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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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20  */
21
22 #include "libavutil/x86_cpu.h"
23 #include "libavcodec/dsputil.h"
24 #include "fft.h"
25
26 DECLARE_ALIGNED(16, static const int, m1m1m1m1)[4] =
27     { 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31 };
28
29 void ff_fft_dispatch_sse(FFTComplex *z, int nbits);
30 void ff_fft_dispatch_interleave_sse(FFTComplex *z, int nbits);
31
32 void ff_fft_calc_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z)
33 {
34     int n = 1 << s->nbits;
35
36     ff_fft_dispatch_interleave_sse(z, s->nbits);
37
38     if(n <= 16) {
39         x86_reg i = -8*n;
40         __asm__ volatile(
41             "1: \n"
42             "movaps     (%0,%1), %%xmm0 \n"
43             "movaps      %%xmm0, %%xmm1 \n"
44             "unpcklps 16(%0,%1), %%xmm0 \n"
45             "unpckhps 16(%0,%1), %%xmm1 \n"
46             "movaps      %%xmm0,   (%0,%1) \n"
47             "movaps      %%xmm1, 16(%0,%1) \n"
48             "add $32, %0 \n"
49             "jl 1b \n"
50             :"+r"(i)
51             :"r"(z+n)
52             :"memory"
53         );
54     }
55 }
56
57 void ff_fft_permute_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z)
58 {
59     int n = 1 << s->nbits;
60     int i;
61     for(i=0; i<n; i+=2) {
62         __asm__ volatile(
63             "movaps %2, %%xmm0 \n"
64             "movlps %%xmm0, %0 \n"
65             "movhps %%xmm0, %1 \n"
66             :"=m"(s->tmp_buf[s->revtab[i]]),
67              "=m"(s->tmp_buf[s->revtab[i+1]])
68             :"m"(z[i])
69         );
70     }
71     memcpy(z, s->tmp_buf, n*sizeof(FFTComplex));
72 }
73
74 void ff_imdct_half_sse(FFTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
75 {
76     av_unused x86_reg i, j, k, l;
77     long n = 1 << s->mdct_bits;
78     long n2 = n >> 1;
79     long n4 = n >> 2;
80     long n8 = n >> 3;
81     const uint16_t *revtab = s->revtab + n8;
82     const FFTSample *tcos = s->tcos;
83     const FFTSample *tsin = s->tsin;
84     FFTComplex *z = (FFTComplex *)output;
85
86     /* pre rotation */
87     for(k=n8-2; k>=0; k-=2) {
88         __asm__ volatile(
89             "movaps     (%2,%1,2), %%xmm0 \n" // { z[k].re,    z[k].im,    z[k+1].re,  z[k+1].im  }
90             "movaps  -16(%2,%0,2), %%xmm1 \n" // { z[-k-2].re, z[-k-2].im, z[-k-1].re, z[-k-1].im }
91             "movaps        %%xmm0, %%xmm2 \n"
92             "shufps $0x88, %%xmm1, %%xmm0 \n" // { z[k].re,    z[k+1].re,  z[-k-2].re, z[-k-1].re }
93             "shufps $0x77, %%xmm2, %%xmm1 \n" // { z[-k-1].im, z[-k-2].im, z[k+1].im,  z[k].im    }
94             "movlps       (%3,%1), %%xmm4 \n"
95             "movlps       (%4,%1), %%xmm5 \n"
96             "movhps     -8(%3,%0), %%xmm4 \n" // { cos[k],     cos[k+1],   cos[-k-2],  cos[-k-1]  }
97             "movhps     -8(%4,%0), %%xmm5 \n" // { sin[k],     sin[k+1],   sin[-k-2],  sin[-k-1]  }
98             "movaps        %%xmm0, %%xmm2 \n"
99             "movaps        %%xmm1, %%xmm3 \n"
100             "mulps         %%xmm5, %%xmm0 \n" // re*sin
101             "mulps         %%xmm4, %%xmm1 \n" // im*cos
102             "mulps         %%xmm4, %%xmm2 \n" // re*cos
103             "mulps         %%xmm5, %%xmm3 \n" // im*sin
104             "subps         %%xmm0, %%xmm1 \n" // -> re
105             "addps         %%xmm3, %%xmm2 \n" // -> im
106             "movaps        %%xmm1, %%xmm0 \n"
107             "unpcklps      %%xmm2, %%xmm1 \n" // { z[k],    z[k+1]  }
108             "unpckhps      %%xmm2, %%xmm0 \n" // { z[-k-2], z[-k-1] }
109             ::"r"(-4*k), "r"(4*k),
110               "r"(input+n4), "r"(tcos+n8), "r"(tsin+n8)
111         );
112 #if ARCH_X86_64
113         // if we have enough regs, don't let gcc make the luts latency-bound
114         // but if not, latency is faster than spilling
115         __asm__("movlps %%xmm0, %0 \n"
116             "movhps %%xmm0, %1 \n"
117             "movlps %%xmm1, %2 \n"
118             "movhps %%xmm1, %3 \n"
119             :"=m"(z[revtab[-k-2]]),
120              "=m"(z[revtab[-k-1]]),
121              "=m"(z[revtab[ k  ]]),
122              "=m"(z[revtab[ k+1]])
123         );
124 #else
125         __asm__("movlps %%xmm0, %0" :"=m"(z[revtab[-k-2]]));
126         __asm__("movhps %%xmm0, %0" :"=m"(z[revtab[-k-1]]));
127         __asm__("movlps %%xmm1, %0" :"=m"(z[revtab[ k  ]]));
128         __asm__("movhps %%xmm1, %0" :"=m"(z[revtab[ k+1]]));
129 #endif
130     }
131
132     ff_fft_dispatch_sse(z, s->nbits);
133
134     /* post rotation + reinterleave + reorder */
135
136 #define CMUL(j,xmm0,xmm1)\
137         "movaps   (%2,"#j",2), %%xmm6 \n"\
138         "movaps 16(%2,"#j",2), "#xmm0"\n"\
139         "movaps        %%xmm6, "#xmm1"\n"\
140         "movaps        "#xmm0",%%xmm7 \n"\
141         "mulps      (%3,"#j"), %%xmm6 \n"\
142         "mulps      (%4,"#j"), "#xmm0"\n"\
143         "mulps      (%4,"#j"), "#xmm1"\n"\
144         "mulps      (%3,"#j"), %%xmm7 \n"\
145         "subps         %%xmm6, "#xmm0"\n"\
146         "addps         %%xmm7, "#xmm1"\n"
147
148     j = -n2;
149     k = n2-16;
150     __asm__ volatile(
151         "1: \n"
152         CMUL(%0, %%xmm0, %%xmm1)
153         CMUL(%1, %%xmm4, %%xmm5)
154         "shufps    $0x1b, %%xmm1, %%xmm1 \n"
155         "shufps    $0x1b, %%xmm5, %%xmm5 \n"
156         "movaps   %%xmm4, %%xmm6 \n"
157         "unpckhps %%xmm1, %%xmm4 \n"
158         "unpcklps %%xmm1, %%xmm6 \n"
159         "movaps   %%xmm0, %%xmm2 \n"
160         "unpcklps %%xmm5, %%xmm0 \n"
161         "unpckhps %%xmm5, %%xmm2 \n"
162         "movaps   %%xmm6,   (%2,%1,2) \n"
163         "movaps   %%xmm4, 16(%2,%1,2) \n"
164         "movaps   %%xmm0,   (%2,%0,2) \n"
165         "movaps   %%xmm2, 16(%2,%0,2) \n"
166         "sub $16, %1 \n"
167         "add $16, %0 \n"
168         "jl 1b \n"
169         :"+&r"(j), "+&r"(k)
170         :"r"(z+n8), "r"(tcos+n8), "r"(tsin+n8)
171         :"memory"
172     );
173 }
174
175 void ff_imdct_calc_sse(FFTContext *s, FFTSample *output, const FFTSample *input)
176 {
177     x86_reg j, k;
178     long n = 1 << s->mdct_bits;
179     long n4 = n >> 2;
180
181     ff_imdct_half_sse(s, output+n4, input);
182
183     j = -n;
184     k = n-16;
185     __asm__ volatile(
186         "movaps %4, %%xmm7 \n"
187         "1: \n"
188         "movaps       (%2,%1), %%xmm0 \n"
189         "movaps       (%3,%0), %%xmm1 \n"
190         "shufps $0x1b, %%xmm0, %%xmm0 \n"
191         "shufps $0x1b, %%xmm1, %%xmm1 \n"
192         "xorps         %%xmm7, %%xmm0 \n"
193         "movaps        %%xmm1, (%3,%1) \n"
194         "movaps        %%xmm0, (%2,%0) \n"
195         "sub $16, %1 \n"
196         "add $16, %0 \n"
197         "jl 1b \n"
198         :"+r"(j), "+r"(k)
199         :"r"(output+n4), "r"(output+n4*3),
200          "m"(*m1m1m1m1)
201     );
202 }
203