]> git.ipfire.org Git - thirdparty/glibc.git/commitdiff
Optimized version of powf()
authorPaul Clarke <pc@us.ibm.com>
Fri, 23 Jun 2017 12:10:32 +0000 (09:10 -0300)
committerTulio Magno Quites Machado Filho <tuliom@linux.vnet.ibm.com>
Fri, 23 Jun 2017 12:19:17 +0000 (09:19 -0300)
Most significant changes are code simplification and use of doubles for
intermediate values.  Also, some rearrangement to move early
non-dependent code later, out of the faster paths.

* sysdeps/ieee754/flt-32/e_powf.c: Optimized implementation utilizing
rearranged code and doubles float types.

ChangeLog
sysdeps/ieee754/flt-32/e_powf.c

index 044f605334cdbadd9736f397d1d8d32f8d3adf39..1c3e6ff78bed9717f7e596bd957db507f0306e1d 100644 (file)
--- a/ChangeLog
+++ b/ChangeLog
@@ -1,3 +1,8 @@
+2017-06-23  Paul A. Clarke  <pc@us.ibm.com>
+
+       * sysdeps/ieee754/flt-32/e_powf.c: Optimized implementation utilizing
+       rearranged code and doubles float types.
+
 2017-06-23  Rogerio A. Cardoso  <rcardoso@linux.vnet.ibm.com>
 
        * sysdeps/powerpc/powerpc64/fpu/multiarch/s_sinf-ppc64.c: Change
index 13b49def8e448b6fc4d567b00234696acee18d5d..3f06020a6f670eac3197fe106d4a34ae8b493300 100644 (file)
@@ -1,6 +1,22 @@
 /* e_powf.c -- float version of e_pow.c.
  * Conversion to float by Ian Lance Taylor, Cygnus Support, ian@cygnus.com.
  */
+/* 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/>.  */
 
 /*
  * ====================================================
@@ -20,8 +36,6 @@ static const float huge = 1.0e+30, tiny = 1.0e-30;
 
 static const float
 bp[] = {1.0, 1.5,},
-dp_h[] = { 0.0, 5.84960938e-01,}, /* 0x3f15c000 */
-dp_l[] = { 0.0, 1.56322085e-06,}, /* 0x35d1cfdc */
 zero    =  0.0,
 one    =  1.0,
 two    =  2.0,
@@ -38,28 +52,24 @@ P2   = -2.7777778450e-03, /* 0xbb360b61 */
 P3   =  6.6137559770e-05, /* 0x388ab355 */
 P4   = -1.6533901999e-06, /* 0xb5ddea0e */
 P5   =  4.1381369442e-08, /* 0x3331bb4c */
-lg2  =  6.9314718246e-01, /* 0x3f317218 */
-lg2_h  =  6.93145752e-01, /* 0x3f317200 */
-lg2_l  =  1.42860654e-06, /* 0x35bfbe8c */
-ovt =  4.2995665694e-08, /* -(128-log2(ovfl+.5ulp)) */
-cp    =  9.6179670095e-01, /* 0x3f76384f =2/(3ln2) */
-cp_h  =  0xf.64p-4, /* cp high 12 bits.  */
-cp_l  =  -0x7.b11e3p-16, /* 2/(3ln2) - cp_h.  */
-ivln2    =  1.4426950216e+00, /* 0x3fb8aa3b =1/ln2 */
-ivln2_h  =  1.4426879883e+00, /* 0x3fb8aa00 =16b 1/ln2*/
-ivln2_l  =  7.0526075433e-06; /* 0x36eca570 =1/ln2 tail*/
+ovt =  4.2995665694e-08; /* -(128-log2(ovfl+.5ulp)) */
+
+static const double
+       dp[] = { 0.0, 0x1.2b803473f7ad1p-1, }, /* log2(1.5) */
+       lg2 = M_LN2,
+       cp = 2.0/3.0/M_LN2,
+       invln2 = 1.0/M_LN2;
 
 float
 __ieee754_powf(float x, float y)
 {
-       float z,ax,z_h,z_l,p_h,p_l;
-       float y1,t1,t2,r,s,t,u,v,w;
+       float z, ax, s;
+       double d1, d2;
        int32_t i,j,k,yisint,n;
-       int32_t hx,hy,ix,iy,is;
+       int32_t hx,hy,ix,iy;
 
-       GET_FLOAT_WORD(hx,x);
        GET_FLOAT_WORD(hy,y);
-       ix = hx&0x7fffffff;  iy = hy&0x7fffffff;
+       iy = hy&0x7fffffff;
 
     /* y==zero: x**0 = 1 */
        if(iy==0 && !issignaling (x)) return one;
@@ -68,26 +78,14 @@ __ieee754_powf(float x, float y)
        if(x == 1.0 && !issignaling (y)) return one;
        if(x == -1.0 && isinf(y)) return one;
 
+       GET_FLOAT_WORD(hx,x);
+       ix = hx&0x7fffffff;
+
     /* +-NaN return x+y */
        if(__builtin_expect(ix > 0x7f800000 ||
                            iy > 0x7f800000, 0))
                return x+y;
 
-    /* determine if y is an odd int when x < 0
-     * yisint = 0      ... y is not an integer
-     * yisint = 1      ... y is an odd int
-     * yisint = 2      ... y is an even int
-     */
-       yisint  = 0;
-       if(hx<0) {
-           if(iy>=0x4b800000) yisint = 2; /* even integer y */
-           else if(iy>=0x3f800000) {
-               k = (iy>>23)-0x7f;         /* exponent */
-               j = iy>>(23-k);
-               if((j<<(23-k))==iy) yisint = 2-(j&1);
-           }
-       }
-
     /* special value of y */
        if (__builtin_expect(iy==0x7f800000, 0)) {      /* y is +-inf */
            if (ix==0x3f800000)
@@ -106,6 +104,21 @@ __ieee754_powf(float x, float y)
            return __ieee754_sqrtf(x);
        }
 
+    /* determine if y is an odd int when x < 0
+     * yisint = 0      ... y is not an integer
+     * yisint = 1      ... y is an odd int
+     * yisint = 2      ... y is an even int
+     */
+       yisint  = 0;
+       if(hx<0) {
+           if(iy>=0x4b800000) yisint = 2; /* even integer y */
+           else if(iy>=0x3f800000) {
+               k = (iy>>23)-0x7f;         /* exponent */
+               j = iy>>(23-k);
+               if((j<<(23-k))==iy) yisint = 2-(j&1);
+           }
+       }
+
        ax   = fabsf(x);
     /* special value of x */
        if(__builtin_expect(ix==0x7f800000||ix==0||ix==0x3f800000, 0)){
@@ -131,16 +144,10 @@ __ieee754_powf(float x, float y)
            if(ix>0x3f800007) return (hy>0)? huge*huge:tiny*tiny;
        /* now |1-x| is tiny <= 2**-20, suffice to compute
           log(x) by x-x^2/2+x^3/3-x^4/4 */
-           t = ax-1;           /* t has 20 trailing zeros */
-           w = (t*t)*((float)0.5-t*((float)0.333333333333-t*(float)0.25));
-           u = ivln2_h*t;      /* ivln2_h has 16 sig. bits */
-           v = t*ivln2_l-w*ivln2;
-           t1 = u+v;
-           GET_FLOAT_WORD(is,t1);
-           SET_FLOAT_WORD(t1,is&0xfffff000);
-           t2 = v-(t1-u);
+           d2 = ax-1;          /* d2 has 20 trailing zeros.  */
+           d2 = d2 * invln2 -
+                (d2 * d2) * (0.5 - d2 * (0.333333333333 - d2 * 0.25)) * invln2;
        } else {
-           float s2,s_h,s_l,t_h,t_l;
            /* Avoid internal underflow for tiny y.  The exact value
               of y does not matter if |y| <= 2**-32.  */
            if (iy < 0x2f800000)
@@ -158,69 +165,37 @@ __ieee754_powf(float x, float y)
            else {k=0;n+=1;ix -= 0x00800000;}
            SET_FLOAT_WORD(ax,ix);
 
-       /* compute s = s_h+s_l = (x-1)/(x+1) or (x-1.5)/(x+1.5) */
-           u = ax-bp[k];               /* bp[0]=1.0, bp[1]=1.5 */
-           v = one/(ax+bp[k]);
-           s = u*v;
-           s_h = s;
-           GET_FLOAT_WORD(is,s_h);
-           SET_FLOAT_WORD(s_h,is&0xfffff000);
-       /* t_h=ax+bp[k] High */
-           SET_FLOAT_WORD (t_h,
-                           ((((ix>>1)|0x20000000)+0x00400000+(k<<21))
-                            & 0xfffff000));
-           t_l = ax - (t_h-bp[k]);
-           s_l = v*((u-s_h*t_h)-s_h*t_l);
-       /* compute log(ax) */
-           s2 = s*s;
-           r = s2*s2*(L1+s2*(L2+s2*(L3+s2*(L4+s2*(L5+s2*L6)))));
-           r += s_l*(s_h+s);
-           s2  = s_h*s_h;
-           t_h = (float)3.0+s2+r;
-           GET_FLOAT_WORD(is,t_h);
-           SET_FLOAT_WORD(t_h,is&0xfffff000);
-           t_l = r-((t_h-(float)3.0)-s2);
-       /* u+v = s*(1+...) */
-           u = s_h*t_h;
-           v = s_l*t_h+t_l*s;
-       /* 2/(3log2)*(s+...) */
-           p_h = u+v;
-           GET_FLOAT_WORD(is,p_h);
-           SET_FLOAT_WORD(p_h,is&0xfffff000);
-           p_l = v-(p_h-u);
-           z_h = cp_h*p_h;             /* cp_h+cp_l = 2/(3*log2) */
-           z_l = cp_l*p_h+p_l*cp+dp_l[k];
-       /* log2(ax) = (s+..)*2/(3*log2) = n + dp_h + z_h + z_l */
-           t = (float)n;
-           t1 = (((z_h+z_l)+dp_h[k])+t);
-           GET_FLOAT_WORD(is,t1);
-           SET_FLOAT_WORD(t1,is&0xfffff000);
-           t2 = z_l-(((t1-t)-dp_h[k])-z_h);
+       /* compute d1 = (x-1)/(x+1) or (x-1.5)/(x+1.5) */
+           d1 = (ax-(double)bp[k])/(ax+(double)bp[k]);
+       /* compute d2 = log(ax) */
+           d2 = d1 * d1;
+           d2 = 3.0 + d2 + d2*d2*(L1+d2*(L2+d2*(L3+d2*(L4+d2*(L5+d2*L6)))));
+       /* 2/(3log2)*(d2+...) */
+           d2 = d1*d2*cp;
+       /* log2(ax) = (d2+..)*2/(3*log2) */
+           d2 = d2+dp[k]+(double)n;
        }
 
        s = one; /* s (sign of result -ve**odd) = -1 else = 1 */
        if(((((u_int32_t)hx>>31)-1)|(yisint-1))==0)
            s = -one;   /* (-ve)**(odd int) */
 
-    /* split up y into y1+y2 and compute (y1+y2)*(t1+t2) */
-       GET_FLOAT_WORD(is,y);
-       SET_FLOAT_WORD(y1,is&0xfffff000);
-       p_l = (y-y1)*t1+y*t2;
-       p_h = y1*t1;
-       z = p_l+p_h;
+    /* compute y * d2 */
+       d1 = y * d2;
+       z = d1;
        GET_FLOAT_WORD(j,z);
        if (__builtin_expect(j>0x43000000, 0))          /* if z > 128 */
            return s*huge*huge;                         /* overflow */
        else if (__builtin_expect(j==0x43000000, 0)) {  /* if z == 128 */
-           if(p_l+ovt>z-p_h) return s*huge*huge;       /* overflow */
+           if(ovt>(z-d1)) return s*huge*huge;  /* overflow */
        }
        else if (__builtin_expect((j&0x7fffffff)>0x43160000, 0))/* z <= -150 */
            return s*tiny*tiny;                         /* underflow */
        else if (__builtin_expect((u_int32_t) j==0xc3160000, 0)){/* z == -150*/
-           if(p_l<=z-p_h) return s*tiny*tiny;          /* underflow */
+           if(0.0<=(z-d1)) return s*tiny*tiny;         /* underflow */
        }
     /*
-     * compute 2**(p_h+p_l)
+     * compute 2**d1
      */
        i = j&0x7fffffff;
        k = (i>>23)-0x7f;
@@ -228,22 +203,16 @@ __ieee754_powf(float x, float y)
        if(i>0x3f000000) {              /* if |z| > 0.5, set n = [z+0.5] */
            n = j+(0x00800000>>(k+1));
            k = ((n&0x7fffffff)>>23)-0x7f;      /* new k for n */
-           SET_FLOAT_WORD(t,n&~(0x007fffff>>k));
+           SET_FLOAT_WORD(z,n&~(0x007fffff>>k));
            n = ((n&0x007fffff)|0x00800000)>>(23-k);
            if(j<0) n = -n;
-           p_h -= t;
+           d1 -= z;
        }
-       t = p_l+p_h;
-       GET_FLOAT_WORD(is,t);
-       SET_FLOAT_WORD(t,is&0xfffff000);
-       u = t*lg2_h;
-       v = (p_l-(t-p_h))*lg2+t*lg2_l;
-       z = u+v;
-       w = v-(z-u);
-       t  = z*z;
-       t1  = z - t*(P1+t*(P2+t*(P3+t*(P4+t*P5))));
-       r  = (z*t1)/(t1-two)-(w+z*w);
-       z  = one-(r-z);
+       d1 = d1 * lg2;
+       d2 = d1*d1;
+       d2 = d1 - d2*(P1+d2*(P2+d2*(P3+d2*(P4+d2*P5))));
+       d2 = (d1*d2)/(d2-two);
+       z = one - (d2-d1);
        GET_FLOAT_WORD(j,z);
        j += (n<<23);
        if((j>>23)<=0)  /* subnormal output */