]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/commitdiff
[aarch64] Add an ASIMD variant of strlen for falkor
authorSiddhesh Poyarekar <siddhesh@sourceware.org>
Wed, 15 Aug 2018 17:31:33 +0000 (23:01 +0530)
committerSiddhesh Poyarekar <siddhesh@sourceware.org>
Wed, 15 Aug 2018 17:31:33 +0000 (23:01 +0530)
This variant of strlen uses vector loads and operations to reduce the
size of the code and also eliminate the non-ascii fallback.  This
works very well for falkor because of its two vector units and
efficient vector ops.  In the best case it reduces latency of cases in
bench-strlen by 48%, with gains throughout the benchmark.
strlen-walk also sees uniform gains in the 5%-15% range.

Overall the routine appears to work better than the stock one for falkor
regardless of the benchmark, length of string or cache state.

The same cannot be said of a53 and a72 though.  a53 performance was
greatly reduced and for a72 it was a bit of a mixed bag, slightly on the
negative side but I reckon it might be fast in some situations.

* sysdeps/aarch64/strlen.S (__strlen): Rename to STRLEN.
[!STRLEN](STRLEN): Set to __strlen.
* sysdeps/aarch64/multiarch/strlen.c: New file.
* sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_generic.S: Likewise.
* sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_asimd.S: Likewise.
* sysdeps/aarch64/multiarch/ifunc-impl-list.c
(__libc_ifunc_impl_list): Add strlen.
* sysdeps/aarch64/multiarch/Makefile (sysdep_routines): Add
strlen_generic and strlen_asimd.

Reviewed-By: szabolcs.nagy@arm.com
CC: pinskia@gmail.com
ChangeLog
sysdeps/aarch64/multiarch/Makefile
sysdeps/aarch64/multiarch/ifunc-impl-list.c
sysdeps/aarch64/multiarch/strlen.c [new file with mode: 0644]
sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_asimd.S [new file with mode: 0644]
sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_generic.S [new file with mode: 0644]
sysdeps/aarch64/strlen.S

index 21404da510854b93e6f4f73b1cb9193af2f22427..3815943fa7d9c1ede352f4088c79ed8ddc42e0b3 100644 (file)
--- a/ChangeLog
+++ b/ChangeLog
@@ -1,3 +1,15 @@
+2018-08-15  Siddhesh Poyarekar  <siddhesh@sourceware.org>
+
+       * sysdeps/aarch64/strlen.S (__strlen): Rename to STRLEN.
+       [!STRLEN](STRLEN): Set to __strlen.
+       * sysdeps/aarch64/multiarch/strlen.c: New file.
+       * sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_generic.S: Likewise.
+       * sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_asimd.S: Likewise.
+       * sysdeps/aarch64/multiarch/ifunc-impl-list.c
+       (__libc_ifunc_impl_list): Add strlen.
+       * sysdeps/aarch64/multiarch/Makefile (sysdep_routines): Add
+       strlen_generic and strlen_asimd.
+
 2018-08-15  Wilco Dijkstra  <wdijkstr@arm.com>
 
        * sysdeps/ieee754/flt-32/e_lgammaf_r.c (sin_pif): Use __sinf/__cosf.
index 57ffdf72382c0a44d4ff85adc2a24c9db66067ab..b1a5f59fcd6d729e12c07c1446f067496234cddd 100644 (file)
@@ -1,4 +1,5 @@
 ifeq ($(subdir),string)
 sysdep_routines += memcpy_generic memcpy_thunderx memcpy_thunderx2 \
-                  memcpy_falkor memmove_falkor memset_generic memset_falkor
+                  memcpy_falkor memmove_falkor memset_generic memset_falkor \
+                  strlen_generic strlen_asimd
 endif
index e55be80103b948a2caa9c196539030b596d2fd54..af446650a62e31b76fcf45fff723cff6ea496a8a 100644 (file)
@@ -53,5 +53,9 @@ __libc_ifunc_impl_list (const char *name, struct libc_ifunc_impl *array,
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memset, (zva_size == 64), __memset_falkor)
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, memset, 1, __memset_generic))
 
+  IFUNC_IMPL (i, name, strlen,
+             IFUNC_IMPL_ADD (array, i, strlen, 1, __strlen_asimd)
+             IFUNC_IMPL_ADD (array, i, strlen, 1, __strlen_generic))
+
   return i;
 }
diff --git a/sysdeps/aarch64/multiarch/strlen.c b/sysdeps/aarch64/multiarch/strlen.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..6c62d68
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,41 @@
+/* Multiple versions of strlen. AARCH64 version.
+   Copyright (C) 2018 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/>.  */
+
+/* Define multiple versions only for the definition in libc.  */
+
+#if IS_IN (libc)
+/* Redefine strlen so that the compiler won't complain about the type
+   mismatch with the IFUNC selector in strong_alias, below.  */
+# undef strlen
+# define strlen __redirect_strlen
+# include <string.h>
+# include <init-arch.h>
+
+#define USE_ASIMD_STRLEN() IS_FALKOR (midr)
+
+extern __typeof (__redirect_strlen) __strlen;
+
+extern __typeof (__redirect_strlen) __strlen_generic attribute_hidden;
+extern __typeof (__redirect_strlen) __strlen_asimd attribute_hidden;
+
+libc_ifunc (__strlen,
+           (USE_ASIMD_STRLEN () ? __strlen_asimd : __strlen_generic));
+
+# undef strlen
+strong_alias (__strlen, strlen);
+#endif
diff --git a/sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_asimd.S b/sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_asimd.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ca37b93
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,168 @@
+/* Strlen implementation that uses ASIMD instructions for load and NULL checks.
+   Copyright (C) 2018 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 <sysdep.h>
+
+/* Assumptions:
+
+   ARMv8-a, AArch64, ASIMD, unaligned accesses, min page size 4k.  */
+
+/* To test the page crossing code path more thoroughly, compile with
+   -DTEST_PAGE_CROSS - this will force all calls through the slower
+   entry path.  This option is not intended for production use.  */
+
+/* Arguments and results.  */
+#define srcin          x0
+#define len            x0
+
+/* Locals and temporaries.  */
+#define src            x1
+#define data1          x2
+#define data2          x3
+#define has_nul1       x4
+#define has_nul2       x5
+#define tmp1           x4
+#define tmp2           x5
+#define tmp3           x6
+#define tmp4           x7
+#define zeroones       x8
+#define dataq          q2
+#define datav          v2
+#define datab2         b3
+#define dataq2         q3
+#define datav2         v3
+
+#ifdef TEST_PAGE_CROSS
+# define MIN_PAGE_SIZE 16
+#else
+# define MIN_PAGE_SIZE 4096
+#endif
+
+       /* Since strings are short on average, we check the first 16 bytes
+          of the string for a NUL character.  In order to do an unaligned load
+          safely we have to do a page cross check first.  If there is a NUL
+          byte we calculate the length from the 2 8-byte words using
+          conditional select to reduce branch mispredictions (it is unlikely
+          strlen_asimd will be repeatedly called on strings with the same
+          length).
+
+          If the string is longer than 16 bytes, we align src so don't need
+          further page cross checks, and process 16 bytes per iteration.
+
+          If the page cross check fails, we read 16 bytes from an aligned
+          address, remove any characters before the string, and continue
+          in the main loop using aligned loads.  Since strings crossing a
+          page in the first 16 bytes are rare (probability of
+          16/MIN_PAGE_SIZE ~= 0.4%), this case does not need to be optimized.
+
+          AArch64 systems have a minimum page size of 4k.  We don't bother
+          checking for larger page sizes - the cost of setting up the correct
+          page size is just not worth the extra gain from a small reduction in
+          the cases taking the slow path.  Note that we only care about
+          whether the first fetch, which may be misaligned, crosses a page
+          boundary.  */
+
+ENTRY_ALIGN (__strlen_asimd, 6)
+       DELOUSE (0)
+       DELOUSE (1)
+       and     tmp1, srcin, MIN_PAGE_SIZE - 1
+       cmp     tmp1, MIN_PAGE_SIZE - 16
+       b.gt    L(page_cross)
+       ldr     dataq, [srcin]
+#ifdef __AARCH64EB__
+       rev64   datav.16b, datav.16b
+#endif
+
+       /* Get the minimum value and keep going if it is not zero.  */
+       uminv   datab2, datav.16b
+       mov     tmp1, datav2.d[0]
+       cbnz    tmp1, L(main_loop_entry)
+
+       cmeq    datav.16b, datav.16b, #0
+       mov     data1, datav.d[0]
+       mov     data2, datav.d[1]
+       cmp     data1, 0
+       csel    data1, data1, data2, ne
+       mov     len, 8
+       rev     data1, data1
+       clz     tmp1, data1
+       csel    len, xzr, len, ne
+       add     len, len, tmp1, lsr 3
+       ret
+
+L(main_loop_entry):
+       bic     src, srcin, 15
+
+L(main_loop):
+       ldr     dataq, [src, 16]!
+L(page_cross_entry):
+       /* Get the minimum value and keep going if it is not zero.  */
+       uminv   datab2, datav.16b
+       mov     tmp1, datav2.d[0]
+       cbnz    tmp1, L(main_loop)
+
+L(tail):
+#ifdef __AARCH64EB__
+       rev64   datav.16b, datav.16b
+#endif
+       /* Set te NULL byte as 0xff and the rest as 0x00, move the data into a
+          pair of scalars and then compute the length from the earliest NULL
+          byte.  */
+       cmeq    datav.16b, datav.16b, #0
+       mov     data1, datav.d[0]
+       mov     data2, datav.d[1]
+       cmp     data1, 0
+       csel    data1, data1, data2, ne
+       sub     len, src, srcin
+       rev     data1, data1
+       add     tmp2, len, 8
+       clz     tmp1, data1
+       csel    len, len, tmp2, ne
+       add     len, len, tmp1, lsr 3
+       ret
+
+       /* Load 16 bytes from [srcin & ~15] and force the bytes that precede
+          srcin to 0xff, so we ignore any NUL bytes before the string.
+          Then continue in the aligned loop.  */
+L(page_cross):
+       mov     tmp3, 63
+       bic     src, srcin, 15
+       and     tmp1, srcin, 7
+       ands    tmp2, srcin, 8
+       ldr     dataq, [src]
+       lsl     tmp1, tmp1, 3
+       csel    tmp2, tmp2, tmp1, eq
+       csel    tmp1, tmp1, tmp3, eq
+       mov     tmp4, -1
+#ifdef __AARCH64EB__
+       /* Big-endian.  Early bytes are at MSB.  */
+       lsr     tmp1, tmp4, tmp1
+       lsr     tmp2, tmp4, tmp2
+#else
+       /* Little-endian.  Early bytes are at LSB.  */
+       lsl     tmp1, tmp4, tmp1
+       lsl     tmp2, tmp4, tmp2
+#endif
+       mov     datav2.d[0], tmp1
+       mov     datav2.d[1], tmp2
+       orn     datav.16b, datav.16b, datav2.16b
+       b       L(page_cross_entry)
+END (__strlen_asimd)
+weak_alias (__strlen_asimd, strlen_asimd)
+libc_hidden_builtin_def (strlen_asimd)
diff --git a/sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_generic.S b/sysdeps/aarch64/multiarch/strlen_generic.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4234948
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,39 @@
+/* A Generic Optimized strlen implementation for AARCH64.
+   Copyright (C) 2018 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/>.  */
+
+/* The actual strlen code is in ../strlen.S.  If we are building libc this file
+   defines __strlen_generic.  Otherwise the include of ../strlen.S will define
+   the normal __strlen  entry points.  */
+
+#include <sysdep.h>
+
+#if IS_IN (libc)
+
+# define STRLEN __strlen_generic
+
+/* Do not hide the generic version of strlen, we use it internally.  */
+# undef libc_hidden_builtin_def
+# define libc_hidden_builtin_def(name)
+
+# ifdef SHARED
+/* It doesn't make sense to send libc-internal strlen calls through a PLT. */
+       .globl __GI_strlen; __GI_strlen = __strlen_generic
+# endif
+#endif
+
+#include "../strlen.S"
index eb773ef5326f244338963997cbebe53e6997093c..521ebc3b75c075f25bdf2f10488024d8a71c7c8e 100644 (file)
  * ARMv8-a, AArch64, unaligned accesses, min page size 4k.
  */
 
+#ifndef STRLEN
+# define STRLEN __strlen
+#endif
+
 /* To test the page crossing code path more thoroughly, compile with
    -DTEST_PAGE_CROSS - this will force all calls through the slower
    entry path.  This option is not intended for production use.  */
@@ -84,7 +88,7 @@
           whether the first fetch, which may be misaligned, crosses a page
           boundary.  */
 
-ENTRY_ALIGN (__strlen, 6)
+ENTRY_ALIGN (STRLEN, 6)
        DELOUSE (0)
        DELOUSE (1)
        and     tmp1, srcin, MIN_PAGE_SIZE - 1
@@ -215,6 +219,6 @@ L(page_cross):
        csel    data1, data1, tmp4, eq
        csel    data2, data2, tmp2, eq
        b       L(page_cross_entry)
-END (__strlen)
-weak_alias (__strlen, strlen)
+END (STRLEN)
+weak_alias (STRLEN, strlen)
 libc_hidden_builtin_def (strlen)