include/gmx_simd4_ref.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2012, The GROMACS Development Team
   6  * Copyright (c) 2012,2013, by the GROMACS development team, led by
   7  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   8  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
   9  * directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37
  38 #ifndef _gmx_simd4_ref_h_
  39 #define _gmx_simd4_ref_h_
  40
  41 /* This file contains a reference plain-C implementation of 4-wide SIMD.
  42  * This code is only useful for testing and documentation.
  43  * Either float or double precision is supported through gmx_simd4_real,
  44  * which is set in gmx_simd4_macros.h
  45  */
  46
  47
  48 #include <math.h>
  49
  50 /* float/double SIMD register type */
  51 typedef struct {
  52     gmx_simd4_real r[GMX_SIMD4_WIDTH];
  53 } gmx_simd4_ref_pr;
  54
  55 /* boolean SIMD register type */
  56 typedef struct {
  57     char r[GMX_SIMD4_WIDTH];
  58 } gmx_simd4_ref_pb;
  59
  60
  61 /* Load GMX_SIMD4_WIDTH reals for memory starting at r */
  62 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
  63 gmx_simd4_ref_load_pr(const gmx_simd4_real *r)
  64 {
  65     gmx_simd4_ref_pr a;
  66     int              i;
  67
  68     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
  69     {
  70         a.r[i] = r[i];
  71     }
  72
  73     return a;
  74 }
  75
  76 /* Set all SIMD register elements to r */
  77 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
  78 gmx_simd4_ref_set1_pr(gmx_simd4_real r)
  79 {
  80     gmx_simd4_ref_pr a;
  81     int              i;
  82
  83     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
  84     {
  85         a.r[i] = r;
  86     }
  87
  88     return a;
  89 }
  90
  91 /* Set all SIMD register elements to 0 */
  92 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
  93 gmx_simd4_ref_setzero_pr()
  94 {
  95     gmx_simd4_ref_pr a;
  96     int              i;
  97
  98     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
  99     {
 100         a.r[i] = 0.0;
 101     }
 102
 103     return a;
 104 }
 105
 106 static gmx_inline void
 107 gmx_simd4_ref_store_pr(gmx_simd4_real *dest, gmx_simd4_ref_pr src)
 108 {
 109     int i;
 110
 111     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 112     {
 113         dest[i] = src.r[i];
 114     }
 115 }
 116
 117 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 118 gmx_simd4_ref_add_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 119 {
 120     gmx_simd4_ref_pr c;
 121     int              i;
 122
 123     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 124     {
 125         c.r[i] = a.r[i] + b.r[i];
 126     }
 127
 128     return c;
 129 }
 130
 131 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 132 gmx_simd4_ref_sub_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 133 {
 134     gmx_simd4_ref_pr c;
 135     int              i;
 136
 137     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 138     {
 139         c.r[i] = a.r[i] - b.r[i];
 140     }
 141
 142     return c;
 143 }
 144
 145 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 146 gmx_simd4_ref_mul_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 147 {
 148     gmx_simd4_ref_pr c;
 149     int              i;
 150
 151     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 152     {
 153         c.r[i] = a.r[i]*b.r[i];
 154     }
 155
 156     return c;
 157 }
 158
 159 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 160 gmx_simd4_ref_madd_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b, gmx_simd4_ref_pr c)
 161 {
 162     gmx_simd4_ref_pr d;
 163     int              i;
 164
 165     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 166     {
 167         d.r[i] = a.r[i]*b.r[i] + c.r[i];
 168     }
 169
 170     return d;
 171 }
 172
 173 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 174 gmx_simd4_ref_nmsub_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b, gmx_simd4_ref_pr c)
 175 {
 176     gmx_simd4_ref_pr d;
 177     int             i;
 178
 179     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 180     {
 181         d.r[i] = -a.r[i]*b.r[i] + c.r[i];
 182     }
 183
 184     return d;
 185 }
 186
 187 static gmx_inline gmx_simd4_real
 188 gmx_simd4_ref_dotproduct3(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 189 {
 190     gmx_simd4_real dp;
 191     int            i;
 192
 193     dp = 0.0;
 194     for (i = 0; i < 3; i++)
 195     {
 196         dp += a.r[i]*b.r[i];
 197     }
 198
 199     return dp;
 200 }
 201
 202 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 203 gmx_simd4_ref_min_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 204 {
 205     gmx_simd4_ref_pr c;
 206     int              i;
 207
 208     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 209     {
 210         c.r[i] = (a.r[i] <= b.r[i] ? a.r[i] : b.r[i]);
 211     }
 212
 213     return c;
 214 }
 215
 216 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 217 gmx_simd4_ref_max_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 218 {
 219     gmx_simd4_ref_pr c;
 220     int              i;
 221
 222     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 223     {
 224         c.r[i] = (a.r[i] >= b.r[i] ? a.r[i] : b.r[i]);
 225     }
 226
 227     return c;
 228 }
 229
 230 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pr
 231 gmx_simd4_ref_blendzero_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pb b)
 232 {
 233     gmx_simd4_ref_pr c;
 234     int              i;
 235
 236     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 237     {
 238         c.r[i] = (b.r[i] ? a.r[i] : 0.0);
 239     }
 240
 241     return c;
 242 }
 243
 244 /* Comparison */
 245 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pb
 246 gmx_simd4_ref_cmplt_pr(gmx_simd4_ref_pr a, gmx_simd4_ref_pr b)
 247 {
 248     gmx_simd4_ref_pb c;
 249     int              i;
 250
 251     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 252     {
 253         c.r[i] = (a.r[i] < b.r[i]);
 254     }
 255
 256     return c;
 257 }
 258
 259 /* Logical AND on SIMD booleans */
 260 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pb
 261 gmx_simd4_ref_and_pb(gmx_simd4_ref_pb a, gmx_simd4_ref_pb b)
 262 {
 263     gmx_simd4_ref_pb c;
 264     int              i;
 265
 266     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 267     {
 268         c.r[i] = (a.r[i] && b.r[i]);
 269     }
 270
 271     return c;
 272 }
 273
 274 /* Logical OR on SIMD booleans */
 275 static gmx_inline gmx_simd4_ref_pb
 276 gmx_simd4_ref_or_pb(gmx_simd4_ref_pb a, gmx_simd4_ref_pb b)
 277 {
 278     gmx_simd4_ref_pb c;
 279     int              i;
 280
 281     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 282     {
 283         c.r[i] = (a.r[i] || b.r[i]);
 284     }
 285
 286     return c;
 287 }
 288
 289 /* gmx_anytrue_pb(x) returns if any of the boolean is x is True */
 290 static gmx_inline int
 291 gmx_simd4_ref_anytrue_pb(gmx_simd4_ref_pb a)
 292 {
 293     int anytrue;
 294     int i;
 295
 296     anytrue = 0;
 297     for (i = 0; i < GMX_SIMD4_WIDTH; i++)
 298     {
 299         if (a.r[i])
 300         {
 301             anytrue = 1;
 302         }
 303     }
 304
 305     return anytrue;
 306 }
 307
 308 #endif /* _gmx_simd4_ref_h_ */