src/gromacs/simd/impl_x86_avx2_256/impl_x86_avx2_256_simd_double.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014,2015,2017,2019, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 #ifndef GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX2_256_SIMD_DOUBLE_H
  37 #define GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX2_256_SIMD_DOUBLE_H
  38
  39 #include "config.h"
  40
  41 #include <immintrin.h>
  42
  43 #include "gromacs/math/utilities.h"
  44 #include "gromacs/simd/impl_x86_avx_256/impl_x86_avx_256_simd_double.h"
  45
  46 namespace gmx
  47 {
  48
  49 static inline SimdDouble gmx_simdcall fma(SimdDouble a, SimdDouble b, SimdDouble c)
  50 {
  51     return { _mm256_fmadd_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  52 }
  53
  54 static inline SimdDouble gmx_simdcall fms(SimdDouble a, SimdDouble b, SimdDouble c)
  55 {
  56     return { _mm256_fmsub_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  57 }
  58
  59 static inline SimdDouble gmx_simdcall fnma(SimdDouble a, SimdDouble b, SimdDouble c)
  60 {
  61     return { _mm256_fnmadd_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  62 }
  63
  64 static inline SimdDouble gmx_simdcall fnms(SimdDouble a, SimdDouble b, SimdDouble c)
  65 {
  66     return { _mm256_fnmsub_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  67 }
  68
  69 static inline SimdDBool gmx_simdcall testBits(SimdDouble a)
  70 {
  71     __m256i ia  = _mm256_castpd_si256(a.simdInternal_);
  72     __m256i res = _mm256_andnot_si256(_mm256_cmpeq_epi64(ia, _mm256_setzero_si256()),
  73                                       _mm256_cmpeq_epi64(ia, ia));
  74
  75     return { _mm256_castsi256_pd(res) };
  76 }
  77
  78 static inline SimdDouble frexp(SimdDouble value, SimdDInt32* exponent)
  79 {
  80     const __m256d exponentMask = _mm256_castsi256_pd(_mm256_set1_epi64x(0x7FF0000000000000LL));
  81     const __m256d mantissaMask = _mm256_castsi256_pd(_mm256_set1_epi64x(0x800FFFFFFFFFFFFFLL));
  82     const __m256i exponentBias =
  83             _mm256_set1_epi64x(1022LL); // add 1 to make our definition identical to frexp()
  84     const __m256d half = _mm256_set1_pd(0.5);
  85     __m256i       iExponent;
  86     __m128i       iExponent128;
  87
  88     iExponent = _mm256_castpd_si256(_mm256_and_pd(value.simdInternal_, exponentMask));
  89     iExponent = _mm256_sub_epi64(_mm256_srli_epi64(iExponent, 52), exponentBias);
  90     iExponent = _mm256_shuffle_epi32(iExponent, _MM_SHUFFLE(3, 1, 2, 0));
  91
  92     iExponent128            = _mm256_extractf128_si256(iExponent, 1);
  93     exponent->simdInternal_ = _mm_unpacklo_epi64(_mm256_castsi256_si128(iExponent), iExponent128);
  94
  95     return { _mm256_or_pd(_mm256_and_pd(value.simdInternal_, mantissaMask), half) };
  96 }
  97
  98 template<MathOptimization opt = MathOptimization::Safe>
  99 static inline SimdDouble ldexp(SimdDouble value, SimdDInt32 exponent)
 100 {
 101     const __m128i exponentBias = _mm_set1_epi32(1023);
 102     __m128i       iExponent    = _mm_add_epi32(exponent.simdInternal_, exponentBias);
 103
 104     if (opt == MathOptimization::Safe)
 105     {
 106         // Make sure biased argument is not negative
 107         iExponent = _mm_max_epi32(iExponent, _mm_setzero_si128());
 108     }
 109
 110     __m256i iExponent256 = _mm256_slli_epi64(_mm256_cvtepi32_epi64(iExponent), 52);
 111     return { _mm256_mul_pd(value.simdInternal_, _mm256_castsi256_pd(iExponent256)) };
 112 }
 113
 114 } // namespace gmx
 115
 116 #endif // GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX2_256_SIMD_DOUBLE_H