src/gromacs/simd/impl_x86_avx2_256/impl_x86_avx2_256_simd_float.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014,2015,2017,2019,2020, 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_FLOAT_H
  37 #define GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX2_256_SIMD_FLOAT_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_float.h"
  45
  46 namespace gmx
  47 {
  48
  49 class SimdFIBool
  50 {
  51 public:
  52     MSVC_DIAGNOSTIC_IGNORE(26495) // simdInternal_ is not being initialized!
  53     SimdFIBool() {}
  54     MSVC_DIAGNOSTIC_RESET
  55     SimdFIBool(bool b) : simdInternal_(_mm256_set1_epi32(b ? 0xFFFFFFFF : 0)) {}
  56
  57     // Internal utility constructor to simplify return statements
  58     SimdFIBool(__m256i simd) : simdInternal_(simd) {}
  59
  60     __m256i simdInternal_;
  61 };
  62
  63 static inline SimdFloat gmx_simdcall fma(SimdFloat a, SimdFloat b, SimdFloat c)
  64 {
  65     return { _mm256_fmadd_ps(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  66 }
  67
  68 static inline SimdFloat gmx_simdcall fms(SimdFloat a, SimdFloat b, SimdFloat c)
  69 {
  70     return { _mm256_fmsub_ps(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  71 }
  72
  73 static inline SimdFloat gmx_simdcall fnma(SimdFloat a, SimdFloat b, SimdFloat c)
  74 {
  75     return { _mm256_fnmadd_ps(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  76 }
  77
  78 static inline SimdFloat gmx_simdcall fnms(SimdFloat a, SimdFloat b, SimdFloat c)
  79 {
  80     return { _mm256_fnmsub_ps(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
  81 }
  82
  83 static inline SimdFBool gmx_simdcall testBits(SimdFloat a)
  84 {
  85     __m256i ia  = _mm256_castps_si256(a.simdInternal_);
  86     __m256i res = _mm256_andnot_si256(_mm256_cmpeq_epi32(ia, _mm256_setzero_si256()),
  87                                       _mm256_cmpeq_epi32(ia, ia));
  88
  89     return { _mm256_castsi256_ps(res) };
  90 }
  91
  92 static inline SimdFloat gmx_simdcall frexp(SimdFloat value, SimdFInt32* exponent)
  93 {
  94     const __m256  exponentMask = _mm256_castsi256_ps(_mm256_set1_epi32(0x7F800000));
  95     const __m256  mantissaMask = _mm256_castsi256_ps(_mm256_set1_epi32(0x807FFFFF));
  96     const __m256i exponentBias = _mm256_set1_epi32(126); // add 1 to make our definition identical to frexp()
  97     const __m256  half = _mm256_set1_ps(0.5);
  98     __m256i       iExponent;
  99
 100     iExponent               = _mm256_castps_si256(_mm256_and_ps(value.simdInternal_, exponentMask));
 101     exponent->simdInternal_ = _mm256_sub_epi32(_mm256_srli_epi32(iExponent, 23), exponentBias);
 102
 103     return { _mm256_or_ps(_mm256_and_ps(value.simdInternal_, mantissaMask), half) };
 104 }
 105
 106 template<MathOptimization opt = MathOptimization::Safe>
 107 static inline SimdFloat gmx_simdcall ldexp(SimdFloat value, SimdFInt32 exponent)
 108 {
 109     const __m256i exponentBias = _mm256_set1_epi32(127);
 110     __m256i       iExponent    = _mm256_add_epi32(exponent.simdInternal_, exponentBias);
 111
 112     if (opt == MathOptimization::Safe)
 113     {
 114         // Make sure biased argument is not negative
 115         iExponent = _mm256_max_epi32(iExponent, _mm256_setzero_si256());
 116     }
 117
 118     iExponent = _mm256_slli_epi32(iExponent, 23);
 119     return { _mm256_mul_ps(value.simdInternal_, _mm256_castsi256_ps(iExponent)) };
 120 }
 121
 122 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall operator&(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 123 {
 124     return { _mm256_and_si256(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 125 }
 126
 127 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall andNot(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 128 {
 129     return { _mm256_andnot_si256(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 130 }
 131
 132 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall operator|(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 133 {
 134     return { _mm256_or_si256(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 135 }
 136
 137 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall operator^(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 138 {
 139     return { _mm256_xor_si256(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 140 }
 141
 142 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall operator+(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 143 {
 144     return { _mm256_add_epi32(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 145 }
 146
 147 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall operator-(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 148 {
 149     return { _mm256_sub_epi32(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 150 }
 151
 152 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall operator*(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 153 {
 154     return { _mm256_mullo_epi32(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 155 }
 156
 157 static inline SimdFIBool gmx_simdcall operator==(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 158 {
 159     return { _mm256_cmpeq_epi32(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 160 }
 161
 162 static inline SimdFIBool gmx_simdcall testBits(SimdFInt32 a)
 163 {
 164     return { _mm256_andnot_si256(_mm256_cmpeq_epi32(a.simdInternal_, _mm256_setzero_si256()),
 165                                  _mm256_cmpeq_epi32(a.simdInternal_, a.simdInternal_)) };
 166 }
 167
 168 static inline SimdFIBool gmx_simdcall operator<(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b)
 169 {
 170     return { _mm256_cmpgt_epi32(b.simdInternal_, a.simdInternal_) };
 171 }
 172
 173 static inline SimdFIBool gmx_simdcall operator&&(SimdFIBool a, SimdFIBool b)
 174 {
 175     return { _mm256_and_si256(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 176 }
 177
 178 static inline SimdFIBool gmx_simdcall operator||(SimdFIBool a, SimdFIBool b)
 179 {
 180     return { _mm256_or_si256(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 181 }
 182
 183 static inline bool gmx_simdcall anyTrue(SimdFIBool a)
 184 {
 185     return _mm256_movemask_epi8(a.simdInternal_) != 0;
 186 }
 187
 188 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall selectByMask(SimdFInt32 a, SimdFIBool mask)
 189 {
 190     return { _mm256_and_si256(a.simdInternal_, mask.simdInternal_) };
 191 }
 192
 193 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall selectByNotMask(SimdFInt32 a, SimdFIBool mask)
 194 {
 195     return { _mm256_andnot_si256(mask.simdInternal_, a.simdInternal_) };
 196 }
 197
 198 static inline SimdFInt32 gmx_simdcall blend(SimdFInt32 a, SimdFInt32 b, SimdFIBool sel)
 199 {
 200     return { _mm256_blendv_epi8(a.simdInternal_, b.simdInternal_, sel.simdInternal_) };
 201 }
 202
 203 static inline SimdFIBool gmx_simdcall cvtB2IB(SimdFBool a)
 204 {
 205     return { _mm256_castps_si256(a.simdInternal_) };
 206 }
 207
 208 static inline SimdFBool gmx_simdcall cvtIB2B(SimdFIBool a)
 209 {
 210     return { _mm256_castsi256_ps(a.simdInternal_) };
 211 }
 212
 213 } // namespace gmx
 214
 215 #endif // GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX2_256_SIMD_FLOAT_H