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diff --git a/intern/cycles/util/util_avxi.h b/intern/cycles/util/util_avxi.h new file mode 100644 index 00000000000..e658a4f848f --- /dev/null +++ b/intern/cycles/util/util_avxi.h @@ -0,0 +1,745 @@ +/* + * Copyright 2009-2013 Intel Corporation + * + * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); + * you may not use this file except in compliance with the License. + * You may obtain a copy of the License at + * + * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 + * + * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software + * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, + * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. + * See the License for the specific language governing permissions and + * limitations under the License. + */ + +#ifndef __UTIL_AVXI_H__ +#define __UTIL_AVXI_H__ + +CCL_NAMESPACE_BEGIN + +struct avxb; + +struct avxi { + typedef avxb Mask; // mask type for us + enum { size = 8 }; // number of SIMD elements + union { // data + __m256i m256; +#if !defined(__KERNEL_AVX2__) + struct { + __m128i l, h; + }; +#endif + int32_t v[8]; + }; + + //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + /// Constructors, Assignment & Cast Operators + //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + + __forceinline avxi() + { + } + __forceinline avxi(const avxi &a) + { + m256 = a.m256; + } + __forceinline avxi &operator=(const avxi &a) + { + m256 = a.m256; + return *this; + } + + __forceinline avxi(const __m256i a) : m256(a) + { + } + __forceinline operator const __m256i &(void)const + { + return m256; + } + __forceinline operator __m256i &(void) + { + return m256; + } + + __forceinline explicit avxi(const ssei &a) + : m256(_mm256_insertf128_si256(_mm256_castsi128_si256(a), a, 1)) + { + } + __forceinline avxi(const ssei &a, const ssei &b) + : m256(_mm256_insertf128_si256(_mm256_castsi128_si256(a), b, 1)) + { + } +#if defined(__KERNEL_AVX2__) + __forceinline avxi(const __m128i &a, const __m128i &b) + : m256(_mm256_insertf128_si256(_mm256_castsi128_si256(a), b, 1)) + { + } +#else + __forceinline avxi(const __m128i &a, const __m128i &b) : l(a), h(b) + { + } +#endif + __forceinline explicit avxi(const int32_t *const a) + : m256(_mm256_castps_si256(_mm256_loadu_ps((const float *)a))) + { + } + __forceinline avxi(int32_t a) : m256(_mm256_set1_epi32(a)) + { + } + __forceinline avxi(int32_t a, int32_t b) : m256(_mm256_set_epi32(b, a, b, a, b, a, b, a)) + { + } + __forceinline avxi(int32_t a, int32_t b, int32_t c, int32_t d) + : m256(_mm256_set_epi32(d, c, b, a, d, c, b, a)) + { + } + __forceinline avxi( + int32_t a, int32_t b, int32_t c, int32_t d, int32_t e, int32_t f, int32_t g, int32_t h) + : m256(_mm256_set_epi32(h, g, f, e, d, c, b, a)) + { + } + + __forceinline explicit avxi(const __m256 a) : m256(_mm256_cvtps_epi32(a)) + { + } + + //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + /// Constants + //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + + __forceinline avxi(ZeroTy) : m256(_mm256_setzero_si256()) + { + } +#if defined(__KERNEL_AVX2__) + __forceinline avxi(OneTy) : m256(_mm256_set1_epi32(1)) + { + } + __forceinline avxi(PosInfTy) : m256(_mm256_set1_epi32(pos_inf)) + { + } + __forceinline avxi(NegInfTy) : m256(_mm256_set1_epi32(neg_inf)) + { + } +#else + __forceinline avxi(OneTy) : m256(_mm256_set_epi32(1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1)) + { + } + __forceinline avxi(PosInfTy) + : m256(_mm256_set_epi32( + pos_inf, pos_inf, pos_inf, pos_inf, pos_inf, pos_inf, pos_inf, pos_inf)) + { + } + __forceinline avxi(NegInfTy) + : m256(_mm256_set_epi32( + neg_inf, neg_inf, neg_inf, neg_inf, neg_inf, neg_inf, neg_inf, neg_inf)) + { + } +#endif + __forceinline avxi(StepTy) : m256(_mm256_set_epi32(7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, 0)) + { + } + + //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + /// Array Access + //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + + __forceinline const int32_t &operator[](const size_t i) const + { + assert(i < 8); + return v[i]; + } + __forceinline int32_t &operator[](const size_t i) + { + assert(i < 8); + return v[i]; + } +}; + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Unary Operators +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +__forceinline const avxi cast(const __m256 &a) +{ + return _mm256_castps_si256(a); +} +__forceinline const avxi operator+(const avxi &a) +{ + return a; +} +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator-(const avxi &a) +{ + return _mm256_sub_epi32(_mm256_setzero_si256(), a.m256); +} +__forceinline const avxi abs(const avxi &a) +{ + return _mm256_abs_epi32(a.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator-(const avxi &a) +{ + return avxi(_mm_sub_epi32(_mm_setzero_si128(), a.l), _mm_sub_epi32(_mm_setzero_si128(), a.h)); +} +__forceinline const avxi abs(const avxi &a) +{ + return avxi(_mm_abs_epi32(a.l), _mm_abs_epi32(a.h)); +} +#endif + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Binary Operators +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator+(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_add_epi32(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator+(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxi(_mm_add_epi32(a.l, b.l), _mm_add_epi32(a.h, b.h)); +} +#endif +__forceinline const avxi operator+(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a + avxi(b); +} +__forceinline const avxi operator+(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) + b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator-(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_sub_epi32(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator-(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxi(_mm_sub_epi32(a.l, b.l), _mm_sub_epi32(a.h, b.h)); +} +#endif +__forceinline const avxi operator-(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a - avxi(b); +} +__forceinline const avxi operator-(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) - b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator*(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_mullo_epi32(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator*(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxi(_mm_mullo_epi32(a.l, b.l), _mm_mullo_epi32(a.h, b.h)); +} +#endif +__forceinline const avxi operator*(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a * avxi(b); +} +__forceinline const avxi operator*(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) * b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator&(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_and_si256(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator&(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_and_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _mm256_castsi256_ps(b))); +} +#endif +__forceinline const avxi operator&(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a & avxi(b); +} +__forceinline const avxi operator&(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) & b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator|(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_or_si256(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator|(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_or_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _mm256_castsi256_ps(b))); +} +#endif +__forceinline const avxi operator|(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a | avxi(b); +} +__forceinline const avxi operator|(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) | b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator^(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_xor_si256(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi operator^(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_xor_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _mm256_castsi256_ps(b))); +} +#endif +__forceinline const avxi operator^(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a ^ avxi(b); +} +__forceinline const avxi operator^(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) ^ b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi operator<<(const avxi &a, const int32_t n) +{ + return _mm256_slli_epi32(a.m256, n); +} +__forceinline const avxi operator>>(const avxi &a, const int32_t n) +{ + return _mm256_srai_epi32(a.m256, n); +} + +__forceinline const avxi sra(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return _mm256_srai_epi32(a.m256, b); +} +__forceinline const avxi srl(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return _mm256_srli_epi32(a.m256, b); +} +#else +__forceinline const avxi operator<<(const avxi &a, const int32_t n) +{ + return avxi(_mm_slli_epi32(a.l, n), _mm_slli_epi32(a.h, n)); +} +__forceinline const avxi operator>>(const avxi &a, const int32_t n) +{ + return avxi(_mm_srai_epi32(a.l, n), _mm_srai_epi32(a.h, n)); +} + +__forceinline const avxi sra(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return avxi(_mm_srai_epi32(a.l, b), _mm_srai_epi32(a.h, b)); +} +__forceinline const avxi srl(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return avxi(_mm_srli_epi32(a.l, b), _mm_srli_epi32(a.h, b)); +} +#endif + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi min(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_min_epi32(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi min(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxi(_mm_min_epi32(a.l, b.l), _mm_min_epi32(a.h, b.h)); +} +#endif +__forceinline const avxi min(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return min(a, avxi(b)); +} +__forceinline const avxi min(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return min(avxi(a), b); +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxi max(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_max_epi32(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline const avxi max(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxi(_mm_max_epi32(a.l, b.l), _mm_max_epi32(a.h, b.h)); +} +#endif +__forceinline const avxi max(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return max(a, avxi(b)); +} +__forceinline const avxi max(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return max(avxi(a), b); +} + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Assignment Operators +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +__forceinline avxi &operator+=(avxi &a, const avxi &b) +{ + return a = a + b; +} +__forceinline avxi &operator+=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a + b; +} + +__forceinline avxi &operator-=(avxi &a, const avxi &b) +{ + return a = a - b; +} +__forceinline avxi &operator-=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a - b; +} + +__forceinline avxi &operator*=(avxi &a, const avxi &b) +{ + return a = a * b; +} +__forceinline avxi &operator*=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a * b; +} + +__forceinline avxi &operator&=(avxi &a, const avxi &b) +{ + return a = a & b; +} +__forceinline avxi &operator&=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a & b; +} + +__forceinline avxi &operator|=(avxi &a, const avxi &b) +{ + return a = a | b; +} +__forceinline avxi &operator|=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a | b; +} + +__forceinline avxi &operator^=(avxi &a, const avxi &b) +{ + return a = a ^ b; +} +__forceinline avxi &operator^=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a ^ b; +} + +__forceinline avxi &operator<<=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a << b; +} +__forceinline avxi &operator>>=(avxi &a, const int32_t b) +{ + return a = a >> b; +} + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Comparison Operators + Select +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxb operator==(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castsi256_ps(_mm256_cmpeq_epi32(a.m256, b.m256)); +} +#else +__forceinline const avxb operator==(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxb(_mm_castsi128_ps(_mm_cmpeq_epi32(a.l, b.l)), + _mm_castsi128_ps(_mm_cmpeq_epi32(a.h, b.h))); +} +#endif +__forceinline const avxb operator==(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a == avxi(b); +} +__forceinline const avxb operator==(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) == b; +} + +__forceinline const avxb operator!=(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return !(a == b); +} +__forceinline const avxb operator!=(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a != avxi(b); +} +__forceinline const avxb operator!=(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) != b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxb operator<(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castsi256_ps(_mm256_cmpgt_epi32(b.m256, a.m256)); +} +#else +__forceinline const avxb operator<(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxb(_mm_castsi128_ps(_mm_cmplt_epi32(a.l, b.l)), + _mm_castsi128_ps(_mm_cmplt_epi32(a.h, b.h))); +} +#endif +__forceinline const avxb operator<(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a < avxi(b); +} +__forceinline const avxb operator<(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) < b; +} + +__forceinline const avxb operator>=(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return !(a < b); +} +__forceinline const avxb operator>=(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a >= avxi(b); +} +__forceinline const avxb operator>=(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) >= b; +} + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline const avxb operator>(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castsi256_ps(_mm256_cmpgt_epi32(a.m256, b.m256)); +} +#else +__forceinline const avxb operator>(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return avxb(_mm_castsi128_ps(_mm_cmpgt_epi32(a.l, b.l)), + _mm_castsi128_ps(_mm_cmpgt_epi32(a.h, b.h))); +} +#endif +__forceinline const avxb operator>(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a > avxi(b); +} +__forceinline const avxb operator>(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) > b; +} + +__forceinline const avxb operator<=(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return !(a > b); +} +__forceinline const avxb operator<=(const avxi &a, const int32_t b) +{ + return a <= avxi(b); +} +__forceinline const avxb operator<=(const int32_t a, const avxi &b) +{ + return avxi(a) <= b; +} + +__forceinline const avxi select(const avxb &m, const avxi &t, const avxi &f) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_blendv_ps(_mm256_castsi256_ps(f), _mm256_castsi256_ps(t), m)); +} + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Movement/Shifting/Shuffling Functions +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +#if defined(__KERNEL_AVX2__) +__forceinline avxi unpacklo(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_unpacklo_epi32(a.m256, b.m256); +} +__forceinline avxi unpackhi(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_unpackhi_epi32(a.m256, b.m256); +} +#else +__forceinline avxi unpacklo(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_unpacklo_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _mm256_castsi256_ps(b))); +} +__forceinline avxi unpackhi(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_unpackhi_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _mm256_castsi256_ps(b))); +} +#endif + +template<size_t i> __forceinline const avxi shuffle(const avxi &a) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_permute_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _MM_SHUFFLE(i, i, i, i))); +} + +template<size_t i0, size_t i1> __forceinline const avxi shuffle(const avxi &a) +{ + return _mm256_permute2f128_si256(a, a, (i1 << 4) | (i0 << 0)); +} + +template<size_t i0, size_t i1> __forceinline const avxi shuffle(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_permute2f128_si256(a, b, (i1 << 4) | (i0 << 0)); +} + +template<size_t i0, size_t i1, size_t i2, size_t i3> +__forceinline const avxi shuffle(const avxi &a) +{ + return _mm256_castps_si256( + _mm256_permute_ps(_mm256_castsi256_ps(a), _MM_SHUFFLE(i3, i2, i1, i0))); +} + +template<size_t i0, size_t i1, size_t i2, size_t i3> +__forceinline const avxi shuffle(const avxi &a, const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_shuffle_ps( + _mm256_castsi256_ps(a), _mm256_castsi256_ps(b), _MM_SHUFFLE(i3, i2, i1, i0))); +} + +template<> __forceinline const avxi shuffle<0, 0, 2, 2>(const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_moveldup_ps(_mm256_castsi256_ps(b))); +} +template<> __forceinline const avxi shuffle<1, 1, 3, 3>(const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_movehdup_ps(_mm256_castsi256_ps(b))); +} +template<> __forceinline const avxi shuffle<0, 1, 0, 1>(const avxi &b) +{ + return _mm256_castps_si256( + _mm256_castpd_ps(_mm256_movedup_pd(_mm256_castps_pd(_mm256_castsi256_ps(b))))); +} + +__forceinline const avxi broadcast(const int *ptr) +{ + return _mm256_castps_si256(_mm256_broadcast_ss((const float *)ptr)); +} +template<size_t i> __forceinline const avxi insert(const avxi &a, const ssei &b) +{ + return _mm256_insertf128_si256(a, b, i); +} +template<size_t i> __forceinline const ssei extract(const avxi &a) +{ + return _mm256_extractf128_si256(a, i); +} + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Reductions +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +__forceinline const avxi vreduce_min2(const avxi &v) +{ + return min(v, shuffle<1, 0, 3, 2>(v)); +} +__forceinline const avxi vreduce_min4(const avxi &v) +{ + avxi v1 = vreduce_min2(v); + return min(v1, shuffle<2, 3, 0, 1>(v1)); +} +__forceinline const avxi vreduce_min(const avxi &v) +{ + avxi v1 = vreduce_min4(v); + return min(v1, shuffle<1, 0>(v1)); +} + +__forceinline const avxi vreduce_max2(const avxi &v) +{ + return max(v, shuffle<1, 0, 3, 2>(v)); +} +__forceinline const avxi vreduce_max4(const avxi &v) +{ + avxi v1 = vreduce_max2(v); + return max(v1, shuffle<2, 3, 0, 1>(v1)); +} +__forceinline const avxi vreduce_max(const avxi &v) +{ + avxi v1 = vreduce_max4(v); + return max(v1, shuffle<1, 0>(v1)); +} + +__forceinline const avxi vreduce_add2(const avxi &v) +{ + return v + shuffle<1, 0, 3, 2>(v); +} +__forceinline const avxi vreduce_add4(const avxi &v) +{ + avxi v1 = vreduce_add2(v); + return v1 + shuffle<2, 3, 0, 1>(v1); +} +__forceinline const avxi vreduce_add(const avxi &v) +{ + avxi v1 = vreduce_add4(v); + return v1 + shuffle<1, 0>(v1); +} + +__forceinline int reduce_min(const avxi &v) +{ + return extract<0>(extract<0>(vreduce_min(v))); +} +__forceinline int reduce_max(const avxi &v) +{ + return extract<0>(extract<0>(vreduce_max(v))); +} +__forceinline int reduce_add(const avxi &v) +{ + return extract<0>(extract<0>(vreduce_add(v))); +} + +__forceinline size_t select_min(const avxi &v) +{ + return __bsf(movemask(v == vreduce_min(v))); +} +__forceinline size_t select_max(const avxi &v) +{ + return __bsf(movemask(v == vreduce_max(v))); +} + +__forceinline size_t select_min(const avxb &valid, const avxi &v) +{ + const avxi a = select(valid, v, avxi(pos_inf)); + return __bsf(movemask(valid & (a == vreduce_min(a)))); +} +__forceinline size_t select_max(const avxb &valid, const avxi &v) +{ + const avxi a = select(valid, v, avxi(neg_inf)); + return __bsf(movemask(valid & (a == vreduce_max(a)))); +} + +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// +/// Output Operators +//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// + +ccl_device_inline void print_avxi(const char *label, const avxi &a) +{ + printf("%s: %d %d %d %d %d %d %d %d\n", label, a[0], a[1], a[2], a[3], a[4], a[5], a[6], a[7]); +} + +CCL_NAMESPACE_END + +#endif |