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