| 1 | /*  Copyright (C) 2017  Povilas Kanapickas <povilas@radix.lt> | 
|---|
| 2 |  | 
|---|
| 3 | Distributed under the Boost Software License, Version 1.0. | 
|---|
| 4 | (See accompanying file LICENSE_1_0.txt or copy at | 
|---|
| 5 | http://www.boost.org/LICENSE_1_0.txt) | 
|---|
| 6 | */ | 
|---|
| 7 |  | 
|---|
| 8 | #ifndef LIBSIMDPP_SIMDPP_DETAIL_INSN_I_POPCNT_H | 
|---|
| 9 | #define LIBSIMDPP_SIMDPP_DETAIL_INSN_I_POPCNT_H | 
|---|
| 10 |  | 
|---|
| 11 | #ifndef LIBSIMDPP_SIMD_H | 
|---|
| 12 | #error "This file must be included through simd.h" | 
|---|
| 13 | #endif | 
|---|
| 14 |  | 
|---|
| 15 | #include <simdpp/types.h> | 
|---|
| 16 | #include <simdpp/core/bit_and.h> | 
|---|
| 17 | #include <simdpp/core/extract.h> | 
|---|
| 18 | #include <simdpp/core/i_add.h> | 
|---|
| 19 | #include <simdpp/core/i_shift_r.h> | 
|---|
| 20 | #include <simdpp/core/i_sub.h> | 
|---|
| 21 | #include <simdpp/core/i_mul.h> | 
|---|
| 22 | #include <simdpp/core/insert.h> | 
|---|
| 23 | #include <simdpp/detail/null/bitwise.h> | 
|---|
| 24 | #include <simdpp/detail/width.h> | 
|---|
| 25 | #include <simdpp/detail/vector_array_macros.h> | 
|---|
| 26 |  | 
|---|
| 27 | namespace simdpp { | 
|---|
| 28 | namespace SIMDPP_ARCH_NAMESPACE { | 
|---|
| 29 | namespace detail { | 
|---|
| 30 | namespace insn { | 
|---|
| 31 |  | 
|---|
| 32 | template<class V> SIMDPP_INL | 
|---|
| 33 | V v_emul_popcnt_u8(const V& a) | 
|---|
| 34 | { | 
|---|
| 35 | // We're using 16-bit ops because on SSE/AVX no 8-bit shift is available | 
|---|
| 36 | // There's no difference on other architectures | 
|---|
| 37 | using w_b16 = typename same_width<V>::u16; | 
|---|
| 38 |  | 
|---|
| 39 | w_b16 p = (w_b16)a; | 
|---|
| 40 | w_b16 m55 = splat(0x5555); | 
|---|
| 41 | w_b16 m33 = splat(0x3333); | 
|---|
| 42 | w_b16 m0f = splat(0x0f0f); | 
|---|
| 43 |  | 
|---|
| 44 | p = sub(p, bit_and(shift_r<1>(p), m55)); | 
|---|
| 45 | p = add(bit_and(p, m33), bit_and(shift_r<2>(p), m33)); | 
|---|
| 46 | p = bit_and(add(p, shift_r<4>(p)), m0f); | 
|---|
| 47 | return (V) p; | 
|---|
| 48 | } | 
|---|
| 49 |  | 
|---|
| 50 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 51 | uint8<16> i_popcnt(const uint8<16>& a) | 
|---|
| 52 | { | 
|---|
| 53 | #if SIMDPP_USE_NULL | 
|---|
| 54 | uint8<16> r; | 
|---|
| 55 | for (unsigned i = 0; i < a.length; i++) { | 
|---|
| 56 | r.el(i) = detail::null::el_popcnt8(a.el(i)); | 
|---|
| 57 | } | 
|---|
| 58 | return r; | 
|---|
| 59 | #elif SIMDPP_USE_NEON | 
|---|
| 60 | return vcntq_u8(a.native()); | 
|---|
| 61 | #elif SIMDPP_USE_VSX_207 | 
|---|
| 62 | return vec_vpopcnt(a.native()); | 
|---|
| 63 | #elif SIMDPP_USE_MSA | 
|---|
| 64 | return (v16u8) __msa_pcnt_b((v16i8) a.native()); | 
|---|
| 65 | #else | 
|---|
| 66 | return v_emul_popcnt_u8(a); | 
|---|
| 67 | #endif | 
|---|
| 68 | } | 
|---|
| 69 |  | 
|---|
| 70 | #if SIMDPP_USE_AVX2 | 
|---|
| 71 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 72 | uint8<32> i_popcnt(const uint8<32>& a) | 
|---|
| 73 | { | 
|---|
| 74 | return v_emul_popcnt_u8(a); | 
|---|
| 75 | } | 
|---|
| 76 | #endif | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 | #if SIMDPP_USE_AVX512BW | 
|---|
| 79 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 80 | uint8<64> i_popcnt(const uint8<64>& a) | 
|---|
| 81 | { | 
|---|
| 82 | return v_emul_popcnt_u8(a); | 
|---|
| 83 | } | 
|---|
| 84 | #endif | 
|---|
| 85 |  | 
|---|
| 86 | // ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 | template<class V> SIMDPP_INL | 
|---|
| 89 | V v_emul_popcnt_u16(const V& a) | 
|---|
| 90 | { | 
|---|
| 91 | V p = a; | 
|---|
| 92 | V m55 = splat(0x5555); | 
|---|
| 93 | V m33 = splat(0x3333); | 
|---|
| 94 | V m0f = splat(0x0f0f); | 
|---|
| 95 | V res_mask = splat(0x00ff); | 
|---|
| 96 |  | 
|---|
| 97 |  | 
|---|
| 98 | p = sub(p, bit_and(shift_r<1>(p), m55)); | 
|---|
| 99 | p = add(bit_and(p, m33), bit_and(shift_r<2>(p), m33)); | 
|---|
| 100 | p = bit_and(add(p, shift_r<4>(p)), m0f); | 
|---|
| 101 | p = add(p, shift_r<8>(p)); | 
|---|
| 102 | p = bit_and(p, res_mask); | 
|---|
| 103 | return p; | 
|---|
| 104 | } | 
|---|
| 105 |  | 
|---|
| 106 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 107 | uint16<8> i_popcnt(const uint16<8>& a) | 
|---|
| 108 | { | 
|---|
| 109 | #if SIMDPP_USE_NULL | 
|---|
| 110 | uint16<8> r; | 
|---|
| 111 | for (unsigned i = 0; i < a.length; i++) { | 
|---|
| 112 | r.el(i) = detail::null::el_popcnt16(a.el(i)); | 
|---|
| 113 | } | 
|---|
| 114 | return r; | 
|---|
| 115 | #elif SIMDPP_USE_NEON | 
|---|
| 116 | uint8x16_t p8 = vcntq_u8(vreinterpretq_u8_u16(a.native())); | 
|---|
| 117 | return vpaddlq_u8(p8); | 
|---|
| 118 | #elif SIMDPP_USE_VSX_207 | 
|---|
| 119 | return vec_vpopcnt(a.native()); | 
|---|
| 120 | #elif SIMDPP_USE_MSA | 
|---|
| 121 | return (v8u16) __msa_pcnt_h((v8i16) a.native()); | 
|---|
| 122 | #else | 
|---|
| 123 | return v_emul_popcnt_u16(a); | 
|---|
| 124 | #endif | 
|---|
| 125 | } | 
|---|
| 126 |  | 
|---|
| 127 | #if SIMDPP_USE_AVX2 | 
|---|
| 128 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 129 | uint16<16> i_popcnt(const uint16<16>& a) | 
|---|
| 130 | { | 
|---|
| 131 | return v_emul_popcnt_u16(a); | 
|---|
| 132 | } | 
|---|
| 133 | #endif | 
|---|
| 134 |  | 
|---|
| 135 | #if SIMDPP_USE_AVX512BW | 
|---|
| 136 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 137 | uint16<32> i_popcnt(const uint16<32>& a) | 
|---|
| 138 | { | 
|---|
| 139 | return v_emul_popcnt_u16(a); | 
|---|
| 140 | } | 
|---|
| 141 | #endif | 
|---|
| 142 |  | 
|---|
| 143 | // ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 | template<class V> SIMDPP_INL | 
|---|
| 146 | V v_emul_popcnt_u32(const V& a) | 
|---|
| 147 | { | 
|---|
| 148 | V p = a; | 
|---|
| 149 | V m55 = splat(0x55555555); | 
|---|
| 150 | V m33 = splat(0x33333333); | 
|---|
| 151 | V m0f = splat(0x0f0f0f0f); | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 | p = sub(p, bit_and(shift_r<1>(p), m55)); | 
|---|
| 154 | p = add(bit_and(p, m33), bit_and(shift_r<2>(p), m33)); | 
|---|
| 155 | p = bit_and(add(p, shift_r<4>(p)), m0f); | 
|---|
| 156 | #if SIMDPP_USE_SSE4_1 || SIMDPP_USE_NEON || SIMDPP_USE_MSA | 
|---|
| 157 | V m01 = splat(0x01010101); | 
|---|
| 158 | // rather than doing 2 adds + 2 shifts we can do 1 mul + 1 shift | 
|---|
| 159 | p = shift_r<24>(mul_lo(p, m01)); | 
|---|
| 160 | #else | 
|---|
| 161 | V res_mask = splat(0x000000ff); | 
|---|
| 162 | p = add(p, shift_r<8>(p)); | 
|---|
| 163 | p = add(p, shift_r<16>(p)); | 
|---|
| 164 | p = bit_and(p, res_mask); | 
|---|
| 165 | #endif | 
|---|
| 166 | return p; | 
|---|
| 167 | } | 
|---|
| 168 |  | 
|---|
| 169 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 170 | uint32<4> i_popcnt(const uint32<4>& a) | 
|---|
| 171 | { | 
|---|
| 172 | #if SIMDPP_USE_NULL | 
|---|
| 173 | uint32<4> r; | 
|---|
| 174 | for (unsigned i = 0; i < a.length; i++) { | 
|---|
| 175 | r.el(i) = detail::null::el_popcnt32(a.el(i)); | 
|---|
| 176 | } | 
|---|
| 177 | return r; | 
|---|
| 178 | #elif SIMDPP_USE_X86_POPCNT_INSN | 
|---|
| 179 | // slightly faster than the vectorized version | 
|---|
| 180 | unsigned a0 = _mm_popcnt_u32(extract<0>(a)); | 
|---|
| 181 | unsigned a1 = _mm_popcnt_u32(extract<1>(a)); | 
|---|
| 182 | unsigned a2 = _mm_popcnt_u32(extract<2>(a)); | 
|---|
| 183 | unsigned a3 = _mm_popcnt_u32(extract<3>(a)); | 
|---|
| 184 | uint16<8> r = _mm_cvtsi32_si128(a0); | 
|---|
| 185 | r = insert<2>(r, a1); | 
|---|
| 186 | r = insert<4>(r, a2); | 
|---|
| 187 | r = insert<6>(r, a3); | 
|---|
| 188 | return (uint32<4>) r; | 
|---|
| 189 | #elif SIMDPP_USE_NEON | 
|---|
| 190 | uint8x16_t p8 = vcntq_u8(vreinterpretq_u8_u32(a.native())); | 
|---|
| 191 | uint16x8_t p16 = vpaddlq_u8(p8); | 
|---|
| 192 | return vpaddlq_u16(p16); | 
|---|
| 193 | #elif SIMDPP_USE_VSX_207 | 
|---|
| 194 | return vec_vpopcnt(a.native()); | 
|---|
| 195 | #elif SIMDPP_USE_MSA | 
|---|
| 196 | return (v4u32) __msa_pcnt_w((v4i32) a.native()); | 
|---|
| 197 | #else | 
|---|
| 198 | return v_emul_popcnt_u32(a); | 
|---|
| 199 | #endif | 
|---|
| 200 | } | 
|---|
| 201 |  | 
|---|
| 202 | #if SIMDPP_USE_AVX2 | 
|---|
| 203 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 204 | uint32<8> i_popcnt(const uint32<8>& a) | 
|---|
| 205 | { | 
|---|
| 206 | return v_emul_popcnt_u32(a); | 
|---|
| 207 | } | 
|---|
| 208 | #endif | 
|---|
| 209 |  | 
|---|
| 210 | #if SIMDPP_USE_AVX512F | 
|---|
| 211 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 212 | uint32<16> i_popcnt(const uint32<16>& a) | 
|---|
| 213 | { | 
|---|
| 214 | // TODO: support AVX512VPOPCNTDQ | 
|---|
| 215 | return v_emul_popcnt_u32(a); | 
|---|
| 216 | } | 
|---|
| 217 | #endif | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 | // ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 220 |  | 
|---|
| 221 | template<class V> SIMDPP_INL | 
|---|
| 222 | V v_emul_popcnt_u64(const V& a) | 
|---|
| 223 | { | 
|---|
| 224 | V p = a; | 
|---|
| 225 | V m55 = splat(0x5555555555555555); | 
|---|
| 226 | V m33 = splat(0x3333333333333333); | 
|---|
| 227 | V m0f = splat(0x0f0f0f0f0f0f0f0f); | 
|---|
| 228 | V res_mask = splat(0x00000000000000ff); | 
|---|
| 229 |  | 
|---|
| 230 |  | 
|---|
| 231 | p = sub(p, bit_and(shift_r<1>(p), m55)); | 
|---|
| 232 | p = add(bit_and(p, m33), bit_and(shift_r<2>(p), m33)); | 
|---|
| 233 | p = bit_and(add(p, shift_r<4>(p)), m0f); | 
|---|
| 234 | p = add(p, shift_r<8>(p)); | 
|---|
| 235 | p = add(p, shift_r<16>(p)); | 
|---|
| 236 | p = add(p, shift_r<32>(p)); | 
|---|
| 237 | p = bit_and(p, res_mask); | 
|---|
| 238 | return p; | 
|---|
| 239 | } | 
|---|
| 240 |  | 
|---|
| 241 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 242 | uint64<2> i_popcnt(const uint64<2>& a) | 
|---|
| 243 | { | 
|---|
| 244 | #if SIMDPP_USE_NULL | 
|---|
| 245 | uint64<2> r; | 
|---|
| 246 | for (unsigned i = 0; i < a.length; i++) { | 
|---|
| 247 | r.el(i) = detail::null::el_popcnt64(a.el(i)); | 
|---|
| 248 | } | 
|---|
| 249 | return r; | 
|---|
| 250 | #elif SIMDPP_USE_X86_POPCNT_INSN | 
|---|
| 251 | unsigned a0, a1; | 
|---|
| 252 | #if SIMDPP_64_BITS | 
|---|
| 253 | a0 = _mm_popcnt_u64(extract<0>(a)); | 
|---|
| 254 | a1 = _mm_popcnt_u64(extract<1>(a)); | 
|---|
| 255 | #else | 
|---|
| 256 | uint32<4> a32; a32 = a; | 
|---|
| 257 | a0 =  _mm_popcnt_u32(extract<0>(a32)); | 
|---|
| 258 | a0 += _mm_popcnt_u32(extract<1>(a32)); | 
|---|
| 259 | a1 =  _mm_popcnt_u32(extract<2>(a32)); | 
|---|
| 260 | a1 += _mm_popcnt_u32(extract<3>(a32)); | 
|---|
| 261 | #endif | 
|---|
| 262 | uint16<8> r = _mm_cvtsi32_si128(a0); | 
|---|
| 263 | r = insert<4>(r, a1); | 
|---|
| 264 | return (uint64<2>) r; | 
|---|
| 265 | #elif SIMDPP_USE_SSE2 | 
|---|
| 266 | uint8<16> p8 = v_emul_popcnt_u8((uint8<16>) a); | 
|---|
| 267 | return _mm_sad_epu8(p8.native(), _mm_setzero_si128()); | 
|---|
| 268 | #elif SIMDPP_USE_NEON | 
|---|
| 269 | uint8x16_t p8 = vcntq_u8(vreinterpretq_u8_u64(a.native())); | 
|---|
| 270 | uint16x8_t p16 = vpaddlq_u8(p8); | 
|---|
| 271 | uint32x4_t p32 = vpaddlq_u16(p16); | 
|---|
| 272 | return vpaddlq_u32(p32); | 
|---|
| 273 | #elif SIMDPP_USE_VSX_207 | 
|---|
| 274 | return vec_vpopcnt(a.native()); | 
|---|
| 275 | #elif SIMDPP_USE_MSA | 
|---|
| 276 | return (v2u64) __msa_pcnt_d((v2i64) a.native()); | 
|---|
| 277 | #else | 
|---|
| 278 | return v_emul_popcnt_u64(a); | 
|---|
| 279 | #endif | 
|---|
| 280 | } | 
|---|
| 281 |  | 
|---|
| 282 | #if SIMDPP_USE_AVX2 | 
|---|
| 283 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 284 | uint64<4> i_popcnt(const uint64<4>& a) | 
|---|
| 285 | { | 
|---|
| 286 | #if SIMDPP_USE_X86_POPCNT_INSN && SIMDPP_64_BITS | 
|---|
| 287 | uint64<2> a0, a1; | 
|---|
| 288 | split(a, a0, a1); | 
|---|
| 289 | a0 = i_popcnt(a0); | 
|---|
| 290 | a1 = i_popcnt(a1); | 
|---|
| 291 | return combine(a0, a1); | 
|---|
| 292 | #else | 
|---|
| 293 | uint8<32> p8 = v_emul_popcnt_u8((uint8<32>) a); | 
|---|
| 294 | return _mm256_sad_epu8(p8.native(), _mm256_setzero_si256()); | 
|---|
| 295 | #endif | 
|---|
| 296 | } | 
|---|
| 297 | #endif | 
|---|
| 298 |  | 
|---|
| 299 | #if SIMDPP_USE_AVX512F | 
|---|
| 300 | static SIMDPP_INL | 
|---|
| 301 | uint64<8> i_popcnt(const uint64<8>& a) | 
|---|
| 302 | { | 
|---|
| 303 | // TODO: support AVX512VPOPCNTDQ | 
|---|
| 304 | #if SIMDPP_USE_AVX512BW | 
|---|
| 305 | uint8<64> p8 = v_emul_popcnt_u8((uint8<64>) a); | 
|---|
| 306 | return _mm512_sad_epu8(p8.native(), _mm512_setzero_si512()); | 
|---|
| 307 | #else | 
|---|
| 308 | return v_emul_popcnt_u64(a); | 
|---|
| 309 | #endif | 
|---|
| 310 | } | 
|---|
| 311 | #endif | 
|---|
| 312 |  | 
|---|
| 313 | // ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 314 |  | 
|---|
| 315 | template<class V> SIMDPP_INL | 
|---|
| 316 | V i_popcnt(const V& a) | 
|---|
| 317 | { | 
|---|
| 318 | SIMDPP_VEC_ARRAY_IMPL1(V, i_popcnt, a) | 
|---|
| 319 | } | 
|---|
| 320 |  | 
|---|
| 321 |  | 
|---|
| 322 | } // namespace insn | 
|---|
| 323 | } // namespace detail | 
|---|
| 324 | } // namespace SIMDPP_ARCH_NAMESPACE | 
|---|
| 325 | } // namespace simdpp | 
|---|
| 326 |  | 
|---|
| 327 | #endif | 
|---|
| 328 |  | 
|---|
| 329 |  | 
|---|