Quelle  mul_basecase.asm   Sprache: Masm

dnl  AMD64 mpn_mul_basecase.

dnl  Contributed to the GNU project by Torbjorn Granlund and David Harvey.

dnl  Copyright 2008, 2012 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
C AMD K8,K9  2.375
C AMD K10  2.375
C Intel P4 15-16
C Intel core2  4.45
C Intel corei  4.35
C Intel atom  ?
C VIA nano  4.5

C The inner loops of this code are the result of running a code generation and
C optimization tool suite written by David Harvey and Torbjorn Granlund.

C TODO
C  * Use fewer registers.  (how??? I can't see it -- david)
C  * Avoid some "mov $0,r" and instead use "xor r,r".
C  * Can the top of each L(addmul_outer_n) prologue be folded into the
C    mul_1/mul_2 prologues, saving a LEA (%rip)? It would slow down the
C    case where vn = 1 or 2; is it worth it?

C INPUT PARAMETERS
define(`rp', `%rdi')
define(`up', `%rsi')
define(`un_param',`%rdx')
define(`vp', `%rcx')
define(`vn', `%r8')

define(`v0', `%r12')
define(`v1', `%r9')

define(`w0', `%rbx')
define(`w1', `%r15')
define(`w2', `%rbp')
define(`w3', `%r10')

define(`n', `%r11')
define(`outer_addr', `%r14')
define(`un', `%r13')

ABI_SUPPORT(DOS64)
ABI_SUPPORT(STD64)

ASM_START()
 TEXT
 ALIGN(16)
PROLOGUE(mpn_mul_basecase)
 FUNC_ENTRY(4)
IFDOS(` mov 56(%rsp), %r8d ')
 push %rbx
 push %rbp
 push %r12
 push %r13
 push %r14
 push %r15

 xor R32(un), R32(un)
 mov (up), %rax
 mov (vp), v0

 sub un_param, un  C rdx used by mul
 mov un, n
 mov R32(un_param), R32(w0)

 lea (rp,un_param,8), rp
 lea (up,un_param,8), up

 mul v0

 test $1, R8(vn)
 jz L(mul_2)

C ===========================================================
C     mul_1 for vp[0] if vn is odd

L(mul_1):
 and $3, R32(w0)
 jz L(mul_1_prologue_0)
 cmp $2, R32(w0)
 jc L(mul_1_prologue_1)
 jz L(mul_1_prologue_2)

L(mul_1_prologue_3):
 add $-1, n
 lea L(addmul_outer_3)(%rip), outer_addr
 mov %rax, w3
 mov %rdx, w0
 jmp L(mul_1_entry_3)

L(mul_1_prologue_0):
 mov %rax, w2
 mov %rdx, w3  C note: already w0 == 0
 lea L(addmul_outer_0)(%rip), outer_addr
 jmp L(mul_1_entry_0)

L(mul_1_prologue_1):
 cmp $-1, un
 jne 2f
 mov %rax, -8(rp)
 mov %rdx, (rp)
 jmp L(ret)
2: add $1, n
 lea L(addmul_outer_1)(%rip), outer_addr
 mov %rax, w1
 mov %rdx, w2
 xor R32(w3), R32(w3)
 mov (up,n,8), %rax
 jmp L(mul_1_entry_1)

L(mul_1_prologue_2):
 add $-2, n
 lea L(addmul_outer_2)(%rip), outer_addr
 mov %rax, w0
 mov %rdx, w1
 mov 24(up,n,8), %rax
 xor R32(w2), R32(w2)
 xor R32(w3), R32(w3)
 jmp L(mul_1_entry_2)


 C this loop is 10 c/loop = 2.5 c/l on K8, for all up/rp alignments

 ALIGN(16)
L(mul_1_top):
 mov w0, -16(rp,n,8)
 add %rax, w1
 mov (up,n,8), %rax
 adc %rdx, w2
L(mul_1_entry_1):
 xor R32(w0), R32(w0)
 mul v0
 mov w1, -8(rp,n,8)
 add %rax, w2
 adc %rdx, w3
L(mul_1_entry_0):
 mov 8(up,n,8), %rax
 mul v0
 mov w2, (rp,n,8)
 add %rax, w3
 adc %rdx, w0
L(mul_1_entry_3):
 mov 16(up,n,8), %rax
 mul v0
 mov w3, 8(rp,n,8)
 xor R32(w2), R32(w2) C zero
 mov w2, w3   C zero
 add %rax, w0
 mov 24(up,n,8), %rax
 mov w2, w1   C zero
 adc %rdx, w1
L(mul_1_entry_2):
 mul v0
 add $4, n
 js L(mul_1_top)

 mov w0, -16(rp)
 add %rax, w1
 mov w1, -8(rp)
 adc %rdx, w2
 mov w2, (rp)

 add $-1, vn   C vn -= 1
 jz L(ret)

 mov 8(vp), v0
 mov 16(vp), v1

 lea 8(vp), vp  C vp += 1
 lea 8(rp), rp  C rp += 1

 jmp *outer_addr

C ===========================================================
C     mul_2 for vp[0], vp[1] if vn is even

 ALIGN(16)
L(mul_2):
 mov 8(vp), v1

 and $3, R32(w0)
 jz L(mul_2_prologue_0)
 cmp $2, R32(w0)
 jz L(mul_2_prologue_2)
 jc L(mul_2_prologue_1)

L(mul_2_prologue_3):
 lea L(addmul_outer_3)(%rip), outer_addr
 add $2, n
 mov %rax, -16(rp,n,8)
 mov %rdx, w2
 xor R32(w3), R32(w3)
 xor R32(w0), R32(w0)
 mov -16(up,n,8), %rax
 jmp L(mul_2_entry_3)

 ALIGN(16)
L(mul_2_prologue_0):
 add $3, n
 mov %rax, w0
 mov %rdx, w1
 xor R32(w2), R32(w2)
 mov -24(up,n,8), %rax
 lea L(addmul_outer_0)(%rip), outer_addr
 jmp L(mul_2_entry_0)

 ALIGN(16)
L(mul_2_prologue_1):
 mov %rax, w3
 mov %rdx, w0
 xor R32(w1), R32(w1)
 lea L(addmul_outer_1)(%rip), outer_addr
 jmp L(mul_2_entry_1)

 ALIGN(16)
L(mul_2_prologue_2):
 add $1, n
 lea L(addmul_outer_2)(%rip), outer_addr
 mov $0, R32(w0)
 mov $0, R32(w1)
 mov %rax, w2
 mov -8(up,n,8), %rax
 mov %rdx, w3
 jmp L(mul_2_entry_2)

 C this loop is 18 c/loop = 2.25 c/l on K8, for all up/rp alignments

 ALIGN(16)
L(mul_2_top):
 mov -32(up,n,8), %rax
 mul v1
 add %rax, w0
 adc %rdx, w1
 mov -24(up,n,8), %rax
 xor R32(w2), R32(w2)
 mul v0
 add %rax, w0
 mov -24(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w1
 adc $0, R32(w2)
L(mul_2_entry_0):
 mul v1
 add %rax, w1
 mov w0, -24(rp,n,8)
 adc %rdx, w2
 mov -16(up,n,8), %rax
 mul v0
 mov $0, R32(w3)
 add %rax, w1
 adc %rdx, w2
 mov -16(up,n,8), %rax
 adc $0, R32(w3)
 mov $0, R32(w0)
 mov w1, -16(rp,n,8)
L(mul_2_entry_3):
 mul v1
 add %rax, w2
 mov -8(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w3
 mov $0, R32(w1)
 mul v0
 add %rax, w2
 mov -8(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w3
 adc R32(w1), R32(w0) C adc $0, w0
L(mul_2_entry_2):
 mul v1
 add %rax, w3
 mov w2, -8(rp,n,8)
 adc %rdx, w0
 mov (up,n,8), %rax
 mul v0
 add %rax, w3
 adc %rdx, w0
 adc $0, R32(w1)
L(mul_2_entry_1):
 add $4, n
 mov w3, -32(rp,n,8)
 js L(mul_2_top)

 mov -32(up,n,8), %rax C FIXME: n is constant
 mul v1
 add %rax, w0
 mov w0, (rp)
 adc %rdx, w1
 mov w1, 8(rp)

 add $-2, vn   C vn -= 2
 jz L(ret)

 mov 16(vp), v0
 mov 24(vp), v1

 lea 16(vp), vp  C vp += 2
 lea 16(rp), rp  C rp += 2

 jmp *outer_addr


C ===========================================================
C     addmul_2 for remaining vp's

 C in the following prologues, we reuse un to store the
 C adjusted value of n that is reloaded on each iteration

L(addmul_outer_0):
 add $3, un
 lea 0(%rip), outer_addr

 mov un, n
 mov -24(up,un,8), %rax
 mul v0
 mov %rax, w0
 mov -24(up,un,8), %rax
 mov %rdx, w1
 xor R32(w2), R32(w2)
 jmp L(addmul_entry_0)

L(addmul_outer_1):
 mov un, n
 mov (up,un,8), %rax
 mul v0
 mov %rax, w3
 mov (up,un,8), %rax
 mov %rdx, w0
 xor R32(w1), R32(w1)
 jmp L(addmul_entry_1)

L(addmul_outer_2):
 add $1, un
 lea 0(%rip), outer_addr

 mov un, n
 mov -8(up,un,8), %rax
 mul v0
 xor R32(w0), R32(w0)
 mov %rax, w2
 xor R32(w1), R32(w1)
 mov %rdx, w3
 mov -8(up,un,8), %rax
 jmp L(addmul_entry_2)

L(addmul_outer_3):
 add $2, un
 lea 0(%rip), outer_addr

 mov un, n
 mov -16(up,un,8), %rax
 xor R32(w3), R32(w3)
 mul v0
 mov %rax, w1
 mov -16(up,un,8), %rax
 mov %rdx, w2
 jmp L(addmul_entry_3)

 C this loop is 19 c/loop = 2.375 c/l on K8, for all up/rp alignments

 ALIGN(16)
L(addmul_top):
 add w3, -32(rp,n,8)
 adc %rax, w0
 mov -24(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w1
 xor R32(w2), R32(w2)
 mul v0
 add %rax, w0
 mov -24(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w1
 adc R32(w2), R32(w2) C adc $0, w2
L(addmul_entry_0):
 mul v1
 xor R32(w3), R32(w3)
 add w0, -24(rp,n,8)
 adc %rax, w1
 mov -16(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w2
 mul v0
 add %rax, w1
 mov -16(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w2
 adc $0, R32(w3)
L(addmul_entry_3):
 mul v1
 add w1, -16(rp,n,8)
 adc %rax, w2
 mov -8(up,n,8), %rax
 adc %rdx, w3
 mul v0
 xor R32(w0), R32(w0)
 add %rax, w2
 adc %rdx, w3
 mov $0, R32(w1)
 mov -8(up,n,8), %rax
 adc R32(w1), R32(w0) C adc $0, w0
L(addmul_entry_2):
 mul v1
 add w2, -8(rp,n,8)
 adc %rax, w3
 adc %rdx, w0
 mov (up,n,8), %rax
 mul v0
 add %rax, w3
 mov (up,n,8), %rax
 adc %rdx, w0
 adc $0, R32(w1)
L(addmul_entry_1):
 mul v1
 add $4, n
 js L(addmul_top)

 add w3, -8(rp)
 adc %rax, w0
 mov w0, (rp)
 adc %rdx, w1
 mov w1, 8(rp)

 add $-2, vn   C vn -= 2
 jz L(ret)

 lea 16(rp), rp  C rp += 2
 lea 16(vp), vp  C vp += 2

 mov (vp), v0
 mov 8(vp), v1

 jmp *outer_addr

 ALIGN(16)
L(ret): pop %r15
 pop %r14
 pop %r13
 pop %r12
 pop %rbp
 pop %rbx
 FUNC_EXIT()
 ret

EPILOGUE()