Optimized expf for x86-64
authorUlrich Drepper <drepper@gmail.com>
Wed, 29 Feb 2012 01:06:39 +0000 (20:06 -0500)
committerUlrich Drepper <drepper@gmail.com>
Wed, 29 Feb 2012 01:06:39 +0000 (20:06 -0500)
ChangeLog
sysdeps/x86_64/fpu/e_expf.S [new file with mode: 0644]

index 52c9c49..2e38b1f 100644 (file)
--- a/ChangeLog
+++ b/ChangeLog
@@ -1,3 +1,8 @@
+2012-02-28  Ulrich Drepper  <drepper@gmail.com>
+
+       * sysdeps/x86_64/fpu/e_expf.S: New file.
+       Contributed by Dmitrieva Liubov <liubov.dmitrieva@gmail.com>.
+
 2012-02-28  Stanislav Brabec  <sbrabec@suse.cz>
 
        [BZ #13637]
 
        * configure.in (CC): Restrict allowed GCC versions to 4.3 and
        later.  Allow versions 5-9.
-       * configure: Regenerated.
        * manual/install.texi (Tools for Compilation): Give GCC 4.3 as
        required minimum version and 4.6 as recommended version.  Do not
        mention bugs in GCC 2.7 and 2.8.
-       * INSTALL: Regenerated.
 
 2012-02-27  David S. Miller  <davem@davemloft.net>
 
        (Specific advice for GNU/Linux systems): Describe use of headers
        from "make headers_install", not private headers from older
        kernels.
-       * INSTALL: Regenerated.
        * sysdeps/unix/sysv/linux/configure.in (LIBC_LINUX_VERSION):
        Change to 2.6.19.
        * sysdeps/unix/sysv/linux/configure: Regenerated.
diff --git a/sysdeps/x86_64/fpu/e_expf.S b/sysdeps/x86_64/fpu/e_expf.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f1ce285
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,340 @@
+/* Optimized __ieee754_expf function.
+   Copyright (C) 2012 Free Software Foundation, Inc.
+   Contributed by Intel Corporation.
+   This file is part of the GNU C Library.
+
+   The GNU C Library is free software; you can redistribute it and/or
+   modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
+   License as published by the Free Software Foundation; either
+   version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
+
+   The GNU C Library is distributed in the hope that it will be useful,
+   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
+   Lesser General Public License for more details.
+
+   You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
+   License along with the GNU C Library; if not, write to the Free
+   Software Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA
+   02111-1307 USA.  */
+
+#include <sysdep.h>
+
+/* Short algorithm description:
+ *
+ *  Let K = 64 (table size).
+ *       e^x  = 2^(x/log(2)) = 2^n * T[j] * (1 + P(y))
+ *  where
+ *       x = m*log(2)/K + y,    y in [0.0..log(2)/K]
+ *       m = n*K + j,           m,n,j - signed integer, j in [0..K-1]
+ *       values of 2^(j/K) are tabulated as T[j].
+ *
+ *       P(y) is a minimax polynomial approximation of expf(x)-1
+ *       on small interval [0.0..log(2)/K].
+ *
+ *       P(y) = P3*y*y*y*y + P2*y*y*y + P1*y*y + P0*y, calculated as
+ *       z = y*y;    P(y) = (P3*z + P1)*z + (P2*z + P0)*y
+ *
+ * Special cases:
+ *  expf(NaN) = NaN
+ *  expf(+INF) = +INF
+ *  expf(-INF) = 0
+ *  expf(x) = 1 for subnormals
+ *  for finite argument, only expf(0)=1 is exact
+ *  expf(x) overflows if x>88.7228317260742190
+ *  expf(x) underflows if x<-103.972076416015620
+ */
+
+       .text
+ENTRY(__ieee754_expf)
+       /* Input: single precision x in %xmm0 */
+       cvtss2sd        %xmm0, %xmm1    /* Convert x to double precision */
+       movd    %xmm0, %ecx             /* Copy x */
+       movsd   L(DP_KLN2)(%rip), %xmm2 /* DP K/log(2) */
+       movsd   L(DP_P2)(%rip), %xmm3   /* DP P2 */
+       movl    %ecx, %eax              /* x */
+       mulsd   %xmm1, %xmm2            /* DP x*K/log(2) */
+       andl    $0x7fffffff, %ecx       /* |x| */
+       lea     L(DP_T)(%rip), %rsi     /* address of table T[j] */
+       cmpl    $0x42ad496b, %ecx       /* |x|<125*log(2) ? */
+       movsd   L(DP_P3)(%rip), %xmm4   /* DP P3 */
+       addsd   L(DP_RS)(%rip), %xmm2   /* DP x*K/log(2)+RS */
+       jae     L(special_paths)
+
+       /* Here if |x|<125*log(2) */
+       cmpl    $0x31800000, %ecx       /* |x|<2^(-28) ? */
+       jb      L(small_arg)
+
+       /* Main path: here if 2^(-28)<=|x|<125*log(2) */
+       cvtsd2ss        %xmm2, %xmm2    /* SP x*K/log(2)+RS */
+       movd    %xmm2, %eax             /* bits of n*K+j with trash */
+       subss   L(SP_RS)(%rip), %xmm2   /* SP t=round(x*K/log(2)) */
+       movl    %eax, %edx              /* n*K+j with trash */
+       cvtss2sd        %xmm2, %xmm2    /* DP t */
+       andl    $0x3f, %eax             /* bits of j */
+       mulsd   L(DP_NLN2K)(%rip), %xmm2/* DP -t*log(2)/K */
+       andl    $0xffffffc0, %edx       /* bits of n */
+#ifdef __AVX__
+       vaddsd  %xmm1, %xmm2, %xmm0     /* DP y=x-t*log(2)/K */
+       vmulsd  %xmm0, %xmm0, %xmm2     /* DP z=y*y */
+#else
+       addsd   %xmm1, %xmm2            /* DP y=x-t*log(2)/K */
+       movaps  %xmm2, %xmm0            /* DP y */
+       mulsd   %xmm2, %xmm2            /* DP z=y*y */
+#endif
+       mulsd   %xmm2, %xmm4            /* DP P3*z */
+       addl    $0x1fc0, %edx           /* bits of n + SP exponent bias */
+       mulsd   %xmm2, %xmm3            /* DP P2*z */
+       shll    $17, %edx               /* SP 2^n */
+       addsd   L(DP_P1)(%rip), %xmm4   /* DP P3*z+P1 */
+       addsd   L(DP_P0)(%rip), %xmm3   /* DP P2*z+P0 */
+       movd    %edx, %xmm1             /* SP 2^n */
+       mulsd   %xmm2, %xmm4            /* DP (P3*z+P1)*z */
+       mulsd   %xmm3, %xmm0            /* DP (P2*z+P0)*y */
+       addsd   %xmm4, %xmm0            /* DP P(y) */
+       mulsd   (%rsi,%rax,8), %xmm0    /* DP P(y)*T[j] */
+       addsd   (%rsi,%rax,8), %xmm0    /* DP T[j]*(P(y)+1) */
+       cvtsd2ss        %xmm0, %xmm0    /* SP T[j]*(P(y)+1) */
+       mulss   %xmm1, %xmm0            /* SP result=2^n*(T[j]*(P(y)+1)) */
+       ret
+
+       .p2align        4
+L(small_arg):
+       /* Here if 0<=|x|<2^(-28) */
+       addss   L(SP_ONE)(%rip), %xmm0  /* 1.0 + x */
+       /* Return 1.0 with inexact raised, except for x==0 */
+       ret
+
+       .p2align        4
+L(special_paths):
+       /* Here if 125*log(2)<=|x| */
+       shrl    $31, %eax               /* Get sign bit of x, and depending on it: */
+       lea     L(SP_RANGE)(%rip), %rdx /* load over/underflow bound */
+       cmpl    (%rdx,%rax,4), %ecx     /* |x|<under/overflow bound ? */
+       jbe     L(near_under_or_overflow)
+
+       /* Here if |x|>under/overflow bound */
+       cmpl    $0x7f800000, %ecx       /* |x| is finite ? */
+       jae     L(arg_inf_or_nan)
+
+       /* Here if |x|>under/overflow bound, and x is finite */
+       testq   %rax, %rax              /* sign of x nonzero ? */
+       je      L(res_overflow)
+
+       /* Here if -inf<x<underflow bound (x<0) */
+       movss   L(SP_SMALL)(%rip), %xmm0/* load small value 2^(-100) */
+       mulss   %xmm0, %xmm0            /* Return underflowed result (zero or subnormal) */
+       ret
+
+       .p2align        4
+L(res_overflow):
+       /* Here if overflow bound<x<inf (x>0) */
+       movss   L(SP_LARGE)(%rip), %xmm0/* load large value 2^100 */
+       mulss   %xmm0, %xmm0            /* Return overflowed result (Inf or max normal) */
+       ret
+
+       .p2align        4
+L(arg_inf_or_nan):
+       /* Here if |x| is Inf or NAN */
+       jne     L(arg_nan)      /* |x| is Inf ? */
+
+       /* Here if |x| is Inf */
+       lea     L(SP_INF_0)(%rip), %rdx /* depending on sign of x: */
+       movss   (%rdx,%rax,4), %xmm0    /* return zero or Inf */
+       ret
+
+       .p2align        4
+L(arg_nan):
+       /* Here if |x| is NaN */
+       addss   %xmm0, %xmm0            /* Return x+x (raise invalid) */
+       ret
+
+       .p2align        4
+L(near_under_or_overflow):
+       /* Here if 125*log(2)<=|x|<under/overflow bound */
+       cvtsd2ss        %xmm2, %xmm2    /* SP x*K/log(2)+RS */
+       movd    %xmm2, %eax             /* bits of n*K+j with trash */
+       subss   L(SP_RS)(%rip), %xmm2   /* SP t=round(x*K/log(2)) */
+       movl    %eax, %edx              /* n*K+j with trash */
+       cvtss2sd        %xmm2, %xmm2    /* DP t */
+       andl    $0x3f, %eax             /* bits of j */
+       mulsd   L(DP_NLN2K)(%rip), %xmm2/* DP -t*log(2)/K */
+       andl    $0xffffffc0, %edx       /* bits of n */
+#ifdef __AVX__
+       vaddsd  %xmm1, %xmm2, %xmm0     /* DP y=x-t*log(2)/K */
+       vmulsd  %xmm0, %xmm0, %xmm2     /* DP z=y*y */
+#else
+       addsd   %xmm1, %xmm2            /* DP y=x-t*log(2)/K */
+       movaps  %xmm2, %xmm0            /* DP y */
+       mulsd   %xmm2, %xmm2            /* DP z=y*y */
+#endif
+       mulsd   %xmm2, %xmm4            /* DP P3*z */
+       addl    $0xffc0, %edx           /* bits of n + DP exponent bias */
+       mulsd   %xmm2, %xmm3            /* DP P2*z */
+       shlq    $46, %rdx               /* DP 2^n */
+       addsd   L(DP_P1)(%rip), %xmm4   /* DP P3*z+P1 */
+       addsd   L(DP_P0)(%rip), %xmm3   /* DP P2*z+P0 */
+       movd    %rdx, %xmm1             /* DP 2^n */
+       mulsd   %xmm2, %xmm4            /* DP (P3*z+P1)*z */
+       mulsd   %xmm3, %xmm0            /* DP (P2*z+P0)*y */
+       addsd   %xmm4, %xmm0            /* DP P(y) */
+       mulsd   (%rsi,%rax,8), %xmm0    /* DP P(y)*T[j] */
+       addsd   (%rsi,%rax,8), %xmm0    /* DP T[j]*(P(y)+1) */
+       mulsd   %xmm1, %xmm0            /* DP result=2^n*(T[j]*(P(y)+1)) */
+       cvtsd2ss        %xmm0, %xmm0    /* convert result to single precision */
+       ret
+END(__ieee754_expf)
+
+       .section .rodata, "a"
+       .p2align 3
+L(DP_T): /* table of double precision values 2^(j/K) for j=[0..K-1] */
+       .long   0x00000000, 0x3ff00000
+       .long   0x3e778061, 0x3ff02c9a
+       .long   0xd3158574, 0x3ff059b0
+       .long   0x18759bc8, 0x3ff08745
+       .long   0x6cf9890f, 0x3ff0b558
+       .long   0x32d3d1a2, 0x3ff0e3ec
+       .long   0xd0125b51, 0x3ff11301
+       .long   0xaea92de0, 0x3ff1429a
+       .long   0x3c7d517b, 0x3ff172b8
+       .long   0xeb6fcb75, 0x3ff1a35b
+       .long   0x3168b9aa, 0x3ff1d487
+       .long   0x88628cd6, 0x3ff2063b
+       .long   0x6e756238, 0x3ff2387a
+       .long   0x65e27cdd, 0x3ff26b45
+       .long   0xf51fdee1, 0x3ff29e9d
+       .long   0xa6e4030b, 0x3ff2d285
+       .long   0x0a31b715, 0x3ff306fe
+       .long   0xb26416ff, 0x3ff33c08
+       .long   0x373aa9cb, 0x3ff371a7
+       .long   0x34e59ff7, 0x3ff3a7db
+       .long   0x4c123422, 0x3ff3dea6
+       .long   0x21f72e2a, 0x3ff4160a
+       .long   0x6061892d, 0x3ff44e08
+       .long   0xb5c13cd0, 0x3ff486a2
+       .long   0xd5362a27, 0x3ff4bfda
+       .long   0x769d2ca7, 0x3ff4f9b2
+       .long   0x569d4f82, 0x3ff5342b
+       .long   0x36b527da, 0x3ff56f47
+       .long   0xdd485429, 0x3ff5ab07
+       .long   0x15ad2148, 0x3ff5e76f
+       .long   0xb03a5585, 0x3ff6247e
+       .long   0x82552225, 0x3ff66238
+       .long   0x667f3bcd, 0x3ff6a09e
+       .long   0x3c651a2f, 0x3ff6dfb2
+       .long   0xe8ec5f74, 0x3ff71f75
+       .long   0x564267c9, 0x3ff75feb
+       .long   0x73eb0187, 0x3ff7a114
+       .long   0x36cf4e62, 0x3ff7e2f3
+       .long   0x994cce13, 0x3ff82589
+       .long   0x9b4492ed, 0x3ff868d9
+       .long   0x422aa0db, 0x3ff8ace5
+       .long   0x99157736, 0x3ff8f1ae
+       .long   0xb0cdc5e5, 0x3ff93737
+       .long   0x9fde4e50, 0x3ff97d82
+       .long   0x82a3f090, 0x3ff9c491
+       .long   0x7b5de565, 0x3ffa0c66
+       .long   0xb23e255d, 0x3ffa5503
+       .long   0x5579fdbf, 0x3ffa9e6b
+       .long   0x995ad3ad, 0x3ffae89f
+       .long   0xb84f15fb, 0x3ffb33a2
+       .long   0xf2fb5e47, 0x3ffb7f76
+       .long   0x904bc1d2, 0x3ffbcc1e
+       .long   0xdd85529c, 0x3ffc199b
+       .long   0x2e57d14b, 0x3ffc67f1
+       .long   0xdcef9069, 0x3ffcb720
+       .long   0x4a07897c, 0x3ffd072d
+       .long   0xdcfba487, 0x3ffd5818
+       .long   0x03db3285, 0x3ffda9e6
+       .long   0x337b9b5f, 0x3ffdfc97
+       .long   0xe78b3ff6, 0x3ffe502e
+       .long   0xa2a490da, 0x3ffea4af
+       .long   0xee615a27, 0x3ffefa1b
+       .long   0x5b6e4540, 0x3fff5076
+       .long   0x819e90d8, 0x3fffa7c1
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_T), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_T))
+
+       .section .rodata.cst8,"aM",@progbits,8
+       .p2align 3
+L(DP_KLN2): /* double precision K/log(2) */
+       .long   0x652b82fe, 0x40571547
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_KLN2), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_KLN2))
+
+       .p2align 3
+L(DP_NLN2K): /* double precision -log(2)/K */
+       .long   0xfefa39ef, 0xbf862e42
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_NLN2K), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_NLN2K))
+
+       .p2align 3
+L(DP_RS): /* double precision 2^23+2^22 */
+       .long   0x00000000, 0x41680000
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_RS), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_RS))
+
+       .p2align 3
+L(DP_P3): /* double precision polynomial coefficient P3 */
+       .long   0xeb78fa85, 0x3fa56420
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_P3), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_P3))
+
+       .p2align 3
+L(DP_P1): /* double precision polynomial coefficient P1 */
+       .long   0x008d6118, 0x3fe00000
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_P1), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_P1))
+
+       .p2align 3
+L(DP_P2): /* double precision polynomial coefficient P2 */
+       .long   0xda752d4f, 0x3fc55550
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_P2), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_P2))
+
+       .p2align 3
+L(DP_P0): /* double precision polynomial coefficient P0 */
+       .long   0xffffe7c6, 0x3fefffff
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(DP_P0), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(DP_P0))
+
+       .p2align 2
+L(SP_RANGE): /* single precision overflow/underflow bounds */
+       .long   0x42b17217      /* if x>this bound, then result overflows */
+       .long   0x42cff1b4      /* if x<this bound, then result underflows */
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(SP_RANGE), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(SP_RANGE))
+
+       .p2align 2
+L(SP_INF_0):
+       .long   0x7f800000      /* single precision Inf */
+       .long   0               /* single precision zero */
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(SP_INF_0), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(SP_INF_0))
+
+       .section .rodata.cst4,"aM",@progbits,4
+       .p2align 2
+L(SP_RS): /* single precision 2^23+2^22 */
+       .long   0x4b400000
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(SP_RS), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(SP_RS))
+
+       .p2align 2
+L(SP_SMALL): /* single precision small value 2^(-100) */
+       .long   0x0d800000
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(SP_SMALL), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(SP_SMALL))
+
+       .p2align 2
+L(SP_LARGE): /* single precision large value 2^100 */
+       .long   0x71800000
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(SP_LARGE), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(SP_LARGE))
+
+       .p2align 2
+L(SP_ONE): /* single precision 1.0 */
+       .long   0x3f800000
+       ASM_TYPE_DIRECTIVE(L(SP_ONE), @object)
+       ASM_SIZE_DIRECTIVE(L(SP_ONE))
+
+strong_alias (__ieee754_expf, __expf_finite)