r10
 xor %r10, %r10
 add %rax, %r9
 mov %r11, %rax
 mov %r10, %r11
 adc %rdx, %r10

 mul %rcx
 add %rax, %r10
 adc %r11, %rdx
 add %r8, %r8
 adc %r9, %r9
 adc %r10, %r10
 adc %rdx, %rdx
 adc %r11, %r11
 add %r8, 8(rp)
 adc %r9, 16(rp)
 adc %r10, 24(rp)
 adc %rdx, 32(rp)
 adc %r11, 40(rp)
 FUNC_EXIT()
 ret

L(gt3):

define(`v0', `%r8')
define(`v1', `%r9')
define(`w0', `%r10')
define(`w1', `%r11')
define(`w2', `%rbx')
define(`w3', `%rbp')
define(`un', `%r12')
define(`n', `%rcx')

define(`X0', `%r13')
define(`X1', `%r14')

L(do_mul_2):
 mov (up), v0
 push %rbx
 lea (rp,un_param,8), rp C point rp at R[un]
 mov 8(up), %rax
 push %rbp
 lea (up,un_param,8), up C point up right after U's end
 mov %rax, v1
 push %r12
 mov $1, R32(un)  C free up rdx
 push %r13
 sub un_param, un
 push %r14
 push un
 mul v0
 mov %rax, (rp,un,8)
 mov 8(up,un,8), %rax
 test $1, R8(un)
 jnz L(m2b1)

L(m2b0):lea 2(un), n
 xor R32(w1), R32(w1) C FIXME
 xor R32(w2), R32(w2) C FIXME
 mov %rdx, w0
 jmp L(m2l0)

L(m2b1):lea 1(un), n
 xor R32(w3), R32(w3) C FIXME
 xor R32(w0), R32(w0) C FIXME
 mov %rdx, w2
 jmp L(m2l1)

 ALIGN(32)
L(m2tp):
L(m2l0):mul v0
 add %rax, w0
 mov %rdx, w3
 adc $0, w3
 mov -8(up,n,8), %rax
 mul v1
 add w1, w0
 adc $0, w3
 add %rax, w2
 mov w0, -8(rp,n,8)
 mov %rdx, w0
 adc $0, w0
 mov (up,n,8), %rax
L(m2l1):mul v0
 add %rax, w2
 mov %rdx, w1
 adc $0, w1
 add w3, w2
 mov (up,n,8), %rax
 adc $0, w1
 mul v1
 mov w2, (rp,n,8)
 add %rax, w0
 mov %rdx, w2
 mov 8(up,n,8), %rax
 adc $0, w2
 add $2, n
 jnc L(m2tp)

L(m2ed):mul v0
 add %rax, w0
 mov %rdx, w3
 adc $0, w3
 mov I(-8(up),-8(up,n,8)), %rax
 mul v1
 add w1, w0
 adc $0, w3
 add %rax, w2
 mov w0, I(-8(rp),-8(rp,n,8))
 adc $0, %rdx
 add w3, w2
 mov w2, I((rp),(rp,n,8))
 adc $0, %rdx
 mov %rdx, I(8(rp),8(rp,n,8))

 add $2, un   C decrease |un|

L(do_addmul_2):
L(outer):
 lea 16(rp), rp
 cmp $-2, R32(un)  C jump if un C {-1,0}  FIXME jump if un C {-2,1}
 jge L(corner)  C FIXME: move to before the lea above

 mov -8(up,un,8), v0
 mov (up,un,8), %rax
 mov %rax, v1
 mul v0
 test $1, R8(un)
 jnz L(a1x1)

L(a1x0):mov (rp,un,8), X0
 xor w0, w0
 mov 8(rp,un,8), X1
 add %rax, X0
 mov %rdx, w1
 adc $0, w1
 xor w2, w2
 mov X0, (rp,un,8)
 mov 8(up,un,8), %rax
 test $2, R8(un)
 jnz L(a110)

L(a100):lea 2(un), n  C un = 4, 8, 12, ...
 jmp L(lo0)

L(a110):lea (un), n   C un = 2, 6, 10, ...
 jmp L(lo2)

L(a1x1):mov (rp,un,8), X1
 xor w2, w2
 mov 8(rp,un,8), X0
 add %rax, X1
 mov %rdx, w3
 adc $0, w3
 xor w0, w0
 mov 8(up,un,8), %rax
 test $2, R8(un)
 jz L(a111)

L(a101):lea 3(un), n  C un = 1, 5, 9, ...
 jmp L(lo1)

L(a111):lea 1(un), n  C un = 3, 7, 11, ...
 jmp L(lo3)

 ALIGN(32)
L(top): mul v1
 mov %rdx, w0
 add %rax, X0
 adc $0, w0
 add w1, X1
 adc $0, w3
 add w2, X0
 adc $0, w0
 mov -16(up,n,8), %rax
L(lo1): mul v0
 add %rax, X0
 mov %rdx, w1
 adc $0, w1
 mov -16(up,n,8), %rax
 mul v1
 mov X1, -24(rp,n,8)
 mov -8(rp,n,8), X1
 add w3, X0
 adc $0, w1
 mov %rdx, w2
 mov X0, -16(rp,n,8)
 add %rax, X1
 adc $0, w2
 mov -8(up,n,8), %rax
 add w0, X1
 adc $0, w2
L(lo0): mul v0
 add %rax, X1
 mov %rdx, w3
 adc $0, w3
 mov -8(up,n,8), %rax
 mul v1
 add w1, X1
 mov (rp,n,8), X0
 adc $0, w3
 mov %rdx, w0
 add %rax, X0
 adc $0, w0
 mov (up,n,8), %rax
L(lo3): mul v0
 add w2, X0
 mov X1, -8(rp,n,8)
 mov %rdx, w1
 adc $0, w0
 add %rax, X0
 adc $0, w1
 mov (up,n,8), %rax
 add w3, X0
 adc $0, w1
 mul v1
 mov 8(rp,n,8), X1
 add %rax, X1
 mov %rdx, w2
 adc $0, w2
 mov 8(up,n,8), %rax
 mov X0, (rp,n,8)
L(lo2): mul v0
 add w0, X1
 mov %rdx, w3
 adc $0, w2
 add %rax, X1
 mov 8(up,n,8), %rax
 mov 16(rp,n,8), X0
 adc $0, w3
 add $4, n
 jnc L(top)

L(end): mul v1
 add w1, X1
 adc $0, w3
 add w2, %rax
 adc $0, %rdx
 mov X1, I(-8(rp),-24(rp,n,8))
 add w3, %rax
 adc $0, %rdx
 mov %rax, I((rp),-16(rp,n,8))
 mov %rdx, I(8(rp),-8(rp,n,8))

 add $2, un   C decrease |un|
 jmp L(outer)  C loop until a small corner remains

L(corner):
 pop n
 jg L(small_corner)

 lea 8(rp), rp
 mov -24(up), v0
 mov -16(up), %rax
 mov %rax, v1
 mul v0
 mov -24(rp), X0
 mov -16(rp), X1
 add %rax, X0
 mov %rdx, w1
 adc $0, w1
 xor w2, w2
 mov X0, -24(rp)
 mov -8(up), %rax
 mul v0
 add $0, X1
 mov %rdx, w3
 adc $0, w2
 add %rax, X1
 mov -8(up), %rax
 adc $0, w3
 mul v1
 add w1, X1
 adc $0, w3
 add w2, %rax
 adc $0, %rdx
 mov X1, -16(rp)
 jmp L(com)

L(small_corner):
 mov -8(rp), w3
 mov -16(up), v0
 mov -8(up), %rax
 mul v0
L(com): add w3, %rax
 adc $0, %rdx
 mov %rax, -8(rp)
 mov %rdx, (rp)

L(sqr_diag_addlsh1):
 mov -8(up,n,8), %rax
 shl n
 mul %rax
 mov %rax, (rp,n,8)

 xor R32(%rbx), R32(%rbx)
 mov 8(rp,n,8), %r8
 mov 16(rp,n,8), %r9
 jmp L(dm)

 ALIGN(32)
L(dtop):add %r8, %r10
 adc %r9, %rax
 mov 8(rp,n,8), %r8
 mov 16(rp,n,8), %r9
 mov %r10, -8(rp,n,8)
 mov %rax, (rp,n,8)
L(dm): adc %r8, %r8
 adc %r9, %r9
 mov (up,n,4), %rax
 lea (%rdx,%rbx), %r10
 setc R8(%rbx)
 mul %rax
 add $2, n
 js L(dtop)

L(dend):add %r8, %r10
 adc %r9, %rax
 mov %r10, I(-8(rp),-8(rp,n,8))
 mov %rax, I((rp),(rp,n,8))
 adc %rbx, %rdx
 mov %rdx, I(8(rp),8(rp,n,8))

 pop %r14
 pop %r13
 pop %r12
 pop %rbp
 pop %rbx
 FUNC_EXIT()
 ret
EPILOGUE()