1 /**
2  * This file has no copyright assigned and is placed in the Public Domain.
3  * This file is part of the mingw-w64 runtime package.
4  * No warranty is given; refer to the file DISCLAIMER.PD within this package.
5  */
6 #ifndef _FVEC_H_INCLUDED
7 #define _FVEC_H_INCLUDED
8 
9 #ifndef RC_INVOKED
10 #ifndef __cplusplus
11 #error ERROR: This file is only supported in C++ compilations!
12 #endif
13 
14 #include <intrin.h>
15 #include <assert.h>
16 #include <crtdefs.h>
17 
18 #if defined(_ENABLE_VEC_DEBUG)
19 #include <iostream>
20 #endif
21 
22 #pragma pack(push,_CRT_PACKING)
23 
24 #ifdef __SSE__
25 
26 #pragma pack(push,16)
27 
28 #define EXPLICIT explicit
29 
30 class F32vec4 {
31 protected:
32   __m128 vec;
33 public:
F32vec4()34   F32vec4() {}
F32vec4(__m128 m)35   F32vec4(__m128 m) { vec = m;}
F32vec4(float f3,float f2,float f1,float f0)36   F32vec4(float f3,float f2,float f1,float f0) { vec= _mm_set_ps(f3,f2,f1,f0); }
F32vec4(float f)37   EXPLICIT F32vec4(float f) { vec = _mm_set_ps1(f); }
F32vec4(double d)38   EXPLICIT F32vec4(double d) { vec = _mm_set_ps1((float) d); }
39   F32vec4& operator =(float f) { vec = _mm_set_ps1(f); return *this; }
40   F32vec4& operator =(double d) { vec = _mm_set_ps1((float) d); return *this; }
__m128()41   operator __m128() const { return vec; }
42   friend F32vec4 operator &(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_and_ps(a,b); }
43   friend F32vec4 operator |(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_or_ps(a,b); }
44   friend F32vec4 operator ^(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_xor_ps(a,b); }
45   friend F32vec4 operator +(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_add_ps(a,b); }
46   friend F32vec4 operator -(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_sub_ps(a,b); }
47   friend F32vec4 operator *(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_mul_ps(a,b); }
48   friend F32vec4 operator /(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_div_ps(a,b); }
49   F32vec4& operator =(const F32vec4 &a) { vec = a.vec; return *this; }
50   F32vec4& operator =(const __m128 &avec) { vec = avec; return *this; }
51   F32vec4& operator +=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_add_ps(vec,a); }
52   F32vec4& operator -=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_sub_ps(vec,a); }
53   F32vec4& operator *=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_mul_ps(vec,a); }
54   F32vec4& operator /=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_div_ps(vec,a); }
55   F32vec4& operator &=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_and_ps(vec,a); }
56   F32vec4& operator |=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_or_ps(vec,a); }
57   F32vec4& operator ^=(F32vec4 &a) { return *this = _mm_xor_ps(vec,a); }
add_horizontal(F32vec4 & a)58   friend float add_horizontal(F32vec4 &a) {
59     F32vec4 ftemp = _mm_add_ss(a,_mm_add_ss(_mm_shuffle_ps(a,a,1),_mm_add_ss(_mm_shuffle_ps(a,a,2),_mm_shuffle_ps(a,a,3))));
60     return ftemp[0];
61   }
sqrt(const F32vec4 & a)62   friend F32vec4 sqrt(const F32vec4 &a) { return _mm_sqrt_ps(a); }
rcp(const F32vec4 & a)63   friend F32vec4 rcp(const F32vec4 &a) { return _mm_rcp_ps(a); }
rsqrt(const F32vec4 & a)64   friend F32vec4 rsqrt(const F32vec4 &a) { return _mm_rsqrt_ps(a); }
rcp_nr(const F32vec4 & a)65   friend F32vec4 rcp_nr(const F32vec4 &a) {
66     F32vec4 Ra0 = _mm_rcp_ps(a);
67     return _mm_sub_ps(_mm_add_ps(Ra0,Ra0),_mm_mul_ps(_mm_mul_ps(Ra0,a),Ra0));
68   }
rsqrt_nr(const F32vec4 & a)69   friend F32vec4 rsqrt_nr(const F32vec4 &a) {
70     static const F32vec4 fvecf0pt5(0.5f);
71     static const F32vec4 fvecf3pt0(3.0f);
72     F32vec4 Ra0 = _mm_rsqrt_ps(a);
73     return (fvecf0pt5 *Ra0) *(fvecf3pt0 - (a *Ra0) *Ra0);
74 
75   }
76 #define Fvec32s4_COMP(op) friend F32vec4 cmp##op (const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_cmp##op##_ps(a,b); }
77   Fvec32s4_COMP(eq)
Fvec32s4_COMP(lt)78     Fvec32s4_COMP(lt)
79     Fvec32s4_COMP(le)
80     Fvec32s4_COMP(gt)
81     Fvec32s4_COMP(ge)
82     Fvec32s4_COMP(neq)
83     Fvec32s4_COMP(nlt)
84     Fvec32s4_COMP(nle)
85     Fvec32s4_COMP(ngt)
86     Fvec32s4_COMP(nge)
87 #undef Fvec32s4_COMP
88 
89     friend F32vec4 simd_min(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_min_ps(a,b); }
simd_max(const F32vec4 & a,const F32vec4 & b)90   friend F32vec4 simd_max(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_max_ps(a,b); }
91 
92 #if defined(_ENABLE_VEC_DEBUG)
93   friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os,const F32vec4 &a) {
94     float *fp = (float*)&a;
95     os << "[3]:" << *(fp+3)
96       << " [2]:" << *(fp+2)
97       << " [1]:" << *(fp+1)
98       << " [0]:" << *fp;
99     return os;
100   }
101 #endif
102   const float& operator[](int i) const {
103     assert((0 <= i) && (i <= 3));
104     float *fp = (float*)&vec;
105     return *(fp+i);
106   }
107   float& operator[](int i) {
108     assert((0 <= i) && (i <= 3));
109     float *fp = (float*)&vec;
110     return *(fp+i);
111   }
112 };
113 
unpack_low(const F32vec4 & a,const F32vec4 & b)114 inline F32vec4 unpack_low(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_unpacklo_ps(a,b); }
unpack_high(const F32vec4 & a,const F32vec4 & b)115 inline F32vec4 unpack_high(const F32vec4 &a,const F32vec4 &b) { return _mm_unpackhi_ps(a,b); }
move_mask(const F32vec4 & a)116 inline int move_mask(const F32vec4 &a) { return _mm_movemask_ps(a); }
loadu(F32vec4 & a,float * p)117 inline void loadu(F32vec4 &a,float *p) { a = _mm_loadu_ps(p); }
storeu(float * p,const F32vec4 & a)118 inline void storeu(float *p,const F32vec4 &a) { _mm_storeu_ps(p,a); }
store_nta(float * p,F32vec4 & a)119 inline void store_nta(float *p,F32vec4 &a) { _mm_stream_ps(p,a); }
120 
121 #define Fvec32s4_SELECT(op) inline F32vec4 select_##op (const F32vec4 &a,const F32vec4 &b,const F32vec4 &c,const F32vec4 &d) { F32vec4 mask = _mm_cmp##op##_ps(a,b); return((mask & c) | F32vec4((_mm_andnot_ps(mask,d)))); }
122 Fvec32s4_SELECT(eq)
Fvec32s4_SELECT(lt)123 Fvec32s4_SELECT(lt)
124 Fvec32s4_SELECT(le)
125 Fvec32s4_SELECT(gt)
126 Fvec32s4_SELECT(ge)
127 Fvec32s4_SELECT(neq)
128 Fvec32s4_SELECT(nlt)
129 Fvec32s4_SELECT(nle)
130 Fvec32s4_SELECT(ngt)
131 Fvec32s4_SELECT(nge)
132 #undef Fvec32s4_SELECT
133 
134 #if 0 /* Commented until required types are defined */
135 inline Is16vec4 simd_max(const Is16vec4 &a,const Is16vec4 &b) { return _m_pmaxsw(a,b); }
136 inline Is16vec4 simd_min(const Is16vec4 &a,const Is16vec4 &b) { return _m_pminsw(a,b); }
137 inline Iu8vec8 simd_max(const Iu8vec8 &a,const Iu8vec8 &b) { return _m_pmaxub(a,b); }
138 inline Iu8vec8 simd_min(const Iu8vec8 &a,const Iu8vec8 &b) { return _m_pminub(a,b); }
139 inline Iu16vec4 simd_avg(const Iu16vec4 &a,const Iu16vec4 &b) { return _m_pavgw(a,b); }
140 inline Iu8vec8 simd_avg(const Iu8vec8 &a,const Iu8vec8 &b) { return _m_pavgb(a,b); }
141 inline int move_mask(const I8vec8 &a) { return _m_pmovmskb(a); }
142 inline Iu16vec4 mul_high(const Iu16vec4 &a,const Iu16vec4 &b) { return _m_pmulhuw(a,b); }
143 inline void mask_move(const I8vec8 &a,const I8vec8 &b,char *addr) { _m_maskmovq(a,b,addr); }
144 inline void store_nta(__m64 *p,M64 &a) { _mm_stream_pi(p,a); }
145 inline int F32vec4ToInt(const F32vec4 &a) { return _mm_cvtt_ss2si(a); }
146 inline Is32vec2 F32vec4ToIs32vec2 (const F32vec4 &a) {
147   __m64 result;
148   result = _mm_cvtt_ps2pi(a);
149   return Is32vec2(result);
150 }
151 #endif
152 
153 inline F32vec4 IntToF32vec4(const F32vec4 &a,int i) {
154   __m128 result;
155   result = _mm_cvt_si2ss(a,i);
156   return F32vec4(result);
157 }
158 
159 #if 0 /* Commented until required types are defined */
160 inline F32vec4 Is32vec2ToF32vec4(const F32vec4 &a,const Is32vec2 &b) {
161   __m128 result;
162   result = _mm_cvt_pi2ps(a,b);
163   return F32vec4(result);
164 }
165 #endif
166 
167 class F32vec1 {
168 protected:
169   __m128 vec;
170 public:
F32vec1()171   F32vec1() {}
F32vec1(int i)172   F32vec1(int i) { vec = _mm_cvt_si2ss(vec,i);};
F32vec1(float f)173   EXPLICIT F32vec1(float f) { vec = _mm_set_ss(f); }
F32vec1(double d)174   EXPLICIT F32vec1(double d) { vec = _mm_set_ss((float) d); }
F32vec1(__m128 m)175   F32vec1(__m128 m) { vec = m; }
__m128()176   operator __m128() const { return vec; }
177   friend F32vec1 operator &(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_and_ps(a,b); }
178   friend F32vec1 operator |(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_or_ps(a,b); }
179   friend F32vec1 operator ^(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_xor_ps(a,b); }
180   friend F32vec1 operator +(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_add_ss(a,b); }
181   friend F32vec1 operator -(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_sub_ss(a,b); }
182   friend F32vec1 operator *(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_mul_ss(a,b); }
183   friend F32vec1 operator /(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_div_ss(a,b); }
184   F32vec1& operator +=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_add_ss(vec,a); }
185   F32vec1& operator -=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_sub_ss(vec,a); }
186   F32vec1& operator *=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_mul_ss(vec,a); }
187   F32vec1& operator /=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_div_ss(vec,a); }
188   F32vec1& operator &=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_and_ps(vec,a); }
189   F32vec1& operator |=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_or_ps(vec,a); }
190   F32vec1& operator ^=(F32vec1 &a) { return *this = _mm_xor_ps(vec,a); }
sqrt(const F32vec1 & a)191   friend F32vec1 sqrt(const F32vec1 &a) { return _mm_sqrt_ss(a); }
rcp(const F32vec1 & a)192   friend F32vec1 rcp(const F32vec1 &a) { return _mm_rcp_ss(a); }
rsqrt(const F32vec1 & a)193   friend F32vec1 rsqrt(const F32vec1 &a) { return _mm_rsqrt_ss(a); }
rcp_nr(const F32vec1 & a)194   friend F32vec1 rcp_nr(const F32vec1 &a) {
195     F32vec1 Ra0 = _mm_rcp_ss(a);
196     return _mm_sub_ss(_mm_add_ss(Ra0,Ra0),_mm_mul_ss(_mm_mul_ss(Ra0,a),Ra0));
197   }
rsqrt_nr(const F32vec1 & a)198   friend F32vec1 rsqrt_nr(const F32vec1 &a) {
199     static const F32vec1 fvecf0pt5(0.5f);
200     static const F32vec1 fvecf3pt0(3.0f);
201     F32vec1 Ra0 = _mm_rsqrt_ss(a);
202     return (fvecf0pt5 *Ra0) *(fvecf3pt0 - (a *Ra0) *Ra0);
203   }
204 #define Fvec32s1_COMP(op) friend F32vec1 cmp##op (const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_cmp##op##_ss(a,b); }
205   Fvec32s1_COMP(eq)
Fvec32s1_COMP(lt)206     Fvec32s1_COMP(lt)
207     Fvec32s1_COMP(le)
208     Fvec32s1_COMP(gt)
209     Fvec32s1_COMP(ge)
210     Fvec32s1_COMP(neq)
211     Fvec32s1_COMP(nlt)
212     Fvec32s1_COMP(nle)
213     Fvec32s1_COMP(ngt)
214     Fvec32s1_COMP(nge)
215 #undef Fvec32s1_COMP
216 
217     friend F32vec1 simd_min(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_min_ss(a,b); }
simd_max(const F32vec1 & a,const F32vec1 & b)218   friend F32vec1 simd_max(const F32vec1 &a,const F32vec1 &b) { return _mm_max_ss(a,b); }
219 
220 #if defined(_ENABLE_VEC_DEBUG)
221   friend std::ostream & operator<<(std::ostream & os,const F32vec1 &a) {
222     float *fp = (float*)&a;
223     os << "float:" << *fp;
224     return os;
225   }
226 #endif
227 };
228 
229 #define Fvec32s1_SELECT(op) inline F32vec1 select_##op (const F32vec1 &a,const F32vec1 &b,const F32vec1 &c,const F32vec1 &d) { F32vec1 mask = _mm_cmp##op##_ss(a,b); return((mask & c) | F32vec1((_mm_andnot_ps(mask,d)))); }
230 Fvec32s1_SELECT(eq)
Fvec32s1_SELECT(lt)231 Fvec32s1_SELECT(lt)
232 Fvec32s1_SELECT(le)
233 Fvec32s1_SELECT(gt)
234 Fvec32s1_SELECT(ge)
235 Fvec32s1_SELECT(neq)
236 Fvec32s1_SELECT(nlt)
237 Fvec32s1_SELECT(nle)
238 Fvec32s1_SELECT(ngt)
239 Fvec32s1_SELECT(nge)
240 #undef Fvec32s1_SELECT
241 
242 inline int F32vec1ToInt(const F32vec1 &a)
243 {
244   return _mm_cvtt_ss2si(a);
245 }
246 
247 #pragma pack(pop)
248 
249 #endif /* #ifdef __SSE__ */
250 #pragma pack(pop)
251 
252 #include <ivec.h>
253 
254 #endif
255 #endif
256