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/*
* Copyright (C) 2020 Linux Studio Plugins Project <https://lsp-plug.in/>
* (C) 2020 Vladimir Sadovnikov <sadko4u@gmail.com>
*
* This file is part of lsp-dsp-lib
* Created on: 31 мар. 2020 г.
*
* lsp-dsp-lib 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 3 of the License, or
* any later version.
*
* lsp-dsp-lib 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 lsp-dsp-lib. If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
*/
#ifndef PRIVATE_DSP_ARCH_ARM_NEON_D32_FASTCONV_PARSE_H_
#define PRIVATE_DSP_ARCH_ARM_NEON_D32_FASTCONV_PARSE_H_
#ifndef PRIVATE_DSP_ARCH_ARM_NEON_D32_IMPL
#error "This header should not be included directly"
#endif /* PRIVATE_DSP_ARCH_ARM_NEON_D32_IMPL */
namespace lsp
{
namespace neon_d32
{
void fastconv_parse(float *dst, const float *src, size_t rank)
{
size_t items = 1 << rank; // number of complex numbers per half of block (16 for rank=4)
size_t n = items >> 1; // number of butterflies per block (8 for rank=4)
IF_ARCH_ARM(
const float *fdw = &XFFT_DW[(rank - 3) << 3];
const float *fw = &XFFT_A[(rank - 3) << 4];
size_t k, p;
float *a, *b;
);
if (n > 4)
{
// First loop
ARCH_ARM_ASM
(
__ASM_EMIT("mov %[a], %[dst]") // a = dst
__ASM_EMIT("add %[b], %[a], %[n], LSL #3") // b = &a[n*2]
__ASM_EMIT("mov %[k], %[n]")
__ASM_EMIT("vldm %[XFFT_A], {q8-q11}") // q8 = wr0, q9 = wr1, q10 = wi0, q11 = wi1
__ASM_EMIT("vldm %[XFFT_DW], {q12-q13}") // q12 = dr, q13 = di
__ASM_EMIT("veor q3, q3") // q3 = 0
// 8x butterflies
__ASM_EMIT("1:")
__ASM_EMIT("vldm %[src]!, {q0-q1}") // q0 = ar0, q1 = ar1
__ASM_EMIT("vmov q2, q1") // q2 = ar1
__ASM_EMIT("vmul.f32 q5, q0, q10") // q5 = ar0 * wi0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q7, q2, q11") // q7 = ar1 * wi1
__ASM_EMIT("veor q1, q1") // q1 = 0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q4, q0, q8") // q4 = ar0 * wr0 = br0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q6, q2, q9") // q6 = ar1 * wr1 = br1
__ASM_EMIT("vneg.f32 q5, q5") // q5 = - ar0 * wi0 = bi0
__ASM_EMIT("vneg.f32 q7, q7") // q7 = - ar1 * wi1 = bi1
__ASM_EMIT("subs %[k], #8")
__ASM_EMIT("vstm %[a]!, {q0-q3}")
__ASM_EMIT("vstm %[b]!, {q4-q7}")
__ASM_EMIT("bls 2f")
// Rotate angle
__ASM_EMIT("vmul.f32 q4, q8, q13") // q4 = wr0 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q5, q9, q13") // q5 = wr1 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q6, q10, q13") // q6 = wi0 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q7, q11, q13") // q7 = wi1 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q8, q8, q12") // q8 = wr0 * dr
__ASM_EMIT("vmul.f32 q9, q9, q12") // q9 = wr1 * dr
__ASM_EMIT("vmul.f32 q10, q10, q12") // q10 = wi0 * dr
__ASM_EMIT("vmul.f32 q11, q11, q12") // q11 = wi1 * dr
__ASM_EMIT("vsub.f32 q8, q8, q6") // q8 = wr0*dr - wi0*di
__ASM_EMIT("vsub.f32 q9, q9, q7") // q9 = wr1*dr - wi1*di
__ASM_EMIT("vadd.f32 q10, q10, q4") // q10 = wi0*dr + wr0*di
__ASM_EMIT("vadd.f32 q11, q11, q5") // q11 = wi1*dr + wr1*di
__ASM_EMIT("b 1b")
// Post-process
__ASM_EMIT("2:")
__ASM_EMIT("sub %[XFFT_A], #0x40") // fw -= 16
__ASM_EMIT("sub %[XFFT_DW], #0x20") // fdw -= 8
__ASM_EMIT("lsr %[n], #1") // n >>= 1
: [src] "+r" (src),
[a] "=&r" (a), [b] "=&r" (b),
[XFFT_A] "+r" (fw), [XFFT_DW] "+r" (fdw),
[k] "=&r" (k), [n] "+r" (n)
: [dst] "r" (dst)
: "cc", "memory",
"q0", "q1", "q2", "q3", "q4", "q5", "q6", "q7",
"q8", "q9", "q10", "q11", "q12", "q13", "q14", "q15"
);
// All other loops while n > 4
ARCH_ARM_ASM
(
__ASM_EMIT("cmp %[n], #8")
__ASM_EMIT("blo 8f")
__ASM_EMIT("1:")
__ASM_EMIT("mov %[a], %[dst]") // a = dst
__ASM_EMIT("mov %[p], %[items]") // p = items
__ASM_EMIT("3:")
__ASM_EMIT("add %[b], %[a], %[n], LSL #3") // b = &a[n*2]
__ASM_EMIT("vldm %[XFFT_A], {q8-q11}") // q8 = wr0, q9 = wr1, q10 = wi0, q11 = wi1
__ASM_EMIT("mov %[k], %[n]")
// 8x butterflies
__ASM_EMIT("5:")
__ASM_EMIT("vldm %[a], {q0-q3}") // q0 = ar0, q1 = ai0, q2 = ar1, q3 = ai1
__ASM_EMIT("vldm %[b], {q4-q7}") // q4 = br0, q5 = bi0, q6 = br1, q7 = bi1
__ASM_EMIT("vsub.f32 q12, q0, q4") // q12 = ar0 - br0 = cr0
__ASM_EMIT("vsub.f32 q13, q1, q5") // q13 = ai0 - bi0 = ci0
__ASM_EMIT("vsub.f32 q14, q2, q6") // q14 = ar1 - br1 = cr1
__ASM_EMIT("vsub.f32 q15, q3, q7") // q15 = ai1 - bi1 = ci1
__ASM_EMIT("vadd.f32 q0, q0, q4") // q0 = ar0 + br0 = ar0'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q1, q1, q5") // q1 = ai0 + bi0 = ai0'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q2, q2, q6") // q2 = ar1 + br1 = ar1'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q3, q3, q7") // q3 = ai1 + bi1 = ai1'
__ASM_EMIT("vstm %[a]!, {q0-q3}")
__ASM_EMIT("vmul.f32 q0, q8, q12") // q0 = wr0 * cr0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q2, q9, q14") // q2 = wr1 * cr1
__ASM_EMIT("vmul.f32 q1, q8, q13") // q1 = wr0 * ci0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q3, q9, q15") // q3 = wr1 * ci1
__ASM_EMIT("vmla.f32 q0, q10, q13") // q0 = wr0*cr0 + wi0*ci0 = br0'
__ASM_EMIT("vmla.f32 q2, q11, q15") // q2 = wr1*cr1 + wi1*ci1 = bi0'
__ASM_EMIT("vmls.f32 q1, q10, q12") // q1 = wr0*ci0 - wi0*cr0 = br1'
__ASM_EMIT("vmls.f32 q3, q11, q14") // q3 = wr1*ci1 - wi1*cr1 = bi1'
__ASM_EMIT("vstm %[b]!, {q0-q3}")
__ASM_EMIT("subs %[k], #8")
__ASM_EMIT("bls 6f")
// Rotate angle & repeat loop
__ASM_EMIT("vldm %[XFFT_DW], {q0-q1}") // q0 = dr, q1 = di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q12, q8, q1") // q12 = wr0 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q13, q9, q1") // q13 = wr1 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q14, q10, q1") // q14 = wi0 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q15, q11, q1") // q15 = wi1 * di
__ASM_EMIT("vmul.f32 q8, q8, q0") // q8 = wr0 * dr
__ASM_EMIT("vmul.f32 q9, q9, q0") // q9 = wr1 * dr
__ASM_EMIT("vmul.f32 q10, q10, q0") // q10 = wi0 * dr
__ASM_EMIT("vmul.f32 q11, q11, q0") // q11 = wi1 * dr
__ASM_EMIT("vsub.f32 q8, q8, q14") // q8 = wr0*dr - wi0*di
__ASM_EMIT("vsub.f32 q9, q9, q15") // q9 = wr1*dr - wi1*di
__ASM_EMIT("vadd.f32 q10, q10, q12") // q10 = wi0*dr + wr0*di
__ASM_EMIT("vadd.f32 q11, q11, q13") // q11 = wi1*dr + wr1*di
__ASM_EMIT("b 5b")
__ASM_EMIT("6:")
__ASM_EMIT("mov %[a], %[b]") // a = b
__ASM_EMIT("subs %[p], %[n], LSL #1") // p -= n*2
__ASM_EMIT("bne 3b")
__ASM_EMIT("lsr %[n], #1") // n >>= 1
__ASM_EMIT("sub %[XFFT_A], #0x40") // fw -= 16
__ASM_EMIT("sub %[XFFT_DW], #0x20") // fdw -= 8
__ASM_EMIT("cmp %[n], #8")
__ASM_EMIT("bge 1b")
// Loop for n=4
__ASM_EMIT("8:")
__ASM_EMIT("mov %[a], %[dst]") // a = dst
__ASM_EMIT("mov %[p], %[items]") // p = items
__ASM_EMIT("vldm %[XFFT_A], {q8-q11}") // q8 = wr0, q9 = wr1, q10 = wi0, q11 = wi1
// 8x butterflies
__ASM_EMIT("9:")
__ASM_EMIT("vldm %[a], {q0-q7}") // q0 = ar0, q1 = ai0, q2 = br0, q3 = bi0, q4 = ar1, q5 = ai1, q6 = br1, q7 = bi1
__ASM_EMIT("vsub.f32 q12, q0, q2") // q12 = ar0 - br0 = cr0
__ASM_EMIT("vsub.f32 q13, q1, q3") // q13 = ai0 - bi0 = ci0
__ASM_EMIT("vsub.f32 q14, q4, q6") // q14 = ar1 - br1 = cr1
__ASM_EMIT("vsub.f32 q15, q5, q7") // q15 = ai1 - bi1 = ci1
__ASM_EMIT("vadd.f32 q0, q0, q2") // q0 = ar0 + br0 = ar0'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q1, q1, q3") // q1 = ai0 + bi0 = ai0'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q4, q4, q6") // q4 = ar1 + br1 = ar1'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q5, q5, q7") // q5 = ai1 + bi1 = ai1'
__ASM_EMIT("vmul.f32 q2, q8, q12") // q2 = wr0 * cr0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q6, q9, q14") // q6 = wr1 * cr1
__ASM_EMIT("vmul.f32 q3, q8, q13") // q3 = wr0 * ci0
__ASM_EMIT("vmul.f32 q7, q9, q15") // q7 = wr1 * ci1
__ASM_EMIT("vmla.f32 q2, q10, q13") // q2 = wr0*cr0 + wi0*ci0 = br0'
__ASM_EMIT("vmla.f32 q6, q11, q15") // q6 = wr1*cr1 + wi1*ci1 = br1'
__ASM_EMIT("vmls.f32 q3, q10, q12") // q3 = wr0*ci0 - wi0*cr0 = bi0'
__ASM_EMIT("vmls.f32 q7, q11, q14") // q7 = wr1*ci1 - wi1*cr1 = bi1'
__ASM_EMIT("vstm %[a]!, {q0-q7}")
__ASM_EMIT("subs %[p], #16") // p -= 16
__ASM_EMIT("bne 9b")
: [a] "=&r" (a), [b] "=&r" (b),
[k] "=&r" (k), [p] "=&r" (p),
[XFFT_A] "+r" (fw), [XFFT_DW] "+r" (fdw),
[n] "+r" (n)
: [dst] "r" (dst), [items] "r" (items)
: "cc", "memory",
"q0", "q1", "q2", "q3", "q4", "q5", "q6", "q7",
"q8", "q9", "q10", "q11", "q12", "q13", "q14", "q15"
);
}
else
{
ARCH_ARM_ASM
(
__ASM_EMIT("vldm %[src], {q0}")
__ASM_EMIT("veor q1, q1")
__ASM_EMIT("vstm %[dst], {q0-q1}")
:
: [src] "r" (src), [dst] "r" (dst)
: "memory",
"q0", "q1"
);
}
// Perform small 4x4 post-processing
ARCH_ARM_ASM
(
// Loop for n=4
__ASM_EMIT("subs %[items], #8")
__ASM_EMIT("blo 2f")
// 8x butterflies
__ASM_EMIT("mov %[src], %[dst]") //
__ASM_EMIT("1:")
__ASM_EMIT("vld4.32 {q0-q1}, [%[src]]!") // q0 = r0 i0 r1 i1, q1 = r2 i2 r3 i3
__ASM_EMIT("vld4.32 {q2-q3}, [%[src]]!") // q2 = r4 i4 r5 i5, q3 = r6 i6 r7 i7
// q0 = r0 i0 r1 i1
// q1 = r2 i2 r3 i3
// q2 = r4 i4 r5 i5
// q3 = r6 i6 r7 i7
__ASM_EMIT("vsub.f32 q4, q0, q1") // q4 = r0-r2 i0-i2 r1-r3 i1-i3 = r1' i1' r3' i3'
__ASM_EMIT("vsub.f32 q5, q2, q3") // q5 = r4-r6 i4-i6 r5-r7 i5-i7 = r5' i5' r7' i7'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q0, q0, q1") // q0 = r0+r2 i0+i2 r1+r3 i1+i3 = r0' i0' r2' i2'
__ASM_EMIT("vadd.f32 q2, q2, q3") // q2 = r4+r6 i4+i6 r5+r7 i5+i7 = r4' i4' r6' i6'
// r0' = r0 + r2;
// r1' = r0 - r2;
// r2' = r1 + r3;
// r3' = r1 - r3;
//
// i0' = i0 + i2;
// i1' = i0 - i2;
// i2' = i1 + i3;
// i3' = i1 - i3;
// q0 = r0' i0' r2' i2'
// q2 = r4' i4' r6' i6'
// q4 = r1' i1' r3' i3'
// q5 = r5' i5' r7' i7'
__ASM_EMIT("vzip.32 q0, q4") // q0 = r0' r1' i0' i1', q4 = r2' r3' i2' i3'
__ASM_EMIT("vzip.32 q2, q5") // q2 = r4' r5' i4' i5', q5 = r6' r7' i6' i7'
__ASM_EMIT("vrev64.32 q4, q4") // q4 = r3' r2' i3' i2'
__ASM_EMIT("vrev64.32 q5, q5") // q5 = r7' r6' i7' i6'
__ASM_EMIT("vext.32 q4, q4, #1") // q4 = r2' i3' i2' r3'
__ASM_EMIT("vext.32 q5, q5, #1") // q5 = r6' i7' i6' r7'
// q0 = r0' r1' i0' i1'
// q2 = r4' r5' i4' i5'
// q4 = r2' i3' i2' r3'
// q5 = r6' i7' i6' r7'
__ASM_EMIT("vsub.f32 q1, q0, q4") // q1 = r0'-r2' r1'-i3' i0'-i2' i1'-r3' = r1" r3" i1" i2"
__ASM_EMIT("vsub.f32 q3, q2, q5") // q3 = r4'-r6' r5'-i7' i4'-i6' i5'-r7' = r5" r7" i5" i6"
__ASM_EMIT("vadd.f32 q0, q0, q4") // q0 = r0'+r2' r1'+i3' i0'+i2' i1'+r3' = r0" r2" i0" i3"
__ASM_EMIT("vadd.f32 q2, q2, q5") // q2 = r4'+r6' r5'+i7' i4'+i6' i5'+r7' = r4" r6" i4" i7"
// q0 = r0" r2" i0" i3"
// q1 = r1" r3" i1" i2"
// q2 = r4" r6" i4" i7"
// q3 = r5" r7" i5" i6"
__ASM_EMIT("vzip.32 q0, q1") // q0 = r0" r1" r2" r3", q1 = i0" i1" i3" i2"
__ASM_EMIT("vzip.32 q2, q3") // q2 = r4" r5" r6" r7", q3 = i4" i5" i7" i6"
__ASM_EMIT("vswp d3, d6") // q1 = i0" i1" i4" i5", q3 = i3" i2" i7" i6"
__ASM_EMIT("vrev64.32 q3, q3") // q3 = i2" i3" i6" i7"
__ASM_EMIT("vswp d3, d6") // q1 = i0" i1" i2" i3", q3 = i4" i5" i6" i7"
__ASM_EMIT("subs %[items], #8") // n -= 8
__ASM_EMIT("vstm %[dst]!, {q0-q3}")
__ASM_EMIT("bhs 1b")
__ASM_EMIT("2:")
// r0" = r0' + r2';
// r1" = r0' - r2';
// r2" = r1' + i3';
// r3" = r1' - i3';
//
// i0" = i0' + i2';
// i1" = i0' - i2';
// i2" = i1' - r3';
// i3" = i1' + r3';
: [src] "+r" (src), [dst] "+r" (dst), [items] "+r" (items)
:
: "cc", "memory",
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