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[ffmpeg.git] / libavcodec / x86 / fft_sse.c
1 /*
2  * FFT/MDCT transform with SSE optimizations
3  * Copyright (c) 2008 Loren Merritt
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19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21
22 #include "libavutil/x86_cpu.h"
23 #include "libavcodec/dsputil.h"
24
25 static const int m1m1m1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
26     { 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31 };
27
28 void ff_fft_dispatch_sse(FFTComplex *z, int nbits);
29 void ff_fft_dispatch_interleave_sse(FFTComplex *z, int nbits);
30
31 void ff_fft_calc_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z)
32 {
33     int n = 1 << s->nbits;
34
35     ff_fft_dispatch_interleave_sse(z, s->nbits);
36
37     if(n <= 16) {
38         x86_reg i = -8*n;
39         __asm__ volatile(
40             "1: \n"
41             "movaps     (%0,%1), %%xmm0 \n"
42             "movaps      %%xmm0, %%xmm1 \n"
43             "unpcklps 16(%0,%1), %%xmm0 \n"
44             "unpckhps 16(%0,%1), %%xmm1 \n"
45             "movaps      %%xmm0,   (%0,%1) \n"
46             "movaps      %%xmm1, 16(%0,%1) \n"
47             "add $32, %0 \n"
48             "jl 1b \n"
49             :"+r"(i)
50             :"r"(z+n)
51             :"memory"
52         );
53     }
54 }
55
56 void ff_fft_permute_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z)
57 {
58     int n = 1 << s->nbits;
59     int i;
60     for(i=0; i<n; i+=2) {
61         __asm__ volatile(
62             "movaps %2, %%xmm0 \n"
63             "movlps %%xmm0, %0 \n"
64             "movhps %%xmm0, %1 \n"
65             :"=m"(s->tmp_buf[s->revtab[i]]),
66              "=m"(s->tmp_buf[s->revtab[i+1]])
67             :"m"(z[i])
68         );
69     }
70     memcpy(z, s->tmp_buf, n*sizeof(FFTComplex));
71 }
72
73 void ff_imdct_half_sse(MDCTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
74 {
75     av_unused x86_reg i, j, k, l;
76     long n = 1 << s->nbits;
77     long n2 = n >> 1;
78     long n4 = n >> 2;
79     long n8 = n >> 3;
80     const uint16_t *revtab = s->fft.revtab + n8;
81     const FFTSample *tcos = s->tcos;
82     const FFTSample *tsin = s->tsin;
83     FFTComplex *z = (FFTComplex *)output;
84
85     /* pre rotation */
86     for(k=n8-2; k>=0; k-=2) {
87         __asm__ volatile(
88             "movaps     (%2,%1,2), %%xmm0 \n" // { z[k].re,    z[k].im,    z[k+1].re,  z[k+1].im  }
89             "movaps  -16(%2,%0,2), %%xmm1 \n" // { z[-k-2].re, z[-k-2].im, z[-k-1].re, z[-k-1].im }
90             "movaps        %%xmm0, %%xmm2 \n"
91             "shufps $0x88, %%xmm1, %%xmm0 \n" // { z[k].re,    z[k+1].re,  z[-k-2].re, z[-k-1].re }
92             "shufps $0x77, %%xmm2, %%xmm1 \n" // { z[-k-1].im, z[-k-2].im, z[k+1].im,  z[k].im    }
93             "movlps       (%3,%1), %%xmm4 \n"
94             "movlps       (%4,%1), %%xmm5 \n"
95             "movhps     -8(%3,%0), %%xmm4 \n" // { cos[k],     cos[k+1],   cos[-k-2],  cos[-k-1]  }
96             "movhps     -8(%4,%0), %%xmm5 \n" // { sin[k],     sin[k+1],   sin[-k-2],  sin[-k-1]  }
97             "movaps        %%xmm0, %%xmm2 \n"
98             "movaps        %%xmm1, %%xmm3 \n"
99             "mulps         %%xmm5, %%xmm0 \n" // re*sin
100             "mulps         %%xmm4, %%xmm1 \n" // im*cos
101             "mulps         %%xmm4, %%xmm2 \n" // re*cos
102             "mulps         %%xmm5, %%xmm3 \n" // im*sin
103             "subps         %%xmm0, %%xmm1 \n" // -> re
104             "addps         %%xmm3, %%xmm2 \n" // -> im
105             "movaps        %%xmm1, %%xmm0 \n"
106             "unpcklps      %%xmm2, %%xmm1 \n" // { z[k],    z[k+1]  }
107             "unpckhps      %%xmm2, %%xmm0 \n" // { z[-k-2], z[-k-1] }
108             ::"r"(-4*k), "r"(4*k),
109               "r"(input+n4), "r"(tcos+n8), "r"(tsin+n8)
110         );
111 #ifdef ARCH_X86_64
112         // if we have enough regs, don't let gcc make the luts latency-bound
113         // but if not, latency is faster than spilling
114         __asm__("movlps %%xmm0, %0 \n"
115             "movhps %%xmm0, %1 \n"
116             "movlps %%xmm1, %2 \n"
117             "movhps %%xmm1, %3 \n"
118             :"=m"(z[revtab[-k-2]]),
119              "=m"(z[revtab[-k-1]]),
120              "=m"(z[revtab[ k  ]]),
121              "=m"(z[revtab[ k+1]])
122         );
123 #else
124         __asm__("movlps %%xmm0, %0" :"=m"(z[revtab[-k-2]]));
125         __asm__("movhps %%xmm0, %0" :"=m"(z[revtab[-k-1]]));
126         __asm__("movlps %%xmm1, %0" :"=m"(z[revtab[ k  ]]));
127         __asm__("movhps %%xmm1, %0" :"=m"(z[revtab[ k+1]]));
128 #endif
129     }
130
131     ff_fft_dispatch_sse(z, s->fft.nbits);
132
133     /* post rotation + reinterleave + reorder */
134
135 #define CMUL(j,xmm0,xmm1)\
136         "movaps   (%2,"#j",2), %%xmm6 \n"\
137         "movaps 16(%2,"#j",2), "#xmm0"\n"\
138         "movaps        %%xmm6, "#xmm1"\n"\
139         "movaps        "#xmm0",%%xmm7 \n"\
140         "mulps      (%3,"#j"), %%xmm6 \n"\
141         "mulps      (%4,"#j"), "#xmm0"\n"\
142         "mulps      (%4,"#j"), "#xmm1"\n"\
143         "mulps      (%3,"#j"), %%xmm7 \n"\
144         "subps         %%xmm6, "#xmm0"\n"\
145         "addps         %%xmm7, "#xmm1"\n"
146
147     j = -n2;
148     k = n2-16;
149     __asm__ volatile(
150         "1: \n"
151         CMUL(%0, %%xmm0, %%xmm1)
152         CMUL(%1, %%xmm4, %%xmm5)
153         "shufps    $0x1b, %%xmm1, %%xmm1 \n"
154         "shufps    $0x1b, %%xmm5, %%xmm5 \n"
155         "movaps   %%xmm4, %%xmm6 \n"
156         "unpckhps %%xmm1, %%xmm4 \n"
157         "unpcklps %%xmm1, %%xmm6 \n"
158         "movaps   %%xmm0, %%xmm2 \n"
159         "unpcklps %%xmm5, %%xmm0 \n"
160         "unpckhps %%xmm5, %%xmm2 \n"
161         "movaps   %%xmm6,   (%2,%1,2) \n"
162         "movaps   %%xmm4, 16(%2,%1,2) \n"
163         "movaps   %%xmm0,   (%2,%0,2) \n"
164         "movaps   %%xmm2, 16(%2,%0,2) \n"
165         "sub $16, %1 \n"
166         "add $16, %0 \n"
167         "jl 1b \n"
168         :"+&r"(j), "+&r"(k)
169         :"r"(z+n8), "r"(tcos+n8), "r"(tsin+n8)
170         :"memory"
171     );
172 }
173
174 void ff_imdct_calc_sse(MDCTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
175 {
176     x86_reg j, k;
177     long n = 1 << s->nbits;
178     long n4 = n >> 2;
179
180     ff_imdct_half_sse(s, output+n4, input);
181
182     j = -n;
183     k = n-16;
184     __asm__ volatile(
185         "movaps %4, %%xmm7 \n"
186         "1: \n"
187         "movaps       (%2,%1), %%xmm0 \n"
188         "movaps       (%3,%0), %%xmm1 \n"
189         "shufps $0x1b, %%xmm0, %%xmm0 \n"
190         "shufps $0x1b, %%xmm1, %%xmm1 \n"
191         "xorps         %%xmm7, %%xmm0 \n"
192         "movaps        %%xmm1, (%3,%1) \n"
193         "movaps        %%xmm0, (%2,%0) \n"
194         "sub $16, %1 \n"
195         "add $16, %0 \n"
196         "jl 1b \n"
197         :"+r"(j), "+r"(k)
198         :"r"(output+n4), "r"(output+n4*3),
199          "m"(*m1m1m1m1)
200     );
201 }
202