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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
18 static const int32_t mask_table[14] = {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
19
xnn_f32_sigmoid_ukernel__avx_rr2_p5_div_x64(size_t n,const float * x,float * y,const void * params)20 void xnn_f32_sigmoid_ukernel__avx_rr2_p5_div_x64(
21 size_t n,
22 const float* x,
23 float* y,
24 const void* params)
25 {
26 assert(n % sizeof(float) == 0);
27
28 const __m256 vsign_mask = _mm256_set1_ps(-0.0f);
29 const __m256 vmagic_bias = _mm256_set1_ps(0x1.8000FEp23f);
30 const __m256 vlog2e = _mm256_set1_ps(0x1.715476p0f);
31 const __m256 vminus_ln2_hi = _mm256_set1_ps(-0x1.62E43p-1f);
32 const __m256 vminus_ln2_lo = _mm256_set1_ps(0x1.05C61p-29f);
33 const __m256 vc5 = _mm256_set1_ps(0x1.0F9F9Cp-7f);
34 const __m256 vc4 = _mm256_set1_ps(0x1.573A1Ap-5f);
35 const __m256 vc3 = _mm256_set1_ps(0x1.555A80p-3f);
36 const __m256 vc2 = _mm256_set1_ps(0x1.FFFDC6p-2f);
37 const __m256 vc1 = _mm256_set1_ps(0x1.FFFFF6p-1f);
38 const __m256 vone = _mm256_set1_ps(1.0f);
39 const __m256 vdenorm_cutoff = _mm256_set1_ps(-0x1.5D589Ep+6f);
40
41 for (; n >= 64 * sizeof(float); n -= 64 * sizeof(float)) {
42 const __m256 vx0 = _mm256_loadu_ps(x);
43 const __m256 vx1 = _mm256_loadu_ps(x + 8);
44 const __m256 vx2 = _mm256_loadu_ps(x + 16);
45 const __m256 vx3 = _mm256_loadu_ps(x + 24);
46 const __m256 vx4 = _mm256_loadu_ps(x + 32);
47 const __m256 vx5 = _mm256_loadu_ps(x + 40);
48 const __m256 vx6 = _mm256_loadu_ps(x + 48);
49 const __m256 vx7 = _mm256_loadu_ps(x + 56);
50 x += 64;
51
52 const __m256 vz0 = _mm256_or_ps(vx0, vsign_mask);
53 const __m256 vz1 = _mm256_or_ps(vx1, vsign_mask);
54 const __m256 vz2 = _mm256_or_ps(vx2, vsign_mask);
55 const __m256 vz3 = _mm256_or_ps(vx3, vsign_mask);
56 const __m256 vz4 = _mm256_or_ps(vx4, vsign_mask);
57 const __m256 vz5 = _mm256_or_ps(vx5, vsign_mask);
58 const __m256 vz6 = _mm256_or_ps(vx6, vsign_mask);
59 const __m256 vz7 = _mm256_or_ps(vx7, vsign_mask);
60
61 __m256 vn0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz0, vlog2e), vmagic_bias);
62 __m256 vn1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz1, vlog2e), vmagic_bias);
63 __m256 vn2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz2, vlog2e), vmagic_bias);
64 __m256 vn3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz3, vlog2e), vmagic_bias);
65 __m256 vn4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz4, vlog2e), vmagic_bias);
66 __m256 vn5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz5, vlog2e), vmagic_bias);
67 __m256 vn6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz6, vlog2e), vmagic_bias);
68 __m256 vn7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz7, vlog2e), vmagic_bias);
69
70 const __m128 vs_lo0 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn0)), 23));
71 const __m128 vs_hi0 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn0, 1)), 23));
72 const __m256 vs0 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo0), vs_hi0, 1);
73 const __m128 vs_lo1 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn1)), 23));
74 const __m128 vs_hi1 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn1, 1)), 23));
75 const __m256 vs1 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo1), vs_hi1, 1);
76 const __m128 vs_lo2 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn2)), 23));
77 const __m128 vs_hi2 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn2, 1)), 23));
78 const __m256 vs2 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo2), vs_hi2, 1);
79 const __m128 vs_lo3 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn3)), 23));
80 const __m128 vs_hi3 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn3, 1)), 23));
81 const __m256 vs3 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo3), vs_hi3, 1);
82 const __m128 vs_lo4 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn4)), 23));
83 const __m128 vs_hi4 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn4, 1)), 23));
84 const __m256 vs4 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo4), vs_hi4, 1);
85 const __m128 vs_lo5 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn5)), 23));
86 const __m128 vs_hi5 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn5, 1)), 23));
87 const __m256 vs5 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo5), vs_hi5, 1);
88 const __m128 vs_lo6 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn6)), 23));
89 const __m128 vs_hi6 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn6, 1)), 23));
90 const __m256 vs6 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo6), vs_hi6, 1);
91 const __m128 vs_lo7 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn7)), 23));
92 const __m128 vs_hi7 = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn7, 1)), 23));
93 const __m256 vs7 = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo7), vs_hi7, 1);
94
95 vn0 = _mm256_sub_ps(vn0, vmagic_bias);
96 vn1 = _mm256_sub_ps(vn1, vmagic_bias);
97 vn2 = _mm256_sub_ps(vn2, vmagic_bias);
98 vn3 = _mm256_sub_ps(vn3, vmagic_bias);
99 vn4 = _mm256_sub_ps(vn4, vmagic_bias);
100 vn5 = _mm256_sub_ps(vn5, vmagic_bias);
101 vn6 = _mm256_sub_ps(vn6, vmagic_bias);
102 vn7 = _mm256_sub_ps(vn7, vmagic_bias);
103
104 __m256 vt0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn0, vminus_ln2_hi), vz0);
105 __m256 vt1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn1, vminus_ln2_hi), vz1);
106 __m256 vt2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn2, vminus_ln2_hi), vz2);
107 __m256 vt3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn3, vminus_ln2_hi), vz3);
108 __m256 vt4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn4, vminus_ln2_hi), vz4);
109 __m256 vt5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn5, vminus_ln2_hi), vz5);
110 __m256 vt6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn6, vminus_ln2_hi), vz6);
111 __m256 vt7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn7, vminus_ln2_hi), vz7);
112
113 vt0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn0, vminus_ln2_lo), vt0);
114 vt1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn1, vminus_ln2_lo), vt1);
115 vt2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn2, vminus_ln2_lo), vt2);
116 vt3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn3, vminus_ln2_lo), vt3);
117 vt4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn4, vminus_ln2_lo), vt4);
118 vt5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn5, vminus_ln2_lo), vt5);
119 vt6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn6, vminus_ln2_lo), vt6);
120 vt7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn7, vminus_ln2_lo), vt7);
121
122 __m256 vp0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt0), vc4);
123 __m256 vp1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt1), vc4);
124 __m256 vp2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt2), vc4);
125 __m256 vp3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt3), vc4);
126 __m256 vp4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt4), vc4);
127 __m256 vp5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt5), vc4);
128 __m256 vp6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt6), vc4);
129 __m256 vp7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt7), vc4);
130
131 vp0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp0, vt0), vc3);
132 vp1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp1, vt1), vc3);
133 vp2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp2, vt2), vc3);
134 vp3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp3, vt3), vc3);
135 vp4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp4, vt4), vc3);
136 vp5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp5, vt5), vc3);
137 vp6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp6, vt6), vc3);
138 vp7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp7, vt7), vc3);
139
140 vp0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp0, vt0), vc2);
141 vp1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp1, vt1), vc2);
142 vp2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp2, vt2), vc2);
143 vp3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp3, vt3), vc2);
144 vp4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp4, vt4), vc2);
145 vp5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp5, vt5), vc2);
146 vp6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp6, vt6), vc2);
147 vp7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp7, vt7), vc2);
148
149 vp0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp0, vt0), vc1);
150 vp1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp1, vt1), vc1);
151 vp2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp2, vt2), vc1);
152 vp3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp3, vt3), vc1);
153 vp4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp4, vt4), vc1);
154 vp5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp5, vt5), vc1);
155 vp6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp6, vt6), vc1);
156 vp7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp7, vt7), vc1);
157
158 vt0 = _mm256_mul_ps(vt0, vs0);
159 vt1 = _mm256_mul_ps(vt1, vs1);
160 vt2 = _mm256_mul_ps(vt2, vs2);
161 vt3 = _mm256_mul_ps(vt3, vs3);
162 vt4 = _mm256_mul_ps(vt4, vs4);
163 vt5 = _mm256_mul_ps(vt5, vs5);
164 vt6 = _mm256_mul_ps(vt6, vs6);
165 vt7 = _mm256_mul_ps(vt7, vs7);
166
167 const __m256 ve0 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt0, vp0), vs0);
168 const __m256 ve1 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt1, vp1), vs1);
169 const __m256 ve2 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt2, vp2), vs2);
170 const __m256 ve3 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt3, vp3), vs3);
171 const __m256 ve4 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt4, vp4), vs4);
172 const __m256 ve5 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt5, vp5), vs5);
173 const __m256 ve6 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt6, vp6), vs6);
174 const __m256 ve7 = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt7, vp7), vs7);
175
176 const __m256 vd0 = _mm256_add_ps(ve0, vone);
177 const __m256 vd1 = _mm256_add_ps(ve1, vone);
178 const __m256 vd2 = _mm256_add_ps(ve2, vone);
179 const __m256 vd3 = _mm256_add_ps(ve3, vone);
180 const __m256 vd4 = _mm256_add_ps(ve4, vone);
181 const __m256 vd5 = _mm256_add_ps(ve5, vone);
182 const __m256 vd6 = _mm256_add_ps(ve6, vone);
183 const __m256 vd7 = _mm256_add_ps(ve7, vone);
184
185 __m256 vf0 = _mm256_div_ps(ve0, vd0);
186 __m256 vf1 = _mm256_div_ps(ve1, vd1);
187 __m256 vf2 = _mm256_div_ps(ve2, vd2);
188 __m256 vf3 = _mm256_div_ps(ve3, vd3);
189 __m256 vf4 = _mm256_div_ps(ve4, vd4);
190 __m256 vf5 = _mm256_div_ps(ve5, vd5);
191 __m256 vf6 = _mm256_div_ps(ve6, vd6);
192 __m256 vf7 = _mm256_div_ps(ve7, vd7);
193
194 vf0 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz0, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf0);
195 vf1 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz1, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf1);
196 vf2 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz2, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf2);
197 vf3 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz3, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf3);
198 vf4 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz4, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf4);
199 vf5 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz5, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf5);
200 vf6 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz6, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf6);
201 vf7 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz7, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf7);
202
203 vf0 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf0), vf0, vx0);
204 vf1 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf1), vf1, vx1);
205 vf2 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf2), vf2, vx2);
206 vf3 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf3), vf3, vx3);
207 vf4 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf4), vf4, vx4);
208 vf5 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf5), vf5, vx5);
209 vf6 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf6), vf6, vx6);
210 vf7 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf7), vf7, vx7);
211
212 _mm256_storeu_ps(y, vf0);
213 _mm256_storeu_ps(y + 8, vf1);
214 _mm256_storeu_ps(y + 16, vf2);
215 _mm256_storeu_ps(y + 24, vf3);
216 _mm256_storeu_ps(y + 32, vf4);
217 _mm256_storeu_ps(y + 40, vf5);
218 _mm256_storeu_ps(y + 48, vf6);
219 _mm256_storeu_ps(y + 56, vf7);
220 y += 64;
221 }
222 for (; n >= 8 * sizeof(float); n -= 8 * sizeof(float)) {
223 const __m256 vx = _mm256_loadu_ps(x);
224 x += 8;
225
226 const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
227
228 __m256 vn = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz, vlog2e), vmagic_bias);
229
230 const __m128 vs_lo = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn)), 23));
231 const __m128 vs_hi = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn, 1)), 23));
232 const __m256 vs = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo), vs_hi, 1);
233
234 vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
235
236 __m256 vt = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn, vminus_ln2_hi), vz);
237 vt = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn, vminus_ln2_lo), vt);
238
239 __m256 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt), vc4);
240 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp, vt), vc3);
241 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp, vt), vc2);
242 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp, vt), vc1);
243
244 vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
245 const __m256 ve = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt, vp), vs);
246
247 const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
248 __m256 vf = _mm256_div_ps(ve, vd);
249
250 vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
251 vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
252
253 _mm256_storeu_ps(y, vf);
254 y += 8;
255 }
256 if XNN_UNLIKELY(n != 0) {
257 assert(n >= 1 * sizeof(float));
258 assert(n <= 7 * sizeof(float));
259 __m256i vmask = _mm256_loadu_si256((const __m256i*) ((uintptr_t) &mask_table[7] - n));
260
261 const __m256 vx = _mm256_maskload_ps(x, vmask);
262
263 const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
264
265 __m256 vn = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vz, vlog2e), vmagic_bias);
266 const __m128 vs_lo = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_castps256_ps128(vn)), 23));
267 const __m128 vs_hi = _mm_castsi128_ps(_mm_slli_epi32(_mm_castps_si128(_mm256_extractf128_ps(vn, 1)), 23));
268 const __m256 vs = _mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(vs_lo), vs_hi, 1);
269
270 vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
271
272 __m256 vt = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn, vminus_ln2_hi), vz);
273 vt = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vn, vminus_ln2_lo), vt);
274
275 __m256 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vc5, vt), vc4);
276 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp, vt), vc3);
277 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp, vt), vc2);
278 vp = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vp, vt), vc1);
279
280 vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
281 const __m256 ve = _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(vt, vp), vs);
282
283 const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
284 __m256 vf = _mm256_div_ps(ve, vd);
285
286 vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
287 vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
288
289 // _mm256_maskstore_ps(y, vmask, vf) could be used here, but triggers msan failures (probably an msan bug).
290 __m128 vf_lo = _mm256_castps256_ps128(vf);
291 if (n & (4 * sizeof(float))) {
292 _mm_storeu_ps(y, vf_lo);
293 vf_lo = _mm256_extractf128_ps(vf, 1);
294 y += 4;
295 }
296 if (n & (2 * sizeof(float))) {
297 _mm_storel_pi((__m64*) y, vf_lo);
298 vf_lo = _mm_movehl_ps(vf_lo, vf_lo);
299 y += 2;
300 }
301 if (n & (1 * sizeof(float))) {
302 _mm_store_ss(y, vf_lo);
303 }
304 }
305 }
306