1c9894d70c9354826f24f432b573597235119479
[x264/x264-sandbox.git] / common / cpu.c
1 /*****************************************************************************
2  * cpu.c: cpu detection
3  *****************************************************************************
4  * Copyright (C) 2003-2016 x264 project
5  *
6  * Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
7  *          Laurent Aimar <fenrir@via.ecp.fr>
8  *          Fiona Glaser <fiona@x264.com>
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
11  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
12  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
13  * (at your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software
22  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02111, USA.
23  *
24  * This program is also available under a commercial proprietary license.
25  * For more information, contact us at licensing@x264.com.
26  *****************************************************************************/
27
28 #include "common.h"
29 #include "cpu.h"
30
31 #if HAVE_POSIXTHREAD && SYS_LINUX
32 #include <sched.h>
33 #endif
34 #if SYS_BEOS
35 #include <kernel/OS.h>
36 #endif
37 #if SYS_MACOSX || SYS_FREEBSD
38 #include <sys/types.h>
39 #include <sys/sysctl.h>
40 #endif
41 #if SYS_OPENBSD
42 #include <sys/param.h>
43 #include <sys/sysctl.h>
44 #include <machine/cpu.h>
45 #endif
46
47 const x264_cpu_name_t x264_cpu_names[] =
48 {
49 #if HAVE_MMX
50 //  {"MMX",         X264_CPU_MMX},  // we don't support asm on mmx1 cpus anymore
51 //  {"CMOV",        X264_CPU_CMOV}, // we require this unconditionally, so don't print it
52 #define MMX2 X264_CPU_MMX|X264_CPU_MMX2|X264_CPU_CMOV
53     {"MMX2",        MMX2},
54     {"MMXEXT",      MMX2},
55     {"SSE",         MMX2|X264_CPU_SSE},
56 #define SSE2 MMX2|X264_CPU_SSE|X264_CPU_SSE2
57     {"SSE2Slow",    SSE2|X264_CPU_SSE2_IS_SLOW},
58     {"SSE2",        SSE2},
59     {"SSE2Fast",    SSE2|X264_CPU_SSE2_IS_FAST},
60     {"SSE3",        SSE2|X264_CPU_SSE3},
61     {"SSSE3",       SSE2|X264_CPU_SSE3|X264_CPU_SSSE3},
62     {"SSE4.1",      SSE2|X264_CPU_SSE3|X264_CPU_SSSE3|X264_CPU_SSE4},
63     {"SSE4",        SSE2|X264_CPU_SSE3|X264_CPU_SSSE3|X264_CPU_SSE4},
64     {"SSE4.2",      SSE2|X264_CPU_SSE3|X264_CPU_SSSE3|X264_CPU_SSE4|X264_CPU_SSE42},
65 #define AVX SSE2|X264_CPU_SSE3|X264_CPU_SSSE3|X264_CPU_SSE4|X264_CPU_SSE42|X264_CPU_AVX
66     {"AVX",         AVX},
67     {"XOP",         AVX|X264_CPU_XOP},
68     {"FMA4",        AVX|X264_CPU_FMA4},
69     {"FMA3",        AVX|X264_CPU_FMA3},
70     {"AVX2",        AVX|X264_CPU_FMA3|X264_CPU_AVX2},
71 #undef AVX
72 #undef SSE2
73 #undef MMX2
74     {"Cache32",         X264_CPU_CACHELINE_32},
75     {"Cache64",         X264_CPU_CACHELINE_64},
76     {"LZCNT",           X264_CPU_LZCNT},
77     {"BMI1",            X264_CPU_BMI1},
78     {"BMI2",            X264_CPU_BMI1|X264_CPU_BMI2},
79     {"SlowCTZ",         X264_CPU_SLOW_CTZ},
80     {"SlowAtom",        X264_CPU_SLOW_ATOM},
81     {"SlowPshufb",      X264_CPU_SLOW_PSHUFB},
82     {"SlowPalignr",     X264_CPU_SLOW_PALIGNR},
83     {"SlowShuffle",     X264_CPU_SLOW_SHUFFLE},
84     {"UnalignedStack",  X264_CPU_STACK_MOD4},
85 #elif ARCH_PPC
86     {"Altivec",         X264_CPU_ALTIVEC},
87 #elif ARCH_ARM
88     {"ARMv6",           X264_CPU_ARMV6},
89     {"NEON",            X264_CPU_NEON},
90     {"FastNeonMRC",     X264_CPU_FAST_NEON_MRC},
91 #elif ARCH_AARCH64
92     {"ARMv8",           X264_CPU_ARMV8},
93     {"NEON",            X264_CPU_NEON},
94 #elif ARCH_MIPS
95     {"MSA",             X264_CPU_MSA},
96 #endif
97     {"", 0},
98 };
99
100 #if (ARCH_PPC && SYS_LINUX) || (ARCH_ARM && !HAVE_NEON)
101 #include <signal.h>
102 #include <setjmp.h>
103 static sigjmp_buf jmpbuf;
104 static volatile sig_atomic_t canjump = 0;
105
106 static void sigill_handler( int sig )
107 {
108     if( !canjump )
109     {
110         signal( sig, SIG_DFL );
111         raise( sig );
112     }
113
114     canjump = 0;
115     siglongjmp( jmpbuf, 1 );
116 }
117 #endif
118
119 #if HAVE_MMX
120 int x264_cpu_cpuid_test( void );
121 void x264_cpu_cpuid( uint32_t op, uint32_t *eax, uint32_t *ebx, uint32_t *ecx, uint32_t *edx );
122 void x264_cpu_xgetbv( uint32_t op, uint32_t *eax, uint32_t *edx );
123
124 uint32_t x264_cpu_detect( void )
125 {
126     uint32_t cpu = 0;
127     uint32_t eax, ebx, ecx, edx;
128     uint32_t vendor[4] = {0};
129     uint32_t max_extended_cap, max_basic_cap;
130     int cache;
131
132 #if !ARCH_X86_64
133     if( !x264_cpu_cpuid_test() )
134         return 0;
135 #endif
136
137     x264_cpu_cpuid( 0, &eax, vendor+0, vendor+2, vendor+1 );
138     max_basic_cap = eax;
139     if( max_basic_cap == 0 )
140         return 0;
141
142     x264_cpu_cpuid( 1, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
143     if( edx&0x00800000 )
144         cpu |= X264_CPU_MMX;
145     else
146         return cpu;
147     if( edx&0x02000000 )
148         cpu |= X264_CPU_MMX2|X264_CPU_SSE;
149     if( edx&0x00008000 )
150         cpu |= X264_CPU_CMOV;
151     else
152         return cpu;
153     if( edx&0x04000000 )
154         cpu |= X264_CPU_SSE2;
155     if( ecx&0x00000001 )
156         cpu |= X264_CPU_SSE3;
157     if( ecx&0x00000200 )
158         cpu |= X264_CPU_SSSE3;
159     if( ecx&0x00080000 )
160         cpu |= X264_CPU_SSE4;
161     if( ecx&0x00100000 )
162         cpu |= X264_CPU_SSE42;
163     /* Check OXSAVE and AVX bits */
164     if( (ecx&0x18000000) == 0x18000000 )
165     {
166         /* Check for OS support */
167         x264_cpu_xgetbv( 0, &eax, &edx );
168         if( (eax&0x6) == 0x6 )
169         {
170             cpu |= X264_CPU_AVX;
171             if( ecx&0x00001000 )
172                 cpu |= X264_CPU_FMA3;
173         }
174     }
175
176     if( max_basic_cap >= 7 )
177     {
178         x264_cpu_cpuid( 7, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
179         /* AVX2 requires OS support, but BMI1/2 don't. */
180         if( (cpu&X264_CPU_AVX) && (ebx&0x00000020) )
181             cpu |= X264_CPU_AVX2;
182         if( ebx&0x00000008 )
183         {
184             cpu |= X264_CPU_BMI1;
185             if( ebx&0x00000100 )
186                 cpu |= X264_CPU_BMI2;
187         }
188     }
189
190     if( cpu & X264_CPU_SSSE3 )
191         cpu |= X264_CPU_SSE2_IS_FAST;
192
193     x264_cpu_cpuid( 0x80000000, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
194     max_extended_cap = eax;
195
196     if( max_extended_cap >= 0x80000001 )
197     {
198         x264_cpu_cpuid( 0x80000001, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
199
200         if( ecx&0x00000020 )
201             cpu |= X264_CPU_LZCNT;             /* Supported by Intel chips starting with Haswell */
202         if( ecx&0x00000040 ) /* SSE4a, AMD only */
203         {
204             int family = ((eax>>8)&0xf) + ((eax>>20)&0xff);
205             cpu |= X264_CPU_SSE2_IS_FAST;      /* Phenom and later CPUs have fast SSE units */
206             if( family == 0x14 )
207             {
208                 cpu &= ~X264_CPU_SSE2_IS_FAST; /* SSSE3 doesn't imply fast SSE anymore... */
209                 cpu |= X264_CPU_SSE2_IS_SLOW;  /* Bobcat has 64-bit SIMD units */
210                 cpu |= X264_CPU_SLOW_PALIGNR;  /* palignr is insanely slow on Bobcat */
211             }
212             if( family == 0x16 )
213             {
214                 cpu |= X264_CPU_SLOW_PSHUFB;   /* Jaguar's pshufb isn't that slow, but it's slow enough
215                                                 * compared to alternate instruction sequences that this
216                                                 * is equal or faster on almost all such functions. */
217             }
218         }
219
220         if( cpu & X264_CPU_AVX )
221         {
222             if( ecx&0x00000800 ) /* XOP */
223                 cpu |= X264_CPU_XOP;
224             if( ecx&0x00010000 ) /* FMA4 */
225                 cpu |= X264_CPU_FMA4;
226         }
227
228         if( !strcmp((char*)vendor, "AuthenticAMD") )
229         {
230             if( edx&0x00400000 )
231                 cpu |= X264_CPU_MMX2;
232             if( !(cpu&X264_CPU_LZCNT) )
233                 cpu |= X264_CPU_SLOW_CTZ;
234             if( (cpu&X264_CPU_SSE2) && !(cpu&X264_CPU_SSE2_IS_FAST) )
235                 cpu |= X264_CPU_SSE2_IS_SLOW; /* AMD CPUs come in two types: terrible at SSE and great at it */
236         }
237     }
238
239     if( !strcmp((char*)vendor, "GenuineIntel") )
240     {
241         x264_cpu_cpuid( 1, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
242         int family = ((eax>>8)&0xf) + ((eax>>20)&0xff);
243         int model  = ((eax>>4)&0xf) + ((eax>>12)&0xf0);
244         if( family == 6 )
245         {
246             /* 6/9 (pentium-m "banias"), 6/13 (pentium-m "dothan"), and 6/14 (core1 "yonah")
247              * theoretically support sse2, but it's significantly slower than mmx for
248              * almost all of x264's functions, so let's just pretend they don't. */
249             if( model == 9 || model == 13 || model == 14 )
250             {
251                 cpu &= ~(X264_CPU_SSE2|X264_CPU_SSE3);
252                 assert(!(cpu&(X264_CPU_SSSE3|X264_CPU_SSE4)));
253             }
254             /* Detect Atom CPU */
255             else if( model == 28 )
256             {
257                 cpu |= X264_CPU_SLOW_ATOM;
258                 cpu |= X264_CPU_SLOW_CTZ;
259                 cpu |= X264_CPU_SLOW_PSHUFB;
260             }
261             /* Conroe has a slow shuffle unit. Check the model number to make sure not
262              * to include crippled low-end Penryns and Nehalems that don't have SSE4. */
263             else if( (cpu&X264_CPU_SSSE3) && !(cpu&X264_CPU_SSE4) && model < 23 )
264                 cpu |= X264_CPU_SLOW_SHUFFLE;
265         }
266     }
267
268     if( (!strcmp((char*)vendor, "GenuineIntel") || !strcmp((char*)vendor, "CyrixInstead")) && !(cpu&X264_CPU_SSE42))
269     {
270         /* cacheline size is specified in 3 places, any of which may be missing */
271         x264_cpu_cpuid( 1, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
272         cache = (ebx&0xff00)>>5; // cflush size
273         if( !cache && max_extended_cap >= 0x80000006 )
274         {
275             x264_cpu_cpuid( 0x80000006, &eax, &ebx, &ecx, &edx );
276             cache = ecx&0xff; // cacheline size
277         }
278         if( !cache && max_basic_cap >= 2 )
279         {
280             // Cache and TLB Information
281             static const char cache32_ids[] = { 0x0a, 0x0c, 0x41, 0x42, 0x43, 0x44, 0x45, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0 };
282             static const char cache64_ids[] = { 0x22, 0x23, 0x25, 0x29, 0x2c, 0x46, 0x47, 0x49, 0x60, 0x66, 0x67,
283                                                 0x68, 0x78, 0x79, 0x7a, 0x7b, 0x7c, 0x7c, 0x7f, 0x86, 0x87, 0 };
284             uint32_t buf[4];
285             int max, i = 0;
286             do {
287                 x264_cpu_cpuid( 2, buf+0, buf+1, buf+2, buf+3 );
288                 max = buf[0]&0xff;
289                 buf[0] &= ~0xff;
290                 for( int j = 0; j < 4; j++ )
291                     if( !(buf[j]>>31) )
292                         while( buf[j] )
293                         {
294                             if( strchr( cache32_ids, buf[j]&0xff ) )
295                                 cache = 32;
296                             if( strchr( cache64_ids, buf[j]&0xff ) )
297                                 cache = 64;
298                             buf[j] >>= 8;
299                         }
300             } while( ++i < max );
301         }
302
303         if( cache == 32 )
304             cpu |= X264_CPU_CACHELINE_32;
305         else if( cache == 64 )
306             cpu |= X264_CPU_CACHELINE_64;
307         else
308             x264_log( NULL, X264_LOG_WARNING, "unable to determine cacheline size\n" );
309     }
310
311 #if STACK_ALIGNMENT < 16
312     cpu |= X264_CPU_STACK_MOD4;
313 #endif
314
315     return cpu;
316 }
317
318 #elif ARCH_PPC && HAVE_ALTIVEC
319
320 #if SYS_MACOSX || SYS_OPENBSD || SYS_FREEBSD
321 #include <sys/sysctl.h>
322 uint32_t x264_cpu_detect( void )
323 {
324     /* Thank you VLC */
325     uint32_t cpu = 0;
326 #if SYS_OPENBSD
327     int      selectors[2] = { CTL_MACHDEP, CPU_ALTIVEC };
328 #elif SYS_MACOSX
329     int      selectors[2] = { CTL_HW, HW_VECTORUNIT };
330 #endif
331     int      has_altivec = 0;
332     size_t   length = sizeof( has_altivec );
333 #if SYS_MACOSX || SYS_OPENBSD
334     int      error = sysctl( selectors, 2, &has_altivec, &length, NULL, 0 );
335 #else
336     int      error = sysctlbyname( "hw.altivec", &has_altivec, &length, NULL, 0 );
337 #endif
338
339     if( error == 0 && has_altivec != 0 )
340         cpu |= X264_CPU_ALTIVEC;
341
342     return cpu;
343 }
344
345 #elif SYS_LINUX
346
347 uint32_t x264_cpu_detect( void )
348 {
349 #ifdef __NO_FPRS__
350     return 0;
351 #else
352     static void (*oldsig)( int );
353
354     oldsig = signal( SIGILL, sigill_handler );
355     if( sigsetjmp( jmpbuf, 1 ) )
356     {
357         signal( SIGILL, oldsig );
358         return 0;
359     }
360
361     canjump = 1;
362     asm volatile( "mtspr 256, %0\n\t"
363                   "vand 0, 0, 0\n\t"
364                   :
365                   : "r"(-1) );
366     canjump = 0;
367
368     signal( SIGILL, oldsig );
369
370     return X264_CPU_ALTIVEC;
371 #endif
372 }
373 #endif
374
375 #elif ARCH_ARM
376
377 void x264_cpu_neon_test( void );
378 int x264_cpu_fast_neon_mrc_test( void );
379
380 uint32_t x264_cpu_detect( void )
381 {
382     int flags = 0;
383 #if HAVE_ARMV6
384     flags |= X264_CPU_ARMV6;
385
386     // don't do this hack if compiled with -mfpu=neon
387 #if !HAVE_NEON
388     static void (* oldsig)( int );
389     oldsig = signal( SIGILL, sigill_handler );
390     if( sigsetjmp( jmpbuf, 1 ) )
391     {
392         signal( SIGILL, oldsig );
393         return flags;
394     }
395
396     canjump = 1;
397     x264_cpu_neon_test();
398     canjump = 0;
399     signal( SIGILL, oldsig );
400 #endif
401
402     flags |= X264_CPU_NEON;
403
404     // fast neon -> arm (Cortex-A9) detection relies on user access to the
405     // cycle counter; this assumes ARMv7 performance counters.
406     // NEON requires at least ARMv7, ARMv8 may require changes here, but
407     // hopefully this hacky detection method will have been replaced by then.
408     // Note that there is potential for a race condition if another program or
409     // x264 instance disables or reinits the counters while x264 is using them,
410     // which may result in incorrect detection and the counters stuck enabled.
411     // right now Apple does not seem to support performance counters for this test
412 #ifndef __MACH__
413     flags |= x264_cpu_fast_neon_mrc_test() ? X264_CPU_FAST_NEON_MRC : 0;
414 #endif
415     // TODO: write dual issue test? currently it's A8 (dual issue) vs. A9 (fast mrc)
416 #endif
417     return flags;
418 }
419
420 #elif ARCH_AARCH64
421
422 uint32_t x264_cpu_detect( void )
423 {
424     return X264_CPU_ARMV8 | X264_CPU_NEON;
425 }
426
427 #elif ARCH_MIPS
428
429 uint32_t x264_cpu_detect( void )
430 {
431     uint32_t flags = 0;
432 #if HAVE_MSA
433     flags |= X264_CPU_MSA;
434 #endif
435     return flags;
436 }
437
438 #else
439
440 uint32_t x264_cpu_detect( void )
441 {
442     return 0;
443 }
444
445 #endif
446
447 int x264_cpu_num_processors( void )
448 {
449 #if !HAVE_THREAD
450     return 1;
451
452 #elif SYS_WINDOWS
453     return x264_pthread_num_processors_np();
454
455 #elif SYS_CYGWIN || SYS_SunOS
456     return sysconf( _SC_NPROCESSORS_ONLN );
457
458 #elif SYS_LINUX
459 #ifdef __ANDROID__
460     // Android NDK does not expose sched_getaffinity
461     return sysconf( _SC_NPROCESSORS_CONF );
462 #else
463     cpu_set_t p_aff;
464     memset( &p_aff, 0, sizeof(p_aff) );
465     if( sched_getaffinity( 0, sizeof(p_aff), &p_aff ) )
466         return 1;
467 #if HAVE_CPU_COUNT
468     return CPU_COUNT(&p_aff);
469 #else
470     int np = 0;
471     for( unsigned int bit = 0; bit < 8 * sizeof(p_aff); bit++ )
472         np += (((uint8_t *)&p_aff)[bit / 8] >> (bit % 8)) & 1;
473     return np;
474 #endif
475 #endif
476
477 #elif SYS_BEOS
478     system_info info;
479     get_system_info( &info );
480     return info.cpu_count;
481
482 #elif SYS_MACOSX || SYS_FREEBSD || SYS_OPENBSD
483     int ncpu;
484     size_t length = sizeof( ncpu );
485 #if SYS_OPENBSD
486     int mib[2] = { CTL_HW, HW_NCPU };
487     if( sysctl(mib, 2, &ncpu, &length, NULL, 0) )
488 #else
489     if( sysctlbyname("hw.ncpu", &ncpu, &length, NULL, 0) )
490 #endif
491     {
492         ncpu = 1;
493     }
494     return ncpu;
495
496 #else
497     return 1;
498 #endif
499 }