]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/commitdiff
x86: Optimize strchr-evex.S
authorNoah Goldstein <goldstein.w.n@gmail.com>
Fri, 23 Apr 2021 19:56:25 +0000 (15:56 -0400)
committerH.J. Lu <hjl.tools@gmail.com>
Sun, 25 Apr 2021 17:04:39 +0000 (10:04 -0700)
No bug. This commit optimizes strchr-evex.S. The optimizations are
mostly small things such as save an ALU in the alignment process,
saving a few instructions in the loop return. The one significant
change is saving 2 instructions in the 4x loop. test-strchr,
test-strchrnul, test-wcschr, and test-wcschrnul are all passing.

Signed-off-by: Noah Goldstein <goldstein.w.n@gmail.com>
sysdeps/x86_64/multiarch/strchr-evex.S

index ddc86a705866e40ee2c6a9d366af436a8d18ae39..7f9d4ee48ddaa998f49a71a678b2bb2f3f540584 100644 (file)
 #  define VPCMP                vpcmpd
 #  define VPMINU       vpminud
 #  define CHAR_REG     esi
-#  define SHIFT_REG    r8d
+#  define SHIFT_REG    ecx
+#  define CHAR_SIZE    4
 # else
 #  define VPBROADCAST  vpbroadcastb
 #  define VPCMP                vpcmpb
 #  define VPMINU       vpminub
 #  define CHAR_REG     sil
-#  define SHIFT_REG    ecx
+#  define SHIFT_REG    edx
+#  define CHAR_SIZE    1
 # endif
 
 # define XMMZERO       xmm16
 
 # define VEC_SIZE 32
 # define PAGE_SIZE 4096
+# define CHAR_PER_VEC (VEC_SIZE / CHAR_SIZE)
 
        .section .text.evex,"ax",@progbits
 ENTRY (STRCHR)
-       movl    %edi, %ecx
-# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       xorl    %edx, %edx
-# endif
-
        /* Broadcast CHAR to YMM0.      */
-       VPBROADCAST %esi, %YMM0
-
+       VPBROADCAST     %esi, %YMM0
+       movl    %edi, %eax
+       andl    $(PAGE_SIZE - 1), %eax
        vpxorq  %XMMZERO, %XMMZERO, %XMMZERO
 
-       /* Check if we cross page boundary with one vector load.  */
-       andl    $(PAGE_SIZE - 1), %ecx
-       cmpl    $(PAGE_SIZE - VEC_SIZE), %ecx
-       ja  L(cross_page_boundary)
+       /* Check if we cross page boundary with one vector load.
+          Otherwise it is safe to use an unaligned load.  */
+       cmpl    $(PAGE_SIZE - VEC_SIZE), %eax
+       ja      L(cross_page_boundary)
 
        /* Check the first VEC_SIZE bytes. Search for both CHAR and the
           null bytes.  */
@@ -83,251 +82,296 @@ ENTRY (STRCHR)
        VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
        /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
        VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
-       ktestd  %k0, %k0
-       jz      L(more_vecs)
        kmovd   %k0, %eax
+       testl   %eax, %eax
+       jz      L(aligned_more)
        tzcntl  %eax, %eax
-       /* Found CHAR or the null byte.  */
 # ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    (%rdi, %rax, 4), %rax
+       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.
+        */
+       leaq    (%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
 # else
        addq    %rdi, %rax
 # endif
 # ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
+       /* Found CHAR or the null byte.  */
+       cmp     (%rax), %CHAR_REG
+       jne     L(zero)
 # endif
        ret
 
-       .p2align 4
-L(more_vecs):
-       /* Align data for aligned loads in the loop.  */
-       andq    $-VEC_SIZE, %rdi
-L(aligned_more):
-
-       /* Check the next 4 * VEC_SIZE.  Only one VEC_SIZE at a time
-          since data is only aligned to VEC_SIZE.      */
-       VMOVA   VEC_SIZE(%rdi), %YMM1
-       addq    $VEC_SIZE, %rdi
-
-       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
-       vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
-       VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
-       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
-       kmovd   %k0, %eax
-       testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x0)
-
-       VMOVA   VEC_SIZE(%rdi), %YMM1
-       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
-       vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
-       VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
-       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
-       kmovd   %k0, %eax
-       testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x1)
-
-       VMOVA   (VEC_SIZE * 2)(%rdi), %YMM1
-       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
-       vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
-       VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
-       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
-       kmovd   %k0, %eax
-       testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x2)
-
-       VMOVA   (VEC_SIZE * 3)(%rdi), %YMM1
-       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
-       vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
-       VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
-       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
-       ktestd  %k0, %k0
-       jz      L(prep_loop_4x)
-
-       kmovd   %k0, %eax
+       /* .p2align 5 helps keep performance more consistent if ENTRY()
+          alignment % 32 was either 16 or 0. As well this makes the
+          alignment % 32 of the loop_4x_vec fixed which makes tuning it
+          easier.  */
+       .p2align 5
+L(first_vec_x3):
        tzcntl  %eax, %eax
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
        /* Found CHAR or the null byte.  */
-# ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    (VEC_SIZE * 3)(%rdi, %rax, 4), %rax
-# else
-       leaq    (VEC_SIZE * 3)(%rdi, %rax), %rax
+       cmp     (VEC_SIZE * 3)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %CHAR_REG
+       jne     L(zero)
 # endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (VEC_SIZE * 3)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
+       ret
+
 # ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
-# endif
+L(zero):
+       xorl    %eax, %eax
        ret
+# endif
 
        .p2align 4
-L(first_vec_x0):
+L(first_vec_x4):
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Check to see if first match was CHAR (k0) or null (k1).  */
+       kmovd   %k0, %eax
        tzcntl  %eax, %eax
-       /* Found CHAR or the null byte.  */
-# ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    (%rdi, %rax, 4), %rax
+       kmovd   %k1, %ecx
+       /* bzhil will not be 0 if first match was null.  */
+       bzhil   %eax, %ecx, %ecx
+       jne     L(zero)
 # else
-       addq    %rdi, %rax
-# endif
-# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
+       /* Combine CHAR and null matches.  */
+       kord    %k0, %k1, %k0
+       kmovd   %k0, %eax
+       tzcntl  %eax, %eax
 # endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (VEC_SIZE * 4)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
        ret
 
        .p2align 4
 L(first_vec_x1):
        tzcntl  %eax, %eax
-       /* Found CHAR or the null byte.  */
-# ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    VEC_SIZE(%rdi, %rax, 4), %rax
-# else
-       leaq    VEC_SIZE(%rdi, %rax), %rax
-# endif
 # ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
+       /* Found CHAR or the null byte.  */
+       cmp     (VEC_SIZE)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %CHAR_REG
+       jne     L(zero)
+
 # endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (VEC_SIZE)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
        ret
 
        .p2align 4
 L(first_vec_x2):
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Check to see if first match was CHAR (k0) or null (k1).  */
+       kmovd   %k0, %eax
        tzcntl  %eax, %eax
-       /* Found CHAR or the null byte.  */
-# ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax, 4), %rax
+       kmovd   %k1, %ecx
+       /* bzhil will not be 0 if first match was null.  */
+       bzhil   %eax, %ecx, %ecx
+       jne     L(zero)
 # else
-       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax), %rax
-# endif
-# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
+       /* Combine CHAR and null matches.  */
+       kord    %k0, %k1, %k0
+       kmovd   %k0, %eax
+       tzcntl  %eax, %eax
 # endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
        ret
 
-L(prep_loop_4x):
-       /* Align data to 4 * VEC_SIZE.  */
+       .p2align 4
+L(aligned_more):
+       /* Align data to VEC_SIZE.  */
+       andq    $-VEC_SIZE, %rdi
+L(cross_page_continue):
+       /* Check the next 4 * VEC_SIZE. Only one VEC_SIZE at a time since
+          data is only aligned to VEC_SIZE. Use two alternating methods
+          for checking VEC to balance latency and port contention.  */
+
+       /* This method has higher latency but has better port
+          distribution.  */
+       VMOVA   (VEC_SIZE)(%rdi), %YMM1
+       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
+       vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
+       VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
+       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
+       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
+       kmovd   %k0, %eax
+       testl   %eax, %eax
+       jnz     L(first_vec_x1)
+
+       /* This method has higher latency but has better port
+          distribution.  */
+       VMOVA   (VEC_SIZE * 2)(%rdi), %YMM1
+       /* Each bit in K0 represents a CHAR in YMM1.  */
+       VPCMP   $0, %YMM1, %YMM0, %k0
+       /* Each bit in K1 represents a CHAR in YMM1.  */
+       VPCMP   $0, %YMM1, %YMMZERO, %k1
+       kortestd        %k0, %k1
+       jnz     L(first_vec_x2)
+
+       VMOVA   (VEC_SIZE * 3)(%rdi), %YMM1
+       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
+       vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
+       VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
+       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
+       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
+       kmovd   %k0, %eax
+       testl   %eax, %eax
+       jnz     L(first_vec_x3)
+
+       VMOVA   (VEC_SIZE * 4)(%rdi), %YMM1
+       /* Each bit in K0 represents a CHAR in YMM1.  */
+       VPCMP   $0, %YMM1, %YMM0, %k0
+       /* Each bit in K1 represents a CHAR in YMM1.  */
+       VPCMP   $0, %YMM1, %YMMZERO, %k1
+       kortestd        %k0, %k1
+       jnz     L(first_vec_x4)
+
+       /* Align data to VEC_SIZE * 4 for the loop.  */
+       addq    $VEC_SIZE, %rdi
        andq    $-(VEC_SIZE * 4), %rdi
 
        .p2align 4
 L(loop_4x_vec):
-       /* Compare 4 * VEC at a time forward.  */
+       /* Check 4x VEC at a time. No penalty to imm32 offset with evex
+          encoding.  */
        VMOVA   (VEC_SIZE * 4)(%rdi), %YMM1
        VMOVA   (VEC_SIZE * 5)(%rdi), %YMM2
        VMOVA   (VEC_SIZE * 6)(%rdi), %YMM3
        VMOVA   (VEC_SIZE * 7)(%rdi), %YMM4
 
-       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
+       /* For YMM1 and YMM3 use xor to set the CHARs matching esi to
+          zero.  */
        vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM5
-       vpxorq  %YMM2, %YMM0, %YMM6
+       /* For YMM2 and YMM4 cmp not equals to CHAR and store result in
+          k register. Its possible to save either 1 or 2 instructions
+          using cmp no equals method for either YMM1 or YMM1 and YMM3
+          respectively but bottleneck on p5 makes it not worth it.  */
+       VPCMP   $4, %YMM0, %YMM2, %k2
        vpxorq  %YMM3, %YMM0, %YMM7
-       vpxorq  %YMM4, %YMM0, %YMM8
-
-       VPMINU  %YMM5, %YMM1, %YMM5
-       VPMINU  %YMM6, %YMM2, %YMM6
-       VPMINU  %YMM7, %YMM3, %YMM7
-       VPMINU  %YMM8, %YMM4, %YMM8
-
-       VPMINU  %YMM5, %YMM6, %YMM1
-       VPMINU  %YMM7, %YMM8, %YMM2
-
-       VPMINU  %YMM1, %YMM2, %YMM1
-
-       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM1, %k0
-
-       addq    $(VEC_SIZE * 4), %rdi
-
-       ktestd  %k0, %k0
+       VPCMP   $4, %YMM0, %YMM4, %k4
+
+       /* Use min to select all zeros from either xor or end of string).
+        */
+       VPMINU  %YMM1, %YMM5, %YMM1
+       VPMINU  %YMM3, %YMM7, %YMM3
+
+       /* Use min + zeromask to select for zeros. Since k2 and k4 will
+          have 0 as positions that matched with CHAR which will set
+          zero in the corresponding destination bytes in YMM2 / YMM4.
+        */
+       VPMINU  %YMM1, %YMM2, %YMM2{%k2}{z}
+       VPMINU  %YMM3, %YMM4, %YMM4
+       VPMINU  %YMM2, %YMM4, %YMM4{%k4}{z}
+
+       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM4, %k1
+       kmovd   %k1, %ecx
+       subq    $-(VEC_SIZE * 4), %rdi
+       testl   %ecx, %ecx
        jz      L(loop_4x_vec)
 
-       /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM5, %k0
+       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM1, %k0
        kmovd   %k0, %eax
        testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x0)
+       jnz     L(last_vec_x1)
 
-       /* Each bit in K1 represents a CHAR or a null byte in YMM2.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM6, %k1
-       kmovd   %k1, %eax
+       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
+       kmovd   %k0, %eax
        testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x1)
-
-       /* Each bit in K2 represents a CHAR or a null byte in YMM3.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM7, %k2
-       /* Each bit in K3 represents a CHAR or a null byte in YMM4.  */
-       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM8, %k3
+       jnz     L(last_vec_x2)
 
+       VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM3, %k0
+       kmovd   %k0, %eax
+       /* Combine YMM3 matches (eax) with YMM4 matches (ecx).  */
 # ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Each bit in K2/K3 represents 4-byte element.  */
-       kshiftlw $8, %k3, %k1
+       sall    $8, %ecx
+       orl     %ecx, %eax
+       tzcntl  %eax, %eax
 # else
-       kshiftlq $32, %k3, %k1
+       salq    $32, %rcx
+       orq     %rcx, %rax
+       tzcntq  %rax, %rax
 # endif
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Check if match was CHAR or null.  */
+       cmp     (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %CHAR_REG
+       jne     L(zero_end)
+# endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
+       ret
 
-       /* Each bit in K1 represents a NULL or a mismatch.  */
-       korq    %k1, %k2, %k1
-       kmovq   %k1, %rax
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+L(zero_end):
+       xorl    %eax, %eax
+       ret
+# endif
 
-       tzcntq  %rax, %rax
-# ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax, 4), %rax
-# else
-       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax), %rax
+       .p2align 4
+L(last_vec_x1):
+       tzcntl  %eax, %eax
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Check if match was null.  */
+       cmp     (%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %CHAR_REG
+       jne     L(zero_end)
 # endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
+       ret
+
+       .p2align 4
+L(last_vec_x2):
+       tzcntl  %eax, %eax
 # ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
+       /* Check if match was null.  */
+       cmp     (VEC_SIZE)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %CHAR_REG
+       jne     L(zero_end)
 # endif
+       /* NB: Multiply sizeof char type (1 or 4) to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (VEC_SIZE)(%rdi, %rax, CHAR_SIZE), %rax
        ret
 
        /* Cold case for crossing page with first load.  */
        .p2align 4
 L(cross_page_boundary):
+       movq    %rdi, %rdx
+       /* Align rdi.  */
        andq    $-VEC_SIZE, %rdi
-       andl    $(VEC_SIZE - 1), %ecx
-
        VMOVA   (%rdi), %YMM1
-
        /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
        vpxorq  %YMM1, %YMM0, %YMM2
        VPMINU  %YMM2, %YMM1, %YMM2
        /* Each bit in K0 represents a CHAR or a null byte in YMM1.  */
        VPCMP   $0, %YMMZERO, %YMM2, %k0
        kmovd   %k0, %eax
-       testl   %eax, %eax
-
+       /* Remove the leading bits.      */
 # ifdef USE_AS_WCSCHR
+       movl    %edx, %SHIFT_REG
        /* NB: Divide shift count by 4 since each bit in K1 represent 4
           bytes.  */
-       movl    %ecx, %SHIFT_REG
-       sarl    $2, %SHIFT_REG
+       sarl    $2, %SHIFT_REG
+       andl    $(CHAR_PER_VEC - 1), %SHIFT_REG
 # endif
-
-       /* Remove the leading bits.      */
        sarxl   %SHIFT_REG, %eax, %eax
+       /* If eax is zero continue.  */
        testl   %eax, %eax
-
-       jz      L(aligned_more)
+       jz      L(cross_page_continue)
        tzcntl  %eax, %eax
-       addq    %rcx, %rdi
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Check to see if match was CHAR or null.  */
+       cmp     (%rdx, %rax, CHAR_SIZE), %CHAR_REG
+       jne     L(zero_end)
+# endif
 # ifdef USE_AS_WCSCHR
-       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of bytes.  */
-       leaq    (%rdi, %rax, 4), %rax
+       /* NB: Multiply wchar_t count by 4 to get the number of
+          bytes.  */
+       leaq    (%rdx, %rax, CHAR_SIZE), %rax
 # else
-       addq    %rdi, %rax
-# endif
-# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
-       cmp (%rax), %CHAR_REG
-       cmovne  %rdx, %rax
+       addq    %rdx, %rax
 # endif
        ret