git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/i386/fft_sse.c

   1 /*
   2  * FFT/MDCT transform with SSE optimizations
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   4  *
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  18  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  20  */
  21 #include "dsputil.h"
  22
  23 static const int p1p1p1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
  24     { 0, 0, 0, 1 << 31 };
  25
  26 static const int p1p1m1p1[4] __attribute__((aligned(16))) =
  27     { 0, 0, 1 << 31, 0 };
  28
  29 static const int p1p1m1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
  30     { 0, 0, 1 << 31, 1 << 31 };
  31
  32 static const int p1m1p1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
  33     { 0, 1 << 31, 0, 1 << 31 };
  34
  35 static const int m1m1m1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
  36     { 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31 };
  37
  38 #if 0
  39 static void print_v4sf(const char *str, __m128 a)
  40 {
  41     float *p = (float *)&a;
  42     printf("%s: %f %f %f %f\n",
  43            str, p[0], p[1], p[2], p[3]);
  44 }
  45 #endif
  46
  47 /* XXX: handle reverse case */
  48 void ff_fft_calc_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z)
  49 {
  50     int ln = s->nbits;
  51     long i, j;
  52     long nblocks, nloops;
  53     FFTComplex *p, *cptr;
  54
  55     asm volatile(
  56         "movaps %0, %%xmm4 \n\t"
  57         "movaps %1, %%xmm5 \n\t"
  58         ::"m"(*p1p1m1m1),
  59           "m"(*(s->inverse ? p1p1m1p1 : p1p1p1m1))
  60     );
  61
  62     i = 8 << ln;
  63     asm volatile(
  64         "1: \n\t"
  65         "sub $32, %0 \n\t"
  66         /* do the pass 0 butterfly */
  67         "movaps   (%0,%1), %%xmm0 \n\t"
  68         "movaps    %%xmm0, %%xmm1 \n\t"
  69         "shufps     $0x4E, %%xmm0, %%xmm0 \n\t"
  70         "xorps     %%xmm4, %%xmm1 \n\t"
  71         "addps     %%xmm1, %%xmm0 \n\t"
  72         "movaps 16(%0,%1), %%xmm2 \n\t"
  73         "movaps    %%xmm2, %%xmm3 \n\t"
  74         "shufps     $0x4E, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"
  75         "xorps     %%xmm4, %%xmm3 \n\t"
  76         "addps     %%xmm3, %%xmm2 \n\t"
  77         /* multiply third by -i */
  78         /* by toggling the sign bit */
  79         "shufps     $0xB4, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"
  80         "xorps     %%xmm5, %%xmm2 \n\t"
  81         /* do the pass 1 butterfly */
  82         "movaps    %%xmm0, %%xmm1 \n\t"
  83         "addps     %%xmm2, %%xmm0 \n\t"
  84         "subps     %%xmm2, %%xmm1 \n\t"
  85         "movaps    %%xmm0,   (%0,%1) \n\t"
  86         "movaps    %%xmm1, 16(%0,%1) \n\t"
  87         "jg 1b \n\t"
  88         :"+r"(i)
  89         :"r"(z)
  90     );
  91     /* pass 2 .. ln-1 */
  92
  93     nblocks = 1 << (ln-3);
  94     nloops = 1 << 2;
  95     cptr = s->exptab1;
  96     do {
  97         p = z;
  98         j = nblocks;
  99         do {
 100             i = nloops*8;
 101             asm volatile(
 102                 "1: \n\t"
 103                 "sub $32, %0 \n\t"
 104                 "movaps    (%2,%0), %%xmm1 \n\t"
 105                 "movaps    (%1,%0), %%xmm0 \n\t"
 106                 "movaps  16(%2,%0), %%xmm5 \n\t"
 107                 "movaps  16(%1,%0), %%xmm4 \n\t"
 108                 "movaps     %%xmm1, %%xmm2 \n\t"
 109                 "movaps     %%xmm5, %%xmm6 \n\t"
 110                 "shufps      $0xA0, %%xmm1, %%xmm1 \n\t"
 111                 "shufps      $0xF5, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"
 112                 "shufps      $0xA0, %%xmm5, %%xmm5 \n\t"
 113                 "shufps      $0xF5, %%xmm6, %%xmm6 \n\t"
 114                 "mulps   (%3,%0,2), %%xmm1 \n\t" //  cre*re cim*re
 115                 "mulps 16(%3,%0,2), %%xmm2 \n\t" // -cim*im cre*im
 116                 "mulps 32(%3,%0,2), %%xmm5 \n\t" //  cre*re cim*re
 117                 "mulps 48(%3,%0,2), %%xmm6 \n\t" // -cim*im cre*im
 118                 "addps      %%xmm2, %%xmm1 \n\t"
 119                 "addps      %%xmm6, %%xmm5 \n\t"
 120                 "movaps     %%xmm0, %%xmm3 \n\t"
 121                 "movaps     %%xmm4, %%xmm7 \n\t"
 122                 "addps      %%xmm1, %%xmm0 \n\t"
 123                 "subps      %%xmm1, %%xmm3 \n\t"
 124                 "addps      %%xmm5, %%xmm4 \n\t"
 125                 "subps      %%xmm5, %%xmm7 \n\t"
 126                 "movaps     %%xmm0, (%1,%0) \n\t"
 127                 "movaps     %%xmm3, (%2,%0) \n\t"
 128                 "movaps     %%xmm4, 16(%1,%0) \n\t"
 129                 "movaps     %%xmm7, 16(%2,%0) \n\t"
 130                 "jg 1b \n\t"
 131                 :"+r"(i)
 132                 :"r"(p), "r"(p + nloops), "r"(cptr)
 133             );
 134             p += nloops*2;
 135         } while (--j);
 136         cptr += nloops*2;
 137         nblocks >>= 1;
 138         nloops <<= 1;
 139     } while (nblocks != 0);
 140 }
 141
 142 void ff_imdct_calc_sse(MDCTContext *s, FFTSample *output,
 143                        const FFTSample *input, FFTSample *tmp)
 144 {
 145     long k, n8, n4, n2, n;
 146     const uint16_t *revtab = s->fft.revtab;
 147     const FFTSample *tcos = s->tcos;
 148     const FFTSample *tsin = s->tsin;
 149     const FFTSample *in1, *in2;
 150     FFTComplex *z = (FFTComplex *)tmp;
 151
 152     n = 1 << s->nbits;
 153     n2 = n >> 1;
 154     n4 = n >> 2;
 155     n8 = n >> 3;
 156
 157 #ifdef ARCH_X86_64
 158     asm volatile ("movaps %0, %%xmm8\n\t"::"m"(*p1m1p1m1));
 159 #define P1M1P1M1 "%%xmm8"
 160 #else
 161 #define P1M1P1M1 "%4"
 162 #endif
 163
 164     /* pre rotation */
 165     in1 = input;
 166     in2 = input + n2 - 4;
 167
 168     /* Complex multiplication */
 169     for (k = 0; k < n4; k += 4) {
 170         asm volatile (
 171             "movaps          %0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = r0 X  r1 X : in2
 172             "movaps          %1, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = X  i1 X  i0: in1
 173             "movaps    -16+1*%0, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = r0 X  r1 X : in2
 174             "movaps     16+1*%1, %%xmm7 \n\t"   // xmm7 = X  i1 X  i0: in1
 175             "movlps          %2, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = X  X  R1 R0: tcos
 176             "movlps          %3, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = X  X  I1 I0: tsin
 177             "movlps      8+1*%2, %%xmm5 \n\t"   // xmm5 = X  X  R1 R0: tcos
 178             "movlps      8+1*%3, %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = X  X  I1 I0: tsin
 179             "shufps $95, %%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = r1 r1 r0 r0
 180             "shufps $160,%%xmm3, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = i1 i1 i0 i0
 181             "shufps $95, %%xmm4, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = r1 r1 r0 r0
 182             "shufps $160,%%xmm7, %%xmm7 \n\t"   // xmm7 = i1 i1 i0 i0
 183             "unpcklps    %%xmm2, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = I1 R1 I0 R0
 184             "unpcklps    %%xmm6, %%xmm5 \n\t"   // xmm5 = I1 R1 I0 R0
 185             "movaps      %%xmm1, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = I1 R1 I0 R0
 186             "movaps      %%xmm5, %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = I1 R1 I0 R0
 187             "xorps   "P1M1P1M1", %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -I1 R1 -I0 R0
 188             "xorps   "P1M1P1M1", %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = -I1 R1 -I0 R0
 189             "mulps       %%xmm1, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = rI rR rI rR
 190             "mulps       %%xmm5, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = rI rR rI rR
 191             "shufps $177,%%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = R1 -I1 R0 -I0
 192             "shufps $177,%%xmm6, %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = R1 -I1 R0 -I0
 193             "mulps       %%xmm2, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = Ri -Ii Ri -Ii
 194             "mulps       %%xmm6, %%xmm7 \n\t"   // xmm7 = Ri -Ii Ri -Ii
 195             "addps       %%xmm3, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = result
 196             "addps       %%xmm7, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = result
 197             ::"m"(in2[-2*k]), "m"(in1[2*k]),
 198               "m"(tcos[k]), "m"(tsin[k])
 199 #ifndef ARCH_X86_64
 200               ,"m"(*p1m1p1m1)
 201 #endif
 202         );
 203         /* Should be in the same block, hack for gcc2.95 & gcc3 */
 204         asm (
 205             "movlps      %%xmm0, %0     \n\t"
 206             "movhps      %%xmm0, %1     \n\t"
 207             "movlps      %%xmm4, %2     \n\t"
 208             "movhps      %%xmm4, %3     \n\t"
 209             :"=m"(z[revtab[k]]), "=m"(z[revtab[k + 1]]),
 210              "=m"(z[revtab[k + 2]]), "=m"(z[revtab[k + 3]])
 211         );
 212     }
 213
 214     ff_fft_calc_sse(&s->fft, z);
 215
 216 #ifndef ARCH_X86_64
 217 #undef P1M1P1M1
 218 #define P1M1P1M1 "%3"
 219 #endif
 220
 221     /* post rotation + reordering */
 222     for (k = 0; k < n4; k += 4) {
 223         asm (
 224             "movaps          %0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = i1 r1 i0 r0: z
 225             "movaps     16+1*%0, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = i1 r1 i0 r0: z
 226             "movlps          %1, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = X  X  R1 R0: tcos
 227             "movlps      8+1*%1, %%xmm5 \n\t"   // xmm5 = X  X  R1 R0: tcos
 228             "movaps      %%xmm0, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = i1 r1 i0 r0
 229             "movaps      %%xmm4, %%xmm7 \n\t"   // xmm7 = i1 r1 i0 r0
 230             "movlps          %2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = X  X  I1 I0: tsin
 231             "movlps      8+1*%2, %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = X  X  I1 I0: tsin
 232             "shufps $160,%%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = r1 r1 r0 r0
 233             "shufps $245,%%xmm3, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = i1 i1 i0 i0
 234             "shufps $160,%%xmm4, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = r1 r1 r0 r0
 235             "shufps $245,%%xmm7, %%xmm7 \n\t"   // xmm7 = i1 i1 i0 i0
 236             "unpcklps    %%xmm2, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = I1 R1 I0 R0
 237             "unpcklps    %%xmm6, %%xmm5 \n\t"   // xmm5 = I1 R1 I0 R0
 238             "movaps      %%xmm1, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = I1 R1 I0 R0
 239             "movaps      %%xmm5, %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = I1 R1 I0 R0
 240             "xorps   "P1M1P1M1", %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -I1 R1 -I0 R0
 241             "mulps       %%xmm1, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = rI rR rI rR
 242             "xorps   "P1M1P1M1", %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = -I1 R1 -I0 R0
 243             "mulps       %%xmm5, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = rI rR rI rR
 244             "shufps $177,%%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = R1 -I1 R0 -I0
 245             "shufps $177,%%xmm6, %%xmm6 \n\t"   // xmm6 = R1 -I1 R0 -I0
 246             "mulps       %%xmm2, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = Ri -Ii Ri -Ii
 247             "mulps       %%xmm6, %%xmm7 \n\t"   // xmm7 = Ri -Ii Ri -Ii
 248             "addps       %%xmm3, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = result
 249             "addps       %%xmm7, %%xmm4 \n\t"   // xmm4 = result
 250             "movaps      %%xmm0, %0     \n\t"
 251             "movaps      %%xmm4, 16+1*%0\n\t"
 252             :"+m"(z[k])
 253             :"m"(tcos[k]), "m"(tsin[k])
 254 #ifndef ARCH_X86_64
 255              ,"m"(*p1m1p1m1)
 256 #endif
 257         );
 258     }
 259
 260     /*
 261        Mnemonics:
 262        0 = z[k].re
 263        1 = z[k].im
 264        2 = z[k + 1].re
 265        3 = z[k + 1].im
 266        4 = z[-k - 2].re
 267        5 = z[-k - 2].im
 268        6 = z[-k - 1].re
 269        7 = z[-k - 1].im
 270     */
 271     k = 16-n;
 272     asm volatile("movaps %0, %%xmm7 \n\t"::"m"(*m1m1m1m1));
 273     asm volatile(
 274         "1: \n\t"
 275         "movaps  -16(%4,%0), %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = 4 5 6 7 = z[-2-k]
 276         "neg %0 \n\t"
 277         "movaps     (%4,%0), %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = 0 1 2 3 = z[k]
 278         "xorps       %%xmm7, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -0 -1 -2 -3
 279         "movaps      %%xmm0, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -0 -1 -2 -3
 280         "shufps $141,%%xmm1, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -1 -3 4 6
 281         "shufps $216,%%xmm1, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -0 -2 5 7
 282         "shufps $156,%%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -1 6 -3 4 !
 283         "shufps $156,%%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -0 7 -2 5 !
 284         "movaps      %%xmm0, (%1,%0) \n\t"  // output[2*k]
 285         "movaps      %%xmm2, (%2,%0) \n\t"  // output[n2+2*k]
 286         "neg %0 \n\t"
 287         "shufps $27, %%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = 4 -3 6 -1
 288         "xorps       %%xmm7, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -4 3 -6 1 !
 289         "shufps $27, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = 5 -2 7 -0 !
 290         "movaps      %%xmm0, -16(%2,%0) \n\t" // output[n2-4-2*k]
 291         "movaps      %%xmm2, -16(%3,%0) \n\t" // output[n-4-2*k]
 292         "add $16, %0 \n\t"
 293         "jle 1b \n\t"
 294         :"+r"(k)
 295         :"r"(output), "r"(output+n2), "r"(output+n), "r"(z+n8)
 296         :"memory"
 297     );
 298 }
 299