• Home
  • Line#
  • Scopes#
  • Navigate#
  • Raw
  • Download
1 /*
2  * Copyright (c) 2018, Alliance for Open Media. All rights reserved
3  *
4  * This source code is subject to the terms of the BSD 2 Clause License and
5  * the Alliance for Open Media Patent License 1.0. If the BSD 2 Clause License
6  * was not distributed with this source code in the LICENSE file, you can
7  * obtain it at www.aomedia.org/license/software. If the Alliance for Open
8  * Media Patent License 1.0 was not distributed with this source code in the
9  * PATENTS file, you can obtain it at www.aomedia.org/license/patent.
10  */
11 
12 #ifndef AOM_AOM_DSP_X86_TRANSPOSE_SSE2_H_
13 #define AOM_AOM_DSP_X86_TRANSPOSE_SSE2_H_
14 
15 #include <emmintrin.h>  // SSE2
16 
17 #include "config/aom_config.h"
18 
transpose_8bit_4x4(const __m128i * const in)19 static INLINE __m128i transpose_8bit_4x4(const __m128i *const in) {
20   // Unpack 16 bit elements. Goes from:
21   // in[0]: 00 01 02 03
22   // in[1]: 10 11 12 13
23   // in[2]: 20 21 22 23
24   // in[3]: 30 31 32 33
25   // to:
26   // a0:    00 10 01 11  02 12 03 13
27   // a1:    20 30 21 31  22 32 23 33
28   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi8(in[0], in[1]);
29   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi8(in[2], in[3]);
30 
31   // Unpack 32 bit elements resulting in:
32   // 00 10 20 30  01 11 21 31  02 12 22 32  03 13 23 33
33   return _mm_unpacklo_epi16(a0, a1);
34 }
35 
transpose_8bit_8x8(const __m128i * const in,__m128i * const out)36 static INLINE void transpose_8bit_8x8(const __m128i *const in,
37                                       __m128i *const out) {
38   // Unpack 8 bit elements. Goes from:
39   // in[0]: 00 01 02 03 04 05 06 07
40   // in[1]: 10 11 12 13 14 15 16 17
41   // in[2]: 20 21 22 23 24 25 26 27
42   // in[3]: 30 31 32 33 34 35 36 37
43   // in[4]: 40 41 42 43 44 45 46 47
44   // in[5]: 50 51 52 53 54 55 56 57
45   // in[6]: 60 61 62 63 64 65 66 67
46   // in[7]: 70 71 72 73 74 75 76 77
47   // to:
48   // a0:    00 10 01 11 02 12 03 13  04 14 05 15 06 16 07 17
49   // a1:    20 30 21 31 22 32 23 33  24 34 25 35 26 36 27 37
50   // a2:    40 50 41 51 42 52 43 53  44 54 45 55 46 56 47 57
51   // a3:    60 70 61 71 62 72 63 73  64 74 65 75 66 76 67 77
52   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi8(in[0], in[1]);
53   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi8(in[2], in[3]);
54   const __m128i a2 = _mm_unpacklo_epi8(in[4], in[5]);
55   const __m128i a3 = _mm_unpacklo_epi8(in[6], in[7]);
56 
57   // Unpack 16 bit elements resulting in:
58   // b0: 00 10 20 30 01 11 21 31  02 12 22 32 03 13 23 33
59   // b1: 40 50 60 70 41 51 61 71  42 52 62 72 43 53 63 73
60   // b2: 04 14 24 34 05 15 25 35  06 16 26 36 07 17 27 37
61   // b3: 44 54 64 74 45 55 65 75  46 56 66 76 47 57 67 77
62   const __m128i b0 = _mm_unpacklo_epi16(a0, a1);
63   const __m128i b1 = _mm_unpackhi_epi16(a0, a1);
64   const __m128i b2 = _mm_unpacklo_epi16(a2, a3);
65   const __m128i b3 = _mm_unpackhi_epi16(a2, a3);
66 
67   // Unpack 32 bit elements resulting in:
68   // c0: 00 10 20 30 40 50 60 70  01 11 21 31 41 51 61 71
69   // c1: 02 12 22 32 42 52 62 72  03 13 23 33 43 53 63 73
70   // c2: 04 14 24 34 44 54 64 74  05 15 25 35 45 55 65 75
71   // c3: 06 16 26 36 46 56 66 76  07 17 27 37 47 57 67 77
72   const __m128i c0 = _mm_unpacklo_epi32(b0, b2);
73   const __m128i c1 = _mm_unpackhi_epi32(b0, b2);
74   const __m128i c2 = _mm_unpacklo_epi32(b1, b3);
75   const __m128i c3 = _mm_unpackhi_epi32(b1, b3);
76 
77   // Unpack 64 bit elements resulting in:
78   // out[0]: 00 10 20 30 40 50 60 70
79   // out[1]: 01 11 21 31 41 51 61 71
80   // out[2]: 02 12 22 32 42 52 62 72
81   // out[3]: 03 13 23 33 43 53 63 73
82   // out[4]: 04 14 24 34 44 54 64 74
83   // out[5]: 05 15 25 35 45 55 65 75
84   // out[6]: 06 16 26 36 46 56 66 76
85   // out[7]: 07 17 27 37 47 57 67 77
86   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(c0, c0);
87   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(c0, c0);
88   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(c1, c1);
89   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(c1, c1);
90   out[4] = _mm_unpacklo_epi64(c2, c2);
91   out[5] = _mm_unpackhi_epi64(c2, c2);
92   out[6] = _mm_unpacklo_epi64(c3, c3);
93   out[7] = _mm_unpackhi_epi64(c3, c3);
94 }
95 
transpose_16bit_4x4(const __m128i * const in,__m128i * const out)96 static INLINE void transpose_16bit_4x4(const __m128i *const in,
97                                        __m128i *const out) {
98   // Unpack 16 bit elements. Goes from:
99   // in[0]: 00 01 02 03  XX XX XX XX
100   // in[1]: 10 11 12 13  XX XX XX XX
101   // in[2]: 20 21 22 23  XX XX XX XX
102   // in[3]: 30 31 32 33  XX XX XX XX
103   // to:
104   // a0:    00 10 01 11  02 12 03 13
105   // a1:    20 30 21 31  22 32 23 33
106   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi16(in[0], in[1]);
107   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi16(in[2], in[3]);
108 
109   // Unpack 32 bit elements resulting in:
110   // out[0]: 00 10 20 30
111   // out[1]: 01 11 21 31
112   // out[2]: 02 12 22 32
113   // out[3]: 03 13 23 33
114   out[0] = _mm_unpacklo_epi32(a0, a1);
115   out[1] = _mm_srli_si128(out[0], 8);
116   out[2] = _mm_unpackhi_epi32(a0, a1);
117   out[3] = _mm_srli_si128(out[2], 8);
118 }
119 
transpose_16bit_4x8(const __m128i * const in,__m128i * const out)120 static INLINE void transpose_16bit_4x8(const __m128i *const in,
121                                        __m128i *const out) {
122   // Unpack 16 bit elements. Goes from:
123   // in[0]: 00 01 02 03  XX XX XX XX
124   // in[1]: 10 11 12 13  XX XX XX XX
125   // in[2]: 20 21 22 23  XX XX XX XX
126   // in[3]: 30 31 32 33  XX XX XX XX
127   // in[4]: 40 41 42 43  XX XX XX XX
128   // in[5]: 50 51 52 53  XX XX XX XX
129   // in[6]: 60 61 62 63  XX XX XX XX
130   // in[7]: 70 71 72 73  XX XX XX XX
131   // to:
132   // a0:    00 10 01 11  02 12 03 13
133   // a1:    20 30 21 31  22 32 23 33
134   // a2:    40 50 41 51  42 52 43 53
135   // a3:    60 70 61 71  62 72 63 73
136   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi16(in[0], in[1]);
137   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi16(in[2], in[3]);
138   const __m128i a2 = _mm_unpacklo_epi16(in[4], in[5]);
139   const __m128i a3 = _mm_unpacklo_epi16(in[6], in[7]);
140 
141   // Unpack 32 bit elements resulting in:
142   // b0: 00 10 20 30  01 11 21 31
143   // b1: 40 50 60 70  41 51 61 71
144   // b2: 02 12 22 32  03 13 23 33
145   // b3: 42 52 62 72  43 53 63 73
146   const __m128i b0 = _mm_unpacklo_epi32(a0, a1);
147   const __m128i b1 = _mm_unpacklo_epi32(a2, a3);
148   const __m128i b2 = _mm_unpackhi_epi32(a0, a1);
149   const __m128i b3 = _mm_unpackhi_epi32(a2, a3);
150 
151   // Unpack 64 bit elements resulting in:
152   // out[0]: 00 10 20 30  40 50 60 70
153   // out[1]: 01 11 21 31  41 51 61 71
154   // out[2]: 02 12 22 32  42 52 62 72
155   // out[3]: 03 13 23 33  43 53 63 73
156   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(b0, b1);
157   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(b0, b1);
158   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(b2, b3);
159   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(b2, b3);
160 }
161 
transpose_16bit_8x4(const __m128i * const in,__m128i * const out)162 static INLINE void transpose_16bit_8x4(const __m128i *const in,
163                                        __m128i *const out) {
164   // Unpack 16 bit elements. Goes from:
165   // in[0]: 00 01 02 03  04 05 06 07
166   // in[1]: 10 11 12 13  14 15 16 17
167   // in[2]: 20 21 22 23  24 25 26 27
168   // in[3]: 30 31 32 33  34 35 36 37
169 
170   // to:
171   // a0:    00 10 01 11  02 12 03 13
172   // a1:    20 30 21 31  22 32 23 33
173   // a4:    04 14 05 15  06 16 07 17
174   // a5:    24 34 25 35  26 36 27 37
175   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi16(in[0], in[1]);
176   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi16(in[2], in[3]);
177   const __m128i a4 = _mm_unpackhi_epi16(in[0], in[1]);
178   const __m128i a5 = _mm_unpackhi_epi16(in[2], in[3]);
179 
180   // Unpack 32 bit elements resulting in:
181   // b0: 00 10 20 30  01 11 21 31
182   // b2: 04 14 24 34  05 15 25 35
183   // b4: 02 12 22 32  03 13 23 33
184   // b6: 06 16 26 36  07 17 27 37
185   const __m128i b0 = _mm_unpacklo_epi32(a0, a1);
186   const __m128i b2 = _mm_unpacklo_epi32(a4, a5);
187   const __m128i b4 = _mm_unpackhi_epi32(a0, a1);
188   const __m128i b6 = _mm_unpackhi_epi32(a4, a5);
189 
190   // Unpack 64 bit elements resulting in:
191   // out[0]: 00 10 20 30  XX XX XX XX
192   // out[1]: 01 11 21 31  XX XX XX XX
193   // out[2]: 02 12 22 32  XX XX XX XX
194   // out[3]: 03 13 23 33  XX XX XX XX
195   // out[4]: 04 14 24 34  XX XX XX XX
196   // out[5]: 05 15 25 35  XX XX XX XX
197   // out[6]: 06 16 26 36  XX XX XX XX
198   // out[7]: 07 17 27 37  XX XX XX XX
199   const __m128i zeros = _mm_setzero_si128();
200   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(b0, zeros);
201   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(b0, zeros);
202   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(b4, zeros);
203   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(b4, zeros);
204   out[4] = _mm_unpacklo_epi64(b2, zeros);
205   out[5] = _mm_unpackhi_epi64(b2, zeros);
206   out[6] = _mm_unpacklo_epi64(b6, zeros);
207   out[7] = _mm_unpackhi_epi64(b6, zeros);
208 }
209 
transpose_16bit_8x8(const __m128i * const in,__m128i * const out)210 static INLINE void transpose_16bit_8x8(const __m128i *const in,
211                                        __m128i *const out) {
212   // Unpack 16 bit elements. Goes from:
213   // in[0]: 00 01 02 03  04 05 06 07
214   // in[1]: 10 11 12 13  14 15 16 17
215   // in[2]: 20 21 22 23  24 25 26 27
216   // in[3]: 30 31 32 33  34 35 36 37
217   // in[4]: 40 41 42 43  44 45 46 47
218   // in[5]: 50 51 52 53  54 55 56 57
219   // in[6]: 60 61 62 63  64 65 66 67
220   // in[7]: 70 71 72 73  74 75 76 77
221   // to:
222   // a0:    00 10 01 11  02 12 03 13
223   // a1:    20 30 21 31  22 32 23 33
224   // a2:    40 50 41 51  42 52 43 53
225   // a3:    60 70 61 71  62 72 63 73
226   // a4:    04 14 05 15  06 16 07 17
227   // a5:    24 34 25 35  26 36 27 37
228   // a6:    44 54 45 55  46 56 47 57
229   // a7:    64 74 65 75  66 76 67 77
230   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi16(in[0], in[1]);
231   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi16(in[2], in[3]);
232   const __m128i a2 = _mm_unpacklo_epi16(in[4], in[5]);
233   const __m128i a3 = _mm_unpacklo_epi16(in[6], in[7]);
234   const __m128i a4 = _mm_unpackhi_epi16(in[0], in[1]);
235   const __m128i a5 = _mm_unpackhi_epi16(in[2], in[3]);
236   const __m128i a6 = _mm_unpackhi_epi16(in[4], in[5]);
237   const __m128i a7 = _mm_unpackhi_epi16(in[6], in[7]);
238 
239   // Unpack 32 bit elements resulting in:
240   // b0: 00 10 20 30  01 11 21 31
241   // b1: 40 50 60 70  41 51 61 71
242   // b2: 04 14 24 34  05 15 25 35
243   // b3: 44 54 64 74  45 55 65 75
244   // b4: 02 12 22 32  03 13 23 33
245   // b5: 42 52 62 72  43 53 63 73
246   // b6: 06 16 26 36  07 17 27 37
247   // b7: 46 56 66 76  47 57 67 77
248   const __m128i b0 = _mm_unpacklo_epi32(a0, a1);
249   const __m128i b1 = _mm_unpacklo_epi32(a2, a3);
250   const __m128i b2 = _mm_unpacklo_epi32(a4, a5);
251   const __m128i b3 = _mm_unpacklo_epi32(a6, a7);
252   const __m128i b4 = _mm_unpackhi_epi32(a0, a1);
253   const __m128i b5 = _mm_unpackhi_epi32(a2, a3);
254   const __m128i b6 = _mm_unpackhi_epi32(a4, a5);
255   const __m128i b7 = _mm_unpackhi_epi32(a6, a7);
256 
257   // Unpack 64 bit elements resulting in:
258   // out[0]: 00 10 20 30  40 50 60 70
259   // out[1]: 01 11 21 31  41 51 61 71
260   // out[2]: 02 12 22 32  42 52 62 72
261   // out[3]: 03 13 23 33  43 53 63 73
262   // out[4]: 04 14 24 34  44 54 64 74
263   // out[5]: 05 15 25 35  45 55 65 75
264   // out[6]: 06 16 26 36  46 56 66 76
265   // out[7]: 07 17 27 37  47 57 67 77
266   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(b0, b1);
267   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(b0, b1);
268   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(b4, b5);
269   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(b4, b5);
270   out[4] = _mm_unpacklo_epi64(b2, b3);
271   out[5] = _mm_unpackhi_epi64(b2, b3);
272   out[6] = _mm_unpacklo_epi64(b6, b7);
273   out[7] = _mm_unpackhi_epi64(b6, b7);
274 }
275 
276 // Transpose in-place
transpose_16bit_16x16(__m128i * const left,__m128i * const right)277 static INLINE void transpose_16bit_16x16(__m128i *const left,
278                                          __m128i *const right) {
279   __m128i tbuf[8];
280   transpose_16bit_8x8(left, left);
281   transpose_16bit_8x8(right, tbuf);
282   transpose_16bit_8x8(left + 8, right);
283   transpose_16bit_8x8(right + 8, right + 8);
284 
285   left[8] = tbuf[0];
286   left[9] = tbuf[1];
287   left[10] = tbuf[2];
288   left[11] = tbuf[3];
289   left[12] = tbuf[4];
290   left[13] = tbuf[5];
291   left[14] = tbuf[6];
292   left[15] = tbuf[7];
293 }
294 
transpose_32bit_4x4(const __m128i * const in,__m128i * const out)295 static INLINE void transpose_32bit_4x4(const __m128i *const in,
296                                        __m128i *const out) {
297   // Unpack 32 bit elements. Goes from:
298   // in[0]: 00 01 02 03
299   // in[1]: 10 11 12 13
300   // in[2]: 20 21 22 23
301   // in[3]: 30 31 32 33
302   // to:
303   // a0:    00 10 01 11
304   // a1:    20 30 21 31
305   // a2:    02 12 03 13
306   // a3:    22 32 23 33
307 
308   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi32(in[0], in[1]);
309   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi32(in[2], in[3]);
310   const __m128i a2 = _mm_unpackhi_epi32(in[0], in[1]);
311   const __m128i a3 = _mm_unpackhi_epi32(in[2], in[3]);
312 
313   // Unpack 64 bit elements resulting in:
314   // out[0]: 00 10 20 30
315   // out[1]: 01 11 21 31
316   // out[2]: 02 12 22 32
317   // out[3]: 03 13 23 33
318   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(a0, a1);
319   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(a0, a1);
320   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(a2, a3);
321   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(a2, a3);
322 }
323 
transpose_32bit_4x4x2(const __m128i * const in,__m128i * const out)324 static INLINE void transpose_32bit_4x4x2(const __m128i *const in,
325                                          __m128i *const out) {
326   // Unpack 32 bit elements. Goes from:
327   // in[0]: 00 01 02 03
328   // in[1]: 10 11 12 13
329   // in[2]: 20 21 22 23
330   // in[3]: 30 31 32 33
331   // in[4]: 04 05 06 07
332   // in[5]: 14 15 16 17
333   // in[6]: 24 25 26 27
334   // in[7]: 34 35 36 37
335   // to:
336   // a0:    00 10 01 11
337   // a1:    20 30 21 31
338   // a2:    02 12 03 13
339   // a3:    22 32 23 33
340   // a4:    04 14 05 15
341   // a5:    24 34 25 35
342   // a6:    06 16 07 17
343   // a7:    26 36 27 37
344   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi32(in[0], in[1]);
345   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi32(in[2], in[3]);
346   const __m128i a2 = _mm_unpackhi_epi32(in[0], in[1]);
347   const __m128i a3 = _mm_unpackhi_epi32(in[2], in[3]);
348   const __m128i a4 = _mm_unpacklo_epi32(in[4], in[5]);
349   const __m128i a5 = _mm_unpacklo_epi32(in[6], in[7]);
350   const __m128i a6 = _mm_unpackhi_epi32(in[4], in[5]);
351   const __m128i a7 = _mm_unpackhi_epi32(in[6], in[7]);
352 
353   // Unpack 64 bit elements resulting in:
354   // out[0]: 00 10 20 30
355   // out[1]: 01 11 21 31
356   // out[2]: 02 12 22 32
357   // out[3]: 03 13 23 33
358   // out[4]: 04 14 24 34
359   // out[5]: 05 15 25 35
360   // out[6]: 06 16 26 36
361   // out[7]: 07 17 27 37
362   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(a0, a1);
363   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(a0, a1);
364   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(a2, a3);
365   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(a2, a3);
366   out[4] = _mm_unpacklo_epi64(a4, a5);
367   out[5] = _mm_unpackhi_epi64(a4, a5);
368   out[6] = _mm_unpacklo_epi64(a6, a7);
369   out[7] = _mm_unpackhi_epi64(a6, a7);
370 }
371 
transpose_32bit_8x4(const __m128i * const in,__m128i * const out)372 static INLINE void transpose_32bit_8x4(const __m128i *const in,
373                                        __m128i *const out) {
374   // Unpack 32 bit elements. Goes from:
375   // in[0]: 00 01 02 03
376   // in[1]: 04 05 06 07
377   // in[2]: 10 11 12 13
378   // in[3]: 14 15 16 17
379   // in[4]: 20 21 22 23
380   // in[5]: 24 25 26 27
381   // in[6]: 30 31 32 33
382   // in[7]: 34 35 36 37
383   // to:
384   // a0: 00 10 01 11
385   // a1: 20 30 21 31
386   // a2: 02 12 03 13
387   // a3: 22 32 23 33
388   // a4: 04 14 05 15
389   // a5: 24 34 25 35
390   // a6: 06 16 07 17
391   // a7: 26 36 27 37
392   const __m128i a0 = _mm_unpacklo_epi32(in[0], in[2]);
393   const __m128i a1 = _mm_unpacklo_epi32(in[4], in[6]);
394   const __m128i a2 = _mm_unpackhi_epi32(in[0], in[2]);
395   const __m128i a3 = _mm_unpackhi_epi32(in[4], in[6]);
396   const __m128i a4 = _mm_unpacklo_epi32(in[1], in[3]);
397   const __m128i a5 = _mm_unpacklo_epi32(in[5], in[7]);
398   const __m128i a6 = _mm_unpackhi_epi32(in[1], in[3]);
399   const __m128i a7 = _mm_unpackhi_epi32(in[5], in[7]);
400 
401   // Unpack 64 bit elements resulting in:
402   // out[0]: 00 10 20 30
403   // out[1]: 01 11 21 31
404   // out[2]: 02 12 22 32
405   // out[3]: 03 13 23 33
406   // out[4]: 04 14 24 34
407   // out[5]: 05 15 25 35
408   // out[6]: 06 16 26 36
409   // out[7]: 07 17 27 37
410   out[0] = _mm_unpacklo_epi64(a0, a1);
411   out[1] = _mm_unpackhi_epi64(a0, a1);
412   out[2] = _mm_unpacklo_epi64(a2, a3);
413   out[3] = _mm_unpackhi_epi64(a2, a3);
414   out[4] = _mm_unpacklo_epi64(a4, a5);
415   out[5] = _mm_unpackhi_epi64(a4, a5);
416   out[6] = _mm_unpacklo_epi64(a6, a7);
417   out[7] = _mm_unpackhi_epi64(a6, a7);
418 }
419 
420 #endif  // AOM_AOM_DSP_X86_TRANSPOSE_SSE2_H_
421