]> git.sesse.net Git - ffmpeg/blob - libavcodec/x86/x86inc.asm
Add MxPEG decoder
[ffmpeg] / libavcodec / x86 / x86inc.asm
1 ;*****************************************************************************
2 ;* x86inc.asm
3 ;*****************************************************************************
4 ;* Copyright (C) 2005-2008 x264 project
5 ;*
6 ;* Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
7 ;*          Anton Mitrofanov <BugMaster@narod.ru>
8 ;*
9 ;* Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
10 ;* purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
11 ;* copyright notice and this permission notice appear in all copies.
12 ;*
13 ;* THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
14 ;* WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
15 ;* MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
16 ;* ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
17 ;* WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
18 ;* ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
19 ;* OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
20 ;*****************************************************************************
21
22 ; This is a header file for the x264ASM assembly language, which uses
23 ; NASM/YASM syntax combined with a large number of macros to provide easy
24 ; abstraction between different calling conventions (x86_32, win64, linux64).
25 ; It also has various other useful features to simplify writing the kind of
26 ; DSP functions that are most often used in x264.
27
28 ; Unlike the rest of x264, this file is available under an ISC license, as it
29 ; has significant usefulness outside of x264 and we want it to be available
30 ; to the largest audience possible.  Of course, if you modify it for your own
31 ; purposes to add a new feature, we strongly encourage contributing a patch
32 ; as this feature might be useful for others as well.  Send patches or ideas
33 ; to x264-devel@videolan.org .
34
35 %define program_name ff
36
37 %ifdef ARCH_X86_64
38     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,win32
39         %define WIN64
40     %else
41         %define UNIX64
42     %endif
43 %endif
44
45 %ifdef PREFIX
46     %define mangle(x) _ %+ x
47 %else
48     %define mangle(x) x
49 %endif
50
51 ; FIXME: All of the 64bit asm functions that take a stride as an argument
52 ; via register, assume that the high dword of that register is filled with 0.
53 ; This is true in practice (since we never do any 64bit arithmetic on strides,
54 ; and x264's strides are all positive), but is not guaranteed by the ABI.
55
56 ; Name of the .rodata section.
57 ; Kludge: Something on OS X fails to align .rodata even given an align attribute,
58 ; so use a different read-only section.
59 %macro SECTION_RODATA 0-1 16
60     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,macho64
61         SECTION .text align=%1
62     %elifidn __OUTPUT_FORMAT__,macho
63         SECTION .text align=%1
64         fakegot:
65     %else
66         SECTION .rodata align=%1
67     %endif
68 %endmacro
69
70 %ifdef WIN64
71     %define PIC
72 %elifndef ARCH_X86_64
73 ; x86_32 doesn't require PIC.
74 ; Some distros prefer shared objects to be PIC, but nothing breaks if
75 ; the code contains a few textrels, so we'll skip that complexity.
76     %undef PIC
77 %endif
78 %ifdef PIC
79     default rel
80 %endif
81
82 ; Macros to eliminate most code duplication between x86_32 and x86_64:
83 ; Currently this works only for leaf functions which load all their arguments
84 ; into registers at the start, and make no other use of the stack. Luckily that
85 ; covers most of x264's asm.
86
87 ; PROLOGUE:
88 ; %1 = number of arguments. loads them from stack if needed.
89 ; %2 = number of registers used. pushes callee-saved regs if needed.
90 ; %3 = number of xmm registers used. pushes callee-saved xmm regs if needed.
91 ; %4 = list of names to define to registers
92 ; PROLOGUE can also be invoked by adding the same options to cglobal
93
94 ; e.g.
95 ; cglobal foo, 2,3,0, dst, src, tmp
96 ; declares a function (foo), taking two args (dst and src) and one local variable (tmp)
97
98 ; TODO Some functions can use some args directly from the stack. If they're the
99 ; last args then you can just not declare them, but if they're in the middle
100 ; we need more flexible macro.
101
102 ; RET:
103 ; Pops anything that was pushed by PROLOGUE
104
105 ; REP_RET:
106 ; Same, but if it doesn't pop anything it becomes a 2-byte ret, for athlons
107 ; which are slow when a normal ret follows a branch.
108
109 ; registers:
110 ; rN and rNq are the native-size register holding function argument N
111 ; rNd, rNw, rNb are dword, word, and byte size
112 ; rNm is the original location of arg N (a register or on the stack), dword
113 ; rNmp is native size
114
115 %macro DECLARE_REG 6
116     %define r%1q %2
117     %define r%1d %3
118     %define r%1w %4
119     %define r%1b %5
120     %define r%1m %6
121     %ifid %6 ; i.e. it's a register
122         %define r%1mp %2
123     %elifdef ARCH_X86_64 ; memory
124         %define r%1mp qword %6
125     %else
126         %define r%1mp dword %6
127     %endif
128     %define r%1  %2
129 %endmacro
130
131 %macro DECLARE_REG_SIZE 2
132     %define r%1q r%1
133     %define e%1q r%1
134     %define r%1d e%1
135     %define e%1d e%1
136     %define r%1w %1
137     %define e%1w %1
138     %define r%1b %2
139     %define e%1b %2
140 %ifndef ARCH_X86_64
141     %define r%1  e%1
142 %endif
143 %endmacro
144
145 DECLARE_REG_SIZE ax, al
146 DECLARE_REG_SIZE bx, bl
147 DECLARE_REG_SIZE cx, cl
148 DECLARE_REG_SIZE dx, dl
149 DECLARE_REG_SIZE si, sil
150 DECLARE_REG_SIZE di, dil
151 DECLARE_REG_SIZE bp, bpl
152
153 ; t# defines for when per-arch register allocation is more complex than just function arguments
154
155 %macro DECLARE_REG_TMP 1-*
156     %assign %%i 0
157     %rep %0
158         CAT_XDEFINE t, %%i, r%1
159         %assign %%i %%i+1
160         %rotate 1
161     %endrep
162 %endmacro
163
164 %macro DECLARE_REG_TMP_SIZE 0-*
165     %rep %0
166         %define t%1q t%1 %+ q
167         %define t%1d t%1 %+ d
168         %define t%1w t%1 %+ w
169         %define t%1b t%1 %+ b
170         %rotate 1
171     %endrep
172 %endmacro
173
174 DECLARE_REG_TMP_SIZE 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
175
176 %ifdef ARCH_X86_64
177     %define gprsize 8
178 %else
179     %define gprsize 4
180 %endif
181
182 %macro PUSH 1
183     push %1
184     %assign stack_offset stack_offset+gprsize
185 %endmacro
186
187 %macro POP 1
188     pop %1
189     %assign stack_offset stack_offset-gprsize
190 %endmacro
191
192 %macro SUB 2
193     sub %1, %2
194     %ifidn %1, rsp
195         %assign stack_offset stack_offset+(%2)
196     %endif
197 %endmacro
198
199 %macro ADD 2
200     add %1, %2
201     %ifidn %1, rsp
202         %assign stack_offset stack_offset-(%2)
203     %endif
204 %endmacro
205
206 %macro movifnidn 2
207     %ifnidn %1, %2
208         mov %1, %2
209     %endif
210 %endmacro
211
212 %macro movsxdifnidn 2
213     %ifnidn %1, %2
214         movsxd %1, %2
215     %endif
216 %endmacro
217
218 %macro ASSERT 1
219     %if (%1) == 0
220         %error assert failed
221     %endif
222 %endmacro
223
224 %macro DEFINE_ARGS 0-*
225     %ifdef n_arg_names
226         %assign %%i 0
227         %rep n_arg_names
228             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, q
229             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, d
230             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, w
231             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, b
232             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, m
233             CAT_UNDEF arg_name, %%i
234             %assign %%i %%i+1
235         %endrep
236     %endif
237
238     %assign %%i 0
239     %rep %0
240         %xdefine %1q r %+ %%i %+ q
241         %xdefine %1d r %+ %%i %+ d
242         %xdefine %1w r %+ %%i %+ w
243         %xdefine %1b r %+ %%i %+ b
244         %xdefine %1m r %+ %%i %+ m
245         CAT_XDEFINE arg_name, %%i, %1
246         %assign %%i %%i+1
247         %rotate 1
248     %endrep
249     %assign n_arg_names %%i
250 %endmacro
251
252 %ifdef WIN64 ; Windows x64 ;=================================================
253
254 DECLARE_REG 0, rcx, ecx, cx,  cl,  ecx
255 DECLARE_REG 1, rdx, edx, dx,  dl,  edx
256 DECLARE_REG 2, r8,  r8d, r8w, r8b, r8d
257 DECLARE_REG 3, r9,  r9d, r9w, r9b, r9d
258 DECLARE_REG 4, rdi, edi, di,  dil, [rsp + stack_offset + 40]
259 DECLARE_REG 5, rsi, esi, si,  sil, [rsp + stack_offset + 48]
260 DECLARE_REG 6, rax, eax, ax,  al,  [rsp + stack_offset + 56]
261 %define r7m [rsp + stack_offset + 64]
262 %define r8m [rsp + stack_offset + 72]
263
264 %macro LOAD_IF_USED 2 ; reg_id, number_of_args
265     %if %1 < %2
266         mov r%1, [rsp + stack_offset + 8 + %1*8]
267     %endif
268 %endmacro
269
270 %macro PROLOGUE 2-4+ 0 ; #args, #regs, #xmm_regs, arg_names...
271     ASSERT %2 >= %1
272     %assign regs_used %2
273     ASSERT regs_used <= 7
274     %if regs_used > 4
275         push r4
276         push r5
277         %assign stack_offset stack_offset+16
278     %endif
279     WIN64_SPILL_XMM %3
280     LOAD_IF_USED 4, %1
281     LOAD_IF_USED 5, %1
282     LOAD_IF_USED 6, %1
283     DEFINE_ARGS %4
284 %endmacro
285
286 %macro WIN64_SPILL_XMM 1
287     %assign xmm_regs_used %1
288     ASSERT xmm_regs_used <= 16
289     %if xmm_regs_used > 6
290         sub rsp, (xmm_regs_used-6)*16+16
291         %assign stack_offset stack_offset+(xmm_regs_used-6)*16+16
292         %assign %%i xmm_regs_used
293         %rep (xmm_regs_used-6)
294             %assign %%i %%i-1
295             movdqa [rsp + (%%i-6)*16+8], xmm %+ %%i
296         %endrep
297     %endif
298 %endmacro
299
300 %macro WIN64_RESTORE_XMM_INTERNAL 1
301     %if xmm_regs_used > 6
302         %assign %%i xmm_regs_used
303         %rep (xmm_regs_used-6)
304             %assign %%i %%i-1
305             movdqa xmm %+ %%i, [%1 + (%%i-6)*16+8]
306         %endrep
307         add %1, (xmm_regs_used-6)*16+16
308     %endif
309 %endmacro
310
311 %macro WIN64_RESTORE_XMM 1
312     WIN64_RESTORE_XMM_INTERNAL %1
313     %assign stack_offset stack_offset-(xmm_regs_used-6)*16+16
314     %assign xmm_regs_used 0
315 %endmacro
316
317 %macro RET 0
318     WIN64_RESTORE_XMM_INTERNAL rsp
319     %if regs_used > 4
320         pop r5
321         pop r4
322     %endif
323     ret
324 %endmacro
325
326 %macro REP_RET 0
327     %if regs_used > 4 || xmm_regs_used > 6
328         RET
329     %else
330         rep ret
331     %endif
332 %endmacro
333
334 %elifdef ARCH_X86_64 ; *nix x64 ;=============================================
335
336 DECLARE_REG 0, rdi, edi, di,  dil, edi
337 DECLARE_REG 1, rsi, esi, si,  sil, esi
338 DECLARE_REG 2, rdx, edx, dx,  dl,  edx
339 DECLARE_REG 3, rcx, ecx, cx,  cl,  ecx
340 DECLARE_REG 4, r8,  r8d, r8w, r8b, r8d
341 DECLARE_REG 5, r9,  r9d, r9w, r9b, r9d
342 DECLARE_REG 6, rax, eax, ax,  al,  [rsp + stack_offset + 8]
343 %define r7m [rsp + stack_offset + 16]
344 %define r8m [rsp + stack_offset + 24]
345
346 %macro LOAD_IF_USED 2 ; reg_id, number_of_args
347     %if %1 < %2
348         mov r%1, [rsp - 40 + %1*8]
349     %endif
350 %endmacro
351
352 %macro PROLOGUE 2-4+ ; #args, #regs, #xmm_regs, arg_names...
353     ASSERT %2 >= %1
354     ASSERT %2 <= 7
355     LOAD_IF_USED 6, %1
356     DEFINE_ARGS %4
357 %endmacro
358
359 %macro RET 0
360     ret
361 %endmacro
362
363 %macro REP_RET 0
364     rep ret
365 %endmacro
366
367 %else ; X86_32 ;==============================================================
368
369 DECLARE_REG 0, eax, eax, ax, al,   [esp + stack_offset + 4]
370 DECLARE_REG 1, ecx, ecx, cx, cl,   [esp + stack_offset + 8]
371 DECLARE_REG 2, edx, edx, dx, dl,   [esp + stack_offset + 12]
372 DECLARE_REG 3, ebx, ebx, bx, bl,   [esp + stack_offset + 16]
373 DECLARE_REG 4, esi, esi, si, null, [esp + stack_offset + 20]
374 DECLARE_REG 5, edi, edi, di, null, [esp + stack_offset + 24]
375 DECLARE_REG 6, ebp, ebp, bp, null, [esp + stack_offset + 28]
376 %define r7m [esp + stack_offset + 32]
377 %define r8m [esp + stack_offset + 36]
378 %define rsp esp
379
380 %macro PUSH_IF_USED 1 ; reg_id
381     %if %1 < regs_used
382         push r%1
383         %assign stack_offset stack_offset+4
384     %endif
385 %endmacro
386
387 %macro POP_IF_USED 1 ; reg_id
388     %if %1 < regs_used
389         pop r%1
390     %endif
391 %endmacro
392
393 %macro LOAD_IF_USED 2 ; reg_id, number_of_args
394     %if %1 < %2
395         mov r%1, [esp + stack_offset + 4 + %1*4]
396     %endif
397 %endmacro
398
399 %macro PROLOGUE 2-4+ ; #args, #regs, #xmm_regs, arg_names...
400     ASSERT %2 >= %1
401     %assign regs_used %2
402     ASSERT regs_used <= 7
403     PUSH_IF_USED 3
404     PUSH_IF_USED 4
405     PUSH_IF_USED 5
406     PUSH_IF_USED 6
407     LOAD_IF_USED 0, %1
408     LOAD_IF_USED 1, %1
409     LOAD_IF_USED 2, %1
410     LOAD_IF_USED 3, %1
411     LOAD_IF_USED 4, %1
412     LOAD_IF_USED 5, %1
413     LOAD_IF_USED 6, %1
414     DEFINE_ARGS %4
415 %endmacro
416
417 %macro RET 0
418     POP_IF_USED 6
419     POP_IF_USED 5
420     POP_IF_USED 4
421     POP_IF_USED 3
422     ret
423 %endmacro
424
425 %macro REP_RET 0
426     %if regs_used > 3
427         RET
428     %else
429         rep ret
430     %endif
431 %endmacro
432
433 %endif ;======================================================================
434
435 %ifndef WIN64
436 %macro WIN64_SPILL_XMM 1
437 %endmacro
438 %macro WIN64_RESTORE_XMM 1
439 %endmacro
440 %endif
441
442
443
444 ;=============================================================================
445 ; arch-independent part
446 ;=============================================================================
447
448 %assign function_align 16
449
450 ; Symbol prefix for C linkage
451 %macro cglobal 1-2+
452     %xdefine %1 mangle(program_name %+ _ %+ %1)
453     %xdefine %1.skip_prologue %1 %+ .skip_prologue
454     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,elf
455         global %1:function hidden
456     %else
457         global %1
458     %endif
459     align function_align
460     %1:
461     RESET_MM_PERMUTATION ; not really needed, but makes disassembly somewhat nicer
462     %assign stack_offset 0
463     %if %0 > 1
464         PROLOGUE %2
465     %endif
466 %endmacro
467
468 %macro cextern 1
469     %xdefine %1 mangle(program_name %+ _ %+ %1)
470     extern %1
471 %endmacro
472
473 ;like cextern, but without the prefix
474 %macro cextern_naked 1
475     %xdefine %1 mangle(%1)
476     extern %1
477 %endmacro
478
479 %macro const 2+
480     %xdefine %1 mangle(program_name %+ _ %+ %1)
481     global %1
482     %1: %2
483 %endmacro
484
485 ; This is needed for ELF, otherwise the GNU linker assumes the stack is
486 ; executable by default.
487 %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,elf
488 SECTION .note.GNU-stack noalloc noexec nowrite progbits
489 %endif
490
491 ; merge mmx and sse*
492
493 %macro CAT_XDEFINE 3
494     %xdefine %1%2 %3
495 %endmacro
496
497 %macro CAT_UNDEF 2
498     %undef %1%2
499 %endmacro
500
501 %macro INIT_MMX 0
502     %define RESET_MM_PERMUTATION INIT_MMX
503     %define mmsize 8
504     %define num_mmregs 8
505     %define mova movq
506     %define movu movq
507     %define movh movd
508     %define movnta movntq
509     %assign %%i 0
510     %rep 8
511     CAT_XDEFINE m, %%i, mm %+ %%i
512     CAT_XDEFINE nmm, %%i, %%i
513     %assign %%i %%i+1
514     %endrep
515     %rep 8
516     CAT_UNDEF m, %%i
517     CAT_UNDEF nmm, %%i
518     %assign %%i %%i+1
519     %endrep
520 %endmacro
521
522 %macro INIT_XMM 0
523     %define RESET_MM_PERMUTATION INIT_XMM
524     %define mmsize 16
525     %define num_mmregs 8
526     %ifdef ARCH_X86_64
527     %define num_mmregs 16
528     %endif
529     %define mova movdqa
530     %define movu movdqu
531     %define movh movq
532     %define movnta movntdq
533     %assign %%i 0
534     %rep num_mmregs
535     CAT_XDEFINE m, %%i, xmm %+ %%i
536     CAT_XDEFINE nxmm, %%i, %%i
537     %assign %%i %%i+1
538     %endrep
539 %endmacro
540
541 INIT_MMX
542
543 ; I often want to use macros that permute their arguments. e.g. there's no
544 ; efficient way to implement butterfly or transpose or dct without swapping some
545 ; arguments.
546 ;
547 ; I would like to not have to manually keep track of the permutations:
548 ; If I insert a permutation in the middle of a function, it should automatically
549 ; change everything that follows. For more complex macros I may also have multiple
550 ; implementations, e.g. the SSE2 and SSSE3 versions may have different permutations.
551 ;
552 ; Hence these macros. Insert a PERMUTE or some SWAPs at the end of a macro that
553 ; permutes its arguments. It's equivalent to exchanging the contents of the
554 ; registers, except that this way you exchange the register names instead, so it
555 ; doesn't cost any cycles.
556
557 %macro PERMUTE 2-* ; takes a list of pairs to swap
558 %rep %0/2
559     %xdefine tmp%2 m%2
560     %xdefine ntmp%2 nm%2
561     %rotate 2
562 %endrep
563 %rep %0/2
564     %xdefine m%1 tmp%2
565     %xdefine nm%1 ntmp%2
566     %undef tmp%2
567     %undef ntmp%2
568     %rotate 2
569 %endrep
570 %endmacro
571
572 %macro SWAP 2-* ; swaps a single chain (sometimes more concise than pairs)
573 %rep %0-1
574 %ifdef m%1
575     %xdefine tmp m%1
576     %xdefine m%1 m%2
577     %xdefine m%2 tmp
578     CAT_XDEFINE n, m%1, %1
579     CAT_XDEFINE n, m%2, %2
580 %else
581     ; If we were called as "SWAP m0,m1" rather than "SWAP 0,1" infer the original numbers here.
582     ; Be careful using this mode in nested macros though, as in some cases there may be
583     ; other copies of m# that have already been dereferenced and don't get updated correctly.
584     %xdefine %%n1 n %+ %1
585     %xdefine %%n2 n %+ %2
586     %xdefine tmp m %+ %%n1
587     CAT_XDEFINE m, %%n1, m %+ %%n2
588     CAT_XDEFINE m, %%n2, tmp
589     CAT_XDEFINE n, m %+ %%n1, %%n1
590     CAT_XDEFINE n, m %+ %%n2, %%n2
591 %endif
592     %undef tmp
593     %rotate 1
594 %endrep
595 %endmacro
596
597 ; If SAVE_MM_PERMUTATION is placed at the end of a function and given the
598 ; function name, then any later calls to that function will automatically
599 ; load the permutation, so values can be returned in mmregs.
600 %macro SAVE_MM_PERMUTATION 1 ; name to save as
601     %assign %%i 0
602     %rep num_mmregs
603     CAT_XDEFINE %1_m, %%i, m %+ %%i
604     %assign %%i %%i+1
605     %endrep
606 %endmacro
607
608 %macro LOAD_MM_PERMUTATION 1 ; name to load from
609     %assign %%i 0
610     %rep num_mmregs
611     CAT_XDEFINE m, %%i, %1_m %+ %%i
612     CAT_XDEFINE n, m %+ %%i, %%i
613     %assign %%i %%i+1
614     %endrep
615 %endmacro
616
617 %macro call 1
618     call %1
619     %ifdef %1_m0
620         LOAD_MM_PERMUTATION %1
621     %endif
622 %endmacro
623
624 ; Substitutions that reduce instruction size but are functionally equivalent
625 %macro add 2
626     %ifnum %2
627         %if %2==128
628             sub %1, -128
629         %else
630             add %1, %2
631         %endif
632     %else
633         add %1, %2
634     %endif
635 %endmacro
636
637 %macro sub 2
638     %ifnum %2
639         %if %2==128
640             add %1, -128
641         %else
642             sub %1, %2
643         %endif
644     %else
645         sub %1, %2
646     %endif
647 %endmacro