]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/commitdiff
AArch64: Add SVE memcpy
authorWilco Dijkstra <wdijkstr@arm.com>
Tue, 7 Jun 2022 15:44:35 +0000 (16:44 +0100)
committerWilco Dijkstra <wilco.dijkstra@arm.com>
Mon, 8 Apr 2024 16:24:14 +0000 (17:24 +0100)
Add an initial SVE memcpy implementation.  Copies up to 32 bytes use SVE
vectors which improves the random memcpy benchmark significantly.
Cleanup the memcpy and memmove ifunc selectors.

(cherry picked from commit 9f298bfe1f183804bb54b54ff9071afc0494906c)

sysdeps/aarch64/multiarch/Makefile
sysdeps/aarch64/multiarch/ifunc-impl-list.c
sysdeps/aarch64/multiarch/memcpy.c
sysdeps/aarch64/multiarch/memcpy_sve.S [new file with mode: 0644]
sysdeps/aarch64/multiarch/memmove.c

index 7500cf1e9369443daed1c5a938903dcff9d0a45e..490aaa0faf1e74fb7014e2ed6b574d92b8b83637 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 ifeq ($(subdir),string)
 sysdep_routines += memcpy_generic memcpy_advsimd memcpy_thunderx memcpy_thunderx2 \
-                  memcpy_falkor memcpy_a64fx \
+                  memcpy_falkor memcpy_a64fx memcpy_sve \
                   memset_generic memset_falkor memset_emag memset_kunpeng \
                   memset_a64fx \
                   memchr_generic memchr_nosimd \
index 483fbbdb523c9a5b697a9b7f63153d2cefb482ac..f6c6d008da285122cf3549efa5adf05d5e098680 100644 (file)
@@ -25,7 +25,7 @@
 #include <stdio.h>
 
 /* Maximum number of IFUNC implementations.  */
-#define MAX_IFUNC      7
+#define MAX_IFUNC      8
 
 size_t
 __libc_ifunc_impl_list (const char *name, struct libc_ifunc_impl *array,
@@ -45,6 +45,7 @@ __libc_ifunc_impl_list (const char *name, struct libc_ifunc_impl *array,
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memcpy, 1, __memcpy_simd)
 #if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memcpy, sve, __memcpy_a64fx)
+             IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memcpy, sve, __memcpy_sve)
 #endif
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memcpy, 1, __memcpy_generic))
   IFUNC_IMPL (i, name, memmove,
@@ -54,6 +55,7 @@ __libc_ifunc_impl_list (const char *name, struct libc_ifunc_impl *array,
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memmove, 1, __memmove_simd)
 #if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memmove, sve, __memmove_a64fx)
+             IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memmove, sve, __memmove_sve)
 #endif
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memmove, 1, __memmove_generic))
   IFUNC_IMPL (i, name, memset,
index a476dd548fd04fddcd0b39cc3263866769bb309a..0486213f08db8ab08a903c4b9e6bdd19df6dccec 100644 (file)
@@ -33,27 +33,38 @@ extern __typeof (__redirect_memcpy) __memcpy_simd attribute_hidden;
 extern __typeof (__redirect_memcpy) __memcpy_thunderx attribute_hidden;
 extern __typeof (__redirect_memcpy) __memcpy_thunderx2 attribute_hidden;
 extern __typeof (__redirect_memcpy) __memcpy_falkor attribute_hidden;
-# if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
 extern __typeof (__redirect_memcpy) __memcpy_a64fx attribute_hidden;
-# endif
-
-libc_ifunc (__libc_memcpy,
-            (IS_THUNDERX (midr)
-            ? __memcpy_thunderx
-            : (IS_FALKOR (midr) || IS_PHECDA (midr)
-               ? __memcpy_falkor
-               : (IS_THUNDERX2 (midr) || IS_THUNDERX2PA (midr)
-                  ? __memcpy_thunderx2
-                  : (IS_NEOVERSE_N1 (midr) || IS_NEOVERSE_N2 (midr)
-                     || IS_NEOVERSE_V1 (midr)
-                     ? __memcpy_simd
-# if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
-                    : (IS_A64FX (midr) && sve
-                       ? __memcpy_a64fx
-                       : __memcpy_generic))))));
-# else
-                    : __memcpy_generic)))));
-# endif
+extern __typeof (__redirect_memcpy) __memcpy_sve attribute_hidden;
+
+static inline __typeof (__redirect_memcpy) *
+select_memcpy_ifunc (void)
+{
+  INIT_ARCH ();
+
+  if (IS_NEOVERSE_N1 (midr) || IS_NEOVERSE_N2 (midr))
+    return __memcpy_simd;
+
+  if (sve && HAVE_AARCH64_SVE_ASM)
+    {
+      if (IS_A64FX (midr))
+       return __memcpy_a64fx;
+      return __memcpy_sve;
+    }
+
+  if (IS_THUNDERX (midr))
+    return __memcpy_thunderx;
+
+  if (IS_THUNDERX2 (midr) || IS_THUNDERX2PA (midr))
+    return __memcpy_thunderx2;
+
+  if (IS_FALKOR (midr) || IS_PHECDA (midr))
+    return __memcpy_falkor;
+
+  return __memcpy_generic;
+}
+
+libc_ifunc (__libc_memcpy, select_memcpy_ifunc ());
+
 # undef memcpy
 strong_alias (__libc_memcpy, memcpy);
 #endif
diff --git a/sysdeps/aarch64/multiarch/memcpy_sve.S b/sysdeps/aarch64/multiarch/memcpy_sve.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a70907e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,218 @@
+/* Optimized memcpy for SVE.
+   Copyright (C) 2021-2022 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
+   <https://www.gnu.org/licenses/>.  */
+
+#include <sysdep.h>
+
+/* Assumptions:
+ *
+ * ARMv8-a, AArch64, Advanced SIMD, SVE, unaligned accesses.
+ *
+ */
+
+#define dstin  x0
+#define src    x1
+#define count  x2
+#define dst    x3
+#define srcend x4
+#define dstend x5
+#define tmp1   x6
+#define vlen   x6
+
+#define A_q    q0
+#define B_q    q1
+#define C_q    q2
+#define D_q    q3
+#define E_q    q4
+#define F_q    q5
+#define G_q    q6
+#define H_q    q7
+
+/* This implementation supports both memcpy and memmove and shares most code.
+   It uses unaligned accesses and branchless sequences to keep the code small,
+   simple and improve performance.
+
+   Copies are split into 3 main cases: small copies of up to 32 bytes, medium
+   copies of up to 128 bytes, and large copies.  The overhead of the overlap
+   check in memmove is negligible since it is only required for large copies.
+
+   Large copies use a software pipelined loop processing 64 bytes per iteration.
+   The source pointer is 16-byte aligned to minimize unaligned accesses.
+   The loop tail is handled by always copying 64 bytes from the end.
+*/
+
+#if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
+
+       .arch armv8.2-a+sve
+
+ENTRY (__memcpy_sve)
+       PTR_ARG (0)
+       PTR_ARG (1)
+       SIZE_ARG (2)
+
+       cmp     count, 128
+       b.hi    L(copy_long)
+       cmp     count, 32
+       b.hi    L(copy32_128)
+
+       whilelo p0.b, xzr, count
+       cntb    vlen
+       tbnz    vlen, 4, L(vlen128)
+       ld1b    z0.b, p0/z, [src]
+       st1b    z0.b, p0, [dstin]
+       ret
+
+       /* Medium copies: 33..128 bytes.  */
+L(copy32_128):
+       add     srcend, src, count
+       add     dstend, dstin, count
+       ldp     A_q, B_q, [src]
+       ldp     C_q, D_q, [srcend, -32]
+       cmp     count, 64
+       b.hi    L(copy128)
+       stp     A_q, B_q, [dstin]
+       stp     C_q, D_q, [dstend, -32]
+       ret
+
+       /* Copy 65..128 bytes.  */
+L(copy128):
+       ldp     E_q, F_q, [src, 32]
+       cmp     count, 96
+       b.ls    L(copy96)
+       ldp     G_q, H_q, [srcend, -64]
+       stp     G_q, H_q, [dstend, -64]
+L(copy96):
+       stp     A_q, B_q, [dstin]
+       stp     E_q, F_q, [dstin, 32]
+       stp     C_q, D_q, [dstend, -32]
+       ret
+
+L(vlen128):
+       whilelo p1.b, vlen, count
+       ld1b    z0.b, p0/z, [src, 0, mul vl]
+       ld1b    z1.b, p1/z, [src, 1, mul vl]
+       st1b    z0.b, p0, [dstin, 0, mul vl]
+       st1b    z1.b, p1, [dstin, 1, mul vl]
+       ret
+
+       .p2align 4
+       /* Copy more than 128 bytes.  */
+L(copy_long):
+       add     srcend, src, count
+       add     dstend, dstin, count
+
+       /* Copy 16 bytes and then align src to 16-byte alignment.  */
+       ldr     D_q, [src]
+       and     tmp1, src, 15
+       bic     src, src, 15
+       sub     dst, dstin, tmp1
+       add     count, count, tmp1      /* Count is now 16 too large.  */
+       ldp     A_q, B_q, [src, 16]
+       str     D_q, [dstin]
+       ldp     C_q, D_q, [src, 48]
+       subs    count, count, 128 + 16  /* Test and readjust count.  */
+       b.ls    L(copy64_from_end)
+L(loop64):
+       stp     A_q, B_q, [dst, 16]
+       ldp     A_q, B_q, [src, 80]
+       stp     C_q, D_q, [dst, 48]
+       ldp     C_q, D_q, [src, 112]
+       add     src, src, 64
+       add     dst, dst, 64
+       subs    count, count, 64
+       b.hi    L(loop64)
+
+       /* Write the last iteration and copy 64 bytes from the end.  */
+L(copy64_from_end):
+       ldp     E_q, F_q, [srcend, -64]
+       stp     A_q, B_q, [dst, 16]
+       ldp     A_q, B_q, [srcend, -32]
+       stp     C_q, D_q, [dst, 48]
+       stp     E_q, F_q, [dstend, -64]
+       stp     A_q, B_q, [dstend, -32]
+       ret
+
+END (__memcpy_sve)
+libc_hidden_builtin_def (__memcpy_sve)
+
+
+ENTRY (__memmove_sve)
+       PTR_ARG (0)
+       PTR_ARG (1)
+       SIZE_ARG (2)
+
+       cmp     count, 128
+       b.hi    L(move_long)
+       cmp     count, 32
+       b.hi    L(copy32_128)
+
+       whilelo p0.b, xzr, count
+       cntb    vlen
+       tbnz    vlen, 4, L(vlen128)
+       ld1b    z0.b, p0/z, [src]
+       st1b    z0.b, p0, [dstin]
+       ret
+
+       .p2align 4
+L(move_long):
+       add     srcend, src, count
+       add     dstend, dstin, count
+       /* Only use backward copy if there is an overlap.  */
+       sub     tmp1, dstin, src
+       cbz     tmp1, L(return)
+       cmp     tmp1, count
+       b.hs    L(copy_long)
+
+       /* Large backwards copy for overlapping copies.
+          Copy 16 bytes and then align srcend to 16-byte alignment.  */
+       ldr     D_q, [srcend, -16]
+       and     tmp1, srcend, 15
+       bic     srcend, srcend, 15
+       sub     count, count, tmp1
+       ldp     A_q, B_q, [srcend, -32]
+       str     D_q, [dstend, -16]
+       ldp     C_q, D_q, [srcend, -64]
+       sub     dstend, dstend, tmp1
+       subs    count, count, 128
+       b.ls    L(copy64_from_start)
+
+L(loop64_backwards):
+       str     B_q, [dstend, -16]
+       str     A_q, [dstend, -32]
+       ldp     A_q, B_q, [srcend, -96]
+       str     D_q, [dstend, -48]
+       str     C_q, [dstend, -64]!
+       ldp     C_q, D_q, [srcend, -128]
+       sub     srcend, srcend, 64
+       subs    count, count, 64
+       b.hi    L(loop64_backwards)
+
+       /* Write the last iteration and copy 64 bytes from the start.  */
+L(copy64_from_start):
+       ldp     E_q, F_q, [src, 32]
+       stp     A_q, B_q, [dstend, -32]
+       ldp     A_q, B_q, [src]
+       stp     C_q, D_q, [dstend, -64]
+       stp     E_q, F_q, [dstin, 32]
+       stp     A_q, B_q, [dstin]
+L(return):
+       ret
+
+END (__memmove_sve)
+libc_hidden_builtin_def (__memmove_sve)
+#endif
index 4f7d7eedfd943d1b6a54e90dc973406b30cc8db9..261996ecc4b36bdaf3c50598d910e9c7dcace08b 100644 (file)
@@ -33,27 +33,38 @@ extern __typeof (__redirect_memmove) __memmove_simd attribute_hidden;
 extern __typeof (__redirect_memmove) __memmove_thunderx attribute_hidden;
 extern __typeof (__redirect_memmove) __memmove_thunderx2 attribute_hidden;
 extern __typeof (__redirect_memmove) __memmove_falkor attribute_hidden;
-# if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
 extern __typeof (__redirect_memmove) __memmove_a64fx attribute_hidden;
-# endif
-
-libc_ifunc (__libc_memmove,
-            (IS_THUNDERX (midr)
-            ? __memmove_thunderx
-            : (IS_FALKOR (midr) || IS_PHECDA (midr)
-               ? __memmove_falkor
-               : (IS_THUNDERX2 (midr) || IS_THUNDERX2PA (midr)
-                  ? __memmove_thunderx2
-                  : (IS_NEOVERSE_N1 (midr) || IS_NEOVERSE_N2 (midr)
-                     || IS_NEOVERSE_V1 (midr)
-                     ? __memmove_simd
-# if HAVE_AARCH64_SVE_ASM
-                    : (IS_A64FX (midr) && sve
-                       ? __memmove_a64fx
-                       : __memmove_generic))))));
-# else
-                    : __memmove_generic)))));
-# endif
+extern __typeof (__redirect_memmove) __memmove_sve attribute_hidden;
+
+static inline __typeof (__redirect_memmove) *
+select_memmove_ifunc (void)
+{
+  INIT_ARCH ();
+
+  if (IS_NEOVERSE_N1 (midr) || IS_NEOVERSE_N2 (midr))
+    return __memmove_simd;
+
+  if (sve && HAVE_AARCH64_SVE_ASM)
+    {
+      if (IS_A64FX (midr))
+       return __memmove_a64fx;
+      return __memmove_sve;
+    }
+
+  if (IS_THUNDERX (midr))
+    return __memmove_thunderx;
+
+  if (IS_THUNDERX2 (midr) || IS_THUNDERX2PA (midr))
+    return __memmove_thunderx2;
+
+  if (IS_FALKOR (midr) || IS_PHECDA (midr))
+    return __memmove_falkor;
+
+  return __memmove_generic;
+}
+
+libc_ifunc (__libc_memmove, select_memmove_ifunc ());
+
 # undef memmove
 strong_alias (__libc_memmove, memmove);
 #endif