x86inc: use sse versions of common macros instead of sse2 when applicable
[ffmpeg.git] / libavutil / x86 / x86inc.asm
1 ;*****************************************************************************
2 ;* x86inc.asm: x264asm abstraction layer
3 ;*****************************************************************************
4 ;* Copyright (C) 2005-2011 x264 project
5 ;*
6 ;* Authors: Loren Merritt <lorenm@u.washington.edu>
7 ;*          Anton Mitrofanov <BugMaster@narod.ru>
8 ;*          Jason Garrett-Glaser <darkshikari@gmail.com>
9 ;*
10 ;* Permission to use, copy, modify, and/or distribute this software for any
11 ;* purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
12 ;* copyright notice and this permission notice appear in all copies.
13 ;*
14 ;* THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
15 ;* WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
16 ;* MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
17 ;* ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
18 ;* WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
19 ;* ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
20 ;* OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
21 ;*****************************************************************************
22
23 ; This is a header file for the x264ASM assembly language, which uses
24 ; NASM/YASM syntax combined with a large number of macros to provide easy
25 ; abstraction between different calling conventions (x86_32, win64, linux64).
26 ; It also has various other useful features to simplify writing the kind of
27 ; DSP functions that are most often used in x264.
28
29 ; Unlike the rest of x264, this file is available under an ISC license, as it
30 ; has significant usefulness outside of x264 and we want it to be available
31 ; to the largest audience possible.  Of course, if you modify it for your own
32 ; purposes to add a new feature, we strongly encourage contributing a patch
33 ; as this feature might be useful for others as well.  Send patches or ideas
34 ; to x264-devel@videolan.org .
35
36 %define program_name ff
37
38 %ifdef ARCH_X86_64
39     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,win32
40         %define WIN64
41     %else
42         %define UNIX64
43     %endif
44 %endif
45
46 %ifdef PREFIX
47     %define mangle(x) _ %+ x
48 %else
49     %define mangle(x) x
50 %endif
51
52 ; FIXME: All of the 64bit asm functions that take a stride as an argument
53 ; via register, assume that the high dword of that register is filled with 0.
54 ; This is true in practice (since we never do any 64bit arithmetic on strides,
55 ; and x264's strides are all positive), but is not guaranteed by the ABI.
56
57 ; Name of the .rodata section.
58 ; Kludge: Something on OS X fails to align .rodata even given an align attribute,
59 ; so use a different read-only section.
60 %macro SECTION_RODATA 0-1 16
61     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,macho64
62         SECTION .text align=%1
63     %elifidn __OUTPUT_FORMAT__,macho
64         SECTION .text align=%1
65         fakegot:
66     %elifidn __OUTPUT_FORMAT__,aout
67         section .text
68     %else
69         SECTION .rodata align=%1
70     %endif
71 %endmacro
72
73 ; aout does not support align=
74 %macro SECTION_TEXT 0-1 16
75     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,aout
76         SECTION .text
77     %else
78         SECTION .text align=%1
79     %endif
80 %endmacro
81
82 %ifdef WIN64
83     %define PIC
84 %elifndef ARCH_X86_64
85 ; x86_32 doesn't require PIC.
86 ; Some distros prefer shared objects to be PIC, but nothing breaks if
87 ; the code contains a few textrels, so we'll skip that complexity.
88     %undef PIC
89 %endif
90 %ifdef PIC
91     default rel
92 %endif
93
94 ; Macros to eliminate most code duplication between x86_32 and x86_64:
95 ; Currently this works only for leaf functions which load all their arguments
96 ; into registers at the start, and make no other use of the stack. Luckily that
97 ; covers most of x264's asm.
98
99 ; PROLOGUE:
100 ; %1 = number of arguments. loads them from stack if needed.
101 ; %2 = number of registers used. pushes callee-saved regs if needed.
102 ; %3 = number of xmm registers used. pushes callee-saved xmm regs if needed.
103 ; %4 = list of names to define to registers
104 ; PROLOGUE can also be invoked by adding the same options to cglobal
105
106 ; e.g.
107 ; cglobal foo, 2,3,0, dst, src, tmp
108 ; declares a function (foo), taking two args (dst and src) and one local variable (tmp)
109
110 ; TODO Some functions can use some args directly from the stack. If they're the
111 ; last args then you can just not declare them, but if they're in the middle
112 ; we need more flexible macro.
113
114 ; RET:
115 ; Pops anything that was pushed by PROLOGUE, and returns.
116
117 ; REP_RET:
118 ; Same, but if it doesn't pop anything it becomes a 2-byte ret, for athlons
119 ; which are slow when a normal ret follows a branch.
120
121 ; registers:
122 ; rN and rNq are the native-size register holding function argument N
123 ; rNd, rNw, rNb are dword, word, and byte size
124 ; rNm is the original location of arg N (a register or on the stack), dword
125 ; rNmp is native size
126
127 %macro DECLARE_REG 6
128     %define r%1q %2
129     %define r%1d %3
130     %define r%1w %4
131     %define r%1b %5
132     %define r%1m %6
133     %ifid %6 ; i.e. it's a register
134         %define r%1mp %2
135     %elifdef ARCH_X86_64 ; memory
136         %define r%1mp qword %6
137     %else
138         %define r%1mp dword %6
139     %endif
140     %define r%1  %2
141 %endmacro
142
143 %macro DECLARE_REG_SIZE 2
144     %define r%1q r%1
145     %define e%1q r%1
146     %define r%1d e%1
147     %define e%1d e%1
148     %define r%1w %1
149     %define e%1w %1
150     %define r%1b %2
151     %define e%1b %2
152 %ifndef ARCH_X86_64
153     %define r%1  e%1
154 %endif
155 %endmacro
156
157 DECLARE_REG_SIZE ax, al
158 DECLARE_REG_SIZE bx, bl
159 DECLARE_REG_SIZE cx, cl
160 DECLARE_REG_SIZE dx, dl
161 DECLARE_REG_SIZE si, sil
162 DECLARE_REG_SIZE di, dil
163 DECLARE_REG_SIZE bp, bpl
164
165 ; t# defines for when per-arch register allocation is more complex than just function arguments
166
167 %macro DECLARE_REG_TMP 1-*
168     %assign %%i 0
169     %rep %0
170         CAT_XDEFINE t, %%i, r%1
171         %assign %%i %%i+1
172         %rotate 1
173     %endrep
174 %endmacro
175
176 %macro DECLARE_REG_TMP_SIZE 0-*
177     %rep %0
178         %define t%1q t%1 %+ q
179         %define t%1d t%1 %+ d
180         %define t%1w t%1 %+ w
181         %define t%1b t%1 %+ b
182         %rotate 1
183     %endrep
184 %endmacro
185
186 DECLARE_REG_TMP_SIZE 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9
187
188 %ifdef ARCH_X86_64
189     %define gprsize 8
190 %else
191     %define gprsize 4
192 %endif
193
194 %macro PUSH 1
195     push %1
196     %assign stack_offset stack_offset+gprsize
197 %endmacro
198
199 %macro POP 1
200     pop %1
201     %assign stack_offset stack_offset-gprsize
202 %endmacro
203
204 %macro SUB 2
205     sub %1, %2
206     %ifidn %1, rsp
207         %assign stack_offset stack_offset+(%2)
208     %endif
209 %endmacro
210
211 %macro ADD 2
212     add %1, %2
213     %ifidn %1, rsp
214         %assign stack_offset stack_offset-(%2)
215     %endif
216 %endmacro
217
218 %macro movifnidn 2
219     %ifnidn %1, %2
220         mov %1, %2
221     %endif
222 %endmacro
223
224 %macro movsxdifnidn 2
225     %ifnidn %1, %2
226         movsxd %1, %2
227     %endif
228 %endmacro
229
230 %macro ASSERT 1
231     %if (%1) == 0
232         %error assert failed
233     %endif
234 %endmacro
235
236 %macro DEFINE_ARGS 0-*
237     %ifdef n_arg_names
238         %assign %%i 0
239         %rep n_arg_names
240             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, q
241             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, d
242             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, w
243             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, b
244             CAT_UNDEF arg_name %+ %%i, m
245             CAT_UNDEF arg_name, %%i
246             %assign %%i %%i+1
247         %endrep
248     %endif
249
250     %assign %%i 0
251     %rep %0
252         %xdefine %1q r %+ %%i %+ q
253         %xdefine %1d r %+ %%i %+ d
254         %xdefine %1w r %+ %%i %+ w
255         %xdefine %1b r %+ %%i %+ b
256         %xdefine %1m r %+ %%i %+ m
257         CAT_XDEFINE arg_name, %%i, %1
258         %assign %%i %%i+1
259         %rotate 1
260     %endrep
261     %assign n_arg_names %%i
262 %endmacro
263
264 %ifdef WIN64 ; Windows x64 ;=================================================
265
266 DECLARE_REG 0, rcx, ecx, cx,  cl,  ecx
267 DECLARE_REG 1, rdx, edx, dx,  dl,  edx
268 DECLARE_REG 2, r8,  r8d, r8w, r8b, r8d
269 DECLARE_REG 3, r9,  r9d, r9w, r9b, r9d
270 DECLARE_REG 4, rdi, edi, di,  dil, [rsp + stack_offset + 40]
271 DECLARE_REG 5, rsi, esi, si,  sil, [rsp + stack_offset + 48]
272 DECLARE_REG 6, rax, eax, ax,  al,  [rsp + stack_offset + 56]
273 %define r7m [rsp + stack_offset + 64]
274 %define r8m [rsp + stack_offset + 72]
275
276 %macro LOAD_IF_USED 2 ; reg_id, number_of_args
277     %if %1 < %2
278         mov r%1, [rsp + stack_offset + 8 + %1*8]
279     %endif
280 %endmacro
281
282 %macro PROLOGUE 2-4+ 0 ; #args, #regs, #xmm_regs, arg_names...
283     ASSERT %2 >= %1
284     %assign regs_used %2
285     ASSERT regs_used <= 7
286     %if regs_used > 4
287         push r4
288         push r5
289         %assign stack_offset stack_offset+16
290     %endif
291     WIN64_SPILL_XMM %3
292     LOAD_IF_USED 4, %1
293     LOAD_IF_USED 5, %1
294     LOAD_IF_USED 6, %1
295     DEFINE_ARGS %4
296 %endmacro
297
298 %macro WIN64_SPILL_XMM 1
299     %assign xmm_regs_used %1
300     %if mmsize == 8
301         %assign xmm_regs_used 0
302     %endif
303     ASSERT xmm_regs_used <= 16
304     %if xmm_regs_used > 6
305         sub rsp, (xmm_regs_used-6)*16+16
306         %assign stack_offset stack_offset+(xmm_regs_used-6)*16+16
307         %assign %%i xmm_regs_used
308         %rep (xmm_regs_used-6)
309             %assign %%i %%i-1
310             movdqa [rsp + (%%i-6)*16+8], xmm %+ %%i
311         %endrep
312     %endif
313 %endmacro
314
315 %macro WIN64_RESTORE_XMM_INTERNAL 1
316     %if xmm_regs_used > 6
317         %assign %%i xmm_regs_used
318         %rep (xmm_regs_used-6)
319             %assign %%i %%i-1
320             movdqa xmm %+ %%i, [%1 + (%%i-6)*16+8]
321         %endrep
322         add %1, (xmm_regs_used-6)*16+16
323     %endif
324 %endmacro
325
326 %macro WIN64_RESTORE_XMM 1
327     WIN64_RESTORE_XMM_INTERNAL %1
328     %assign stack_offset stack_offset-(xmm_regs_used-6)*16+16
329     %assign xmm_regs_used 0
330 %endmacro
331
332 %macro RET 0
333     WIN64_RESTORE_XMM_INTERNAL rsp
334     %if regs_used > 4
335         pop r5
336         pop r4
337     %endif
338     ret
339 %endmacro
340
341 %macro REP_RET 0
342     %if regs_used > 4 || xmm_regs_used > 6
343         RET
344     %else
345         rep ret
346     %endif
347 %endmacro
348
349 %elifdef ARCH_X86_64 ; *nix x64 ;=============================================
350
351 DECLARE_REG 0, rdi, edi, di,  dil, edi
352 DECLARE_REG 1, rsi, esi, si,  sil, esi
353 DECLARE_REG 2, rdx, edx, dx,  dl,  edx
354 DECLARE_REG 3, rcx, ecx, cx,  cl,  ecx
355 DECLARE_REG 4, r8,  r8d, r8w, r8b, r8d
356 DECLARE_REG 5, r9,  r9d, r9w, r9b, r9d
357 DECLARE_REG 6, rax, eax, ax,  al,  [rsp + stack_offset + 8]
358 %define r7m [rsp + stack_offset + 16]
359 %define r8m [rsp + stack_offset + 24]
360
361 %macro LOAD_IF_USED 2 ; reg_id, number_of_args
362     %if %1 < %2
363         mov r%1, [rsp - 40 + %1*8]
364     %endif
365 %endmacro
366
367 %macro PROLOGUE 2-4+ ; #args, #regs, #xmm_regs, arg_names...
368     ASSERT %2 >= %1
369     ASSERT %2 <= 7
370     LOAD_IF_USED 6, %1
371     DEFINE_ARGS %4
372 %endmacro
373
374 %macro RET 0
375     ret
376 %endmacro
377
378 %macro REP_RET 0
379     rep ret
380 %endmacro
381
382 %else ; X86_32 ;==============================================================
383
384 DECLARE_REG 0, eax, eax, ax, al,   [esp + stack_offset + 4]
385 DECLARE_REG 1, ecx, ecx, cx, cl,   [esp + stack_offset + 8]
386 DECLARE_REG 2, edx, edx, dx, dl,   [esp + stack_offset + 12]
387 DECLARE_REG 3, ebx, ebx, bx, bl,   [esp + stack_offset + 16]
388 DECLARE_REG 4, esi, esi, si, null, [esp + stack_offset + 20]
389 DECLARE_REG 5, edi, edi, di, null, [esp + stack_offset + 24]
390 DECLARE_REG 6, ebp, ebp, bp, null, [esp + stack_offset + 28]
391 %define r7m [esp + stack_offset + 32]
392 %define r8m [esp + stack_offset + 36]
393 %define rsp esp
394
395 %macro PUSH_IF_USED 1 ; reg_id
396     %if %1 < regs_used
397         push r%1
398         %assign stack_offset stack_offset+4
399     %endif
400 %endmacro
401
402 %macro POP_IF_USED 1 ; reg_id
403     %if %1 < regs_used
404         pop r%1
405     %endif
406 %endmacro
407
408 %macro LOAD_IF_USED 2 ; reg_id, number_of_args
409     %if %1 < %2
410         mov r%1, [esp + stack_offset + 4 + %1*4]
411     %endif
412 %endmacro
413
414 %macro PROLOGUE 2-4+ ; #args, #regs, #xmm_regs, arg_names...
415     ASSERT %2 >= %1
416     %assign regs_used %2
417     ASSERT regs_used <= 7
418     PUSH_IF_USED 3
419     PUSH_IF_USED 4
420     PUSH_IF_USED 5
421     PUSH_IF_USED 6
422     LOAD_IF_USED 0, %1
423     LOAD_IF_USED 1, %1
424     LOAD_IF_USED 2, %1
425     LOAD_IF_USED 3, %1
426     LOAD_IF_USED 4, %1
427     LOAD_IF_USED 5, %1
428     LOAD_IF_USED 6, %1
429     DEFINE_ARGS %4
430 %endmacro
431
432 %macro RET 0
433     POP_IF_USED 6
434     POP_IF_USED 5
435     POP_IF_USED 4
436     POP_IF_USED 3
437     ret
438 %endmacro
439
440 %macro REP_RET 0
441     %if regs_used > 3
442         RET
443     %else
444         rep ret
445     %endif
446 %endmacro
447
448 %endif ;======================================================================
449
450 %ifndef WIN64
451 %macro WIN64_SPILL_XMM 1
452 %endmacro
453 %macro WIN64_RESTORE_XMM 1
454 %endmacro
455 %endif
456
457
458
459 ;=============================================================================
460 ; arch-independent part
461 ;=============================================================================
462
463 %assign function_align 16
464
465 ; Begin a function.
466 ; Applies any symbol mangling needed for C linkage, and sets up a define such that
467 ; subsequent uses of the function name automatically refer to the mangled version.
468 ; Appends cpuflags to the function name if cpuflags has been specified.
469 %macro cglobal 1-2+ ; name, [PROLOGUE args]
470 %if %0 == 1
471     cglobal_internal %1 %+ SUFFIX
472 %else
473     cglobal_internal %1 %+ SUFFIX, %2
474 %endif
475 %endmacro
476 %macro cglobal_internal 1-2+
477     %ifndef cglobaled_%1
478         %xdefine %1 mangle(program_name %+ _ %+ %1)
479         %xdefine %1.skip_prologue %1 %+ .skip_prologue
480         CAT_XDEFINE cglobaled_, %1, 1
481     %endif
482     %xdefine current_function %1
483     %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,elf
484         global %1:function hidden
485     %else
486         global %1
487     %endif
488     align function_align
489     %1:
490     RESET_MM_PERMUTATION ; not really needed, but makes disassembly somewhat nicer
491     %assign stack_offset 0
492     %if %0 > 1
493         PROLOGUE %2
494     %endif
495 %endmacro
496
497 %macro cextern 1
498     %xdefine %1 mangle(program_name %+ _ %+ %1)
499     CAT_XDEFINE cglobaled_, %1, 1
500     extern %1
501 %endmacro
502
503 ; like cextern, but without the prefix
504 %macro cextern_naked 1
505     %xdefine %1 mangle(%1)
506     CAT_XDEFINE cglobaled_, %1, 1
507     extern %1
508 %endmacro
509
510 %macro const 2+
511     %xdefine %1 mangle(program_name %+ _ %+ %1)
512     global %1
513     %1: %2
514 %endmacro
515
516 ; This is needed for ELF, otherwise the GNU linker assumes the stack is
517 ; executable by default.
518 %ifidn __OUTPUT_FORMAT__,elf
519 SECTION .note.GNU-stack noalloc noexec nowrite progbits
520 %endif
521
522 ; cpuflags
523
524 %assign cpuflags_mmx      (1<<0)
525 %assign cpuflags_mmx2     (1<<1) | cpuflags_mmx
526 %assign cpuflags_3dnow    (1<<2) | cpuflags_mmx
527 %assign cpuflags_3dnow2   (1<<3) | cpuflags_3dnow
528 %assign cpuflags_sse      (1<<4) | cpuflags_mmx2
529 %assign cpuflags_sse2     (1<<5) | cpuflags_sse
530 %assign cpuflags_sse2slow (1<<6) | cpuflags_sse2
531 %assign cpuflags_sse3     (1<<7) | cpuflags_sse2
532 %assign cpuflags_ssse3    (1<<8) | cpuflags_sse3
533 %assign cpuflags_sse4     (1<<9) | cpuflags_ssse3
534 %assign cpuflags_sse42    (1<<10)| cpuflags_sse4
535 %assign cpuflags_avx      (1<<11)| cpuflags_sse42
536 %assign cpuflags_xop      (1<<12)| cpuflags_avx
537 %assign cpuflags_fma4     (1<<13)| cpuflags_avx
538
539 %assign cpuflags_cache32  (1<<16)
540 %assign cpuflags_cache64  (1<<17)
541 %assign cpuflags_slowctz  (1<<18)
542 %assign cpuflags_lzcnt    (1<<19)
543 %assign cpuflags_misalign (1<<20)
544 %assign cpuflags_aligned  (1<<21) ; not a cpu feature, but a function variant
545 %assign cpuflags_atom     (1<<22)
546
547 %define    cpuflag(x) ((cpuflags & (cpuflags_ %+ x)) == (cpuflags_ %+ x))
548 %define notcpuflag(x) ((cpuflags & (cpuflags_ %+ x)) != (cpuflags_ %+ x))
549
550 ; Takes up to 2 cpuflags from the above list.
551 ; All subsequent functions (up to the next INIT_CPUFLAGS) is built for the specified cpu.
552 ; You shouldn't need to invoke this macro directly, it's a subroutine for INIT_MMX &co.
553 %macro INIT_CPUFLAGS 0-2
554     %if %0 >= 1
555         %xdefine cpuname %1
556         %assign cpuflags cpuflags_%1
557         %if %0 >= 2
558             %xdefine cpuname %1_%2
559             %assign cpuflags cpuflags | cpuflags_%2
560         %endif
561         %xdefine SUFFIX _ %+ cpuname
562         %if cpuflag(avx)
563             %assign avx_enabled 1
564         %endif
565         %if mmsize == 16 && notcpuflag(sse2)
566             %define mova movaps
567             %define movu movups
568             %define movnta movntps
569         %endif
570         %if cpuflag(aligned)
571             %define movu mova
572         %elifidn %1, sse3
573             %define movu lddqu
574         %endif
575     %else
576         %xdefine SUFFIX
577         %undef cpuname
578         %undef cpuflags
579     %endif
580 %endmacro
581
582 ; merge mmx and sse*
583
584 %macro CAT_XDEFINE 3
585     %xdefine %1%2 %3
586 %endmacro
587
588 %macro CAT_UNDEF 2
589     %undef %1%2
590 %endmacro
591
592 %macro INIT_MMX 0-1+
593     %assign avx_enabled 0
594     %define RESET_MM_PERMUTATION INIT_MMX %1
595     %define mmsize 8
596     %define num_mmregs 8
597     %define mova movq
598     %define movu movq
599     %define movh movd
600     %define movnta movntq
601     %assign %%i 0
602     %rep 8
603     CAT_XDEFINE m, %%i, mm %+ %%i
604     CAT_XDEFINE nmm, %%i, %%i
605     %assign %%i %%i+1
606     %endrep
607     %rep 8
608     CAT_UNDEF m, %%i
609     CAT_UNDEF nmm, %%i
610     %assign %%i %%i+1
611     %endrep
612     INIT_CPUFLAGS %1
613 %endmacro
614
615 %macro INIT_XMM 0-1+
616     %assign avx_enabled 0
617     %define RESET_MM_PERMUTATION INIT_XMM %1
618     %define mmsize 16
619     %define num_mmregs 8
620     %ifdef ARCH_X86_64
621     %define num_mmregs 16
622     %endif
623     %define mova movdqa
624     %define movu movdqu
625     %define movh movq
626     %define movnta movntdq
627     %assign %%i 0
628     %rep num_mmregs
629     CAT_XDEFINE m, %%i, xmm %+ %%i
630     CAT_XDEFINE nxmm, %%i, %%i
631     %assign %%i %%i+1
632     %endrep
633     INIT_CPUFLAGS %1
634 %endmacro
635
636 ; FIXME: INIT_AVX can be replaced by INIT_XMM avx
637 %macro INIT_AVX 0
638     INIT_XMM
639     %assign avx_enabled 1
640     %define PALIGNR PALIGNR_SSSE3
641     %define RESET_MM_PERMUTATION INIT_AVX
642 %endmacro
643
644 %macro INIT_YMM 0-1+
645     %assign avx_enabled 1
646     %define RESET_MM_PERMUTATION INIT_YMM %1
647     %define mmsize 32
648     %define num_mmregs 8
649     %ifdef ARCH_X86_64
650     %define num_mmregs 16
651     %endif
652     %define mova vmovaps
653     %define movu vmovups
654     %undef movh
655     %define movnta vmovntps
656     %assign %%i 0
657     %rep num_mmregs
658     CAT_XDEFINE m, %%i, ymm %+ %%i
659     CAT_XDEFINE nymm, %%i, %%i
660     %assign %%i %%i+1
661     %endrep
662     INIT_CPUFLAGS %1
663 %endmacro
664
665 INIT_XMM
666
667 ; I often want to use macros that permute their arguments. e.g. there's no
668 ; efficient way to implement butterfly or transpose or dct without swapping some
669 ; arguments.
670 ;
671 ; I would like to not have to manually keep track of the permutations:
672 ; If I insert a permutation in the middle of a function, it should automatically
673 ; change everything that follows. For more complex macros I may also have multiple
674 ; implementations, e.g. the SSE2 and SSSE3 versions may have different permutations.
675 ;
676 ; Hence these macros. Insert a PERMUTE or some SWAPs at the end of a macro that
677 ; permutes its arguments. It's equivalent to exchanging the contents of the
678 ; registers, except that this way you exchange the register names instead, so it
679 ; doesn't cost any cycles.
680
681 %macro PERMUTE 2-* ; takes a list of pairs to swap
682 %rep %0/2
683     %xdefine tmp%2 m%2
684     %xdefine ntmp%2 nm%2
685     %rotate 2
686 %endrep
687 %rep %0/2
688     %xdefine m%1 tmp%2
689     %xdefine nm%1 ntmp%2
690     %undef tmp%2
691     %undef ntmp%2
692     %rotate 2
693 %endrep
694 %endmacro
695
696 %macro SWAP 2-* ; swaps a single chain (sometimes more concise than pairs)
697 %rep %0-1
698 %ifdef m%1
699     %xdefine tmp m%1
700     %xdefine m%1 m%2
701     %xdefine m%2 tmp
702     CAT_XDEFINE n, m%1, %1
703     CAT_XDEFINE n, m%2, %2
704 %else
705     ; If we were called as "SWAP m0,m1" rather than "SWAP 0,1" infer the original numbers here.
706     ; Be careful using this mode in nested macros though, as in some cases there may be
707     ; other copies of m# that have already been dereferenced and don't get updated correctly.
708     %xdefine %%n1 n %+ %1
709     %xdefine %%n2 n %+ %2
710     %xdefine tmp m %+ %%n1
711     CAT_XDEFINE m, %%n1, m %+ %%n2
712     CAT_XDEFINE m, %%n2, tmp
713     CAT_XDEFINE n, m %+ %%n1, %%n1
714     CAT_XDEFINE n, m %+ %%n2, %%n2
715 %endif
716     %undef tmp
717     %rotate 1
718 %endrep
719 %endmacro
720
721 ; If SAVE_MM_PERMUTATION is placed at the end of a function, then any later
722 ; calls to that function will automatically load the permutation, so values can
723 ; be returned in mmregs.
724 %macro SAVE_MM_PERMUTATION 0-1
725     %if %0
726         %xdefine %%f %1_m
727     %else
728         %xdefine %%f current_function %+ _m
729     %endif
730     %assign %%i 0
731     %rep num_mmregs
732         CAT_XDEFINE %%f, %%i, m %+ %%i
733     %assign %%i %%i+1
734     %endrep
735 %endmacro
736
737 %macro LOAD_MM_PERMUTATION 1 ; name to load from
738     %ifdef %1_m0
739         %assign %%i 0
740         %rep num_mmregs
741             CAT_XDEFINE m, %%i, %1_m %+ %%i
742             CAT_XDEFINE n, m %+ %%i, %%i
743         %assign %%i %%i+1
744         %endrep
745     %endif
746 %endmacro
747
748 ; Append cpuflags to the callee's name iff the appended name is known and the plain name isn't
749 %macro call 1
750     call_internal %1, %1 %+ SUFFIX
751 %endmacro
752 %macro call_internal 2
753     %xdefine %%i %1
754     %ifndef cglobaled_%1
755         %ifdef cglobaled_%2
756             %xdefine %%i %2
757         %endif
758     %endif
759     call %%i
760     LOAD_MM_PERMUTATION %%i
761 %endmacro
762
763 ; Substitutions that reduce instruction size but are functionally equivalent
764 %macro add 2
765     %ifnum %2
766         %if %2==128
767             sub %1, -128
768         %else
769             add %1, %2
770         %endif
771     %else
772         add %1, %2
773     %endif
774 %endmacro
775
776 %macro sub 2
777     %ifnum %2
778         %if %2==128
779             add %1, -128
780         %else
781             sub %1, %2
782         %endif
783     %else
784         sub %1, %2
785     %endif
786 %endmacro
787
788 ;=============================================================================
789 ; AVX abstraction layer
790 ;=============================================================================
791
792 %assign i 0
793 %rep 16
794     %if i < 8
795         CAT_XDEFINE sizeofmm, i, 8
796     %endif
797     CAT_XDEFINE sizeofxmm, i, 16
798     CAT_XDEFINE sizeofymm, i, 32
799 %assign i i+1
800 %endrep
801 %undef i
802
803 ;%1 == instruction
804 ;%2 == 1 if float, 0 if int
805 ;%3 == 1 if 4-operand (xmm, xmm, xmm, imm), 0 if 3-operand (xmm, xmm, xmm)
806 ;%4 == number of operands given
807 ;%5+: operands
808 %macro RUN_AVX_INSTR 6-7+
809     %ifid %5
810         %define %%size sizeof%5
811     %else
812         %define %%size mmsize
813     %endif
814     %if %%size==32
815         v%1 %5, %6, %7
816     %else
817         %if %%size==8
818             %define %%regmov movq
819         %elif %2
820             %define %%regmov movaps
821         %else
822             %define %%regmov movdqa
823         %endif
824
825         %if %4>=3+%3
826             %ifnidn %5, %6
827                 %if avx_enabled && sizeof%5==16
828                     v%1 %5, %6, %7
829                 %else
830                     %%regmov %5, %6
831                     %1 %5, %7
832                 %endif
833             %else
834                 %1 %5, %7
835             %endif
836         %elif %3
837             %1 %5, %6, %7
838         %else
839             %1 %5, %6
840         %endif
841     %endif
842 %endmacro
843
844 ; 3arg AVX ops with a memory arg can only have it in src2,
845 ; whereas SSE emulation of 3arg prefers to have it in src1 (i.e. the mov).
846 ; So, if the op is symmetric and the wrong one is memory, swap them.
847 %macro RUN_AVX_INSTR1 8
848     %assign %%swap 0
849     %if avx_enabled
850         %ifnid %6
851             %assign %%swap 1
852         %endif
853     %elifnidn %5, %6
854         %ifnid %7
855             %assign %%swap 1
856         %endif
857     %endif
858     %if %%swap && %3 == 0 && %8 == 1
859         RUN_AVX_INSTR %1, %2, %3, %4, %5, %7, %6
860     %else
861         RUN_AVX_INSTR %1, %2, %3, %4, %5, %6, %7
862     %endif
863 %endmacro
864
865 ;%1 == instruction
866 ;%2 == 1 if float, 0 if int
867 ;%3 == 1 if 4-operand (xmm, xmm, xmm, imm), 0 if 3-operand (xmm, xmm, xmm)
868 ;%4 == 1 if symmetric (i.e. doesn't matter which src arg is which), 0 if not
869 %macro AVX_INSTR 4
870     %macro %1 2-9 fnord, fnord, fnord, %1, %2, %3, %4
871         %ifidn %3, fnord
872             RUN_AVX_INSTR %6, %7, %8, 2, %1, %2
873         %elifidn %4, fnord
874             RUN_AVX_INSTR1 %6, %7, %8, 3, %1, %2, %3, %9
875         %elifidn %5, fnord
876             RUN_AVX_INSTR %6, %7, %8, 4, %1, %2, %3, %4
877         %else
878             RUN_AVX_INSTR %6, %7, %8, 5, %1, %2, %3, %4, %5
879         %endif
880     %endmacro
881 %endmacro
882
883 AVX_INSTR addpd, 1, 0, 1
884 AVX_INSTR addps, 1, 0, 1
885 AVX_INSTR addsd, 1, 0, 1
886 AVX_INSTR addss, 1, 0, 1
887 AVX_INSTR addsubpd, 1, 0, 0
888 AVX_INSTR addsubps, 1, 0, 0
889 AVX_INSTR andpd, 1, 0, 1
890 AVX_INSTR andps, 1, 0, 1
891 AVX_INSTR andnpd, 1, 0, 0
892 AVX_INSTR andnps, 1, 0, 0
893 AVX_INSTR blendpd, 1, 0, 0
894 AVX_INSTR blendps, 1, 0, 0
895 AVX_INSTR blendvpd, 1, 0, 0
896 AVX_INSTR blendvps, 1, 0, 0
897 AVX_INSTR cmppd, 1, 0, 0
898 AVX_INSTR cmpps, 1, 0, 0
899 AVX_INSTR cmpsd, 1, 0, 0
900 AVX_INSTR cmpss, 1, 0, 0
901 AVX_INSTR divpd, 1, 0, 0
902 AVX_INSTR divps, 1, 0, 0
903 AVX_INSTR divsd, 1, 0, 0
904 AVX_INSTR divss, 1, 0, 0
905 AVX_INSTR dppd, 1, 1, 0
906 AVX_INSTR dpps, 1, 1, 0
907 AVX_INSTR haddpd, 1, 0, 0
908 AVX_INSTR haddps, 1, 0, 0
909 AVX_INSTR hsubpd, 1, 0, 0
910 AVX_INSTR hsubps, 1, 0, 0
911 AVX_INSTR maxpd, 1, 0, 1
912 AVX_INSTR maxps, 1, 0, 1
913 AVX_INSTR maxsd, 1, 0, 1
914 AVX_INSTR maxss, 1, 0, 1
915 AVX_INSTR minpd, 1, 0, 1
916 AVX_INSTR minps, 1, 0, 1
917 AVX_INSTR minsd, 1, 0, 1
918 AVX_INSTR minss, 1, 0, 1
919 AVX_INSTR movsd, 1, 0, 0
920 AVX_INSTR movss, 1, 0, 0
921 AVX_INSTR mpsadbw, 0, 1, 0
922 AVX_INSTR mulpd, 1, 0, 1
923 AVX_INSTR mulps, 1, 0, 1
924 AVX_INSTR mulsd, 1, 0, 1
925 AVX_INSTR mulss, 1, 0, 1
926 AVX_INSTR orpd, 1, 0, 1
927 AVX_INSTR orps, 1, 0, 1
928 AVX_INSTR packsswb, 0, 0, 0
929 AVX_INSTR packssdw, 0, 0, 0
930 AVX_INSTR packuswb, 0, 0, 0
931 AVX_INSTR packusdw, 0, 0, 0
932 AVX_INSTR paddb, 0, 0, 1
933 AVX_INSTR paddw, 0, 0, 1
934 AVX_INSTR paddd, 0, 0, 1
935 AVX_INSTR paddq, 0, 0, 1
936 AVX_INSTR paddsb, 0, 0, 1
937 AVX_INSTR paddsw, 0, 0, 1
938 AVX_INSTR paddusb, 0, 0, 1
939 AVX_INSTR paddusw, 0, 0, 1
940 AVX_INSTR palignr, 0, 1, 0
941 AVX_INSTR pand, 0, 0, 1
942 AVX_INSTR pandn, 0, 0, 0
943 AVX_INSTR pavgb, 0, 0, 1
944 AVX_INSTR pavgw, 0, 0, 1
945 AVX_INSTR pblendvb, 0, 0, 0
946 AVX_INSTR pblendw, 0, 1, 0
947 AVX_INSTR pcmpestri, 0, 0, 0
948 AVX_INSTR pcmpestrm, 0, 0, 0
949 AVX_INSTR pcmpistri, 0, 0, 0
950 AVX_INSTR pcmpistrm, 0, 0, 0
951 AVX_INSTR pcmpeqb, 0, 0, 1
952 AVX_INSTR pcmpeqw, 0, 0, 1
953 AVX_INSTR pcmpeqd, 0, 0, 1
954 AVX_INSTR pcmpeqq, 0, 0, 1
955 AVX_INSTR pcmpgtb, 0, 0, 0
956 AVX_INSTR pcmpgtw, 0, 0, 0
957 AVX_INSTR pcmpgtd, 0, 0, 0
958 AVX_INSTR pcmpgtq, 0, 0, 0
959 AVX_INSTR phaddw, 0, 0, 0
960 AVX_INSTR phaddd, 0, 0, 0
961 AVX_INSTR phaddsw, 0, 0, 0
962 AVX_INSTR phsubw, 0, 0, 0
963 AVX_INSTR phsubd, 0, 0, 0
964 AVX_INSTR phsubsw, 0, 0, 0
965 AVX_INSTR pmaddwd, 0, 0, 1
966 AVX_INSTR pmaddubsw, 0, 0, 0
967 AVX_INSTR pmaxsb, 0, 0, 1
968 AVX_INSTR pmaxsw, 0, 0, 1
969 AVX_INSTR pmaxsd, 0, 0, 1
970 AVX_INSTR pmaxub, 0, 0, 1
971 AVX_INSTR pmaxuw, 0, 0, 1
972 AVX_INSTR pmaxud, 0, 0, 1
973 AVX_INSTR pminsb, 0, 0, 1
974 AVX_INSTR pminsw, 0, 0, 1
975 AVX_INSTR pminsd, 0, 0, 1
976 AVX_INSTR pminub, 0, 0, 1
977 AVX_INSTR pminuw, 0, 0, 1
978 AVX_INSTR pminud, 0, 0, 1
979 AVX_INSTR pmulhuw, 0, 0, 1
980 AVX_INSTR pmulhrsw, 0, 0, 1
981 AVX_INSTR pmulhw, 0, 0, 1
982 AVX_INSTR pmullw, 0, 0, 1
983 AVX_INSTR pmulld, 0, 0, 1
984 AVX_INSTR pmuludq, 0, 0, 1
985 AVX_INSTR pmuldq, 0, 0, 1
986 AVX_INSTR por, 0, 0, 1
987 AVX_INSTR psadbw, 0, 0, 1
988 AVX_INSTR pshufb, 0, 0, 0
989 AVX_INSTR psignb, 0, 0, 0
990 AVX_INSTR psignw, 0, 0, 0
991 AVX_INSTR psignd, 0, 0, 0
992 AVX_INSTR psllw, 0, 0, 0
993 AVX_INSTR pslld, 0, 0, 0
994 AVX_INSTR psllq, 0, 0, 0
995 AVX_INSTR pslldq, 0, 0, 0
996 AVX_INSTR psraw, 0, 0, 0
997 AVX_INSTR psrad, 0, 0, 0
998 AVX_INSTR psrlw, 0, 0, 0
999 AVX_INSTR psrld, 0, 0, 0
1000 AVX_INSTR psrlq, 0, 0, 0
1001 AVX_INSTR psrldq, 0, 0, 0
1002 AVX_INSTR psubb, 0, 0, 0
1003 AVX_INSTR psubw, 0, 0, 0
1004 AVX_INSTR psubd, 0, 0, 0
1005 AVX_INSTR psubq, 0, 0, 0
1006 AVX_INSTR psubsb, 0, 0, 0
1007 AVX_INSTR psubsw, 0, 0, 0
1008 AVX_INSTR psubusb, 0, 0, 0
1009 AVX_INSTR psubusw, 0, 0, 0
1010 AVX_INSTR punpckhbw, 0, 0, 0
1011 AVX_INSTR punpckhwd, 0, 0, 0
1012 AVX_INSTR punpckhdq, 0, 0, 0
1013 AVX_INSTR punpckhqdq, 0, 0, 0
1014 AVX_INSTR punpcklbw, 0, 0, 0
1015 AVX_INSTR punpcklwd, 0, 0, 0
1016 AVX_INSTR punpckldq, 0, 0, 0
1017 AVX_INSTR punpcklqdq, 0, 0, 0
1018 AVX_INSTR pxor, 0, 0, 1
1019 AVX_INSTR shufps, 0, 1, 0
1020 AVX_INSTR subpd, 1, 0, 0
1021 AVX_INSTR subps, 1, 0, 0
1022 AVX_INSTR subsd, 1, 0, 0
1023 AVX_INSTR subss, 1, 0, 0
1024 AVX_INSTR unpckhpd, 1, 0, 0
1025 AVX_INSTR unpckhps, 1, 0, 0
1026 AVX_INSTR unpcklpd, 1, 0, 0
1027 AVX_INSTR unpcklps, 1, 0, 0
1028 AVX_INSTR xorpd, 1, 0, 1
1029 AVX_INSTR xorps, 1, 0, 1
1030
1031 ; 3DNow instructions, for sharing code between AVX, SSE and 3DN
1032 AVX_INSTR pfadd, 1, 0, 1
1033 AVX_INSTR pfsub, 1, 0, 0
1034 AVX_INSTR pfmul, 1, 0, 1
1035
1036 ; base-4 constants for shuffles
1037 %assign i 0
1038 %rep 256
1039     %assign j ((i>>6)&3)*1000 + ((i>>4)&3)*100 + ((i>>2)&3)*10 + (i&3)
1040     %if j < 10
1041         CAT_XDEFINE q000, j, i
1042     %elif j < 100
1043         CAT_XDEFINE q00, j, i
1044     %elif j < 1000
1045         CAT_XDEFINE q0, j, i
1046     %else
1047         CAT_XDEFINE q, j, i
1048     %endif
1049 %assign i i+1
1050 %endrep
1051 %undef i
1052 %undef j
1053
1054 %macro FMA_INSTR 3
1055     %macro %1 4-7 %1, %2, %3
1056         %if cpuflag(xop)
1057             v%5 %1, %2, %3, %4
1058         %else
1059             %6 %1, %2, %3
1060             %7 %1, %4
1061         %endif
1062     %endmacro
1063 %endmacro
1064
1065 FMA_INSTR  pmacsdd,  pmulld, paddd
1066 FMA_INSTR  pmacsww,  pmullw, paddw
1067 FMA_INSTR pmadcswd, pmaddwd, paddd