2d3c866a049a8fc3229ba239e5ee75820df12921
[ffmpeg.git] / libavcodec / x86 / motion_est_mmx.c
1 /*
2  * MMX optimized motion estimation
3  * Copyright (c) 2001 Fabrice Bellard
4  * Copyright (c) 2002-2004 Michael Niedermayer
5  *
6  * mostly by Michael Niedermayer <michaelni@gmx.at>
7  *
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9  *
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11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
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18  * Lesser General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
21  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
23  */
24
25 #include "libavutil/x86_cpu.h"
26 #include "libavcodec/dsputil.h"
27
28 DECLARE_ASM_CONST(8, uint64_t, round_tab[3])={
29 0x0000000000000000ULL,
30 0x0001000100010001ULL,
31 0x0002000200020002ULL,
32 };
33
34 DECLARE_ASM_CONST(8, uint64_t, bone)= 0x0101010101010101LL;
35
36 static inline void sad8_1_mmx(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
37 {
38     x86_reg len= -(stride*h);
39     __asm__ volatile(
40         ASMALIGN(4)
41         "1:                             \n\t"
42         "movq (%1, %%"REG_a"), %%mm0    \n\t"
43         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm2    \n\t"
44         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm4    \n\t"
45         "add %3, %%"REG_a"              \n\t"
46         "psubusb %%mm0, %%mm2           \n\t"
47         "psubusb %%mm4, %%mm0           \n\t"
48         "movq (%1, %%"REG_a"), %%mm1    \n\t"
49         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm3    \n\t"
50         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm5    \n\t"
51         "psubusb %%mm1, %%mm3           \n\t"
52         "psubusb %%mm5, %%mm1           \n\t"
53         "por %%mm2, %%mm0               \n\t"
54         "por %%mm1, %%mm3               \n\t"
55         "movq %%mm0, %%mm1              \n\t"
56         "movq %%mm3, %%mm2              \n\t"
57         "punpcklbw %%mm7, %%mm0         \n\t"
58         "punpckhbw %%mm7, %%mm1         \n\t"
59         "punpcklbw %%mm7, %%mm3         \n\t"
60         "punpckhbw %%mm7, %%mm2         \n\t"
61         "paddw %%mm1, %%mm0             \n\t"
62         "paddw %%mm3, %%mm2             \n\t"
63         "paddw %%mm2, %%mm0             \n\t"
64         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
65         "add %3, %%"REG_a"              \n\t"
66         " js 1b                         \n\t"
67         : "+a" (len)
68         : "r" (blk1 - len), "r" (blk2 - len), "r" ((x86_reg)stride)
69     );
70 }
71
72 static inline void sad8_1_mmx2(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
73 {
74     __asm__ volatile(
75         ASMALIGN(4)
76         "1:                             \n\t"
77         "movq (%1), %%mm0               \n\t"
78         "movq (%1, %3), %%mm1           \n\t"
79         "psadbw (%2), %%mm0             \n\t"
80         "psadbw (%2, %3), %%mm1         \n\t"
81         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
82         "paddw %%mm1, %%mm6             \n\t"
83         "lea (%1,%3,2), %1              \n\t"
84         "lea (%2,%3,2), %2              \n\t"
85         "sub $2, %0                     \n\t"
86         " jg 1b                         \n\t"
87         : "+r" (h), "+r" (blk1), "+r" (blk2)
88         : "r" ((x86_reg)stride)
89     );
90 }
91
92 static int sad16_sse2(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)
93 {
94     int ret;
95     __asm__ volatile(
96         "pxor %%xmm6, %%xmm6            \n\t"
97         ASMALIGN(4)
98         "1:                             \n\t"
99         "movdqu (%1), %%xmm0            \n\t"
100         "movdqu (%1, %3), %%xmm1        \n\t"
101         "psadbw (%2), %%xmm0            \n\t"
102         "psadbw (%2, %3), %%xmm1        \n\t"
103         "paddw %%xmm0, %%xmm6           \n\t"
104         "paddw %%xmm1, %%xmm6           \n\t"
105         "lea (%1,%3,2), %1              \n\t"
106         "lea (%2,%3,2), %2              \n\t"
107         "sub $2, %0                     \n\t"
108         " jg 1b                         \n\t"
109         : "+r" (h), "+r" (blk1), "+r" (blk2)
110         : "r" ((x86_reg)stride)
111     );
112     __asm__ volatile(
113         "movhlps %%xmm6, %%xmm0         \n\t"
114         "paddw   %%xmm0, %%xmm6         \n\t"
115         "movd    %%xmm6, %0             \n\t"
116         : "=r"(ret)
117     );
118     return ret;
119 }
120
121 static inline void sad8_x2a_mmx2(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
122 {
123     __asm__ volatile(
124         ASMALIGN(4)
125         "1:                             \n\t"
126         "movq (%1), %%mm0               \n\t"
127         "movq (%1, %3), %%mm1           \n\t"
128         "pavgb 1(%1), %%mm0             \n\t"
129         "pavgb 1(%1, %3), %%mm1         \n\t"
130         "psadbw (%2), %%mm0             \n\t"
131         "psadbw (%2, %3), %%mm1         \n\t"
132         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
133         "paddw %%mm1, %%mm6             \n\t"
134         "lea (%1,%3,2), %1              \n\t"
135         "lea (%2,%3,2), %2              \n\t"
136         "sub $2, %0                     \n\t"
137         " jg 1b                         \n\t"
138         : "+r" (h), "+r" (blk1), "+r" (blk2)
139         : "r" ((x86_reg)stride)
140     );
141 }
142
143 static inline void sad8_y2a_mmx2(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
144 {
145     __asm__ volatile(
146         "movq (%1), %%mm0               \n\t"
147         "add %3, %1                     \n\t"
148         ASMALIGN(4)
149         "1:                             \n\t"
150         "movq (%1), %%mm1               \n\t"
151         "movq (%1, %3), %%mm2           \n\t"
152         "pavgb %%mm1, %%mm0             \n\t"
153         "pavgb %%mm2, %%mm1             \n\t"
154         "psadbw (%2), %%mm0             \n\t"
155         "psadbw (%2, %3), %%mm1         \n\t"
156         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
157         "paddw %%mm1, %%mm6             \n\t"
158         "movq %%mm2, %%mm0              \n\t"
159         "lea (%1,%3,2), %1              \n\t"
160         "lea (%2,%3,2), %2              \n\t"
161         "sub $2, %0                     \n\t"
162         " jg 1b                         \n\t"
163         : "+r" (h), "+r" (blk1), "+r" (blk2)
164         : "r" ((x86_reg)stride)
165     );
166 }
167
168 static inline void sad8_4_mmx2(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
169 {
170     __asm__ volatile(
171         "movq "MANGLE(bone)", %%mm5     \n\t"
172         "movq (%1), %%mm0               \n\t"
173         "pavgb 1(%1), %%mm0             \n\t"
174         "add %3, %1                     \n\t"
175         ASMALIGN(4)
176         "1:                             \n\t"
177         "movq (%1), %%mm1               \n\t"
178         "movq (%1,%3), %%mm2            \n\t"
179         "pavgb 1(%1), %%mm1             \n\t"
180         "pavgb 1(%1,%3), %%mm2          \n\t"
181         "psubusb %%mm5, %%mm1           \n\t"
182         "pavgb %%mm1, %%mm0             \n\t"
183         "pavgb %%mm2, %%mm1             \n\t"
184         "psadbw (%2), %%mm0             \n\t"
185         "psadbw (%2,%3), %%mm1          \n\t"
186         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
187         "paddw %%mm1, %%mm6             \n\t"
188         "movq %%mm2, %%mm0              \n\t"
189         "lea (%1,%3,2), %1              \n\t"
190         "lea (%2,%3,2), %2              \n\t"
191         "sub $2, %0                     \n\t"
192         " jg 1b                         \n\t"
193         : "+r" (h), "+r" (blk1), "+r" (blk2)
194         : "r" ((x86_reg)stride)
195     );
196 }
197
198 static inline void sad8_2_mmx(uint8_t *blk1a, uint8_t *blk1b, uint8_t *blk2, int stride, int h)
199 {
200     x86_reg len= -(stride*h);
201     __asm__ volatile(
202         ASMALIGN(4)
203         "1:                             \n\t"
204         "movq (%1, %%"REG_a"), %%mm0    \n\t"
205         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm1    \n\t"
206         "movq (%1, %%"REG_a"), %%mm2    \n\t"
207         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm3    \n\t"
208         "punpcklbw %%mm7, %%mm0         \n\t"
209         "punpcklbw %%mm7, %%mm1         \n\t"
210         "punpckhbw %%mm7, %%mm2         \n\t"
211         "punpckhbw %%mm7, %%mm3         \n\t"
212         "paddw %%mm0, %%mm1             \n\t"
213         "paddw %%mm2, %%mm3             \n\t"
214         "movq (%3, %%"REG_a"), %%mm4    \n\t"
215         "movq (%3, %%"REG_a"), %%mm2    \n\t"
216         "paddw %%mm5, %%mm1             \n\t"
217         "paddw %%mm5, %%mm3             \n\t"
218         "psrlw $1, %%mm1                \n\t"
219         "psrlw $1, %%mm3                \n\t"
220         "packuswb %%mm3, %%mm1          \n\t"
221         "psubusb %%mm1, %%mm4           \n\t"
222         "psubusb %%mm2, %%mm1           \n\t"
223         "por %%mm4, %%mm1               \n\t"
224         "movq %%mm1, %%mm0              \n\t"
225         "punpcklbw %%mm7, %%mm0         \n\t"
226         "punpckhbw %%mm7, %%mm1         \n\t"
227         "paddw %%mm1, %%mm0             \n\t"
228         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
229         "add %4, %%"REG_a"              \n\t"
230         " js 1b                         \n\t"
231         : "+a" (len)
232         : "r" (blk1a - len), "r" (blk1b -len), "r" (blk2 - len), "r" ((x86_reg)stride)
233     );
234 }
235
236 static inline void sad8_4_mmx(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
237 {
238     x86_reg len= -(stride*h);
239     __asm__ volatile(
240         "movq (%1, %%"REG_a"), %%mm0    \n\t"
241         "movq 1(%1, %%"REG_a"), %%mm2   \n\t"
242         "movq %%mm0, %%mm1              \n\t"
243         "movq %%mm2, %%mm3              \n\t"
244         "punpcklbw %%mm7, %%mm0         \n\t"
245         "punpckhbw %%mm7, %%mm1         \n\t"
246         "punpcklbw %%mm7, %%mm2         \n\t"
247         "punpckhbw %%mm7, %%mm3         \n\t"
248         "paddw %%mm2, %%mm0             \n\t"
249         "paddw %%mm3, %%mm1             \n\t"
250         ASMALIGN(4)
251         "1:                             \n\t"
252         "movq (%2, %%"REG_a"), %%mm2    \n\t"
253         "movq 1(%2, %%"REG_a"), %%mm4   \n\t"
254         "movq %%mm2, %%mm3              \n\t"
255         "movq %%mm4, %%mm5              \n\t"
256         "punpcklbw %%mm7, %%mm2         \n\t"
257         "punpckhbw %%mm7, %%mm3         \n\t"
258         "punpcklbw %%mm7, %%mm4         \n\t"
259         "punpckhbw %%mm7, %%mm5         \n\t"
260         "paddw %%mm4, %%mm2             \n\t"
261         "paddw %%mm5, %%mm3             \n\t"
262         "movq 16+"MANGLE(round_tab)", %%mm5 \n\t"
263         "paddw %%mm2, %%mm0             \n\t"
264         "paddw %%mm3, %%mm1             \n\t"
265         "paddw %%mm5, %%mm0             \n\t"
266         "paddw %%mm5, %%mm1             \n\t"
267         "movq (%3, %%"REG_a"), %%mm4    \n\t"
268         "movq (%3, %%"REG_a"), %%mm5    \n\t"
269         "psrlw $2, %%mm0                \n\t"
270         "psrlw $2, %%mm1                \n\t"
271         "packuswb %%mm1, %%mm0          \n\t"
272         "psubusb %%mm0, %%mm4           \n\t"
273         "psubusb %%mm5, %%mm0           \n\t"
274         "por %%mm4, %%mm0               \n\t"
275         "movq %%mm0, %%mm4              \n\t"
276         "punpcklbw %%mm7, %%mm0         \n\t"
277         "punpckhbw %%mm7, %%mm4         \n\t"
278         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
279         "paddw %%mm4, %%mm6             \n\t"
280         "movq  %%mm2, %%mm0             \n\t"
281         "movq  %%mm3, %%mm1             \n\t"
282         "add %4, %%"REG_a"              \n\t"
283         " js 1b                         \n\t"
284         : "+a" (len)
285         : "r" (blk1 - len), "r" (blk1 -len + stride), "r" (blk2 - len), "r" ((x86_reg)stride)
286     );
287 }
288
289 static inline int sum_mmx(void)
290 {
291     int ret;
292     __asm__ volatile(
293         "movq %%mm6, %%mm0              \n\t"
294         "psrlq $32, %%mm6               \n\t"
295         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
296         "movq %%mm6, %%mm0              \n\t"
297         "psrlq $16, %%mm6               \n\t"
298         "paddw %%mm0, %%mm6             \n\t"
299         "movd %%mm6, %0                 \n\t"
300         : "=r" (ret)
301     );
302     return ret&0xFFFF;
303 }
304
305 static inline int sum_mmx2(void)
306 {
307     int ret;
308     __asm__ volatile(
309         "movd %%mm6, %0                 \n\t"
310         : "=r" (ret)
311     );
312     return ret;
313 }
314
315 static inline void sad8_x2a_mmx(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
316 {
317     sad8_2_mmx(blk1, blk1+1, blk2, stride, h);
318 }
319 static inline void sad8_y2a_mmx(uint8_t *blk1, uint8_t *blk2, int stride, int h)
320 {
321     sad8_2_mmx(blk1, blk1+stride, blk2, stride, h);
322 }
323
324
325 #define PIX_SAD(suf)\
326 static int sad8_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
327 {\
328     assert(h==8);\
329     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
330                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t":);\
331 \
332     sad8_1_ ## suf(blk1, blk2, stride, 8);\
333 \
334     return sum_ ## suf();\
335 }\
336 static int sad8_x2_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
337 {\
338     assert(h==8);\
339     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
340                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t"\
341                  "movq %0, %%mm5        \n\t"\
342                  :: "m"(round_tab[1]) \
343                  );\
344 \
345     sad8_x2a_ ## suf(blk1, blk2, stride, 8);\
346 \
347     return sum_ ## suf();\
348 }\
349 \
350 static int sad8_y2_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
351 {\
352     assert(h==8);\
353     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
354                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t"\
355                  "movq %0, %%mm5        \n\t"\
356                  :: "m"(round_tab[1]) \
357                  );\
358 \
359     sad8_y2a_ ## suf(blk1, blk2, stride, 8);\
360 \
361     return sum_ ## suf();\
362 }\
363 \
364 static int sad8_xy2_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
365 {\
366     assert(h==8);\
367     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
368                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t"\
369                  ::);\
370 \
371     sad8_4_ ## suf(blk1, blk2, stride, 8);\
372 \
373     return sum_ ## suf();\
374 }\
375 \
376 static int sad16_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
377 {\
378     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
379                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t":);\
380 \
381     sad8_1_ ## suf(blk1  , blk2  , stride, h);\
382     sad8_1_ ## suf(blk1+8, blk2+8, stride, h);\
383 \
384     return sum_ ## suf();\
385 }\
386 static int sad16_x2_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
387 {\
388     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
389                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t"\
390                  "movq %0, %%mm5        \n\t"\
391                  :: "m"(round_tab[1]) \
392                  );\
393 \
394     sad8_x2a_ ## suf(blk1  , blk2  , stride, h);\
395     sad8_x2a_ ## suf(blk1+8, blk2+8, stride, h);\
396 \
397     return sum_ ## suf();\
398 }\
399 static int sad16_y2_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
400 {\
401     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
402                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t"\
403                  "movq %0, %%mm5        \n\t"\
404                  :: "m"(round_tab[1]) \
405                  );\
406 \
407     sad8_y2a_ ## suf(blk1  , blk2  , stride, h);\
408     sad8_y2a_ ## suf(blk1+8, blk2+8, stride, h);\
409 \
410     return sum_ ## suf();\
411 }\
412 static int sad16_xy2_ ## suf(void *v, uint8_t *blk2, uint8_t *blk1, int stride, int h)\
413 {\
414     __asm__ volatile("pxor %%mm7, %%mm7     \n\t"\
415                  "pxor %%mm6, %%mm6     \n\t"\
416                  ::);\
417 \
418     sad8_4_ ## suf(blk1  , blk2  , stride, h);\
419     sad8_4_ ## suf(blk1+8, blk2+8, stride, h);\
420 \
421     return sum_ ## suf();\
422 }\
423
424 PIX_SAD(mmx)
425 PIX_SAD(mmx2)
426
427 void dsputil_init_pix_mmx(DSPContext* c, AVCodecContext *avctx)
428 {
429     if (mm_flags & FF_MM_MMX) {
430         c->pix_abs[0][0] = sad16_mmx;
431         c->pix_abs[0][1] = sad16_x2_mmx;
432         c->pix_abs[0][2] = sad16_y2_mmx;
433         c->pix_abs[0][3] = sad16_xy2_mmx;
434         c->pix_abs[1][0] = sad8_mmx;
435         c->pix_abs[1][1] = sad8_x2_mmx;
436         c->pix_abs[1][2] = sad8_y2_mmx;
437         c->pix_abs[1][3] = sad8_xy2_mmx;
438
439         c->sad[0]= sad16_mmx;
440         c->sad[1]= sad8_mmx;
441     }
442     if (mm_flags & FF_MM_MMXEXT) {
443         c->pix_abs[0][0] = sad16_mmx2;
444         c->pix_abs[1][0] = sad8_mmx2;
445
446         c->sad[0]= sad16_mmx2;
447         c->sad[1]= sad8_mmx2;
448
449         if(!(avctx->flags & CODEC_FLAG_BITEXACT)){
450             c->pix_abs[0][1] = sad16_x2_mmx2;
451             c->pix_abs[0][2] = sad16_y2_mmx2;
452             c->pix_abs[0][3] = sad16_xy2_mmx2;
453             c->pix_abs[1][1] = sad8_x2_mmx2;
454             c->pix_abs[1][2] = sad8_y2_mmx2;
455             c->pix_abs[1][3] = sad8_xy2_mmx2;
456         }
457     }
458     if ((mm_flags & FF_MM_SSE2) && !(mm_flags & FF_MM_3DNOW)) {
459         c->sad[0]= sad16_sse2;
460     }
461 }