]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/commitdiff
New generic logf
authorSzabolcs Nagy <szabolcs.nagy@arm.com>
Mon, 4 Sep 2017 16:48:46 +0000 (17:48 +0100)
committerSzabolcs Nagy <szabolcs.nagy@arm.com>
Fri, 29 Sep 2017 10:46:46 +0000 (11:46 +0100)
without wrapper on aarch64:
logf reciprocal-throughput: 2.2x faster
logf latency: 1.9x faster
old worst case error: 0.89 ulp
new worst case error: 0.82 ulp
aarch64 .text size: -356 bytes
aarch64 .rodata size: +240 bytes

Uses double precision arithmetics and a lookup table to allow smaller
polynomial and avoid the use of division.

Data is in a separate translation unit with fixed layout to prevent the
compiler generating suboptimal literal access.

Errors are handled inline according to POSIX rules, but this patch
keeps the wrapper with SVID compatible error handling.

Needs libm-test-ulps adjustment for clogf in non-nearest rounding mode.

* math/Makefile (type-float-routines): Add e_logf_data.
* sysdeps/ieee754/flt-32/e_logf.c: New implementation.
* sysdeps/ieee754/flt-32/e_logf_data.c: New file.
* sysdeps/ieee754/flt-32/math_config.h (__logf_data): Define.
(LOGF_TABLE_BITS, LOGF_POLY_ORDER): Define.
* sysdeps/i386/fpu/e_logf_data.c: New file.
* sysdeps/ia64/fpu/e_logf_data.c: New file.
* sysdeps/m68k/m680x0/fpu/e_logf_data.c: New file.

NEWS
math/Makefile
sysdeps/i386/fpu/e_logf_data.c [new file with mode: 0644]
sysdeps/ia64/fpu/e_logf_data.c [new file with mode: 0644]
sysdeps/ieee754/flt-32/e_logf.c
sysdeps/ieee754/flt-32/e_logf_data.c [new file with mode: 0644]
sysdeps/ieee754/flt-32/math_config.h
sysdeps/m68k/m680x0/fpu/e_logf_data.c [new file with mode: 0644]

diff --git a/NEWS b/NEWS
index e346d2afe6cf5bbae5a58f8a00adcab0e4ddfed4..05850f82887579dee7f567b6fdf77b90ca72764a 100644 (file)
--- a/NEWS
+++ b/NEWS
@@ -14,7 +14,7 @@ Major new features:
 
 * Optimized x86-64 trunc and truncf for processors with SSE4.1.
 
-* Optimized generic expf and exp2f.
+* Optimized generic expf, exp2f, logf.
 
 * In order to support faster and safer process termination the malloc API
   family of functions will no longer print a failure address and stack
index 04586156f8050222b2aedcebc30dab7153a1b6b1..919fec13efe6db184c0c5d417544fe7d1ff3ec55 100644 (file)
@@ -115,7 +115,7 @@ type-double-routines := branred doasin dosincos halfulp mpa mpatan2 \
 
 # float support
 type-float-suffix := f
-type-float-routines := k_rem_pio2f math_errf e_exp2f_data
+type-float-routines := k_rem_pio2f math_errf e_exp2f_data e_logf_data
 
 # _Float128 support
 type-float128-suffix := f128
diff --git a/sysdeps/i386/fpu/e_logf_data.c b/sysdeps/i386/fpu/e_logf_data.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1cc8931
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+/* Not needed.  */
diff --git a/sysdeps/ia64/fpu/e_logf_data.c b/sysdeps/ia64/fpu/e_logf_data.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1cc8931
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+/* Not needed.  */
index cf75e11781e1e533e56bcb936752ea53bbb12e61..b8d262441fee95df667906ab9c1f803ed92d7a75 100644 (file)
@@ -1,85 +1,87 @@
-/* e_logf.c -- float version of e_log.c.
* Conversion to float by Ian Lance Taylor, Cygnus Support, ian@cygnus.com.
- */
+/* Single-precision log function.
  Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
+   This file is part of the GNU C Library.
 
-/*
- * ====================================================
- * Copyright (C) 1993 by Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
- *
- * Developed at SunPro, a Sun Microsystems, Inc. business.
- * Permission to use, copy, modify, and distribute this
- * software is freely granted, provided that this notice
- * is preserved.
- * ====================================================
- */
+   The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
+   modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+   License as published by the Free Software Foundation; either
+   version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
+
+   The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
+   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+   Lesser General Public License for more details.
+
+   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+   License along with the GNU C Library; if not, see
+   <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #include <math.h>
-#include <math_private.h>
+#include <stdint.h>
+#include "math_config.h"
 
-static const float
-ln2_hi =   6.9313812256e-01,   /* 0x3f317180 */
-ln2_lo =   9.0580006145e-06,   /* 0x3717f7d1 */
-two25 =    3.355443200e+07,    /* 0x4c000000 */
-Lg1 = 6.6666668653e-01,        /* 3F2AAAAB */
-Lg2 = 4.0000000596e-01,        /* 3ECCCCCD */
-Lg3 = 2.8571429849e-01, /* 3E924925 */
-Lg4 = 2.2222198546e-01, /* 3E638E29 */
-Lg5 = 1.8183572590e-01, /* 3E3A3325 */
-Lg6 = 1.5313838422e-01, /* 3E1CD04F */
-Lg7 = 1.4798198640e-01; /* 3E178897 */
+/*
+LOGF_TABLE_BITS = 4
+LOGF_POLY_ORDER = 4
 
-static const float zero   =  0.0;
+ULP error: 0.818 (nearest rounding.)
+Relative error: 1.957 * 2^-26 (before rounding.)
+*/
+
+#define T __logf_data.tab
+#define A __logf_data.poly
+#define Ln2 __logf_data.ln2
+#define N (1 << LOGF_TABLE_BITS)
+#define OFF 0x3f330000
 
 float
-__ieee754_logf(float x)
+__ieee754_logf (float x)
 {
-       float hfsq,f,s,z,R,w,t1,t2,dk;
-       int32_t k,ix,i,j;
+  /* double_t for better performance on targets with FLT_EVAL_METHOD==2.  */
+  double_t z, r, r2, y, y0, invc, logc;
+  uint32_t ix, iz, tmp;
+  int k, i;
+
+  ix = asuint (x);
+#if WANT_ROUNDING
+  /* Fix sign of zero with downward rounding when x==1.  */
+  if (__glibc_unlikely (ix == 0x3f800000))
+    return 0;
+#endif
+  if (__glibc_unlikely (ix - 0x00800000 >= 0x7f800000 - 0x00800000))
+    {
+      /* x < 0x1p-126 or inf or nan.  */
+      if (ix * 2 == 0)
+       return __math_divzerof (1);
+      if (ix == 0x7f800000) /* log(inf) == inf.  */
+       return x;
+      if ((ix & 0x80000000) || ix * 2 >= 0xff000000)
+       return __math_invalidf (x);
+      /* x is subnormal, normalize it.  */
+      ix = asuint (x * 0x1p23f);
+      ix -= 23 << 23;
+    }
+
+  /* x = 2^k z; where z is in range [OFF,2*OFF] and exact.
+     The range is split into N subintervals.
+     The ith subinterval contains z and c is near its center.  */
+  tmp = ix - OFF;
+  i = (tmp >> (23 - LOGF_TABLE_BITS)) % N;
+  k = (int32_t) tmp >> 23; /* arithmetic shift */
+  iz = ix - (tmp & 0x1ff << 23);
+  invc = T[i].invc;
+  logc = T[i].logc;
+  z = (double_t) asfloat (iz);
 
-       GET_FLOAT_WORD(ix,x);
+  /* log(x) = log1p(z/c-1) + log(c) + k*Ln2 */
+  r = z * invc - 1;
+  y0 = logc + (double_t) k * Ln2;
 
-       k=0;
-       if (ix < 0x00800000) {                  /* x < 2**-126  */
-           if (__builtin_expect((ix&0x7fffffff)==0, 0))
-               return -two25/zero;             /* log(+-0)=-inf */
-           if (__builtin_expect(ix<0, 0))
-               return (x-x)/(x-x);     /* log(-#) = NaN */
-           k -= 25; x *= two25; /* subnormal number, scale up x */
-           GET_FLOAT_WORD(ix,x);
-       }
-       if (__builtin_expect(ix >= 0x7f800000, 0)) return x+x;
-       k += (ix>>23)-127;
-       ix &= 0x007fffff;
-       i = (ix+(0x95f64<<3))&0x800000;
-       SET_FLOAT_WORD(x,ix|(i^0x3f800000));    /* normalize x or x/2 */
-       k += (i>>23);
-       f = x-(float)1.0;
-       if((0x007fffff&(15+ix))<16) {   /* |f| < 2**-20 */
-           if(f==zero) {
-             if(k==0) return zero;  else {dk=(float)k;
-                                          return dk*ln2_hi+dk*ln2_lo;}
-           }
-           R = f*f*((float)0.5-(float)0.33333333333333333*f);
-           if(k==0) return f-R; else {dk=(float)k;
-                    return dk*ln2_hi-((R-dk*ln2_lo)-f);}
-       }
-       s = f/((float)2.0+f);
-       dk = (float)k;
-       z = s*s;
-       i = ix-(0x6147a<<3);
-       w = z*z;
-       j = (0x6b851<<3)-ix;
-       t1= w*(Lg2+w*(Lg4+w*Lg6));
-       t2= z*(Lg1+w*(Lg3+w*(Lg5+w*Lg7)));
-       i |= j;
-       R = t2+t1;
-       if(i>0) {
-           hfsq=(float)0.5*f*f;
-           if(k==0) return f-(hfsq-s*(hfsq+R)); else
-                    return dk*ln2_hi-((hfsq-(s*(hfsq+R)+dk*ln2_lo))-f);
-       } else {
-           if(k==0) return f-s*(f-R); else
-                    return dk*ln2_hi-((s*(f-R)-dk*ln2_lo)-f);
-       }
+  /* Pipelined polynomial evaluation to approximate log1p(r).  */
+  r2 = r * r;
+  y = A[1] * r + A[2];
+  y = A[0] * r2 + y;
+  y = y * r2 + (y0 + r);
+  return (float) y;
 }
 strong_alias (__ieee754_logf, __logf_finite)
diff --git a/sysdeps/ieee754/flt-32/e_logf_data.c b/sysdeps/ieee754/flt-32/e_logf_data.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ce2a0f8
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,44 @@
+/* Data definition for logf.
+   Copyright (C) 2017 Free Software Foundation, Inc.
+   This file is part of the GNU C Library.
+
+   The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
+   modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+   License as published by the Free Software Foundation; either
+   version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
+
+   The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
+   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+   Lesser General Public License for more details.
+
+   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+   License along with the GNU C Library; if not, see
+   <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
+
+#include "math_config.h"
+
+const struct logf_data __logf_data = {
+  .tab = {
+  { 0x1.661ec79f8f3bep+0, -0x1.57bf7808caadep-2 },
+  { 0x1.571ed4aaf883dp+0, -0x1.2bef0a7c06ddbp-2 },
+  { 0x1.49539f0f010bp+0, -0x1.01eae7f513a67p-2 },
+  { 0x1.3c995b0b80385p+0, -0x1.b31d8a68224e9p-3 },
+  { 0x1.30d190c8864a5p+0, -0x1.6574f0ac07758p-3 },
+  { 0x1.25e227b0b8eap+0, -0x1.1aa2bc79c81p-3 },
+  { 0x1.1bb4a4a1a343fp+0, -0x1.a4e76ce8c0e5ep-4 },
+  { 0x1.12358f08ae5bap+0, -0x1.1973c5a611cccp-4 },
+  { 0x1.0953f419900a7p+0, -0x1.252f438e10c1ep-5 },
+  { 0x1p+0, 0x0p+0 },
+  { 0x1.e608cfd9a47acp-1, 0x1.aa5aa5df25984p-5 },
+  { 0x1.ca4b31f026aap-1, 0x1.c5e53aa362eb4p-4 },
+  { 0x1.b2036576afce6p-1, 0x1.526e57720db08p-3 },
+  { 0x1.9c2d163a1aa2dp-1, 0x1.bc2860d22477p-3 },
+  { 0x1.886e6037841edp-1, 0x1.1058bc8a07ee1p-2 },
+  { 0x1.767dcf5534862p-1, 0x1.4043057b6ee09p-2 },
+  },
+  .ln2 = 0x1.62e42fefa39efp-1,
+  .poly = {
+  -0x1.00ea348b88334p-2, 0x1.5575b0be00b6ap-2, -0x1.ffffef20a4123p-2,
+  }
+};
index 31f0470612bb5401cf9ba3c60d975366d81aa1bf..953a4bc58314836209a3b72ec147d4a37d0c7a79 100644 (file)
@@ -111,4 +111,16 @@ extern const struct exp2f_data
   double poly_scaled[EXP2F_POLY_ORDER];
 } __exp2f_data attribute_hidden;
 
+#define LOGF_TABLE_BITS 4
+#define LOGF_POLY_ORDER 4
+extern const struct logf_data
+{
+  struct
+  {
+    double invc, logc;
+  } tab[1 << LOGF_TABLE_BITS];
+  double ln2;
+  double poly[LOGF_POLY_ORDER - 1]; /* First order coefficient is 1.  */
+} __logf_data attribute_hidden;
+
 #endif
diff --git a/sysdeps/m68k/m680x0/fpu/e_logf_data.c b/sysdeps/m68k/m680x0/fpu/e_logf_data.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1cc8931
--- /dev/null
@@ -0,0 +1 @@
+/* Not needed.  */