0dc0c61c10c5298943fb50e671ace598dfe5cc5d
[ffmpeg.git] / libavcodec / i386 / fft_sse.c
1 /*
2  * FFT/MDCT transform with SSE optimizations
3  * Copyright (c) 2002 Fabrice Bellard.
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19  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
20  */
21 #include "../dsputil.h"
22
23 static const int p1p1p1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
24     { 0, 0, 0, 1 << 31 };
25
26 static const int p1p1m1p1[4] __attribute__((aligned(16))) =
27     { 0, 0, 1 << 31, 0 };
28
29 static const int p1p1m1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
30     { 0, 0, 1 << 31, 1 << 31 };
31
32 static const int p1m1p1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
33     { 0, 1 << 31, 0, 1 << 31 };
34
35 static const int m1m1m1m1[4] __attribute__((aligned(16))) =
36     { 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31, 1 << 31 };
37
38 #if 0
39 static void print_v4sf(const char *str, __m128 a)
40 {
41     float *p = (float *)&a;
42     printf("%s: %f %f %f %f\n",
43            str, p[0], p[1], p[2], p[3]);
44 }
45 #endif
46
47 /* XXX: handle reverse case */
48 void ff_fft_calc_sse(FFTContext *s, FFTComplex *z)
49 {
50     int ln = s->nbits;
51     long i, j;
52     long nblocks, nloops;
53     FFTComplex *p, *cptr;
54
55     asm volatile(
56         "movaps %0, %%xmm4 \n\t"
57         "movaps %1, %%xmm5 \n\t"
58         ::"m"(*p1p1m1m1),
59           "m"(*(s->inverse ? p1p1m1p1 : p1p1p1m1))
60     );
61
62     i = 8 << ln;
63     asm volatile(
64         "1: \n\t"
65         "sub $32, %0 \n\t"
66         /* do the pass 0 butterfly */
67         "movaps   (%0,%1), %%xmm0 \n\t"
68         "movaps    %%xmm0, %%xmm1 \n\t"
69         "shufps     $0x4E, %%xmm0, %%xmm0 \n\t"
70         "xorps     %%xmm4, %%xmm1 \n\t"
71         "addps     %%xmm1, %%xmm0 \n\t"
72         "movaps 16(%0,%1), %%xmm2 \n\t"
73         "movaps    %%xmm2, %%xmm3 \n\t"
74         "shufps     $0x4E, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"
75         "xorps     %%xmm4, %%xmm3 \n\t"
76         "addps     %%xmm3, %%xmm2 \n\t"
77         /* multiply third by -i */
78         /* by toggling the sign bit */
79         "shufps     $0xB4, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"
80         "xorps     %%xmm5, %%xmm2 \n\t"
81         /* do the pass 1 butterfly */
82         "movaps    %%xmm0, %%xmm1 \n\t"
83         "addps     %%xmm2, %%xmm0 \n\t"
84         "subps     %%xmm2, %%xmm1 \n\t"
85         "movaps    %%xmm0,   (%0,%1) \n\t"
86         "movaps    %%xmm1, 16(%0,%1) \n\t"
87         "jg 1b \n\t"
88         :"+r"(i)
89         :"r"(z)
90     );
91     /* pass 2 .. ln-1 */
92
93     nblocks = 1 << (ln-3);
94     nloops = 1 << 2;
95     cptr = s->exptab1;
96     do {
97         p = z;
98         j = nblocks;
99         do {
100             i = nloops*8;
101             asm volatile(
102                 "1: \n\t"
103                 "sub $16, %0 \n\t"
104                 "movaps    (%2,%0), %%xmm1 \n\t"
105                 "movaps    (%1,%0), %%xmm0 \n\t"
106                 "movaps     %%xmm1, %%xmm2 \n\t"
107                 "shufps      $0xA0, %%xmm1, %%xmm1 \n\t"
108                 "shufps      $0xF5, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"
109                 "mulps   (%3,%0,2), %%xmm1 \n\t" //  cre*re cim*re
110                 "mulps 16(%3,%0,2), %%xmm2 \n\t" // -cim*im cre*im
111                 "addps      %%xmm2, %%xmm1 \n\t"
112                 "movaps     %%xmm0, %%xmm3 \n\t"
113                 "addps      %%xmm1, %%xmm0 \n\t"
114                 "subps      %%xmm1, %%xmm3 \n\t"
115                 "movaps     %%xmm0, (%1,%0) \n\t"
116                 "movaps     %%xmm3, (%2,%0) \n\t"
117                 "jg 1b \n\t"
118                 :"+r"(i)
119                 :"r"(p), "r"(p + nloops), "r"(cptr)
120             );
121             p += nloops*2;
122         } while (--j);
123         cptr += nloops*2;
124         nblocks >>= 1;
125         nloops <<= 1;
126     } while (nblocks != 0);
127 }
128
129 void ff_imdct_calc_sse(MDCTContext *s, FFTSample *output,
130                        const FFTSample *input, FFTSample *tmp)
131 {
132     long k, n8, n4, n2, n;
133     const uint16_t *revtab = s->fft.revtab;
134     const FFTSample *tcos = s->tcos;
135     const FFTSample *tsin = s->tsin;
136     const FFTSample *in1, *in2;
137     FFTComplex *z = (FFTComplex *)tmp;
138
139     n = 1 << s->nbits;
140     n2 = n >> 1;
141     n4 = n >> 2;
142     n8 = n >> 3;
143
144     asm volatile ("movaps %0, %%xmm7\n\t"::"m"(*p1m1p1m1));
145
146     /* pre rotation */
147     in1 = input;
148     in2 = input + n2 - 4;
149
150     /* Complex multiplication
151        Two complex products per iteration, we could have 4 with 8 xmm
152        registers, 8 with 16 xmm registers.
153        Maybe we should unroll more.
154     */
155     for (k = 0; k < n4; k += 2) {
156         asm volatile (
157             "movaps          %0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = r0 X  r1 X : in2
158             "movaps          %1, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = X  i1 X  i0: in1
159             "movlps          %2, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = X  X  R1 R0: tcos
160             "movlps          %3, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = X  X  I1 I0: tsin
161             "shufps $95, %%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = r1 r1 r0 r0
162             "shufps $160,%%xmm3, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = i1 i1 i0 i0
163             "unpcklps    %%xmm2, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = I1 R1 I0 R0
164             "movaps      %%xmm1, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = I1 R1 I0 R0
165             "xorps       %%xmm7, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -I1 R1 -I0 R0
166             "mulps       %%xmm1, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = rI rR rI rR
167             "shufps $177,%%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = R1 -I1 R0 -I0
168             "mulps       %%xmm2, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = Ri -Ii Ri -Ii
169             "addps       %%xmm3, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = result
170             ::"m"(in2[-2*k]), "m"(in1[2*k]),
171               "m"(tcos[k]), "m"(tsin[k])
172         );
173         /* Should be in the same block, hack for gcc2.95 & gcc3 */
174         asm (
175             "movlps      %%xmm0, %0     \n\t"
176             "movhps      %%xmm0, %1     \n\t"
177             :"=m"(z[revtab[k]]), "=m"(z[revtab[k + 1]])
178         );
179     }
180
181     ff_fft_calc_sse(&s->fft, z);
182
183     /* Not currently needed, added for safety */
184     asm volatile ("movaps %0, %%xmm7\n\t"::"m"(*p1m1p1m1));
185
186     /* post rotation + reordering */
187     for (k = 0; k < n4; k += 2) {
188         asm (
189             "movaps          %0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = i1 r1 i0 r0: z
190             "movlps          %1, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = X  X  R1 R0: tcos
191             "movaps      %%xmm0, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = i1 r1 i0 r0
192             "movlps          %2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = X  X  I1 I0: tsin
193             "shufps $160,%%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = r1 r1 r0 r0
194             "shufps $245,%%xmm3, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = i1 i1 i0 i0
195             "unpcklps    %%xmm2, %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = I1 R1 I0 R0
196             "movaps      %%xmm1, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = I1 R1 I0 R0
197             "xorps       %%xmm7, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -I1 R1 -I0 R0
198             "mulps       %%xmm1, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = rI rR rI rR
199             "shufps $177,%%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = R1 -I1 R0 -I0
200             "mulps       %%xmm2, %%xmm3 \n\t"   // xmm3 = Ri -Ii Ri -Ii
201             "addps       %%xmm3, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = result
202             "movaps      %%xmm0, %0     \n\t"
203             :"+m"(z[k])
204             :"m"(tcos[k]), "m"(tsin[k])
205         );
206     }
207
208     /*
209        Mnemonics:
210        0 = z[k].re
211        1 = z[k].im
212        2 = z[k + 1].re
213        3 = z[k + 1].im
214        4 = z[-k - 2].re
215        5 = z[-k - 2].im
216        6 = z[-k - 1].re
217        7 = z[-k - 1].im
218     */
219     k = 16-n;
220     asm volatile("movaps %0, %%xmm7 \n\t"::"m"(*m1m1m1m1));
221     asm volatile(
222         "1: \n\t"
223         "movaps  -16(%4,%0), %%xmm1 \n\t"   // xmm1 = 4 5 6 7 = z[-2-k]
224         "neg %0 \n\t"
225         "movaps     (%4,%0), %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = 0 1 2 3 = z[k]
226         "xorps       %%xmm7, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -0 -1 -2 -3
227         "movaps      %%xmm0, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -0 -1 -2 -3
228         "shufps $141,%%xmm1, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -1 -3 4 6
229         "shufps $216,%%xmm1, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -0 -2 5 7
230         "shufps $156,%%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -1 6 -3 4 !
231         "shufps $156,%%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = -0 7 -2 5 !
232         "movaps      %%xmm0, (%1,%0) \n\t"  // output[2*k]
233         "movaps      %%xmm2, (%2,%0) \n\t"  // output[n2+2*k]
234         "neg %0 \n\t"
235         "shufps $27, %%xmm0, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = 4 -3 6 -1
236         "xorps       %%xmm7, %%xmm0 \n\t"   // xmm0 = -4 3 -6 1 !
237         "shufps $27, %%xmm2, %%xmm2 \n\t"   // xmm2 = 5 -2 7 -0 !
238         "movaps      %%xmm0, -16(%2,%0) \n\t" // output[n2-4-2*k]
239         "movaps      %%xmm2, -16(%3,%0) \n\t" // output[n-4-2*k]
240         "add $16, %0 \n\t"
241         "jle 1b \n\t"
242         :"+r"(k)
243         :"r"(output), "r"(output+n2), "r"(output+n), "r"(z+n8)
244         :"memory"
245     );
246 }
247