source: icGREP/icgrep-devel/icgrep/IR_Gen/idisa_builder.cpp @ 5832

Last change on this file since 5832 was 5832, checked in by nmedfort, 18 months ago

Bug fix for UntilN

File size: 28.8 KB
Line 
1/*
2 *  Copyright (c) 2016 International Characters.
3 *  This software is licensed to the public under the Open Software License 3.0.
4 *  icgrep is a trademark of International Characters.
5 */
6
7#include "idisa_builder.h"
8#include <llvm/IR/IRBuilder.h>
9#include <llvm/IR/Constants.h>
10#include <llvm/IR/Intrinsics.h>
11#include <llvm/IR/Function.h>
12#include <llvm/IR/Module.h>
13#include <llvm/Support/raw_ostream.h>
14#include <llvm/IR/TypeBuilder.h>
15#include <toolchain/toolchain.h>
16
17using namespace llvm;
18
19namespace IDISA {
20
21VectorType * IDISA_Builder::fwVectorType(const unsigned fw) {
22    return VectorType::get(getIntNTy(fw), mBitBlockWidth / fw);
23}
24
25Value * IDISA_Builder::fwCast(const unsigned fw, Value * const a) {
26    VectorType * const ty = fwVectorType(fw);
27    assert (a->getType()->getPrimitiveSizeInBits() == ty->getPrimitiveSizeInBits());
28    return CreateBitCast(a, ty);
29}
30
31void IDISA_Builder::CallPrintRegister(const std::string & name, Value * const value) {
32    Module * const m = getModule();
33    Constant * printRegister = m->getFunction("PrintRegister");
34    if (LLVM_UNLIKELY(printRegister == nullptr)) {
35        FunctionType *FT = FunctionType::get(getVoidTy(), { PointerType::get(getInt8Ty(), 0), getBitBlockType() }, false);
36        Function * function = Function::Create(FT, Function::InternalLinkage, "PrintRegister", m);
37        auto arg = function->arg_begin();
38        std::string tmp;
39        raw_string_ostream out(tmp);
40        out << "%-40s =";
41        for(unsigned i = 0; i < (mBitBlockWidth / 8); ++i) {
42            out << " %02x";
43        }
44        out << '\n';
45        BasicBlock * entry = BasicBlock::Create(m->getContext(), "entry", function);
46        IRBuilder<> builder(entry);
47        std::vector<Value *> args;
48        args.push_back(GetString(out.str().c_str()));
49        Value * const name = &*(arg++);
50        name->setName("name");
51        args.push_back(name);
52        Value * value = &*arg;
53        value->setName("value");
54        Type * const byteVectorType = VectorType::get(getInt8Ty(), (mBitBlockWidth / 8));
55        value = builder.CreateBitCast(value, byteVectorType);
56        for(unsigned i = (mBitBlockWidth / 8); i != 0; --i) {
57            args.push_back(builder.CreateZExt(builder.CreateExtractElement(value, builder.getInt32(i - 1)), builder.getInt32Ty()));
58        }
59        builder.CreateCall(GetPrintf(), args);
60        builder.CreateRetVoid();
61
62        printRegister = function;
63    }
64    CreateCall(printRegister, {GetString(name.c_str()), CreateBitCast(value, mBitBlockType)});
65}
66
67Constant * IDISA_Builder::simd_himask(unsigned fw) {
68    return Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth), APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getHighBitsSet(fw, fw/2)));
69}
70
71Constant * IDISA_Builder::simd_lomask(unsigned fw) {
72    return Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth), APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getLowBitsSet(fw, fw/2)));
73}
74
75Value * IDISA_Builder::simd_fill(unsigned fw, Value * a) {
76    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: simd_fill " + std::to_string(fw));
77    const unsigned field_count = mBitBlockWidth/fw;
78    Type * singleFieldVecTy = VectorType::get(getIntNTy(fw), 1);
79    Value * aVec = CreateBitCast(a, singleFieldVecTy);
80    return CreateShuffleVector(aVec, UndefValue::get(singleFieldVecTy), Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
81}
82
83Value * IDISA_Builder::simd_add(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
84    if (fw == 1) {
85        return simd_xor(a, b);
86    } else if (fw < 8) {
87        Constant * hi_bit_mask = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
88                                                           APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getHighBitsSet(fw, 1)));
89        Constant * lo_bit_mask = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
90                                                           APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getLowBitsSet(fw, fw-1)));
91        Value * hi_xor = simd_xor(simd_and(a, hi_bit_mask), simd_and(b, hi_bit_mask));
92        Value * part_sum = simd_add(32, simd_and(a, lo_bit_mask), simd_and(b, lo_bit_mask));
93        return simd_xor(part_sum, hi_xor);
94    }
95    return CreateAdd(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
96}
97
98Value * IDISA_Builder::simd_sub(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
99    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: sub " + std::to_string(fw));
100    return CreateSub(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
101}
102
103Value * IDISA_Builder::simd_mult(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
104    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mult " + std::to_string(fw));
105    return CreateMul(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b));
106}
107
108Value * IDISA_Builder::simd_eq(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
109    if (fw < 8) {
110        Value * eq_bits = simd_not(simd_xor(a, b));
111        if (fw == 1) return eq_bits;
112        eq_bits = simd_or(simd_and(simd_srli(32, simd_and(simd_himask(2), eq_bits), 1), eq_bits),
113                          simd_and(simd_slli(32, simd_and(simd_lomask(2), eq_bits), 1), eq_bits));
114        if (fw == 2) return eq_bits;
115        eq_bits = simd_or(simd_and(simd_srli(32, simd_and(simd_himask(4), eq_bits), 2), eq_bits),
116                          simd_and(simd_slli(32, simd_and(simd_lomask(4), eq_bits), 2), eq_bits));
117        return eq_bits;
118    }
119    return CreateSExt(CreateICmpEQ(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
120}
121
122Value * IDISA_Builder::simd_gt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
123    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: gt " + std::to_string(fw));
124    return CreateSExt(CreateICmpSGT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
125}
126
127Value * IDISA_Builder::simd_ugt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
128    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: ugt " + std::to_string(fw));
129    return CreateSExt(CreateICmpUGT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
130}
131
132Value * IDISA_Builder::simd_lt(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
133    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: lt " + std::to_string(fw));
134    return CreateSExt(CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
135}
136
137Value * IDISA_Builder::simd_ult(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
138    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: ult " + std::to_string(fw));
139    return CreateSExt(CreateICmpULT(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b)), fwVectorType(fw));
140}
141
142Value * IDISA_Builder::simd_max(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
143    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: max " + std::to_string(fw));
144    Value * aVec = fwCast(fw, a);
145    Value * bVec = fwCast(fw, b);
146    return CreateSelect(CreateICmpSGT(aVec, bVec), aVec, bVec);
147}
148
149Value * IDISA_Builder::simd_umax(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
150    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: umax " + std::to_string(fw));
151    Value * aVec = fwCast(fw, a);
152    Value * bVec = fwCast(fw, b);
153    return CreateSelect(CreateICmpUGT(aVec, bVec), aVec, bVec);
154}
155
156Value * IDISA_Builder::simd_min(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
157    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: min " + std::to_string(fw));
158    Value * aVec = fwCast(fw, a);
159    Value * bVec = fwCast(fw, b);
160    return CreateSelect(CreateICmpSLT(aVec, bVec), aVec, bVec);
161}
162
163Value * IDISA_Builder::simd_umin(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
164    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: umin " + std::to_string(fw));
165    Value * aVec = fwCast(fw, a);
166    Value * bVec = fwCast(fw, b);
167    return CreateSelect(CreateICmpULT(aVec, bVec), aVec, bVec);
168}
169
170Value * IDISA_Builder::simd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
171    if (fw < 16) {
172        Constant * value_mask = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
173                                                          APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getLowBitsSet(fw, fw-shift)));
174        return CreateShl(fwCast(32, simd_and(a, value_mask)), shift);
175    }
176    return CreateShl(fwCast(fw, a), shift);
177}
178
179Value * IDISA_Builder::simd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
180    if (fw < 16) {
181        Constant * value_mask = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
182                                                          APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getHighBitsSet(fw, fw-shift)));
183        return CreateLShr(fwCast(32, simd_and(a, value_mask)), shift);
184    }
185    return CreateLShr(fwCast(fw, a), shift);
186}
187
188Value * IDISA_Builder::simd_srai(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
189    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: srai " + std::to_string(fw));
190    return CreateAShr(fwCast(fw, a), shift);
191}
192   
193Value * IDISA_Builder::simd_sllv(unsigned fw, Value * v, Value * shifts) {
194    if (fw >= 8) return CreateShl(fwCast(fw, v), fwCast(fw, shifts));
195    Value * w = v;
196    for (unsigned shft_amt = 1; shft_amt < fw; shft_amt *= 2) {
197        APInt bit_in_field(fw, shft_amt);
198        // To simulate shift within a fw, we need to mask off the high shft_amt bits of each element.
199        Constant * value_mask = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
200                                                          APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getLowBitsSet(fw, fw-shft_amt)));
201        Constant * bit_select = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
202                                                          APInt::getSplat(mBitBlockWidth, bit_in_field));
203        Value * unshifted_field_mask = simd_eq(fw, simd_and(bit_select, shifts), allZeroes());
204        Value * fieldsToShift = simd_and(w, simd_and(value_mask, simd_not(unshifted_field_mask)));
205        w = simd_or(simd_and(w, unshifted_field_mask), simd_slli(32, fieldsToShift, shft_amt));
206    }
207    return w;
208}
209
210Value * IDISA_Builder::simd_srlv(unsigned fw, Value * v, Value * shifts) {
211    if (fw >= 8) return CreateLShr(fwCast(fw, v), fwCast(fw, shifts));
212    Value * w = v;
213    for (unsigned shft_amt = 1; shft_amt < fw; shft_amt *= 2) {
214        APInt bit_in_field(fw, shft_amt);
215        // To simulate shift within a fw, we need to mask off the low shft_amt bits of each element.
216        Constant * value_mask = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
217                                                          APInt::getSplat(mBitBlockWidth, APInt::getHighBitsSet(fw, fw-shft_amt)));
218        Constant * bit_select = Constant::getIntegerValue(getIntNTy(mBitBlockWidth),
219                                                          APInt::getSplat(mBitBlockWidth, bit_in_field));
220        Value * unshifted_field_mask = simd_eq(fw, simd_and(bit_select, shifts), allZeroes());
221        Value * fieldsToShift = simd_and(w, simd_and(value_mask, simd_not(unshifted_field_mask)));
222        w = simd_or(simd_and(w, unshifted_field_mask), simd_srli(32, fieldsToShift, shft_amt));
223    }
224    return w;
225}
226
227Value * IDISA_Builder::simd_pext(unsigned fieldwidth, Value * v, Value * extract_mask) {
228    Value * delcounts = CreateNot(extract_mask);  // initially deletion counts per 1-bit field
229    Value * w = simd_and(extract_mask, v);
230    for (unsigned fw = 2; fw < fieldwidth; fw = fw * 2) {
231        Value * shift_fwd_field_mask = simd_lomask(fw*2);
232        Value * shift_back_field_mask = simd_himask(fw*2);
233        Value * shift_back_count_mask = simd_and(shift_back_field_mask, simd_lomask(fw));
234        Value * shift_fwd_amts = simd_srli(fw, simd_and(shift_fwd_field_mask, delcounts), fw/2);
235        Value * shift_back_amts = simd_and(shift_back_count_mask, delcounts);
236        w = simd_or(simd_sllv(fw, simd_and(w, shift_fwd_field_mask), shift_fwd_amts),
237                    simd_srlv(fw, simd_and(w, shift_back_field_mask), shift_back_amts));
238        delcounts = simd_add(fw, simd_and(simd_lomask(fw), delcounts), simd_srli(fw, delcounts, fw/2));
239    }
240    // Now shift back all fw fields.
241    Value * shift_back_amts = simd_and(simd_lomask(fieldwidth), delcounts);
242    w = simd_srlv(fieldwidth, w, shift_back_amts);
243    return w;
244}
245
246Value * IDISA_Builder::simd_pdep(unsigned fieldwidth, Value * v, Value * deposit_mask) {
247    // simd_pdep is implemented by reversing the process of simd_pext.
248    // First determine the deletion counts necessary for each stage of the process.
249    std::vector<Value *> delcounts;
250    delcounts.push_back(simd_not(deposit_mask)); // initially deletion counts per 1-bit field
251    for (unsigned fw = 2; fw < fieldwidth; fw = fw * 2) {
252        delcounts.push_back(simd_add(fw, simd_and(simd_lomask(fw), delcounts.back()), simd_srli(fw, delcounts.back(), fw/2)));
253    }
254    //
255    // Now reverse the pext process.  First reverse the final shift_back.
256    Value * pext_shift_back_amts = simd_and(simd_lomask(fieldwidth), delcounts.back());
257    Value * w = simd_sllv(fieldwidth, v, pext_shift_back_amts);
258   
259    //
260    // No work through the smaller field widths.
261    for (unsigned fw = fieldwidth/2; fw >= 2; fw = fw/2) {
262        delcounts.pop_back();
263        Value * pext_shift_fwd_field_mask = simd_lomask(fw*2);
264        Value * pext_shift_back_field_mask = simd_himask(fw*2);
265        Value * pext_shift_back_count_mask = simd_and(pext_shift_back_field_mask, simd_lomask(fw));
266        Value * pext_shift_fwd_amts = simd_srli(fw, simd_and(pext_shift_fwd_field_mask, delcounts.back()), fw/2);
267        Value * pext_shift_back_amts = simd_and(pext_shift_back_count_mask, delcounts.back());
268        w = simd_or(simd_srlv(fw, simd_and(w, pext_shift_fwd_field_mask), pext_shift_fwd_amts),
269                    simd_sllv(fw, simd_and(w, pext_shift_back_field_mask), pext_shift_back_amts));
270    }
271    return w;
272}
273
274Value * IDISA_Builder::simd_bitreverse(unsigned fw, Value * a) {
275    /*  Pure sequential solution too slow!
276     Value * func = Intrinsic::getDeclaration(getModule(), Intrinsic::bitreverse, fwVectorType(fw));
277     return CreateCall(func, fwCast(fw, a));
278     */
279    if (fw > 8) {
280        // Reverse the bits of each byte and then use a byte shuffle to complete the job.
281        Value * bitrev8 = fwCast(8, simd_bitreverse(8, a));
282        const auto bytes_per_field = fw/8;
283        const auto byte_count = mBitBlockWidth / 8;
284        Constant * Idxs[byte_count];
285        for (unsigned i = 0; i < byte_count; i += bytes_per_field) {
286            for (unsigned j = 0; j < bytes_per_field; j++) {
287                Idxs[i + j] = getInt32(i + bytes_per_field - j - 1);
288            }
289        }
290        return CreateShuffleVector(bitrev8, UndefValue::get(fwVectorType(8)), ConstantVector::get({Idxs, byte_count}));
291    }
292    else {
293        if (fw > 2) {
294            a = simd_bitreverse(fw/2, a);
295        }
296        return simd_or(simd_srli(16, simd_and(a, simd_himask(fw)), fw/2), simd_slli(16, simd_and(a, simd_lomask(fw)), fw/2));
297    }
298}
299
300Value * IDISA_Builder::simd_if(unsigned fw, Value * cond, Value * a, Value * b) {
301    if (fw == 1) {
302        Value * a1 = bitCast(a);
303        Value * b1 = bitCast(b);
304        Value * c = bitCast(cond);
305        return CreateOr(CreateAnd(a1, c), CreateAnd(CreateXor(c, b1), b1));
306    } else {
307        if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: simd_if " + std::to_string(fw));
308        Value * aVec = fwCast(fw, a);
309        Value * bVec = fwCast(fw, b);
310        return CreateSelect(CreateICmpSLT(cond, mZeroInitializer), aVec, bVec);
311    }
312}
313   
314Value * IDISA_Builder::esimd_mergeh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
315    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mergeh " + std::to_string(fw));
316    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
317    Constant * Idxs[field_count];
318    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
319        Idxs[2 * i] = getInt32(i + field_count / 2); // selects elements from first reg.
320        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count / 2 + field_count); // selects elements from second reg.
321    }
322    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
323}
324
325Value * IDISA_Builder::esimd_mergel(unsigned fw, Value * a, Value * b) {   
326    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mergel " + std::to_string(fw));
327    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
328    Constant * Idxs[field_count];
329    for (unsigned i = 0; i < field_count / 2; i++) {
330        Idxs[2 * i] = getInt32(i); // selects elements from first reg.
331        Idxs[2 * i + 1] = getInt32(i + field_count); // selects elements from second reg.
332    }
333    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, a), fwCast(fw, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
334}
335
336Value * IDISA_Builder::esimd_bitspread(unsigned fw, Value * bitmask) {
337    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: bitspread " + std::to_string(fw));
338    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
339    Type * field_type = getIntNTy(fw);
340    Value * spread_field = CreateBitCast(CreateZExtOrTrunc(bitmask, field_type), VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
341    Value * undefVec = UndefValue::get(VectorType::get(getIntNTy(fw), 1));
342    Value * broadcast = CreateShuffleVector(spread_field, undefVec, Constant::getNullValue(VectorType::get(getInt32Ty(), field_count)));
343    Constant * bitSel[field_count];
344    Constant * bitShift[field_count];
345    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
346        bitSel[i] = ConstantInt::get(field_type, 1 << i);
347        bitShift[i] = ConstantInt::get(field_type, i);
348    }
349    Value * bitSelVec = ConstantVector::get({bitSel, field_count});
350    Value * bitShiftVec = ConstantVector::get({bitShift, field_count});
351    return CreateLShr(CreateAnd(bitSelVec, broadcast), bitShiftVec);
352}
353
354Value * IDISA_Builder::hsimd_packh(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
355    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: packh " + std::to_string(fw));
356    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
357    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
358    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
359    Constant * Idxs[field_count];
360    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
361        Idxs[i] = getInt32(2 * i + 1);
362    }
363    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
364}
365
366Value * IDISA_Builder::hsimd_packl(unsigned fw, Value * a, Value * b) {
367    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: packl " + std::to_string(fw));
368    Value * aVec = fwCast(fw/2, a);
369    Value * bVec = fwCast(fw/2, b);
370    const auto field_count = 2 * mBitBlockWidth / fw;
371    Constant * Idxs[field_count];
372    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
373        Idxs[i] = getInt32(2 * i);
374    }
375    return CreateShuffleVector(aVec, bVec, ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
376}
377
378Value * IDISA_Builder::hsimd_packh_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
379    if (fw < 16) report_fatal_error("Unsupported field width: packh_in_lanes " + std::to_string(fw));
380    const unsigned fw_out = fw / 2;
381    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
382    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
383    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
384    Constant * Idxs[field_count];
385    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
386        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
387        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
388            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i) + 1);
389        }
390        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
391            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i) + 1);
392        }
393    }
394    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
395}
396
397Value * IDISA_Builder::hsimd_packl_in_lanes(unsigned lanes, unsigned fw, Value * a, Value * b) {
398    if (fw < 16) report_fatal_error("Unsupported field width: packl_in_lanes " + std::to_string(fw));
399    const unsigned fw_out = fw / 2;
400    const unsigned fields_per_lane = mBitBlockWidth / (fw_out * lanes);
401    const unsigned field_offset_for_b = mBitBlockWidth / fw_out;
402    const unsigned field_count = mBitBlockWidth / fw_out;
403    Constant * Idxs[field_count];
404    for (unsigned lane = 0, j = 0; lane < lanes; lane++) {
405        const unsigned first_field_in_lane = lane * fields_per_lane; // every second field
406        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
407            Idxs[j++] = getInt32(first_field_in_lane + (2 * i));
408        }
409        for (unsigned i = 0; i < fields_per_lane / 2; i++) {
410            Idxs[j++] = getInt32(field_offset_for_b + first_field_in_lane + (2 * i));
411        }
412    }
413    return CreateShuffleVector(fwCast(fw_out, a), fwCast(fw_out, b), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
414}
415
416Value * IDISA_Builder::hsimd_signmask(unsigned fw, Value * a) {
417    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: hsimd_signmask " + std::to_string(fw));
418    Value * mask = CreateICmpSLT(fwCast(fw, a), ConstantAggregateZero::get(fwVectorType(fw)));
419    return CreateZExt(CreateBitCast(mask, getIntNTy(mBitBlockWidth/fw)), getInt32Ty());
420}
421
422Value * IDISA_Builder::mvmd_extract(unsigned fw, Value * a, unsigned fieldIndex) {
423    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mvmd_extract " + std::to_string(fw));
424    return CreateExtractElement(fwCast(fw, a), getInt32(fieldIndex));
425}
426
427Value * IDISA_Builder::mvmd_insert(unsigned fw, Value * blk, Value * elt, unsigned fieldIndex) {
428    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mvmd_insert " + std::to_string(fw));
429    return CreateInsertElement(fwCast(fw, blk), elt, getInt32(fieldIndex));
430}
431
432Value * IDISA_Builder::mvmd_slli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
433    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mvmd_slli " + std::to_string(fw));
434    const auto field_count = mBitBlockWidth / fw;
435    return mvmd_dslli(fw, a, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), field_count - shift);
436}
437
438Value * IDISA_Builder::mvmd_srli(unsigned fw, Value * a, unsigned shift) {
439    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mvmd_srli " + std::to_string(fw));
440    return mvmd_dslli(fw, Constant::getNullValue(fwVectorType(fw)), a, shift);
441}
442
443Value * IDISA_Builder::mvmd_dslli(unsigned fw, Value * a, Value * b, unsigned shift) {
444    if (fw < 8) report_fatal_error("Unsupported field width: mvmd_dslli " + std::to_string(fw));
445    const auto field_count = mBitBlockWidth/fw;
446    Constant * Idxs[field_count];
447    for (unsigned i = 0; i < field_count; i++) {
448        Idxs[i] = getInt32(i + shift);
449    }
450    return CreateShuffleVector(fwCast(fw, b), fwCast(fw, a), ConstantVector::get({Idxs, field_count}));
451}
452
453Value * IDISA_Builder::bitblock_any(Value * a) {
454    Type * iBitBlock = getIntNTy(mBitBlockWidth);
455    return CreateICmpNE(CreateBitCast(a, iBitBlock),  ConstantInt::getNullValue(iBitBlock));
456}
457
458// full add producing {carryout, sum}
459std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_add_with_carry(Value * a, Value * b, Value * carryin) {
460    Value * carrygen = simd_and(a, b);
461    Value * carryprop = simd_or(a, b);
462    Value * sum = simd_add(mBitBlockWidth, simd_add(mBitBlockWidth, a, b), carryin);
463    Value * carryout = CreateBitCast(simd_or(carrygen, simd_and(carryprop, CreateNot(sum))), getIntNTy(mBitBlockWidth));
464    return std::pair<Value *, Value *>(bitCast(simd_srli(mBitBlockWidth, carryout, mBitBlockWidth - 1)), bitCast(sum));
465}
466
467// full shift producing {shiftout, shifted}
468std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_advance(Value * a, Value * shiftin, unsigned shift) {
469    Value * shiftin_bitblock = CreateBitCast(shiftin, getIntNTy(mBitBlockWidth));
470    Value * a_bitblock = CreateBitCast(a, getIntNTy(mBitBlockWidth));
471    Value * shifted = bitCast(CreateOr(CreateShl(a_bitblock, shift), shiftin_bitblock));
472    Value * shiftout = bitCast(CreateLShr(a_bitblock, mBitBlockWidth - shift));
473    return std::pair<Value *, Value *>(shiftout, shifted);
474}
475
476// full shift producing {shiftout, shifted}
477std::pair<Value *, Value *> IDISA_Builder::bitblock_indexed_advance(Value * strm, Value * index_strm, Value * shiftIn, unsigned shiftAmount) {
478    const unsigned bitWidth = getSizeTy()->getBitWidth();
479    Type * const iBitBlock = getIntNTy(getBitBlockWidth());
480    Value * const shiftVal = getSize(shiftAmount);
481    Value * extracted_bits = simd_pext(bitWidth, strm, index_strm);
482    Value * ix_popcounts = simd_popcount(bitWidth, index_strm);
483    const auto n = getBitBlockWidth() / bitWidth;
484    VectorType * const vecTy = VectorType::get(getSizeTy(), n);
485    if (LLVM_LIKELY(shiftAmount < bitWidth)) {
486        Value * carry = mvmd_extract(bitWidth, shiftIn, 0);
487        Value * result = UndefValue::get(vecTy);
488        for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
489            Value * ix_popcnt = mvmd_extract(bitWidth, ix_popcounts, i);
490            Value * bits = mvmd_extract(bitWidth, extracted_bits, i);
491            Value * adv = CreateOr(CreateShl(bits, shiftAmount), carry);
492            // We have two cases depending on whether the popcount of the index pack is < shiftAmount or not.
493            Value * popcount_small = CreateICmpULT(ix_popcnt, shiftVal);
494            Value * carry_if_popcount_small =
495                CreateOr(CreateShl(bits, CreateSub(shiftVal, ix_popcnt)),
496                            CreateLShr(carry, ix_popcnt));
497            Value * carry_if_popcount_large = CreateLShr(bits, CreateSub(ix_popcnt, shiftVal));
498            carry = CreateSelect(popcount_small, carry_if_popcount_small, carry_if_popcount_large);
499            result = mvmd_insert(bitWidth, result, adv, i);
500        }
501        Value * carryOut = mvmd_insert(bitWidth, allZeroes(), carry, 0);
502        return std::pair<Value *, Value *>{bitCast(carryOut), simd_pdep(bitWidth, result, index_strm)};
503    }
504    else if (shiftAmount <= mBitBlockWidth) {
505        // The shift amount is always greater than the popcount of the individual
506        // elements that we deal with.   This simplifies some of the logic.
507        Value * carry = CreateBitCast(shiftIn, iBitBlock);
508        Value * result = UndefValue::get(vecTy);
509        for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
510            Value * ix_popcnt = mvmd_extract(bitWidth, ix_popcounts, i);
511            Value * bits = mvmd_extract(bitWidth, extracted_bits, i);  // All these bits are shifted out (appended to carry).
512            result = mvmd_insert(bitWidth, result, mvmd_extract(bitWidth, carry, 0), i);
513            carry = CreateLShr(carry, CreateZExt(ix_popcnt, iBitBlock)); // Remove the carry bits consumed, make room for new bits.
514            carry = CreateOr(carry, CreateShl(CreateZExt(bits, iBitBlock), CreateZExt(CreateSub(shiftVal, ix_popcnt), iBitBlock)));
515        }
516        return std::pair<Value *, Value *>{bitCast(carry), simd_pdep(bitWidth, result, index_strm)};
517    }
518    else {
519        // The shift amount is greater than the total popcount.   We will consume popcount
520        // bits from the shiftIn value only, and produce a carry out value of the selected bits.
521        // elements that we deal with.   This simplifies some of the logic.
522        Value * carry = CreateBitCast(shiftIn, iBitBlock);
523        Value * result = UndefValue::get(vecTy);
524        Value * carryOut = ConstantInt::getNullValue(iBitBlock);
525        Value * generated = getSize(0);
526        for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
527            Value * ix_popcnt = mvmd_extract(bitWidth, ix_popcounts, i);
528            Value * bits = mvmd_extract(bitWidth, extracted_bits, i);  // All these bits are shifted out (appended to carry).
529            result = mvmd_insert(bitWidth, result, mvmd_extract(bitWidth, carry, 0), i);
530            carry = CreateLShr(carry, CreateZExt(ix_popcnt, iBitBlock)); // Remove the carry bits consumed.
531            carryOut = CreateOr(carryOut, CreateShl(CreateZExt(bits, iBitBlock), CreateZExt(generated, iBitBlock)));
532            generated = CreateAdd(generated, ix_popcnt);
533        }
534        return std::pair<Value *, Value *>{bitCast(carryOut), simd_pdep(bitWidth, result, index_strm)};
535    }
536}
537
538
539Value * IDISA_Builder::bitblock_mask_from(Value * pos) {
540    Type * const ty = getIntNTy(getBitBlockWidth());
541    Constant * const ONES = ConstantInt::getAllOnesValue(ty);
542    Constant * const ZEROES = ConstantInt::getNullValue(ty);
543    Constant * const BIT_BLOCK_WIDTH = ConstantInt::get(pos->getType(), getBitBlockWidth());
544    Value * const mask = CreateSelect(CreateICmpULT(pos, BIT_BLOCK_WIDTH), CreateShl(ONES, CreateZExt(pos, ty)), ZEROES);
545    return bitCast(mask);
546}
547
548Value * IDISA_Builder::bitblock_set_bit(Value * pos) {
549    Type * const ty = getIntNTy(getBitBlockWidth());
550    return bitCast(CreateShl(ConstantInt::get(ty, 1), CreateZExt(pos, ty)));
551}
552
553Value * IDISA_Builder::simd_and(Value * a, Value * b) {
554    return a->getType() == b->getType() ? CreateAnd(a, b) : CreateAnd(bitCast(a), bitCast(b));
555}
556
557Value * IDISA_Builder::simd_or(Value * a, Value * b) {
558    return a->getType() == b->getType() ? CreateOr(a, b) : CreateOr(bitCast(a), bitCast(b));
559}
560   
561Value * IDISA_Builder::simd_xor(Value * a, Value * b) {
562    return a->getType() == b->getType() ? CreateXor(a, b) : CreateXor(bitCast(a), bitCast(b));
563}
564
565Value * IDISA_Builder::simd_not(Value * a) {
566    return simd_xor(a, Constant::getAllOnesValue(a->getType()));
567}
568
569IDISA_Builder::IDISA_Builder(llvm::LLVMContext & C, unsigned vectorWidth, unsigned stride)
570: CBuilder(C)
571, mBitBlockWidth(vectorWidth)
572, mStride(stride)
573, mBitBlockType(VectorType::get(IntegerType::get(C, 64), vectorWidth / 64))
574, mZeroInitializer(Constant::getNullValue(mBitBlockType))
575, mOneInitializer(Constant::getAllOnesValue(mBitBlockType))
576, mPrintRegisterFunction(nullptr) {
577
578}
579
580IDISA_Builder::~IDISA_Builder() {
581
582}
583
584}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.