inference-engine/src/extension/common/fast_exp.h

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   2 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
   3 //
   4
   5 #pragma once
   6
   7 #include "defs.h"
   8
   9 #define FAST_EXP_HI   87.3365402f
  10 #define FAST_EXP_LO  -87.3365402f
  11
  12 #define LOG2EF 1.44269504088896341f
  13 #define LOG2  0.693147181f
  14
  15 #define FAST_EXP_C1  12582912.0f
  16 #define FAST_EXP_C2  0.00829171948f
  17
  18 #define FAST_EXP_P0 1.42860677e-06f
  19 #define FAST_EXP_P1 0.0418735221f
  20 #define FAST_EXP_P2 0.166674316f
  21 #define FAST_EXP_P3 0.49999392f
  22 #define FAST_EXP_P4 0.999999881f
  23 #define FAST_EXP_P5 1.0f
  24
  25 #if defined(HAVE_AVX2)
  26 static inline __m256 _avx_fast_exp_ps(__m256 vsrc) {
  27     __m256 vc_exp_c1 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_C1);
  28     __m256 vc_exp_c2 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_C2);
  29     __m256 vc_log2e  = _mm256_set1_ps(LOG2EF);
  30     __m256 vc_log2   = _mm256_set1_ps(LOG2);
  31
  32     __m256 vc_exp_p0 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_P0);
  33     __m256 vc_exp_p1 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_P1);
  34     __m256 vc_exp_p2 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_P2);
  35     __m256 vc_exp_p3 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_P3);
  36     __m256 vc_exp_p4 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_P4);
  37     __m256 cv_exp_p5 = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_P5);
  38
  39     __m256 vc_exp_hi = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_HI);
  40     __m256 vc_exp_lo = _mm256_set1_ps(FAST_EXP_LO);
  41
  42     vsrc = _mm256_max_ps(_mm256_min_ps(vsrc, vc_exp_hi), vc_exp_lo);
  43 #if defined(HAVE_FMA)
  44     __m256 fx = _mm256_fmadd_ps(vsrc, vc_log2e, vc_exp_c1);
  45 #else
  46     __m256 fx = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vsrc, vc_log2e), vc_exp_c1);
  47 #endif
  48     __m256 fx_ = _mm256_sub_ps(fx, vc_exp_c1);
  49     __m256i msk = _mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(fx), 23);
  50
  51 #if defined(HAVE_FMA)
  52     __m256 q = _mm256_fnmadd_ps(fx_, vc_log2, vsrc);
  53     __m256 y = _mm256_fnmadd_ps(fx_, vc_exp_p0, q);
  54            q = _mm256_fmadd_ps(vc_exp_c2, y, vc_exp_p1);
  55            q = _mm256_fmadd_ps(y, q, vc_exp_p2);
  56            q = _mm256_fmadd_ps(y, q, vc_exp_p3);
  57            q = _mm256_fmadd_ps(y, q, vc_exp_p4);
  58            q = _mm256_fmadd_ps(y, q, cv_exp_p5);
  59 #else
  60     __m256 q = _mm256_sub_ps(vsrc, _mm256_mul_ps(fx_, vc_log2));
  61     __m256 y = _mm256_sub_ps(q, _mm256_mul_ps(fx_, vc_exp_p0));
  62            q = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc_exp_c2, y), vc_exp_p1);
  63            q = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(y, q), vc_exp_p2);
  64            q = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(y, q), vc_exp_p3);
  65            q = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(y, q), vc_exp_p4);
  66            q = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(y, q), cv_exp_p5);
  67 #endif
  68
  69     __m256 vexp = _mm256_castsi256_ps(_mm256_add_epi32(_mm256_castps_si256(q), msk));
  70     return vexp;
  71 }
  72 #endif
  73
  74 #if defined(HAVE_SSE)
  75 static inline __m128 _sse_fast_exp_ps(__m128 vsrc) {
  76     __m128 vc_exp_c1 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_C1);
  77     __m128 vc_exp_c2 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_C2);
  78     __m128 vc_log2e  = _mm_set1_ps(LOG2EF);
  79     __m128 vc_log2   = _mm_set1_ps(LOG2);
  80
  81     __m128 vc_exp_p0 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_P0);
  82     __m128 vc_exp_p1 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_P1);
  83     __m128 vc_exp_p2 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_P2);
  84     __m128 vc_exp_p3 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_P3);
  85     __m128 vc_exp_p4 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_P4);
  86     __m128 cv_exp_p5 = _mm_set1_ps(FAST_EXP_P5);
  87
  88     __m128 vc_exp_hi = _mm_set1_ps(FAST_EXP_HI);
  89     __m128 vc_exp_lo = _mm_set1_ps(FAST_EXP_LO);
  90
  91     vsrc = _mm_max_ps(_mm_min_ps(vsrc, vc_exp_hi), vc_exp_lo);
  92
  93     __m128 fx = _mm_fmadd_ps(vsrc, vc_log2e, vc_exp_c1);
  94     __m128 fx_ = _mm_sub_ps(fx, vc_exp_c1);
  95     __m128i msk = _mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(fx), 23);
  96
  97     __m128 q = _mm_fnmadd_ps(fx_, vc_log2, vsrc);
  98     __m128 y = _mm_fnmadd_ps(fx_, vc_exp_p0, q);
  99            q = _mm_fmadd_ps(vc_exp_c2, y, vc_exp_p1);
 100            q = _mm_fmadd_ps(y, q, vc_exp_p2);
 101            q = _mm_fmadd_ps(y, q, vc_exp_p3);
 102            q = _mm_fmadd_ps(y, q, vc_exp_p4);
 103            q = _mm_fmadd_ps(y, q, cv_exp_p5);
 104
 105     __m128 vexp = _mm_castsi128_ps(_mm_add_epi32(_mm_castps_si128(q), msk));
 106
 107     return vexp;
 108 }
 109 #endif