1 /**
2  * This file has no copyright assigned and is placed in the Public Domain.
3  * This file is part of the mingw-w64 runtime package.
4  * No warranty is given; refer to the file DISCLAIMER.PD within this package.
5  */
6 #ifndef _FVEC_H_INCLUDED
7 #define _FVEC_H_INCLUDED
8 
9 #ifndef RC_INVOKED
10 #ifndef __cplusplus
11 #error ERROR: This file is only supported in C++ compilations!
12 #endif
13 
14 #include <intrin.h>
15 #include <assert.h>
16 #include <ivec.h>
17 #include <crtdefs.h>
18 
19 #if defined(_ENABLE_VEC_DEBUG)
20 #include <iostream>
21 #endif
22 
23 #pragma pack(push,_CRT_PACKING)
24 
25 #ifdef __SSE__
26 
27 #pragma pack(push,16)
28 
29 #define EXPLICIT explicit
30 
31 class F32vec4 {
32 protected:
33   __m128 vec;
34 public:
F32vec4()35   F32vec4() {}
F32vec4(__m128 m)36   F32vec4(__m128 m) { vec = m;}
F32vec4(float f3,float f2,float f1,float f0)37   F32vec4(float f3,float f2,float f1,float f0) { vec= _mm_set_ps(f3,f2,f1,f0); }
F32vec4(float f)38   EXPLICIT F32vec4(float f) { vec = _mm_set_ps1(f); }
F32vec4(double d)39   EXPLICIT F32vec4(double d) { vec = _mm_set_ps1((float) d); }
40   F32vec4& operator =(float f) { vec = _mm_set_ps1(f); return *this; }
41   F32vec4& operator =(double d) { vec = _mm_set_ps1((float) d); return *this; }
__m128()42   operator __m128() const { return vec; }
43   friend F32vec4 operator &(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_and_ps(a,b); }
44   friend F32vec4 operator |(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_or_ps(a,b); }
45   friend F32vec4 operator ^(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_xor_ps(a,b); }
46   friend F32vec4 operator +(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_add_ps(a,b); }
47   friend F32vec4 operator -(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_sub_ps(a,b); }
48   friend F32vec4 operator *(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_mul_ps(a,b); }
49   friend F32vec4 operator /(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_div_ps(a,b); }
50   F32vec4& operator =(const F32vec4 &a) { vec = a.vec; return *this; }
51   F32vec4& operator =(const __m128 &avec) { vec = avec; return *this; }
52   F32vec4& operator +=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_add_ps(vec,a); }
53   F32vec4& operator -=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_sub_ps(vec,a); }
54   F32vec4& operator *=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_mul_ps(vec,a); }
55   F32vec4& operator /=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_div_ps(vec,a); }
56   F32vec4& operator &=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_and_ps(vec,a); }
57   F32vec4& operator |=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_or_ps(vec,a); }
58   F32vec4& operator ^=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_xor_ps(vec,a); }
add_horizontal(F32vec4 & a)59   friend float add_horizontal(F32vec4 &a) {
60     F32vec4 ftemp = _mm_add_ss(a,_mm_add_ss(_mm_shuffle_ps(a,a,1),_mm_add_ss(_mm_shuffle_ps(a,a,2),_mm_shuffle_ps(a,a,3))));
61     return ftemp[0];
62   }
sqrt(const F32vec4 & a)63   friend F32vec4 sqrt(const F32vec4 &a) { return _mm_sqrt_ps(a); }
rcp(const F32vec4 & a)64   friend F32vec4 rcp(const F32vec4 &a) { return _mm_rcp_ps(a); }
rsqrt(const F32vec4 & a)65   friend F32vec4 rsqrt(const F32vec4 &a) { return _mm_rsqrt_ps(a); }
rcp_nr(const F32vec4 & a)66   friend F32vec4 rcp_nr(const F32vec4 &a) {
67     F32vec4 Ra0 = _mm_rcp_ps(a);
68     return _mm_sub_ps(_mm_add_ps(Ra0,Ra0),_mm_mul_ps(_mm_mul_ps(Ra0,a),Ra0));
69   }
rsqrt_nr(const F32vec4 & a)70   friend F32vec4 rsqrt_nr(const F32vec4 &a) {
71     static const F32vec4 fvecf0pt5(0.5f);
72     static const F32vec4 fvecf3pt0(3.0f);
73     F32vec4 Ra0 = _mm_rsqrt_ps(a);
74     return (fvecf0pt5 *Ra0) *(fvecf3pt0 - (a *Ra0) *Ra0);
75 
76   }
77 #define Fvec32s4_COMP(op) friend F32vec4 cmp##op (const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_cmp##op##_ps(a,b); }
78   Fvec32s4_COMP(eq)
Fvec32s4_COMP(lt)79     Fvec32s4_COMP(lt)
80     Fvec32s4_COMP(le)
81     Fvec32s4_COMP(gt)
82     Fvec32s4_COMP(ge)
83     Fvec32s4_COMP(neq)
84     Fvec32s4_COMP(nlt)
85     Fvec32s4_COMP(nle)
86     Fvec32s4_COMP(ngt)
87     Fvec32s4_COMP(nge)
88 #undef Fvec32s4_COMP
89 
90     friend F32vec4 simd_min(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_min_ps(a,b); }
simd_max(const F32vec4 & a,const F32vec4 & b)91   friend F32vec4 simd_max(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_max_ps(a,b); }
92 
93 #if defined(_ENABLE_VEC_DEBUG)
94   friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os,const F32vec4 &a) {
95     float *fp = (float*)&a;
96     os << "[3]:" << *(fp+3)
97       << " [2]:" << *(fp+2)
98       << " [1]:" << *(fp+1)
99       << " [0]:" << *fp;
100     return os;
101   }
102 #endif
103   const float& operator[](int i) const {
104     assert((0 <= i) && (i <= 3));
105     float *fp = (float*)&vec;
106     return *(fp+i);
107   }
108   float& operator[](int i) {
109     assert((0 <= i) && (i <= 3));
110     float *fp = (float*)&vec;
111     return *(fp+i);
112   }
113 };
114 
unpack_low(const F32vec4 & a,const F32vec4 & b)115 inline F32vec4 unpack_low(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_unpacklo_ps(a,b); }
unpack_high(const F32vec4 & a,const F32vec4 & b)116 inline F32vec4 unpack_high(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_unpackhi_ps(a,b); }
move_mask(const F32vec4 & a)117 inline int move_mask(const F32vec4 &a) { return _mm_movemask_ps(a); }
loadu(F32vec4 & a,float * p)118 inline void loadu(F32vec4 &a,float *p) { a = _mm_loadu_ps(p); }
storeu(float * p,const F32vec4 & a)119 inline void storeu(float *p,const F32vec4 &a) { _mm_storeu_ps(p,a); }
store_nta(float * p,F32vec4 & a)120 inline void store_nta(float *p,F32vec4 &a) { _mm_stream_ps(p,a); }
121 
122 #define Fvec32s4_SELECT(op) inline F32vec4 select_##op (const F32vec4 &a,const F32vec4 &b,const F32vec4 &c,const F32vec4 &d) { F32vec4 mask = _mm_cmp##op##_ps(a,b); return((mask & c) | F32vec4((_mm_andnot_ps(mask,d)))); }
123 Fvec32s4_SELECT(eq)
Fvec32s4_SELECT(lt)124 Fvec32s4_SELECT(lt)
125 Fvec32s4_SELECT(le)
126 Fvec32s4_SELECT(gt)
127 Fvec32s4_SELECT(ge)
128 Fvec32s4_SELECT(neq)
129 Fvec32s4_SELECT(nlt)
130 Fvec32s4_SELECT(nle)
131 Fvec32s4_SELECT(ngt)
132 Fvec32s4_SELECT(nge)
133 #undef Fvec32s4_SELECT
134 
135 #if 0 /* Commented until required types are defined */
136 inline Is16vec4 simd_max(const Is16vec4 &a,const Is16vec4 &b) { return _m_pmaxsw(a,b); }
137 inline Is16vec4 simd_min(const Is16vec4 &a,const Is16vec4 &b) { return _m_pminsw(a,b); }
138 inline Iu8vec8 simd_max(const Iu8vec8 &a,const Iu8vec8 &b) { return _m_pmaxub(a,b); }
139 inline Iu8vec8 simd_min(const Iu8vec8 &a,const Iu8vec8 &b) { return _m_pminub(a,b); }
140 inline Iu16vec4 simd_avg(const Iu16vec4 &a,const Iu16vec4 &b) { return _m_pavgw(a,b); }
141 inline Iu8vec8 simd_avg(const Iu8vec8 &a,const Iu8vec8 &b) { return _m_pavgb(a,b); }
142 inline int move_mask(const I8vec8 &a) { return _m_pmovmskb(a); }
143 inline Iu16vec4 mul_high(const Iu16vec4 &a,const Iu16vec4 &b) { return _m_pmulhuw(a,b); }
144 inline void mask_move(const I8vec8 &a,const I8vec8 &b,char *addr) { _m_maskmovq(a,b,addr); }
145 inline void store_nta(__m64 *p,M64 &a) { _mm_stream_pi(p,a); }
146 inline int F32vec4ToInt(const F32vec4 &a) { return _mm_cvtt_ss2si(a); }
147 inline Is32vec2 F32vec4ToIs32vec2 (const F32vec4 &a) {
148   __m64 result;
149   result = _mm_cvtt_ps2pi(a);
150   return Is32vec2(result);
151 }
152 #endif
153 
154 inline F32vec4 IntToF32vec4(const F32vec4 &a,int i) {
155   __m128 result;
156   result = _mm_cvt_si2ss(a,i);
157   return F32vec4(result);
158 }
159 
160 #if 0 /* Commented until required types are defined */
161 inline F32vec4 Is32vec2ToF32vec4(const F32vec4 &a,const Is32vec2 &b) {
162   __m128 result;
163   result = _mm_cvt_pi2ps(a,b);
164   return F32vec4(result);
165 }
166 #endif
167 
168 class F32vec1 {
169 protected:
170   __m128 vec;
171 public:
F32vec1()172   F32vec1() {}
F32vec1(int i)173   F32vec1(int i) { vec = _mm_cvt_si2ss(vec,i);};
F32vec1(float f)174   EXPLICIT F32vec1(float f) { vec = _mm_set_ss(f); }
F32vec1(double d)175   EXPLICIT F32vec1(double d) { vec = _mm_set_ss((float) d); }
F32vec1(__m128 m)176   F32vec1(__m128 m) { vec = m; }
__m128()177   operator __m128() const { return vec; }
178   friend F32vec1 operator &(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_and_ps(a,b); }
179   friend F32vec1 operator |(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_or_ps(a,b); }
180   friend F32vec1 operator ^(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_xor_ps(a,b); }
181   friend F32vec1 operator +(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_add_ss(a,b); }
182   friend F32vec1 operator -(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_sub_ss(a,b); }
183   friend F32vec1 operator *(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_mul_ss(a,b); }
184   friend F32vec1 operator /(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_div_ss(a,b); }
185   F32vec1& operator +=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_add_ss(vec,a); }
186   F32vec1& operator -=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_sub_ss(vec,a); }
187   F32vec1& operator *=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_mul_ss(vec,a); }
188   F32vec1& operator /=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_div_ss(vec,a); }
189   F32vec1& operator &=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_and_ps(vec,a); }
190   F32vec1& operator |=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_or_ps(vec,a); }
191   F32vec1& operator ^=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_xor_ps(vec,a); }
sqrt(const F32vec1 & a)192   friend F32vec1 sqrt(const F32vec1 &a) { return _mm_sqrt_ss(a); }
rcp(const F32vec1 & a)193   friend F32vec1 rcp(const F32vec1 &a) { return _mm_rcp_ss(a); }
rsqrt(const F32vec1 & a)194   friend F32vec1 rsqrt(const F32vec1 &a) { return _mm_rsqrt_ss(a); }
rcp_nr(const F32vec1 & a)195   friend F32vec1 rcp_nr(const F32vec1 &a) {
196     F32vec1 Ra0 = _mm_rcp_ss(a);
197     return _mm_sub_ss(_mm_add_ss(Ra0,Ra0),_mm_mul_ss(_mm_mul_ss(Ra0,a),Ra0));
198   }
rsqrt_nr(const F32vec1 & a)199   friend F32vec1 rsqrt_nr(const F32vec1 &a) {
200     static const F32vec1 fvecf0pt5(0.5f);
201     static const F32vec1 fvecf3pt0(3.0f);
202     F32vec1 Ra0 = _mm_rsqrt_ss(a);
203     return (fvecf0pt5 *Ra0) *(fvecf3pt0 - (a *Ra0) *Ra0);
204   }
205 #define Fvec32s1_COMP(op) friend F32vec1 cmp##op (const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_cmp##op##_ss(a,b); }
206   Fvec32s1_COMP(eq)
Fvec32s1_COMP(lt)207     Fvec32s1_COMP(lt)
208     Fvec32s1_COMP(le)
209     Fvec32s1_COMP(gt)
210     Fvec32s1_COMP(ge)
211     Fvec32s1_COMP(neq)
212     Fvec32s1_COMP(nlt)
213     Fvec32s1_COMP(nle)
214     Fvec32s1_COMP(ngt)
215     Fvec32s1_COMP(nge)
216 #undef Fvec32s1_COMP
217 
218     friend F32vec1 simd_min(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_min_ss(a,b); }
simd_max(const F32vec1 & a,const F32vec1 & b)219   friend F32vec1 simd_max(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_max_ss(a,b); }
220 
221 #if defined(_ENABLE_VEC_DEBUG)
222   friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os,const F32vec1 &a) {
223     float *fp = (float*)&a;
224     os << "float:" << *fp;
225     return os;
226   }
227 #endif
228 };
229 
230 #define Fvec32s1_SELECT(op) inline F32vec1 select_##op (const F32vec1 &a,const F32vec1 &b,const F32vec1 &c,const F32vec1 &d) { F32vec1 mask = _mm_cmp##op##_ss(a,b); return((mask & c) | F32vec1((_mm_andnot_ps(mask,d)))); }
231 Fvec32s1_SELECT(eq)
Fvec32s1_SELECT(lt)232 Fvec32s1_SELECT(lt)
233 Fvec32s1_SELECT(le)
234 Fvec32s1_SELECT(gt)
235 Fvec32s1_SELECT(ge)
236 Fvec32s1_SELECT(neq)
237 Fvec32s1_SELECT(nlt)
238 Fvec32s1_SELECT(nle)
239 Fvec32s1_SELECT(ngt)
240 Fvec32s1_SELECT(nge)
241 #undef Fvec32s1_SELECT
242 
243 inline int F32vec1ToInt(const F32vec1 &a)
244 {
245   return _mm_cvtt_ss2si(a);
246 }
247 
248 #pragma pack(pop)
249 
250 #endif /* #ifdef __SSE__ */
251 #pragma pack(pop)
252 #endif
253 #endif
254