x86-64: Refactor and improve performance of strchr-avx2.S
authornoah <goldstein.w.n@gmail.com>
Wed, 3 Feb 2021 05:38:59 +0000 (00:38 -0500)
committerH.J. Lu <hjl.tools@gmail.com>
Mon, 8 Feb 2021 19:21:33 +0000 (11:21 -0800)
No bug. Just seemed the performance could be improved a bit. Observed
and expected behavior are unchanged. Optimized body of main
loop. Updated page cross logic and optimized accordingly. Made a few
minor instruction selection modifications. No regressions in test
suite. Both test-strchrnul and test-strchr passed.

sysdeps/x86_64/multiarch/strchr-avx2.S
sysdeps/x86_64/multiarch/strchr.c

index d416558d04624a22e5ae7f8a9d2448c8bb29c82f..476c20c2899ded40c1f3a9f96489bb0fa9415d0b 100644 (file)
 # ifdef USE_AS_WCSCHR
 #  define VPBROADCAST  vpbroadcastd
 #  define VPCMPEQ      vpcmpeqd
+#  define VPMINU       vpminud
 #  define CHAR_REG     esi
 # else
 #  define VPBROADCAST  vpbroadcastb
 #  define VPCMPEQ      vpcmpeqb
+#  define VPMINU       vpminub
 #  define CHAR_REG     sil
 # endif
 
 # endif
 
 # define VEC_SIZE 32
+# define PAGE_SIZE 4096
 
        .section .text.avx,"ax",@progbits
 ENTRY (STRCHR)
        movl    %edi, %ecx
-       /* Broadcast CHAR to YMM0.  */
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       xorl    %edx, %edx
+# endif
+
+       /* Broadcast CHAR to YMM0.      */
        vmovd   %esi, %xmm0
        vpxor   %xmm9, %xmm9, %xmm9
        VPBROADCAST %xmm0, %ymm0
-       /* Check if we may cross page boundary with one vector load.  */
-       andl    $(2 * VEC_SIZE - 1), %ecx
-       cmpl    $VEC_SIZE, %ecx
-       ja      L(cros_page_boundary)
-
-       /* Check the first VEC_SIZE bytes.  Search for both CHAR and the
-          null byte.  */
-       vmovdqu (%rdi), %ymm8
-       VPCMPEQ %ymm8, %ymm0, %ymm1
-       VPCMPEQ %ymm8, %ymm9, %ymm2
-       vpor    %ymm1, %ymm2, %ymm1
-       vpmovmskb %ymm1, %eax
-       testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x0)
-
-       /* Align data for aligned loads in the loop.  */
-       addq    $VEC_SIZE, %rdi
-       andl    $(VEC_SIZE - 1), %ecx
-       andq    $-VEC_SIZE, %rdi
 
-       jmp     L(more_4x_vec)
+       /* Check if we cross page boundary with one vector load.  */
+       andl    $(PAGE_SIZE - 1), %ecx
+       cmpl    $(PAGE_SIZE - VEC_SIZE), %ecx
+       ja  L(cross_page_boundary)
 
-       .p2align 4
-L(cros_page_boundary):
-       andl    $(VEC_SIZE - 1), %ecx
-       andq    $-VEC_SIZE, %rdi
+       /* Check the first VEC_SIZE bytes.      Search for both CHAR and the
+          null byte.  */
        vmovdqu (%rdi), %ymm8
        VPCMPEQ %ymm8, %ymm0, %ymm1
        VPCMPEQ %ymm8, %ymm9, %ymm2
        vpor    %ymm1, %ymm2, %ymm1
        vpmovmskb %ymm1, %eax
-       /* Remove the leading bytes.  */
-       sarl    %cl, %eax
        testl   %eax, %eax
-       jz      L(aligned_more)
-       /* Found CHAR or the null byte.  */
+       jz      L(more_vecs)
        tzcntl  %eax, %eax
-       addq    %rcx, %rax
-# ifdef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Found CHAR or the null byte.  */
        addq    %rdi, %rax
-# else
-       xorl    %edx, %edx
-       leaq    (%rdi, %rax), %rax
-       cmp     (%rax), %CHAR_REG
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
        cmovne  %rdx, %rax
 # endif
        VZEROUPPER
        ret
 
        .p2align 4
+L(more_vecs):
+       /* Align data for aligned loads in the loop.  */
+       andq    $-VEC_SIZE, %rdi
 L(aligned_more):
-       addq    $VEC_SIZE, %rdi
 
-L(more_4x_vec):
-       /* Check the first 4 * VEC_SIZE.  Only one VEC_SIZE at a time
-          since data is only aligned to VEC_SIZE.  */
-       vmovdqa (%rdi), %ymm8
+       /* Check the next 4 * VEC_SIZE.  Only one VEC_SIZE at a time
+          since data is only aligned to VEC_SIZE.      */
+       vmovdqa VEC_SIZE(%rdi), %ymm8
+       addq    $VEC_SIZE, %rdi
        VPCMPEQ %ymm8, %ymm0, %ymm1
        VPCMPEQ %ymm8, %ymm9, %ymm2
        vpor    %ymm1, %ymm2, %ymm1
@@ -133,61 +118,24 @@ L(more_4x_vec):
        vpor    %ymm1, %ymm2, %ymm1
        vpmovmskb %ymm1, %eax
        testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x3)
-
-       addq    $(VEC_SIZE * 4), %rdi
-
-       /* Align data to 4 * VEC_SIZE.  */
-       movq    %rdi, %rcx
-       andl    $(4 * VEC_SIZE - 1), %ecx
-       andq    $-(4 * VEC_SIZE), %rdi
-
-       .p2align 4
-L(loop_4x_vec):
-       /* Compare 4 * VEC at a time forward.  */
-       vmovdqa (%rdi), %ymm5
-       vmovdqa VEC_SIZE(%rdi), %ymm6
-       vmovdqa (VEC_SIZE * 2)(%rdi), %ymm7
-       vmovdqa (VEC_SIZE * 3)(%rdi), %ymm8
-
-       VPCMPEQ %ymm5, %ymm0, %ymm1
-       VPCMPEQ %ymm6, %ymm0, %ymm2
-       VPCMPEQ %ymm7, %ymm0, %ymm3
-       VPCMPEQ %ymm8, %ymm0, %ymm4
+       jz      L(prep_loop_4x)
 
-       VPCMPEQ %ymm5, %ymm9, %ymm5
-       VPCMPEQ %ymm6, %ymm9, %ymm6
-       VPCMPEQ %ymm7, %ymm9, %ymm7
-       VPCMPEQ %ymm8, %ymm9, %ymm8
-
-       vpor    %ymm1, %ymm5, %ymm1
-       vpor    %ymm2, %ymm6, %ymm2
-       vpor    %ymm3, %ymm7, %ymm3
-       vpor    %ymm4, %ymm8, %ymm4
-
-       vpor    %ymm1, %ymm2, %ymm5
-       vpor    %ymm3, %ymm4, %ymm6
-
-       vpor    %ymm5, %ymm6, %ymm5
-
-       vpmovmskb %ymm5, %eax
-       testl   %eax, %eax
-       jnz     L(4x_vec_end)
-
-       addq    $(VEC_SIZE * 4), %rdi
-
-       jmp     L(loop_4x_vec)
+       tzcntl  %eax, %eax
+       leaq    (VEC_SIZE * 3)(%rdi, %rax), %rax
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
+       cmovne  %rdx, %rax
+# endif
+       VZEROUPPER
+       ret
 
        .p2align 4
 L(first_vec_x0):
-       /* Found CHAR or the null byte.  */
        tzcntl  %eax, %eax
-# ifdef USE_AS_STRCHRNUL
+       /* Found CHAR or the null byte.  */
        addq    %rdi, %rax
-# else
-       xorl    %edx, %edx
-       leaq    (%rdi, %rax), %rax
-       cmp     (%rax), %CHAR_REG
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
        cmovne  %rdx, %rax
 # endif
        VZEROUPPER
@@ -196,13 +144,9 @@ L(first_vec_x0):
        .p2align 4
 L(first_vec_x1):
        tzcntl  %eax, %eax
-# ifdef USE_AS_STRCHRNUL
-       addq    $VEC_SIZE, %rax
-       addq    %rdi, %rax
-# else
-       xorl    %edx, %edx
        leaq    VEC_SIZE(%rdi, %rax), %rax
-       cmp     (%rax), %CHAR_REG
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
        cmovne  %rdx, %rax
 # endif
        VZEROUPPER
@@ -211,44 +155,99 @@ L(first_vec_x1):
        .p2align 4
 L(first_vec_x2):
        tzcntl  %eax, %eax
-# ifdef USE_AS_STRCHRNUL
-       addq    $(VEC_SIZE * 2), %rax
-       addq    %rdi, %rax
-# else
-       xorl    %edx, %edx
+       /* Found CHAR or the null byte.  */
        leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax), %rax
-       cmp     (%rax), %CHAR_REG
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
        cmovne  %rdx, %rax
 # endif
        VZEROUPPER
        ret
 
+L(prep_loop_4x):
+       /* Align data to 4 * VEC_SIZE.  */
+       andq    $-(VEC_SIZE * 4), %rdi
+
        .p2align 4
-L(4x_vec_end):
+L(loop_4x_vec):
+       /* Compare 4 * VEC at a time forward.  */
+       vmovdqa (VEC_SIZE * 4)(%rdi), %ymm5
+       vmovdqa (VEC_SIZE * 5)(%rdi), %ymm6
+       vmovdqa (VEC_SIZE * 6)(%rdi), %ymm7
+       vmovdqa (VEC_SIZE * 7)(%rdi), %ymm8
+
+       /* Leaves only CHARS matching esi as 0.  */
+       vpxor   %ymm5, %ymm0, %ymm1
+       vpxor   %ymm6, %ymm0, %ymm2
+       vpxor   %ymm7, %ymm0, %ymm3
+       vpxor   %ymm8, %ymm0, %ymm4
+
+       VPMINU  %ymm1, %ymm5, %ymm1
+       VPMINU  %ymm2, %ymm6, %ymm2
+       VPMINU  %ymm3, %ymm7, %ymm3
+       VPMINU  %ymm4, %ymm8, %ymm4
+
+       VPMINU  %ymm1, %ymm2, %ymm5
+       VPMINU  %ymm3, %ymm4, %ymm6
+
+       VPMINU  %ymm5, %ymm6, %ymm5
+
+       VPCMPEQ %ymm5, %ymm9, %ymm5
+       vpmovmskb %ymm5, %eax
+
+       addq    $(VEC_SIZE * 4), %rdi
+       testl   %eax, %eax
+       jz  L(loop_4x_vec)
+
+       VPCMPEQ %ymm1, %ymm9, %ymm1
        vpmovmskb %ymm1, %eax
        testl   %eax, %eax
        jnz     L(first_vec_x0)
+
+       VPCMPEQ %ymm2, %ymm9, %ymm2
        vpmovmskb %ymm2, %eax
        testl   %eax, %eax
        jnz     L(first_vec_x1)
-       vpmovmskb %ymm3, %eax
-       testl   %eax, %eax
-       jnz     L(first_vec_x2)
+
+       VPCMPEQ %ymm3, %ymm9, %ymm3
+       VPCMPEQ %ymm4, %ymm9, %ymm4
+       vpmovmskb %ymm3, %ecx
        vpmovmskb %ymm4, %eax
+       salq    $32, %rax
+       orq %rcx, %rax
+       tzcntq  %rax, %rax
+       leaq    (VEC_SIZE * 2)(%rdi, %rax), %rax
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
+       cmovne  %rdx, %rax
+# endif
+       VZEROUPPER
+       ret
+
+       /* Cold case for crossing page with first load.  */
+       .p2align 4
+L(cross_page_boundary):
+       andq    $-VEC_SIZE, %rdi
+       andl    $(VEC_SIZE - 1), %ecx
+
+       vmovdqa (%rdi), %ymm8
+       VPCMPEQ %ymm8, %ymm0, %ymm1
+       VPCMPEQ %ymm8, %ymm9, %ymm2
+       vpor    %ymm1, %ymm2, %ymm1
+       vpmovmskb %ymm1, %eax
+       /* Remove the leading bits.      */
+       sarxl   %ecx, %eax, %eax
        testl   %eax, %eax
-L(first_vec_x3):
+       jz      L(aligned_more)
        tzcntl  %eax, %eax
-# ifdef USE_AS_STRCHRNUL
-       addq    $(VEC_SIZE * 3), %rax
+       addq    %rcx, %rdi
        addq    %rdi, %rax
-# else
-       xorl    %edx, %edx
-       leaq    (VEC_SIZE * 3)(%rdi, %rax), %rax
-       cmp     (%rax), %CHAR_REG
+# ifndef USE_AS_STRCHRNUL
+       cmp (%rax), %CHAR_REG
        cmovne  %rdx, %rax
 # endif
        VZEROUPPER
        ret
 
 END (STRCHR)
-#endif
+# endif
index 583a152794b945cf5e87fde2945f8326ae2b50ee..4dfbe3b58b0bb9beae0ce2c704401f95810a480d 100644 (file)
@@ -37,6 +37,7 @@ IFUNC_SELECTOR (void)
 
   if (!CPU_FEATURES_ARCH_P (cpu_features, Prefer_No_VZEROUPPER)
       && CPU_FEATURE_USABLE_P (cpu_features, AVX2)
+      && CPU_FEATURE_USABLE_P (cpu_features, BMI2)
       && CPU_FEATURES_ARCH_P (cpu_features, AVX_Fast_Unaligned_Load))
     return OPTIMIZE (avx2);