[Powerpc] Tune/optimize powerpc{32,64}/power7/memchr.S.
authorWill Schmidt <will_schmidt@vnet.ibm.com>
Tue, 21 Aug 2012 19:20:55 +0000 (14:20 -0500)
committerRyan S. Arnold <rsa@linux.vnet.ibm.com>
Tue, 21 Aug 2012 19:20:55 +0000 (14:20 -0500)
Assorted tweaking, twisting and tuning to squeeze a few additional cycles
out of the memchr code.   Changes include bypassing the shift pairs
(sld,srd) when they are not required, and unrolling the small_loop that
handles short and trailing strings.

Per scrollpipe data measuring aligned strings for 64-bit, these changes
save between five and eight cycles (9-13% overall) for short strings (<32),
Longer aligned strings see slight improvement of 1-3% due to bypassing the
shifts and the instruction rearranging.

ChangeLog
sysdeps/powerpc/powerpc32/power7/memchr.S
sysdeps/powerpc/powerpc64/power7/memchr.S

index 0c34ac3..12e5b4c 100644 (file)
--- a/ChangeLog
+++ b/ChangeLog
@@ -1,3 +1,9 @@
+2012-08-21  Will Schmidt  <will_schmidt@vnet.ibm.com>
+
+       * sysdeps/powerpc/powerpc64/power7/memchr.S: Unrolled short loop and
+       slight instruction rearrangements per scrollpipe analysis.
+       * sysdeps/powerpc/powerpc64/power7/memchr.S: Likewise.
+
 2012-08-20  Roland McGrath  <roland@hack.frob.com>
 
        * manual/syslog.texi (syslog; vsyslog, closelog):
index 85cc299..ca2bc49 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Optimized memchr implementation for PowerPC32/POWER7 using cmpb insn.
-   Copyright (C) 2010 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2010-2012 Free Software Foundation, Inc.
    Contributed by Luis Machado <luisgpm@br.ibm.com>.
    This file is part of the GNU C Library.
 
@@ -33,19 +33,23 @@ ENTRY (BP_SYM (__memchr))
        cmplwi  r5,16
        ble     L(small_range)
 
-       cmplw   cr7,r3,r7     /* Is the address equal or less than r3?  If
-                                it's equal or less, it means size is either 0
-                                or a negative number.  */
+       cmplw   cr7,r3,r7     /* Compare the starting address (r3) with the
+                                ending address (r7).  If (r3 >= r7), the size
+                                passed in is zero or negative.  */
        ble     cr7,L(proceed)
 
-       li      r7,-1         /* Make r11 the biggest if r4 <= 0.  */
+       li      r7,-1         /* Artificially set our ending address (r7)
+                                such that we will exit early. */
 L(proceed):
        rlwinm  r6,r3,3,27,28 /* Calculate padding.  */
+       cmpli   cr6,r6,0      /* cr6 == Do we have padding?  */
        lwz     r12,0(r8)     /* Load word from memory.  */
        cmpb    r10,r12,r4    /* Check for BYTE's in WORD1.  */
+       beq     cr6,L(proceed_no_padding)
        slw     r10,r10,r6
        srw     r10,r10,r6
-       cmplwi  cr7,r10,0     /* If r10 == 0, no BYTE's have been found.  */
+L(proceed_no_padding):
+       cmplwi  cr7,r10,0     /* If r10 == 0, no BYTEs have been found.  */
        bne     cr7,L(done)
 
        /* Are we done already?  */
@@ -73,7 +77,7 @@ L(proceed):
 L(loop_setup):
        sub     r5,r7,r9
        srwi    r6,r5,3       /* Number of loop iterations.  */
-       mtctr   r6            /* Setup the counter.  */
+       mtctr   r6            /* Setup the counter.  */
        b       L(loop)
        /* Main loop to look for BYTE backwards in the string.  Since
           it's a small loop (< 8 instructions), align it to 32-bytes.  */
@@ -82,7 +86,6 @@ L(loop):
        /* Load two words, compare and merge in a
           single register for speed.  This is an attempt
           to speed up the byte-checking process for bigger strings.  */
-
        lwz     r12,4(r8)
        lwzu    r11,8(r8)
        cmpb    r10,r12,r4
@@ -91,11 +94,11 @@ L(loop):
        cmplwi  cr7,r5,0
        bne     cr7,L(found)
        bdnz    L(loop)
+
        /* We're here because the counter reached 0, and that means we
-          didn't have any matches for BYTE in the whole range.  Just
-          return the original range.  */
-       addi    r9,r8,4
-       cmplw   cr6,r9,r7
+          didn't have any matches for BYTE in the whole range.  */
+       subi    r11,r7,4
+       cmplw   cr6,r8,r11
        blt     cr6,L(loop_small)
        b       L(null)
 
@@ -118,8 +121,7 @@ L(found):
        /* r10 has the output of the cmpb instruction, that is, it contains
           0xff in the same position as BYTE in the original
           word from the string.  Use that to calculate the pointer.
-          We need to make sure BYTE is *before* the end of the
-          range.  */
+          We need to make sure BYTE is *before* the end of the range.  */
 L(done):
        cntlzw  r0,r10        /* Count leading zeroes before the match.  */
        srwi    r0,r0,3       /* Convert leading zeroes to bytes.  */
@@ -137,13 +139,15 @@ L(null):
        .align  4
 L(small_range):
        cmplwi  r5,0
-       beq     L(null)
-
        rlwinm  r6,r3,3,27,28 /* Calculate padding.  */
+       beq     L(null)       /* This branch is for the cmplwi r5,0 above */
        lwz     r12,0(r8)     /* Load word from memory.  */
+       cmplwi  cr6,r6,0      /* cr6 == Do we have padding?  */
        cmpb    r10,r12,r4    /* Check for BYTE in DWORD1.  */
+       beq     cr6,L(small_no_padding)
        slw     r10,r10,r6
        srw     r10,r10,r6
+L(small_no_padding):
        cmplwi  cr7,r10,0
        bne     cr7,L(done)
 
@@ -151,18 +155,52 @@ L(small_range):
        addi    r9,r8,4
        cmplw   r9,r7
        bge     L(null)
-       b       L(loop_small)
 
-       .p2align  5
-L(loop_small):
+L(loop_small):                /* loop_small has been unrolled.  */
        lwzu    r12,4(r8)
        cmpb    r10,r12,r4
        addi    r9,r8,4
        cmplwi  cr6,r10,0
+       cmplw   r9,r7
        bne     cr6,L(done)
+       bge     L(null)
+
+       lwzu    r12,4(r8)
+       cmpb    r10,r12,r4
+       addi    r9,r8,4
+       cmplwi  cr6,r10,0
        cmplw   r9,r7
+       bne     cr6,L(done)
        bge     L(null)
-       b       L(loop_small)
+
+       lwzu    r12,4(r8)
+       cmpb    r10,r12,r4
+       addi    r9,r8,4
+       cmplwi  cr6,r10,0
+       cmplw   r9,r7
+       bne     cr6,L(done)
+       bge     L(null)
+
+       lwzu    r12,4(r8)
+       cmpb    r10,r12,r4
+       addi    r9,r8,4
+       cmplwi  cr6,r10,0
+       cmplw   r9,r7
+       bne     cr6,L(done)
+       bge     L(null)
+
+       /* For most cases we will never get here.  Under some combinations of
+          padding + length there is a leftover word that still needs to be
+          checked.  */
+       lwzu    r12,4(r8)
+       cmpb    r10,r12,r4
+       addi    r9,r8,4
+       cmplwi  cr6,r10,0
+       bne     cr6,L(done)
+
+       /* save a branch and exit directly */
+       li      r3,0
+       blr
 
 END (BP_SYM (__memchr))
 weak_alias (BP_SYM (__memchr), BP_SYM(memchr))
index f0dbf60..c125a5b 100644 (file)
@@ -1,5 +1,5 @@
 /* Optimized memchr implementation for PowerPC64/POWER7 using cmpb insn.
-   Copyright (C) 2010 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2010-2012 Free Software Foundation, Inc.
    Contributed by Luis Machado <luisgpm@br.ibm.com>.
    This file is part of the GNU C Library.
 
@@ -29,27 +29,32 @@ ENTRY (BP_SYM (__memchr))
        clrrdi  r8,r3,3
        rlwimi  r4,r4,8,16,23
        rlwimi  r4,r4,16,0,15
-       insrdi  r4,r4,32,0
        add     r7,r3,r5      /* Calculate the last acceptable address.  */
        cmpldi  r5,32
+       insrdi  r4,r4,32,0
        ble     L(small_range)
 
-       cmpld   cr7,r3,r7     /* Is the address equal or less than r3?  If
-                                it's equal or less, it means size is either 0
-                                or a negative number.  */
+       cmpld   cr7,r3,r7     /* Compare the starting address (r3) with the
+                                ending address (r7).  If (r3 >= r7),
+                                the size passed in was zero or negative.  */
        ble     cr7,L(proceed)
 
-       li      r7,-1         /* Make r11 the biggest if r4 <= 0.  */
+       li      r7,-1         /* Artificially set our ending address (r7)
+                                such that we will exit early.  */
+
 L(proceed):
        rlwinm  r6,r3,3,26,28 /* Calculate padding.  */
+       cmpldi  cr6,r6,0      /* cr6 == Do we have padding?  */
        ld      r12,0(r8)     /* Load doubleword from memory.  */
-       cmpb    r10,r12,r4    /* Check for BYTE's in DWORD1.  */
+       cmpb    r10,r12,r4    /* Check for BYTEs in DWORD1.  */
+       beq     cr6,L(proceed_no_padding)
        sld     r10,r10,r6
        srd     r10,r10,r6
-       cmpldi  cr7,r10,0     /* If r10 == 0, no BYTE's's have been found.  */
+L(proceed_no_padding):
+       cmpldi  cr7,r10,0     /* Does r10 indicate we got a hit?  */
        bne     cr7,L(done)
 
-       /* Are we done already?  */
+       /* See if we are at the last acceptable address yet.  */
        addi    r9,r8,8
        cmpld   cr6,r9,r7
        bge     cr6,L(null)
@@ -74,7 +79,7 @@ L(proceed):
 L(loop_setup):
        sub     r5,r7,r9
        srdi    r6,r5,4       /* Number of loop iterations.  */
-       mtctr   r6            /* Setup the counter.  */
+       mtctr   r6            /* Setup the counter.  */
        b       L(loop)
        /* Main loop to look for BYTE backwards in the string.  Since
           it's a small loop (< 8 instructions), align it to 32-bytes.  */
@@ -83,7 +88,6 @@ L(loop):
        /* Load two doublewords, compare and merge in a
           single register for speed.  This is an attempt
           to speed up the byte-checking process for bigger strings.  */
-
        ld      r12,8(r8)
        ldu     r11,16(r8)
        cmpb    r10,r12,r4
@@ -92,11 +96,11 @@ L(loop):
        cmpldi  cr7,r5,0
        bne     cr7,L(found)
        bdnz    L(loop)
+
        /* We're here because the counter reached 0, and that means we
-          didn't have any matches for BYTE in the whole range.  Just return
-          the original range.  */
-       addi    r9,r8,8
-       cmpld   cr6,r9,r7
+          didn't have any matches for BYTE in the whole range.  */
+       subi    r11,r7,8
+       cmpld   cr6,r8,r11
        blt     cr6,L(loop_small)
        b       L(null)
 
@@ -119,8 +123,7 @@ L(found):
        /* r10 has the output of the cmpb instruction, that is, it contains
           0xff in the same position as BYTE in the original
           doubleword from the string.  Use that to calculate the pointer.
-          We need to make sure BYTE is *before* the end of the
-          range.  */
+          We need to make sure BYTE is *before* the end of the range.  */
 L(done):
        cntlzd  r0,r10        /* Count leading zeroes before the match.  */
        srdi    r0,r0,3       /* Convert leading zeroes to bytes.  */
@@ -138,13 +141,16 @@ L(null):
        .align  4
 L(small_range):
        cmpldi  r5,0
-       beq     L(null)
-
        rlwinm  r6,r3,3,26,28 /* Calculate padding.  */
+       beq     L(null)       /* This branch is for the cmpldi r5,0 above.  */
        ld      r12,0(r8)     /* Load word from memory.  */
+       cmpldi  cr6,r6,0      /* cr6 == Do we have padding?  */
        cmpb    r10,r12,r4    /* Check for BYTE in DWORD1.  */
+                             /* If no padding, skip the shifts.  */
+       beq     cr6,L(small_no_padding)
        sld     r10,r10,r6
        srd     r10,r10,r6
+L(small_no_padding):
        cmpldi  cr7,r10,0
        bne     cr7,L(done)
 
@@ -152,18 +158,49 @@ L(small_range):
        addi    r9,r8,8
        cmpld   r9,r7
        bge     L(null)
-       b       L(loop_small)
+       /* If we're not done, drop through into loop_small.  */
+
+L(loop_small):                /* loop_small has been unrolled.  */
+       ldu     r12,8(r8)
+       cmpb    r10,r12,r4
+       addi    r9,r8,8
+       cmpldi  cr6,r10,0
+       cmpld   r9,r7
+       bne     cr6,L(done)   /* Found something.  */
+       bge     L(null)       /* Hit end of string (length).  */
 
-       .p2align  5
-L(loop_small):
        ldu     r12,8(r8)
        cmpb    r10,r12,r4
        addi    r9,r8,8
        cmpldi  cr6,r10,0
-       bne     cr6,L(done)
        cmpld   r9,r7
+       bne     cr6,L(done)   /* Found something.  */
        bge     L(null)
-       b       L(loop_small)
+
+       ldu     r12,8(r8)
+       subi    r11,r7,8
+       cmpb    r10,r12,r4
+       cmpldi  cr6,r10,0
+       ori     r2,r2,0       /* Force a dispatch group.  */
+       bne     cr6,L(done)
+
+       cmpld   r8,r11        /* At end of range?  */
+       bge     L(null)
+
+       /* For most cases we will never get here.  Under some combinations of
+          padding + length there is a leftover double that still needs to be
+          checked.  */
+       ldu     r12,8(r8)
+       cmpb    r10,r12,r4
+       addi    r9,r8,8
+       cmpldi  cr6,r10,0
+       cmpld   r9,r7
+       bne     cr6,L(done)   /* Found something.  */
+
+       /* Save a branch and exit directly.  */
+       li      r3,0
+       blr
+
 
 END (BP_SYM (__memchr))
 weak_alias (BP_SYM (__memchr), BP_SYM(memchr))