xref: /aosp_15_r20/external/XNNPACK/src/f32-vsigmoid/gen/vsigmoid-avx2-rr1-p5-nr2fma-x56.c (revision 4bdc94577ba0e567308109d787f7fec7b531ce36)
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9 
10 #include <assert.h>
11 
12 #include <immintrin.h>
13 
14 #include <xnnpack/common.h>
15 #include <xnnpack/vunary.h>
16 
17 
xnn_f32_vsigmoid_ukernel__avx2_rr1_p5_nr2fma_x56(size_t n,const float * x,float * y,const union xnn_f32_sigmoid_params params[restrict XNN_MIN_ELEMENTS (1)])18 void xnn_f32_vsigmoid_ukernel__avx2_rr1_p5_nr2fma_x56(
19     size_t n,
20     const float* x,
21     float* y,
22     const union xnn_f32_sigmoid_params params[restrict XNN_MIN_ELEMENTS(1)])
23 {
24   assert(n % sizeof(float) == 0);
25 
26   const __m256 vsign_mask = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.sign_mask);
27   const __m256 vmagic_bias = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.magic_bias);
28   const __m256 vlog2e = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.log2e);
29   const __m256 vminus_ln2 = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.minus_ln2);
30   const __m256 vc5 = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.c5);
31   const __m256 vc4 = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.c4);
32   const __m256 vc3 = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.c3);
33   const __m256 vc2 = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.c2);
34   const __m256 vc1 = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.c1);
35   const __m256 vone = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.one);
36   const __m256 vdenorm_cutoff = _mm256_load_ps(params->avx2_rr1_p5.denorm_cutoff);
37 
38   for (; n >= 56 * sizeof(float); n -= 56 * sizeof(float)) {
39     const __m256 vx0 = _mm256_loadu_ps(x);
40     const __m256 vx1 = _mm256_loadu_ps(x + 8);
41     const __m256 vx2 = _mm256_loadu_ps(x + 16);
42     const __m256 vx3 = _mm256_loadu_ps(x + 24);
43     const __m256 vx4 = _mm256_loadu_ps(x + 32);
44     const __m256 vx5 = _mm256_loadu_ps(x + 40);
45     const __m256 vx6 = _mm256_loadu_ps(x + 48);
46     x += 56;
47 
48     const __m256 vz0 = _mm256_or_ps(vx0, vsign_mask);
49     const __m256 vz1 = _mm256_or_ps(vx1, vsign_mask);
50     const __m256 vz2 = _mm256_or_ps(vx2, vsign_mask);
51     const __m256 vz3 = _mm256_or_ps(vx3, vsign_mask);
52     const __m256 vz4 = _mm256_or_ps(vx4, vsign_mask);
53     const __m256 vz5 = _mm256_or_ps(vx5, vsign_mask);
54     const __m256 vz6 = _mm256_or_ps(vx6, vsign_mask);
55 
56     __m256 vn0 = _mm256_fmadd_ps(vz0, vlog2e, vmagic_bias);
57     __m256 vn1 = _mm256_fmadd_ps(vz1, vlog2e, vmagic_bias);
58     __m256 vn2 = _mm256_fmadd_ps(vz2, vlog2e, vmagic_bias);
59     __m256 vn3 = _mm256_fmadd_ps(vz3, vlog2e, vmagic_bias);
60     __m256 vn4 = _mm256_fmadd_ps(vz4, vlog2e, vmagic_bias);
61     __m256 vn5 = _mm256_fmadd_ps(vz5, vlog2e, vmagic_bias);
62     __m256 vn6 = _mm256_fmadd_ps(vz6, vlog2e, vmagic_bias);
63 
64     const __m256 vs0 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn0), 23));
65     const __m256 vs1 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn1), 23));
66     const __m256 vs2 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn2), 23));
67     const __m256 vs3 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn3), 23));
68     const __m256 vs4 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn4), 23));
69     const __m256 vs5 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn5), 23));
70     const __m256 vs6 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn6), 23));
71 
72     vn0 = _mm256_sub_ps(vn0, vmagic_bias);
73     vn1 = _mm256_sub_ps(vn1, vmagic_bias);
74     vn2 = _mm256_sub_ps(vn2, vmagic_bias);
75     vn3 = _mm256_sub_ps(vn3, vmagic_bias);
76     vn4 = _mm256_sub_ps(vn4, vmagic_bias);
77     vn5 = _mm256_sub_ps(vn5, vmagic_bias);
78     vn6 = _mm256_sub_ps(vn6, vmagic_bias);
79 
80     __m256 vt0 = _mm256_fmadd_ps(vn0, vminus_ln2, vz0);
81     __m256 vt1 = _mm256_fmadd_ps(vn1, vminus_ln2, vz1);
82     __m256 vt2 = _mm256_fmadd_ps(vn2, vminus_ln2, vz2);
83     __m256 vt3 = _mm256_fmadd_ps(vn3, vminus_ln2, vz3);
84     __m256 vt4 = _mm256_fmadd_ps(vn4, vminus_ln2, vz4);
85     __m256 vt5 = _mm256_fmadd_ps(vn5, vminus_ln2, vz5);
86     __m256 vt6 = _mm256_fmadd_ps(vn6, vminus_ln2, vz6);
87 
88     __m256 vp0 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt0, vc4);
89     __m256 vp1 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt1, vc4);
90     __m256 vp2 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt2, vc4);
91     __m256 vp3 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt3, vc4);
92     __m256 vp4 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt4, vc4);
93     __m256 vp5 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt5, vc4);
94     __m256 vp6 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt6, vc4);
95 
96     vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc3);
97     vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc3);
98     vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc3);
99     vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc3);
100     vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc3);
101     vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc3);
102     vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc3);
103 
104     vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc2);
105     vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc2);
106     vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc2);
107     vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc2);
108     vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc2);
109     vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc2);
110     vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc2);
111 
112     vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc1);
113     vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc1);
114     vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc1);
115     vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc1);
116     vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc1);
117     vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc1);
118     vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc1);
119 
120     vt0 = _mm256_mul_ps(vt0, vs0);
121     vt1 = _mm256_mul_ps(vt1, vs1);
122     vt2 = _mm256_mul_ps(vt2, vs2);
123     vt3 = _mm256_mul_ps(vt3, vs3);
124     vt4 = _mm256_mul_ps(vt4, vs4);
125     vt5 = _mm256_mul_ps(vt5, vs5);
126     vt6 = _mm256_mul_ps(vt6, vs6);
127 
128     const __m256 ve0 = _mm256_fmadd_ps(vt0, vp0, vs0);
129     const __m256 ve1 = _mm256_fmadd_ps(vt1, vp1, vs1);
130     const __m256 ve2 = _mm256_fmadd_ps(vt2, vp2, vs2);
131     const __m256 ve3 = _mm256_fmadd_ps(vt3, vp3, vs3);
132     const __m256 ve4 = _mm256_fmadd_ps(vt4, vp4, vs4);
133     const __m256 ve5 = _mm256_fmadd_ps(vt5, vp5, vs5);
134     const __m256 ve6 = _mm256_fmadd_ps(vt6, vp6, vs6);
135 
136     const __m256 vd0 = _mm256_add_ps(ve0, vone);
137     const __m256 vd1 = _mm256_add_ps(ve1, vone);
138     const __m256 vd2 = _mm256_add_ps(ve2, vone);
139     const __m256 vd3 = _mm256_add_ps(ve3, vone);
140     const __m256 vd4 = _mm256_add_ps(ve4, vone);
141     const __m256 vd5 = _mm256_add_ps(ve5, vone);
142     const __m256 vd6 = _mm256_add_ps(ve6, vone);
143 
144     __m256 vr0 = _mm256_rcp_ps(vd0);
145     __m256 vr1 = _mm256_rcp_ps(vd1);
146     __m256 vr2 = _mm256_rcp_ps(vd2);
147     __m256 vr3 = _mm256_rcp_ps(vd3);
148     __m256 vr4 = _mm256_rcp_ps(vd4);
149     __m256 vr5 = _mm256_rcp_ps(vd5);
150     __m256 vr6 = _mm256_rcp_ps(vd6);
151 
152     vr0 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr0, vd0, vone), vr0, vr0);
153     vr1 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr1, vd1, vone), vr1, vr1);
154     vr2 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr2, vd2, vone), vr2, vr2);
155     vr3 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr3, vd3, vone), vr3, vr3);
156     vr4 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr4, vd4, vone), vr4, vr4);
157     vr5 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr5, vd5, vone), vr5, vr5);
158     vr6 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr6, vd6, vone), vr6, vr6);
159 
160     vr0 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr0, vd0, vone), vr0, vr0);
161     vr1 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr1, vd1, vone), vr1, vr1);
162     vr2 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr2, vd2, vone), vr2, vr2);
163     vr3 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr3, vd3, vone), vr3, vr3);
164     vr4 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr4, vd4, vone), vr4, vr4);
165     vr5 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr5, vd5, vone), vr5, vr5);
166     vr6 = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr6, vd6, vone), vr6, vr6);
167 
168     __m256 vf0 = _mm256_mul_ps(ve0, vr0);
169     __m256 vf1 = _mm256_mul_ps(ve1, vr1);
170     __m256 vf2 = _mm256_mul_ps(ve2, vr2);
171     __m256 vf3 = _mm256_mul_ps(ve3, vr3);
172     __m256 vf4 = _mm256_mul_ps(ve4, vr4);
173     __m256 vf5 = _mm256_mul_ps(ve5, vr5);
174     __m256 vf6 = _mm256_mul_ps(ve6, vr6);
175 
176     vf0 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz0, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf0);
177     vf1 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz1, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf1);
178     vf2 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz2, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf2);
179     vf3 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz3, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf3);
180     vf4 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz4, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf4);
181     vf5 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz5, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf5);
182     vf6 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz6, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf6);
183 
184     vf0 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf0), vf0, vx0);
185     vf1 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf1), vf1, vx1);
186     vf2 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf2), vf2, vx2);
187     vf3 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf3), vf3, vx3);
188     vf4 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf4), vf4, vx4);
189     vf5 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf5), vf5, vx5);
190     vf6 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf6), vf6, vx6);
191 
192     _mm256_storeu_ps(y, vf0);
193     _mm256_storeu_ps(y + 8, vf1);
194     _mm256_storeu_ps(y + 16, vf2);
195     _mm256_storeu_ps(y + 24, vf3);
196     _mm256_storeu_ps(y + 32, vf4);
197     _mm256_storeu_ps(y + 40, vf5);
198     _mm256_storeu_ps(y + 48, vf6);
199     y += 56;
200   }
201   for (; n >= 8 * sizeof(float); n -= 8 * sizeof(float)) {
202     const __m256 vx = _mm256_loadu_ps(x);
203     x += 8;
204 
205     const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
206 
207     __m256 vn = _mm256_fmadd_ps(vz, vlog2e, vmagic_bias);
208     const __m256 vs = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn), 23));
209     vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
210 
211     __m256 vt = _mm256_fmadd_ps(vn, vminus_ln2, vz);
212 
213     __m256 vp = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt, vc4);
214     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc3);
215     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc2);
216     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc1);
217 
218     vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
219     const __m256 ve = _mm256_fmadd_ps(vt, vp, vs);
220 
221     const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
222     __m256 vr = _mm256_rcp_ps(vd);
223     vr = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr, vd, vone), vr, vr);
224     vr = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr, vd, vone), vr, vr);
225     __m256 vf = _mm256_mul_ps(ve, vr);
226 
227     vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
228     vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
229 
230     _mm256_storeu_ps(y, vf);
231     y += 8;
232   }
233   if XNN_UNLIKELY(n != 0) {
234     assert(n >= 1 * sizeof(float));
235     assert(n <= 7 * sizeof(float));
236     const __m256i vmask = _mm256_loadu_si256((const __m256i*) ((uintptr_t) &params->avx2_rr1_p5.mask_table[7] - n));
237 
238     const __m256 vx = _mm256_maskload_ps(x, vmask);
239 
240     const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
241 
242     __m256 vn = _mm256_fmadd_ps(vz, vlog2e, vmagic_bias);
243     const __m256 vs = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn), 23));
244     vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
245 
246     __m256 vt = _mm256_fmadd_ps(vn, vminus_ln2, vz);
247 
248     __m256 vp = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt, vc4);
249     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc3);
250     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc2);
251     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc1);
252 
253     vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
254     const __m256 ve = _mm256_fmadd_ps(vt, vp, vs);
255 
256     const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
257     __m256 vr = _mm256_rcp_ps(vd);
258     vr = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr, vd, vone), vr, vr);
259     vr = _mm256_fmadd_ps(_mm256_fnmadd_ps(vr, vd, vone), vr, vr);
260     __m256 vf = _mm256_mul_ps(ve, vr);
261 
262     vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
263     vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
264 
265     __m128 vf_lo = _mm256_castps256_ps128(vf);
266     if (n & (4 * sizeof(float))) {
267       _mm_storeu_ps(y, vf_lo);
268       vf_lo = _mm256_extractf128_ps(vf, 1);
269       y += 4;
270     }
271     if (n & (2 * sizeof(float))) {
272       _mm_storel_pi((__m64*) y, vf_lo);
273       vf_lo = _mm_movehl_ps(vf_lo, vf_lo);
274       y += 2;
275     }
276     if (n & (1 * sizeof(float))) {
277       _mm_store_ss(y, vf_lo);
278     }
279   }
280 }
281