fastmemcpy.h
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上传日期:2009-03-27
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源码类别:

多媒体

开发平台:

MultiPlatform

  1. /*****************************************************************************
  2.  * fastmemcpy.h : fast memcpy routines
  3.  *****************************************************************************
  4.  * $Id: fastmemcpy.h 6961 2004-03-05 17:34:23Z sam $
  5.  *
  6.  * Authors: various Linux kernel hackers
  7.  *          various MPlayer hackers
  8.  *          Nick Kurshev <nickols_k@mail.ru>
  9.  *
  10.  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  11.  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
  12.  * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  13.  * (at your option) any later version.
  14.  * 
  15.  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  16.  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17.  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  18.  * GNU General Public License for more details.
  19.  *
  20.  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  21.  * along with this program; if not, write to the Free Software
  22.  * Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111, USA.
  23.  *****************************************************************************/
  24. /*
  25.   aclib - advanced C library ;)
  26.   This file contains functions which improve and expand standard C-library
  27. */
  28. #define BLOCK_SIZE 4096
  29. #define CONFUSION_FACTOR 0
  30. /*Feel free to fine-tune the above 2, it might be possible to get some speedup with them :)*/
  31. /*#define STATISTICS*/
  32. #ifndef HAVE_SSE2
  33. /*
  34.    P3 processor has only one SSE decoder so can execute only 1 sse insn per
  35.    cpu clock, but it has 3 mmx decoders (include load/store unit)
  36.    and executes 3 mmx insns per cpu clock.
  37.    P4 processor has some chances, but after reading:
  38.    http://www.emulators.com/pentium4.htm
  39.    I have doubts. Anyway SSE2 version of this code can be written better.
  40. */
  41. #undef HAVE_SSE
  42. #endif
  43. /*
  44.  This part of code was taken by me from Linux-2.4.3 and slightly modified
  45. for MMX, MMX2, SSE instruction set. I have done it since linux uses page aligned
  46. blocks but mplayer uses weakly ordered data and original sources can not
  47. speedup them. Only using PREFETCHNTA and MOVNTQ together have effect!
  48. >From IA-32 Intel Architecture Software Developer's Manual Volume 1,
  49. Order Number 245470:
  50. "10.4.6. Cacheability Control, Prefetch, and Memory Ordering Instructions"
  51. Data referenced by a program can be temporal (data will be used again) or
  52. non-temporal (data will be referenced once and not reused in the immediate
  53. future). To make efficient use of the processor's caches, it is generally
  54. desirable to cache temporal data and not cache non-temporal data. Overloading
  55. the processor's caches with non-temporal data is sometimes referred to as
  56. "polluting the caches".
  57. The non-temporal data is written to memory with Write-Combining semantics.
  58. The PREFETCHh instructions permits a program to load data into the processor
  59. at a suggested cache level, so that it is closer to the processors load and
  60. store unit when it is needed. If the data is already present in a level of
  61. the cache hierarchy that is closer to the processor, the PREFETCHh instruction
  62. will not result in any data movement.
  63. But we should you PREFETCHNTA: Non-temporal data fetch data into location
  64. close to the processor, minimizing cache pollution.
  65. The MOVNTQ (store quadword using non-temporal hint) instruction stores
  66. packed integer data from an MMX register to memory, using a non-temporal hint.
  67. The MOVNTPS (store packed single-precision floating-point values using
  68. non-temporal hint) instruction stores packed floating-point data from an
  69. XMM register to memory, using a non-temporal hint.
  70. The SFENCE (Store Fence) instruction controls write ordering by creating a
  71. fence for memory store operations. This instruction guarantees that the results
  72. of every store instruction that precedes the store fence in program order is
  73. globally visible before any store instruction that follows the fence. The
  74. SFENCE instruction provides an efficient way of ensuring ordering between
  75. procedures that produce weakly-ordered data and procedures that consume that
  76. data.
  77. If you have questions please contact with me: Nick Kurshev: nickols_k@mail.ru.
  78. */
  79. /* 3dnow memcpy support from kernel 2.4.2 */
  80. /*  by Pontscho/fresh!mindworkz           */
  81. #if defined( HAVE_MMX2 ) || defined( HAVE_3DNOW ) || defined( HAVE_MMX )
  82. #undef HAVE_MMX1
  83. #if defined(HAVE_MMX) && !defined(HAVE_MMX2) && !defined(HAVE_3DNOW) && !defined(HAVE_SSE)
  84. /*  means: mmx v.1. Note: Since we added alignment of destinition it speedups
  85.     of memory copying on PentMMX, Celeron-1 and P2 upto 12% versus
  86.     standard (non MMX-optimized) version.
  87.     Note: on K6-2+ it speedups memory copying upto 25% and
  88.           on K7 and P3 about 500% (5 times). */
  89. #define HAVE_MMX1
  90. #endif
  91. #undef HAVE_K6_2PLUS
  92. #if !defined( HAVE_MMX2) && defined( HAVE_3DNOW)
  93. #define HAVE_K6_2PLUS
  94. #endif
  95. /* for small memory blocks (<256 bytes) this version is faster */
  96. #define small_memcpy(to,from,n)
  97. {
  98. register unsigned long int dummy;
  99. __asm__ __volatile__(
  100. "rep; movsb"
  101. :"=&D"(to), "=&S"(from), "=&c"(dummy)
  102. /* It's most portable way to notify compiler */
  103. /* that edi, esi and ecx are clobbered in asm block. */
  104. /* Thanks to A'rpi for hint!!! */
  105.         :"0" (to), "1" (from),"2" (n)
  106. : "memory");
  107. }
  108. #ifdef HAVE_SSE
  109. #define MMREG_SIZE 16
  110. #else
  111. #define MMREG_SIZE 64 /*8*/
  112. #endif
  113. /* Small defines (for readability only) ;) */
  114. #ifdef HAVE_K6_2PLUS
  115. #define PREFETCH "prefetch"
  116. /* On K6 femms is faster of emms. On K7 femms is directly mapped on emms. */
  117. #define EMMS     "femms"
  118. #else
  119. #define PREFETCH "prefetchnta"
  120. #define EMMS     "emms"
  121. #endif
  122. #ifdef HAVE_MMX2
  123. #define MOVNTQ "movntq"
  124. #else
  125. #define MOVNTQ "movq"
  126. #endif
  127. #ifdef HAVE_MMX1
  128. #define MIN_LEN 0x800  /* 2K blocks */
  129. #else
  130. #define MIN_LEN 0x40  /* 64-byte blocks */
  131. #endif
  132. void * fast_memcpy(void * to, const void * from, size_t len)
  133. {
  134. void *retval;
  135. size_t i;
  136. retval = to;
  137. #ifdef STATISTICS
  138. {
  139. static int freq[33];
  140. static int t=0;
  141. int i;
  142. for(i=0; len>(1<<i); i++);
  143. freq[i]++;
  144. t++;
  145. if(1024*1024*1024 % t == 0)
  146. for(i=0; i<32; i++)
  147. printf("freq < %8d %4dn", 1<<i, freq[i]);
  148. }
  149. #endif
  150. #ifndef HAVE_MMX1
  151.         /* PREFETCH has effect even for MOVSB instruction ;) */
  152. __asm__ __volatile__ (
  153.         PREFETCH" (%0)n"
  154.         PREFETCH" 64(%0)n"
  155.         PREFETCH" 128(%0)n"
  156.          PREFETCH" 192(%0)n"
  157.          PREFETCH" 256(%0)n"
  158. : : "r" (from) );
  159. #endif
  160.         if(len >= MIN_LEN)
  161. {
  162.   register unsigned long int delta;
  163.           /* Align destinition to MMREG_SIZE -boundary */
  164.           delta = ((unsigned long int)to)&(MMREG_SIZE-1);
  165.           if(delta)
  166.   {
  167.     delta=MMREG_SIZE-delta;
  168.     len -= delta;
  169.     small_memcpy(to, from, delta);
  170.   }
  171.   i = len >> 6; /* len/64 */
  172.   len&=63;
  173.         /*
  174.            This algorithm is top effective when the code consequently
  175.            reads and writes blocks which have size of cache line.
  176.            Size of cache line is processor-dependent.
  177.            It will, however, be a minimum of 32 bytes on any processors.
  178.            It would be better to have a number of instructions which
  179.            perform reading and writing to be multiple to a number of
  180.            processor's decoders, but it's not always possible.
  181.         */
  182. #ifdef HAVE_SSE /* Only P3 (may be Cyrix3) */
  183. if(((unsigned long)from) & 15)
  184. /* if SRC is misaligned */
  185. for(; i>0; i--)
  186. {
  187. __asm__ __volatile__ (
  188. PREFETCH" 320(%0)n"
  189. "movups (%0), %%xmm0n"
  190. "movups 16(%0), %%xmm1n"
  191. "movups 32(%0), %%xmm2n"
  192. "movups 48(%0), %%xmm3n"
  193. "movntps %%xmm0, (%1)n"
  194. "movntps %%xmm1, 16(%1)n"
  195. "movntps %%xmm2, 32(%1)n"
  196. "movntps %%xmm3, 48(%1)n"
  197. :: "r" (from), "r" (to) : "memory");
  198. ((const unsigned char *)from)+=64;
  199. ((unsigned char *)to)+=64;
  200. }
  201. else
  202. /*
  203.    Only if SRC is aligned on 16-byte boundary.
  204.    It allows to use movaps instead of movups, which required data
  205.    to be aligned or a general-protection exception (#GP) is generated.
  206. */
  207. for(; i>0; i--)
  208. {
  209. __asm__ __volatile__ (
  210. PREFETCH" 320(%0)n"
  211. "movaps (%0), %%xmm0n"
  212. "movaps 16(%0), %%xmm1n"
  213. "movaps 32(%0), %%xmm2n"
  214. "movaps 48(%0), %%xmm3n"
  215. "movntps %%xmm0, (%1)n"
  216. "movntps %%xmm1, 16(%1)n"
  217. "movntps %%xmm2, 32(%1)n"
  218. "movntps %%xmm3, 48(%1)n"
  219. :: "r" (from), "r" (to) : "memory");
  220. ((const unsigned char *)from)+=64;
  221. ((unsigned char *)to)+=64;
  222. }
  223. #else
  224. /* Align destination at BLOCK_SIZE boundary */
  225. for(; ((int)to & (BLOCK_SIZE-1)) && i>0; i--)
  226. {
  227. __asm__ __volatile__ (
  228. #ifndef HAVE_MMX1
  229.          PREFETCH" 320(%0)n"
  230. #endif
  231. "movq (%0), %%mm0n"
  232. "movq 8(%0), %%mm1n"
  233. "movq 16(%0), %%mm2n"
  234. "movq 24(%0), %%mm3n"
  235. "movq 32(%0), %%mm4n"
  236. "movq 40(%0), %%mm5n"
  237. "movq 48(%0), %%mm6n"
  238. "movq 56(%0), %%mm7n"
  239. MOVNTQ" %%mm0, (%1)n"
  240. MOVNTQ" %%mm1, 8(%1)n"
  241. MOVNTQ" %%mm2, 16(%1)n"
  242. MOVNTQ" %%mm3, 24(%1)n"
  243. MOVNTQ" %%mm4, 32(%1)n"
  244. MOVNTQ" %%mm5, 40(%1)n"
  245. MOVNTQ" %%mm6, 48(%1)n"
  246. MOVNTQ" %%mm7, 56(%1)n"
  247. :: "r" (from), "r" (to) : "memory");
  248.                 from = (const void *) (((const unsigned char *)from)+64);
  249. to = (void *) (((unsigned char *)to)+64);
  250. }
  251. /* printf(" %d %dn", (int)from&1023, (int)to&1023); */
  252. /* Pure Assembly cuz gcc is a bit unpredictable ;) */
  253. # if 0
  254. if(i>=BLOCK_SIZE/64)
  255. asm volatile(
  256. "xorl %%eax, %%eax nt"
  257. ".balign 16 nt"
  258. "1: nt"
  259. "movl (%0, %%eax), %%ebx  nt"
  260. "movl 32(%0, %%eax), %%ebx  nt"
  261. "movl 64(%0, %%eax), %%ebx  nt"
  262. "movl 96(%0, %%eax), %%ebx  nt"
  263. "addl $128, %%eax nt"
  264. "cmpl %3, %%eax nt"
  265. " jb 1b nt"
  266. "xorl %%eax, %%eax nt"
  267. ".balign 16 nt"
  268. "2: nt"
  269. "movq (%0, %%eax), %%mm0n"
  270. "movq 8(%0, %%eax), %%mm1n"
  271. "movq 16(%0, %%eax), %%mm2n"
  272. "movq 24(%0, %%eax), %%mm3n"
  273. "movq 32(%0, %%eax), %%mm4n"
  274. "movq 40(%0, %%eax), %%mm5n"
  275. "movq 48(%0, %%eax), %%mm6n"
  276. "movq 56(%0, %%eax), %%mm7n"
  277. MOVNTQ" %%mm0, (%1, %%eax)n"
  278. MOVNTQ" %%mm1, 8(%1, %%eax)n"
  279. MOVNTQ" %%mm2, 16(%1, %%eax)n"
  280. MOVNTQ" %%mm3, 24(%1, %%eax)n"
  281. MOVNTQ" %%mm4, 32(%1, %%eax)n"
  282. MOVNTQ" %%mm5, 40(%1, %%eax)n"
  283. MOVNTQ" %%mm6, 48(%1, %%eax)n"
  284. MOVNTQ" %%mm7, 56(%1, %%eax)n"
  285. "addl $64, %%eax nt"
  286. "cmpl %3, %%eax nt"
  287. "jb 2b nt"
  288. #if CONFUSION_FACTOR > 0
  289. /* a few percent speedup on out of order executing CPUs */
  290. "movl %5, %%eax nt"
  291. "2: nt"
  292. "movl (%0), %%ebx nt"
  293. "movl (%0), %%ebx nt"
  294. "movl (%0), %%ebx nt"
  295. "movl (%0), %%ebx nt"
  296. "decl %%eax nt"
  297. " jnz 2b nt"
  298. #endif
  299. "xorl %%eax, %%eax nt"
  300. "addl %3, %0 nt"
  301. "addl %3, %1 nt"
  302. "subl %4, %2 nt"
  303. "cmpl %4, %2 nt"
  304. " jae 1b nt"
  305. : "+r" (from), "+r" (to), "+r" (i)
  306. : "r" (BLOCK_SIZE), "i" (BLOCK_SIZE/64), "i" (CONFUSION_FACTOR)
  307. : "%eax", "%ebx"
  308. );
  309. #endif
  310. for(; i>0; i--)
  311. {
  312. __asm__ __volatile__ (
  313. #ifndef HAVE_MMX1
  314.          PREFETCH" 320(%0)n"
  315. #endif
  316. "movq (%0), %%mm0n"
  317. "movq 8(%0), %%mm1n"
  318. "movq 16(%0), %%mm2n"
  319. "movq 24(%0), %%mm3n"
  320. "movq 32(%0), %%mm4n"
  321. "movq 40(%0), %%mm5n"
  322. "movq 48(%0), %%mm6n"
  323. "movq 56(%0), %%mm7n"
  324. MOVNTQ" %%mm0, (%1)n"
  325. MOVNTQ" %%mm1, 8(%1)n"
  326. MOVNTQ" %%mm2, 16(%1)n"
  327. MOVNTQ" %%mm3, 24(%1)n"
  328. MOVNTQ" %%mm4, 32(%1)n"
  329. MOVNTQ" %%mm5, 40(%1)n"
  330. MOVNTQ" %%mm6, 48(%1)n"
  331. MOVNTQ" %%mm7, 56(%1)n"
  332. :: "r" (from), "r" (to) : "memory");
  333. from = (const void *) (((const unsigned char *)from)+64);
  334. to = (void *) (((unsigned char *)to)+64);
  335. }
  336. #endif /* Have SSE */
  337. #ifdef HAVE_MMX2
  338.                 /* since movntq is weakly-ordered, a "sfence"
  339.  * is needed to become ordered again. */
  340. __asm__ __volatile__ ("sfence":::"memory");
  341. #endif
  342. #ifndef HAVE_SSE
  343. /* enables to use FPU */
  344. __asm__ __volatile__ (EMMS:::"memory");
  345. #endif
  346. }
  347. /*
  348.  * Now do the tail of the block
  349.  */
  350. if(len) small_memcpy(to, from, len);
  351. return retval;
  352. }
  353. #endif /* #if defined( HAVE_MMX2 ) || defined( HAVE_3DNOW ) || defined( HAVE_MMX ) */