]> sourceware.org Git - glibc.git/commitdiff
powerpc: Add optimized rawmemchr for POWER10
authorMatheus Castanho <msc@linux.ibm.com>
Tue, 11 May 2021 20:53:07 +0000 (17:53 -0300)
committerMatheus Castanho <msc@linux.ibm.com>
Mon, 17 May 2021 13:30:35 +0000 (10:30 -0300)
Reuse code for optimized strlen to implement a faster version of rawmemchr.
This takes advantage of the same benefits provided by the strlen implementation,
but needs some extra steps. __strlen_power10 code should be unchanged after this
change.

rawmemchr returns a pointer to the char found, while strlen returns only the
length, so we have to take that into account when preparing the return value.

To quickly check 64B, the loop on __strlen_power10 merges the whole block into
16B by using unsigned minimum vector operations (vminub) and checks if there are
any \0 on the resulting vector. The same code is used by rawmemchr if the char c
is 0. However, this approach does not work when c != 0.  We first need to
subtract each byte by c, so that the value we are looking for is converted to a
0, then taking the minimum and checking for nulls works again.

The new code branches after it has compared ~256 bytes and chooses which of the
two strategies above will be used in the main loop, based on the char c. This
extra branch adds some overhead (~5%) for length ~256, but is quickly amortized
by the faster loop for larger sizes.

Compared to __rawmemchr_power9, this version is ~20% faster for length < 256.
Because of the optimized main loop, the improvement becomes ~35% for c != 0
and ~50% for c = 0 for strings longer than 256.

Reviewed-by: Lucas A. M. Magalhaes <lamm@linux.ibm.com>
Reviewed-by: Raphael M Zinsly <rzinsly@linux.ibm.com>
sysdeps/powerpc/powerpc64/le/power10/rawmemchr.S [new file with mode: 0644]
sysdeps/powerpc/powerpc64/le/power10/strlen.S
sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/Makefile
sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/ifunc-impl-list.c
sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/rawmemchr-power10.S [new file with mode: 0644]
sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/rawmemchr.c

diff --git a/sysdeps/powerpc/powerpc64/le/power10/rawmemchr.S b/sysdeps/powerpc/powerpc64/le/power10/rawmemchr.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5351c26
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,22 @@
+/* Optimized rawmemchr implementation for POWER10 LE.
+   Copyright (C) 2021 Free Software Foundation, Inc.
+   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, see
+   <https://www.gnu.org/licenses/>.  */
+
+#include <sysdep.h>
+
+#define USE_AS_RAWMEMCHR 1
+#include <sysdeps/powerpc/powerpc64/le/power10/strlen.S>
index ca7e9eb3d84c9b009e8e911887a4e65ab3ef734f..dda5282f1b9a07cfa3c1992777af203352f61d26 100644 (file)
 
 #include <sysdep.h>
 
-#ifndef STRLEN
-# define STRLEN __strlen
-# define DEFINE_STRLEN_HIDDEN_DEF 1
-#endif
+/* To reuse the code for rawmemchr, we have some extra steps compared to the
+   strlen implementation:
+      - Sum the initial value of r3 with the position at which the char was
+        found, to guarantee we return a pointer and not the length.
+      - In the main loop, subtract each byte by the char we are looking for,
+        so we can keep using vminub to quickly check 64B at once.  */
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+# ifndef RAWMEMCHR
+#  define FUNCNAME __rawmemchr
+# else
+#  define FUNCNAME RAWMEMCHR
+# endif
+# define MCOUNT_NARGS 2
+# define VREG_ZERO v20
+# define OFF_START_LOOP 256
+# define RAWMEMCHR_SUBTRACT_VECTORS \
+       vsububm   v4,v4,v18;        \
+       vsububm   v5,v5,v18;        \
+       vsububm   v6,v6,v18;        \
+       vsububm   v7,v7,v18;
+# define TAIL(vreg,increment)     \
+       vctzlsbb  r4,vreg;         \
+       addi      r4,r4,increment; \
+       add       r3,r5,r4;        \
+       blr
+
+#else /* strlen */
+
+# ifndef STRLEN
+#  define FUNCNAME __strlen
+#  define DEFINE_STRLEN_HIDDEN_DEF 1
+# else
+#  define FUNCNAME STRLEN
+# endif
+# define MCOUNT_NARGS 1
+# define VREG_ZERO v18
+# define OFF_START_LOOP 192
+# define TAIL(vreg,increment)     \
+       vctzlsbb  r4,vreg;         \
+       subf      r3,r3,r5;        \
+       addi      r4,r4,increment; \
+       add       r3,r3,r4;        \
+       blr
+#endif /* USE_AS_RAWMEMCHR */
 
 /* TODO: Replace macros by the actual instructions when minimum binutils becomes
    >= 2.35.  This is used to keep compatibility with older versions.  */
        li        r6,offset;                \
        LXVP(v4+32,offset,addr);            \
        LXVP(v6+32,offset+32,addr);         \
+       RAWMEMCHR_SUBTRACT_VECTORS;         \
        vminub    v14,v4,v5;                \
        vminub    v15,v6,v7;                \
        vminub    v16,v14,v15;              \
-       vcmpequb. v0,v16,v18;               \
+       vcmpequb. v0,v16,VREG_ZERO;         \
        bne       cr6,L(label)
 
-#define TAIL(vreg,increment)      \
-       vctzlsbb  r4,vreg;         \
-       subf      r3,r3,r5;        \
-       addi      r4,r4,increment; \
-       add       r3,r3,r4;        \
-       blr
-
 /* Implements the function
 
    int [r3] strlen (const void *s [r3])
 
+   but when USE_AS_RAWMEMCHR is set, implements the function
+
+   void* [r3] rawmemchr (const void *s [r3], int c [r4])
+
    The implementation can load bytes past a matching byte, but only
    up to the next 64B boundary, so it never crosses a page.  */
 
 .machine power9
 
-ENTRY_TOCLESS (STRLEN, 4)
-       CALL_MCOUNT 1
+ENTRY_TOCLESS (FUNCNAME, 4)
+       CALL_MCOUNT MCOUNT_NARGS
 
-       vspltisb  v18,0
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+       xori    r5,r4,0xff
+
+       mtvsrd  v18+32,r4       /* matching char in v18  */
+       mtvsrd  v19+32,r5       /* non matching char in v19  */
+
+       vspltb  v18,v18,7       /* replicate  */
+       vspltb  v19,v19,7       /* replicate  */
+#else
        vspltisb  v19,-1
+#endif
+       vspltisb  VREG_ZERO,0
 
        /* Next 16B-aligned address. Prepare address for L(aligned).  */
        addi      r5,r3,16
@@ -90,16 +138,25 @@ ENTRY_TOCLESS (STRLEN, 4)
        vcmpequb. v6,v0,v18
        beq       cr6,L(aligned)
 
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+       vctzlsbb  r6,v6
+       add       r3,r3,r6
+#else
        vctzlsbb  r3,v6
+#endif
        blr
 
-       /* Test next 176B, 16B at a time.  The main loop is optimized for longer
-          strings, so checking the first bytes in 16B chunks benefits a lot
-          small strings.  */
+       /* Test up to OFF_START_LOOP-16 bytes in 16B chunks.  The main loop is
+          optimized for longer strings, so checking the first bytes in 16B
+          chunks benefits a lot small strings.  */
        .p2align 5
 L(aligned):
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+       cmpdi   cr5,r4,0        /* Check if c == 0.  This will be useful to
+                                 choose how we will perform the main loop.  */
+#endif
        /* Prepare address for the loop.  */
-       addi      r4,r3,192
+       addi      r4,r3,OFF_START_LOOP
        clrrdi    r4,r4,6
 
        CHECK16(v0,0,r5,tail1)
@@ -113,15 +170,43 @@ L(aligned):
        CHECK16(v8,128,r5,tail9)
        CHECK16(v9,144,r5,tail10)
        CHECK16(v10,160,r5,tail11)
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+       CHECK16(v0,176,r5,tail12)
+       CHECK16(v1,192,r5,tail13)
+       CHECK16(v2,208,r5,tail14)
+       CHECK16(v3,224,r5,tail15)
+#endif
 
        addi      r5,r4,128
 
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+       /* If c == 0, use the same loop as strlen, without the vsububm.  */
+       beq     cr5,L(loop)
+
+       /* This is very similar to the block after L(loop), the difference is
+          that here RAWMEMCHR_SUBTRACT_VECTORS is not empty, and we subtract
+          each byte loaded by the char we are looking for, this way we can keep
+          using vminub to merge the results and checking for nulls.  */
+       .p2align 5
+L(rawmemchr_loop):
+       CHECK64(0,r4,pre_tail_64b)
+       CHECK64(64,r4,pre_tail_64b)
+       addi      r4,r4,256
+
+       CHECK64(0,r5,tail_64b)
+       CHECK64(64,r5,tail_64b)
+       addi      r5,r5,256
+
+       b         L(rawmemchr_loop)
+#endif
        /* Switch to a more aggressive approach checking 64B each time.  Use 2
           pointers 128B apart and unroll the loop once to make the pointer
           updates and usages separated enough to avoid stalls waiting for
           address calculation.  */
        .p2align 5
 L(loop):
+#undef RAWMEMCHR_SUBTRACT_VECTORS
+#define RAWMEMCHR_SUBTRACT_VECTORS /* nothing */
        CHECK64(0,r4,pre_tail_64b)
        CHECK64(64,r4,pre_tail_64b)
        addi      r4,r4,256
@@ -140,10 +225,10 @@ L(tail_64b):
           block and mark it in its corresponding VR.  lxvp vx,0(ry) puts the
           low 16B bytes into vx+1, and the high into vx, so the order here is
           v5, v4, v7, v6.  */
-       vcmpequb  v1,v5,v18
-       vcmpequb  v2,v4,v18
-       vcmpequb  v3,v7,v18
-       vcmpequb  v4,v6,v18
+       vcmpequb  v1,v5,VREG_ZERO
+       vcmpequb  v2,v4,VREG_ZERO
+       vcmpequb  v3,v7,VREG_ZERO
+       vcmpequb  v4,v6,VREG_ZERO
 
        /* Take into account the other 64B blocks we had already checked.  */
        add     r5,r5,r6
@@ -165,7 +250,9 @@ L(tail_64b):
        or        r10,r8,r7
 
        cnttzd    r0,r10          /* Count trailing zeros before the match.  */
+#ifndef USE_AS_RAWMEMCHR
        subf      r5,r3,r5
+#endif
        add       r3,r5,r0        /* Compute final length.  */
        blr
 
@@ -213,9 +300,32 @@ L(tail10):
 L(tail11):
        TAIL(v10,160)
 
-END (STRLEN)
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+       .p2align  5
+L(tail12):
+       TAIL(v0,176)
+
+       .p2align  5
+L(tail13):
+       TAIL(v1,192)
+
+       .p2align  5
+L(tail14):
+       TAIL(v2,208)
+
+       .p2align  5
+L(tail15):
+       TAIL(v3,224)
+#endif
+
+END (FUNCNAME)
 
-#ifdef DEFINE_STRLEN_HIDDEN_DEF
+#ifdef USE_AS_RAWMEMCHR
+weak_alias (__rawmemchr,rawmemchr)
+libc_hidden_builtin_def (__rawmemchr)
+#else
+# ifdef DEFINE_STRLEN_HIDDEN_DEF
 weak_alias (__strlen, strlen)
 libc_hidden_builtin_def (strlen)
+# endif
 #endif
index ea50b6167462db573ae483a89ab48709c997c57b..e6e013db17990171cd6e05c92fa005a048549737 100644 (file)
@@ -33,9 +33,9 @@ sysdep_routines += memcpy-power8-cached memcpy-power7 memcpy-a2 memcpy-power6 \
 
 ifneq (,$(filter %le,$(config-machine)))
 sysdep_routines += memcpy-power10 memmove-power10 memset-power10 \
+                  rawmemchr-power9 rawmemchr-power10 \
                   strcmp-power9 strncmp-power9 strcpy-power9 stpcpy-power9 \
-                  rawmemchr-power9 strlen-power9 strncpy-power9 stpncpy-power9 \
-                  strlen-power10
+                  strlen-power9 strncpy-power9 stpncpy-power9 strlen-power10
 endif
 CFLAGS-strncase-power7.c += -mcpu=power7 -funroll-loops
 CFLAGS-strncase_l-power7.c += -mcpu=power7 -funroll-loops
index b123c6a3d328ab215d1e847ee7e7ffa3149d9700..a92b67448eb5d0f8e7eb46fa804fa29e22f3169b 100644 (file)
@@ -257,6 +257,10 @@ __libc_ifunc_impl_list (const char *name, struct libc_ifunc_impl *array,
   /* Support sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/rawmemchr.c.  */
   IFUNC_IMPL (i, name, rawmemchr,
 #ifdef __LITTLE_ENDIAN__
+             IFUNC_IMPL_ADD (array, i, rawmemchr,
+                             (hwcap2 & PPC_FEATURE2_ARCH_3_1)
+                              && (hwcap & PPC_FEATURE_HAS_VSX),
+                              __rawmemchr_power10)
              IFUNC_IMPL_ADD (array, i, rawmemchr,
                              hwcap2 & PPC_FEATURE2_ARCH_3_00,
                              __rawmemchr_power9)
diff --git a/sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/rawmemchr-power10.S b/sysdeps/powerpc/powerpc64/multiarch/rawmemchr-power10.S
new file mode 100644 (file)
index 0000000..bf1ed7e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,21 @@
+/* Optimized rawmemchr implementation for PowerPC64/POWER10.
+   Copyright (C) 2021 Free Software Foundation, Inc.
+   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, see
+   <https://www.gnu.org/licenses/>.  */
+
+#define RAWMEMCHR __rawmemchr_power10
+
+#include <sysdeps/powerpc/powerpc64/le/power10/rawmemchr.S>
index d906a4ea50a3b38d3906a5f3b9275ddf12b6ada2..c0ffea2b937682a350997a6abd8b047a7d887c99 100644 (file)
@@ -26,6 +26,7 @@ extern __typeof (__rawmemchr) __rawmemchr_ppc attribute_hidden;
 extern __typeof (__rawmemchr) __rawmemchr_power7 attribute_hidden;
 # ifdef __LITTLE_ENDIAN__
 extern __typeof (__rawmemchr) __rawmemchr_power9 attribute_hidden;
+extern __typeof (__rawmemchr) __rawmemchr_power10 attribute_hidden;
 # endif
 
 # undef __rawmemchr
@@ -34,6 +35,9 @@ extern __typeof (__rawmemchr) __rawmemchr_power9 attribute_hidden;
    ifunc symbol properly.  */
 libc_ifunc_redirected (__redirect___rawmemchr, __rawmemchr,
 # ifdef __LITTLE_ENDIAN__
+                    (hwcap2 & PPC_FEATURE2_ARCH_3_1)
+                    && (hwcap & PPC_FEATURE_HAS_VSX)
+                    ? __rawmemchr_power10 :
                       (hwcap2 & PPC_FEATURE2_ARCH_3_00)
                       ? __rawmemchr_power9 :
 # endif
This page took 0.055583 seconds and 5 git commands to generate.