src/gromacs/simd/impl_x86_avx_128_fma/impl_x86_avx_128_fma_simd4_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_AVX_128_FMA_SIMD4_DOUBLE_H
  37 #define GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX_128_FMA_SIMD4_DOUBLE_H
  38
  39 #include "config.h"
  40
  41 #include <cassert>
  42 #include <cstddef>
  43
  44 #include <immintrin.h>
  45 #include <x86intrin.h>
  46
  47 namespace gmx
  48 {
  49
  50 class Simd4Double
  51 {
  52 public:
  53     Simd4Double() {}
  54
  55     Simd4Double(double d) : simdInternal_(_mm256_set1_pd(d)) {}
  56
  57     // Internal utility constructor to simplify return statements
  58     Simd4Double(__m256d simd) : simdInternal_(simd) {}
  59
  60     __m256d simdInternal_;
  61 };
  62
  63 class Simd4DBool
  64 {
  65 public:
  66     Simd4DBool() {}
  67
  68     //! \brief Construct from scalar bool
  69     Simd4DBool(bool b) : simdInternal_(_mm256_castsi256_pd(_mm256_set1_epi32(b ? 0xFFFFFFFF : 0)))
  70     {
  71     }
  72
  73     // Internal utility constructor to simplify return statements
  74     Simd4DBool(__m256d simd) : simdInternal_(simd) {}
  75
  76     __m256d simdInternal_;
  77 };
  78
  79 static inline Simd4Double gmx_simdcall load4(const double* m)
  80 {
  81     assert(size_t(m) % 32 == 0);
  82     return { _mm256_load_pd(m) };
  83 }
  84
  85 static inline void gmx_simdcall store4(double* m, Simd4Double a)
  86 {
  87     assert(size_t(m) % 32 == 0);
  88     _mm256_store_pd(m, a.simdInternal_);
  89 }
  90
  91 static inline Simd4Double gmx_simdcall load4U(const double* m)
  92 {
  93     return { _mm256_loadu_pd(m) };
  94 }
  95
  96 static inline void gmx_simdcall store4U(double* m, Simd4Double a)
  97 {
  98     _mm256_storeu_pd(m, a.simdInternal_);
  99 }
 100
 101 static inline Simd4Double gmx_simdcall simd4SetZeroD()
 102 {
 103     return { _mm256_setzero_pd() };
 104 }
 105
 106 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator&(Simd4Double a, Simd4Double b)
 107 {
 108     return { _mm256_and_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 109 }
 110
 111 static inline Simd4Double gmx_simdcall andNot(Simd4Double a, Simd4Double b)
 112 {
 113     return { _mm256_andnot_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 114 }
 115
 116 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator|(Simd4Double a, Simd4Double b)
 117 {
 118     return { _mm256_or_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 119 }
 120
 121 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator^(Simd4Double a, Simd4Double b)
 122 {
 123     return { _mm256_xor_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 124 }
 125
 126 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator+(Simd4Double a, Simd4Double b)
 127 {
 128     return { _mm256_add_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 129 }
 130
 131 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator-(Simd4Double a, Simd4Double b)
 132 {
 133     return { _mm256_sub_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 134 }
 135
 136 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator-(Simd4Double x)
 137 {
 138     return { _mm256_xor_pd(x.simdInternal_, _mm256_set1_pd(GMX_DOUBLE_NEGZERO)) };
 139 }
 140
 141 static inline Simd4Double gmx_simdcall operator*(Simd4Double a, Simd4Double b)
 142 {
 143     return { _mm256_mul_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 144 }
 145
 146 static inline Simd4Double gmx_simdcall fma(Simd4Double a, Simd4Double b, Simd4Double c)
 147 {
 148     return { _mm256_macc_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
 149 }
 150
 151 static inline Simd4Double gmx_simdcall fms(Simd4Double a, Simd4Double b, Simd4Double c)
 152 {
 153     return { _mm256_msub_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
 154 }
 155
 156 static inline Simd4Double gmx_simdcall fnma(Simd4Double a, Simd4Double b, Simd4Double c)
 157 {
 158     return { _mm256_nmacc_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
 159 }
 160
 161 static inline Simd4Double gmx_simdcall fnms(Simd4Double a, Simd4Double b, Simd4Double c)
 162 {
 163     return { _mm256_nmsub_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, c.simdInternal_) };
 164 }
 165
 166 static inline Simd4Double gmx_simdcall rsqrt(Simd4Double x)
 167 {
 168     return { _mm256_cvtps_pd(_mm_rsqrt_ps(_mm256_cvtpd_ps(x.simdInternal_))) };
 169 }
 170
 171 static inline Simd4Double gmx_simdcall abs(Simd4Double x)
 172 {
 173     return { _mm256_andnot_pd(_mm256_set1_pd(GMX_DOUBLE_NEGZERO), x.simdInternal_) };
 174 }
 175
 176 static inline Simd4Double gmx_simdcall max(Simd4Double a, Simd4Double b)
 177 {
 178     return { _mm256_max_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 179 }
 180
 181 static inline Simd4Double gmx_simdcall min(Simd4Double a, Simd4Double b)
 182 {
 183     return { _mm256_min_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 184 }
 185
 186 static inline Simd4Double gmx_simdcall round(Simd4Double x)
 187 {
 188     return { _mm256_round_pd(x.simdInternal_, _MM_FROUND_NINT) };
 189 }
 190
 191 static inline Simd4Double gmx_simdcall trunc(Simd4Double x)
 192 {
 193     return { _mm256_round_pd(x.simdInternal_, _MM_FROUND_TRUNC) };
 194 }
 195
 196 static inline double gmx_simdcall dotProduct(Simd4Double a, Simd4Double b)
 197 {
 198     __m128d tmp1, tmp2;
 199     a.simdInternal_ = _mm256_mul_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_);
 200     tmp1            = _mm256_castpd256_pd128(a.simdInternal_);
 201     tmp2            = _mm256_extractf128_pd(a.simdInternal_, 0x1);
 202
 203     tmp1 = _mm_add_pd(tmp1, _mm_permute_pd(tmp1, _MM_SHUFFLE2(0, 1)));
 204     tmp1 = _mm_add_pd(tmp1, tmp2);
 205     return *reinterpret_cast<double*>(&tmp1);
 206 }
 207
 208 static inline void gmx_simdcall transpose(Simd4Double* v0, Simd4Double* v1, Simd4Double* v2, Simd4Double* v3)
 209 {
 210     __m256d t1, t2, t3, t4;
 211     t1                = _mm256_unpacklo_pd(v0->simdInternal_, v1->simdInternal_);
 212     t2                = _mm256_unpackhi_pd(v0->simdInternal_, v1->simdInternal_);
 213     t3                = _mm256_unpacklo_pd(v2->simdInternal_, v3->simdInternal_);
 214     t4                = _mm256_unpackhi_pd(v2->simdInternal_, v3->simdInternal_);
 215     v0->simdInternal_ = _mm256_permute2f128_pd(t1, t3, 0x20);
 216     v1->simdInternal_ = _mm256_permute2f128_pd(t2, t4, 0x20);
 217     v2->simdInternal_ = _mm256_permute2f128_pd(t1, t3, 0x31);
 218     v3->simdInternal_ = _mm256_permute2f128_pd(t2, t4, 0x31);
 219 }
 220
 221 static inline Simd4DBool gmx_simdcall operator==(Simd4Double a, Simd4Double b)
 222 {
 223     return { _mm256_cmp_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, _CMP_EQ_OQ) };
 224 }
 225
 226 static inline Simd4DBool gmx_simdcall operator!=(Simd4Double a, Simd4Double b)
 227 {
 228     return { _mm256_cmp_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, _CMP_NEQ_OQ) };
 229 }
 230
 231 static inline Simd4DBool gmx_simdcall operator<(Simd4Double a, Simd4Double b)
 232 {
 233     return { _mm256_cmp_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, _CMP_LT_OQ) };
 234 }
 235
 236 static inline Simd4DBool gmx_simdcall operator<=(Simd4Double a, Simd4Double b)
 237 {
 238     return { _mm256_cmp_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, _CMP_LE_OQ) };
 239 }
 240
 241 static inline Simd4DBool gmx_simdcall operator&&(Simd4DBool a, Simd4DBool b)
 242 {
 243     return { _mm256_and_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 244 }
 245
 246 static inline Simd4DBool gmx_simdcall operator||(Simd4DBool a, Simd4DBool b)
 247 {
 248     return { _mm256_or_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_) };
 249 }
 250
 251 static inline bool gmx_simdcall anyTrue(Simd4DBool a)
 252 {
 253     return _mm256_movemask_pd(a.simdInternal_) != 0;
 254 }
 255
 256 static inline Simd4Double gmx_simdcall selectByMask(Simd4Double a, Simd4DBool mask)
 257 {
 258     return { _mm256_and_pd(a.simdInternal_, mask.simdInternal_) };
 259 }
 260
 261 static inline Simd4Double gmx_simdcall selectByNotMask(Simd4Double a, Simd4DBool mask)
 262 {
 263     return { _mm256_andnot_pd(mask.simdInternal_, a.simdInternal_) };
 264 }
 265
 266 static inline Simd4Double gmx_simdcall blend(Simd4Double a, Simd4Double b, Simd4DBool sel)
 267 {
 268     return { _mm256_blendv_pd(a.simdInternal_, b.simdInternal_, sel.simdInternal_) };
 269 }
 270
 271 static inline double gmx_simdcall reduce(Simd4Double a)
 272 {
 273     __m128d a0, a1;
 274     /* test with shuffle & add as an alternative to hadd later */
 275     a.simdInternal_ = _mm256_hadd_pd(a.simdInternal_, a.simdInternal_);
 276     a0              = _mm256_castpd256_pd128(a.simdInternal_);
 277     a1              = _mm256_extractf128_pd(a.simdInternal_, 0x1);
 278     a0              = _mm_add_sd(a0, a1);
 279     return *reinterpret_cast<double*>(&a0);
 280 }
 281
 282 } // namespace gmx
 283
 284 #endif // GMX_SIMD_IMPL_X86_AVX_128_FMA_SIMD4_DOUBLE_H