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7 // This source code is licensed under the BSD-style license found in the
8 // LICENSE file in the root directory of this source tree.
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__avx2_rr1_p5_div_x64(size_t n,const float * x,float * y,const void * params)20 void xnn_f32_sigmoid_ukernel__avx2_rr1_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 = _mm256_set1_ps(-0x1.62E43p-1f);
32 const __m256 vc5 = _mm256_set1_ps(0x1.0F9F9Cp-7f);
33 const __m256 vc4 = _mm256_set1_ps(0x1.573A1Ap-5f);
34 const __m256 vc3 = _mm256_set1_ps(0x1.555A80p-3f);
35 const __m256 vc2 = _mm256_set1_ps(0x1.FFFDC6p-2f);
36 const __m256 vc1 = _mm256_set1_ps(0x1.FFFFF6p-1f);
37 const __m256 vone = _mm256_set1_ps(1.0f);
38 const __m256 vdenorm_cutoff = _mm256_set1_ps(-0x1.5D589Ep+6f);
39
40 for (; n >= 64 * sizeof(float); n -= 64 * sizeof(float)) {
41 const __m256 vx0 = _mm256_loadu_ps(x);
42 const __m256 vx1 = _mm256_loadu_ps(x + 8);
43 const __m256 vx2 = _mm256_loadu_ps(x + 16);
44 const __m256 vx3 = _mm256_loadu_ps(x + 24);
45 const __m256 vx4 = _mm256_loadu_ps(x + 32);
46 const __m256 vx5 = _mm256_loadu_ps(x + 40);
47 const __m256 vx6 = _mm256_loadu_ps(x + 48);
48 const __m256 vx7 = _mm256_loadu_ps(x + 56);
49 x += 64;
50
51 const __m256 vz0 = _mm256_or_ps(vx0, vsign_mask);
52 const __m256 vz1 = _mm256_or_ps(vx1, vsign_mask);
53 const __m256 vz2 = _mm256_or_ps(vx2, vsign_mask);
54 const __m256 vz3 = _mm256_or_ps(vx3, vsign_mask);
55 const __m256 vz4 = _mm256_or_ps(vx4, vsign_mask);
56 const __m256 vz5 = _mm256_or_ps(vx5, vsign_mask);
57 const __m256 vz6 = _mm256_or_ps(vx6, vsign_mask);
58 const __m256 vz7 = _mm256_or_ps(vx7, vsign_mask);
59
60 __m256 vn0 = _mm256_fmadd_ps(vz0, vlog2e, vmagic_bias);
61 __m256 vn1 = _mm256_fmadd_ps(vz1, vlog2e, vmagic_bias);
62 __m256 vn2 = _mm256_fmadd_ps(vz2, vlog2e, vmagic_bias);
63 __m256 vn3 = _mm256_fmadd_ps(vz3, vlog2e, vmagic_bias);
64 __m256 vn4 = _mm256_fmadd_ps(vz4, vlog2e, vmagic_bias);
65 __m256 vn5 = _mm256_fmadd_ps(vz5, vlog2e, vmagic_bias);
66 __m256 vn6 = _mm256_fmadd_ps(vz6, vlog2e, vmagic_bias);
67 __m256 vn7 = _mm256_fmadd_ps(vz7, vlog2e, vmagic_bias);
68
69 const __m256 vs0 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn0), 23));
70 const __m256 vs1 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn1), 23));
71 const __m256 vs2 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn2), 23));
72 const __m256 vs3 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn3), 23));
73 const __m256 vs4 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn4), 23));
74 const __m256 vs5 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn5), 23));
75 const __m256 vs6 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn6), 23));
76 const __m256 vs7 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn7), 23));
77
78 vn0 = _mm256_sub_ps(vn0, vmagic_bias);
79 vn1 = _mm256_sub_ps(vn1, vmagic_bias);
80 vn2 = _mm256_sub_ps(vn2, vmagic_bias);
81 vn3 = _mm256_sub_ps(vn3, vmagic_bias);
82 vn4 = _mm256_sub_ps(vn4, vmagic_bias);
83 vn5 = _mm256_sub_ps(vn5, vmagic_bias);
84 vn6 = _mm256_sub_ps(vn6, vmagic_bias);
85 vn7 = _mm256_sub_ps(vn7, vmagic_bias);
86
87 __m256 vt0 = _mm256_fmadd_ps(vn0, vminus_ln2, vz0);
88 __m256 vt1 = _mm256_fmadd_ps(vn1, vminus_ln2, vz1);
89 __m256 vt2 = _mm256_fmadd_ps(vn2, vminus_ln2, vz2);
90 __m256 vt3 = _mm256_fmadd_ps(vn3, vminus_ln2, vz3);
91 __m256 vt4 = _mm256_fmadd_ps(vn4, vminus_ln2, vz4);
92 __m256 vt5 = _mm256_fmadd_ps(vn5, vminus_ln2, vz5);
93 __m256 vt6 = _mm256_fmadd_ps(vn6, vminus_ln2, vz6);
94 __m256 vt7 = _mm256_fmadd_ps(vn7, vminus_ln2, vz7);
95
96 __m256 vp0 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt0, vc4);
97 __m256 vp1 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt1, vc4);
98 __m256 vp2 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt2, vc4);
99 __m256 vp3 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt3, vc4);
100 __m256 vp4 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt4, vc4);
101 __m256 vp5 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt5, vc4);
102 __m256 vp6 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt6, vc4);
103 __m256 vp7 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt7, vc4);
104
105 vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc3);
106 vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc3);
107 vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc3);
108 vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc3);
109 vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc3);
110 vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc3);
111 vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc3);
112 vp7 = _mm256_fmadd_ps(vp7, vt7, vc3);
113
114 vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc2);
115 vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc2);
116 vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc2);
117 vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc2);
118 vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc2);
119 vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc2);
120 vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc2);
121 vp7 = _mm256_fmadd_ps(vp7, vt7, vc2);
122
123 vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc1);
124 vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc1);
125 vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc1);
126 vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc1);
127 vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc1);
128 vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc1);
129 vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc1);
130 vp7 = _mm256_fmadd_ps(vp7, vt7, vc1);
131
132 vt0 = _mm256_mul_ps(vt0, vs0);
133 vt1 = _mm256_mul_ps(vt1, vs1);
134 vt2 = _mm256_mul_ps(vt2, vs2);
135 vt3 = _mm256_mul_ps(vt3, vs3);
136 vt4 = _mm256_mul_ps(vt4, vs4);
137 vt5 = _mm256_mul_ps(vt5, vs5);
138 vt6 = _mm256_mul_ps(vt6, vs6);
139 vt7 = _mm256_mul_ps(vt7, vs7);
140
141 const __m256 ve0 = _mm256_fmadd_ps(vt0, vp0, vs0);
142 const __m256 ve1 = _mm256_fmadd_ps(vt1, vp1, vs1);
143 const __m256 ve2 = _mm256_fmadd_ps(vt2, vp2, vs2);
144 const __m256 ve3 = _mm256_fmadd_ps(vt3, vp3, vs3);
145 const __m256 ve4 = _mm256_fmadd_ps(vt4, vp4, vs4);
146 const __m256 ve5 = _mm256_fmadd_ps(vt5, vp5, vs5);
147 const __m256 ve6 = _mm256_fmadd_ps(vt6, vp6, vs6);
148 const __m256 ve7 = _mm256_fmadd_ps(vt7, vp7, vs7);
149
150 const __m256 vd0 = _mm256_add_ps(ve0, vone);
151 const __m256 vd1 = _mm256_add_ps(ve1, vone);
152 const __m256 vd2 = _mm256_add_ps(ve2, vone);
153 const __m256 vd3 = _mm256_add_ps(ve3, vone);
154 const __m256 vd4 = _mm256_add_ps(ve4, vone);
155 const __m256 vd5 = _mm256_add_ps(ve5, vone);
156 const __m256 vd6 = _mm256_add_ps(ve6, vone);
157 const __m256 vd7 = _mm256_add_ps(ve7, vone);
158
159 __m256 vf0 = _mm256_div_ps(ve0, vd0);
160 __m256 vf1 = _mm256_div_ps(ve1, vd1);
161 __m256 vf2 = _mm256_div_ps(ve2, vd2);
162 __m256 vf3 = _mm256_div_ps(ve3, vd3);
163 __m256 vf4 = _mm256_div_ps(ve4, vd4);
164 __m256 vf5 = _mm256_div_ps(ve5, vd5);
165 __m256 vf6 = _mm256_div_ps(ve6, vd6);
166 __m256 vf7 = _mm256_div_ps(ve7, vd7);
167
168 vf0 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz0, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf0);
169 vf1 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz1, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf1);
170 vf2 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz2, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf2);
171 vf3 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz3, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf3);
172 vf4 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz4, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf4);
173 vf5 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz5, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf5);
174 vf6 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz6, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf6);
175 vf7 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz7, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf7);
176
177 vf0 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf0), vf0, vx0);
178 vf1 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf1), vf1, vx1);
179 vf2 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf2), vf2, vx2);
180 vf3 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf3), vf3, vx3);
181 vf4 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf4), vf4, vx4);
182 vf5 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf5), vf5, vx5);
183 vf6 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf6), vf6, vx6);
184 vf7 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf7), vf7, vx7);
185
186 _mm256_storeu_ps(y, vf0);
187 _mm256_storeu_ps(y + 8, vf1);
188 _mm256_storeu_ps(y + 16, vf2);
189 _mm256_storeu_ps(y + 24, vf3);
190 _mm256_storeu_ps(y + 32, vf4);
191 _mm256_storeu_ps(y + 40, vf5);
192 _mm256_storeu_ps(y + 48, vf6);
193 _mm256_storeu_ps(y + 56, vf7);
194 y += 64;
195 }
196 for (; n >= 8 * sizeof(float); n -= 8 * sizeof(float)) {
197 const __m256 vx = _mm256_loadu_ps(x);
198 x += 8;
199
200 const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
201
202 __m256 vn = _mm256_fmadd_ps(vz, vlog2e, vmagic_bias);
203 const __m256 vs = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn), 23));
204 vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
205
206 __m256 vt = _mm256_fmadd_ps(vn, vminus_ln2, vz);
207
208 __m256 vp = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt, vc4);
209 vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc3);
210 vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc2);
211 vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc1);
212
213 vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
214 const __m256 ve = _mm256_fmadd_ps(vt, vp, vs);
215
216 const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
217 __m256 vf = _mm256_div_ps(ve, vd);
218
219 vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
220 vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
221
222 _mm256_storeu_ps(y, vf);
223 y += 8;
224 }
225 if XNN_UNLIKELY(n != 0) {
226 assert(n >= 1 * sizeof(float));
227 assert(n <= 7 * sizeof(float));
228 __m256i vmask = _mm256_loadu_si256((const __m256i*) ((uintptr_t) &mask_table[7] - n));
229
230 const __m256 vx = _mm256_maskload_ps(x, vmask);
231
232 const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
233
234 __m256 vn = _mm256_fmadd_ps(vz, vlog2e, vmagic_bias);
235 const __m256 vs = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn), 23));
236 vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
237
238 __m256 vt = _mm256_fmadd_ps(vn, vminus_ln2, vz);
239
240 __m256 vp = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt, vc4);
241 vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc3);
242 vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc2);
243 vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc1);
244
245 vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
246 const __m256 ve = _mm256_fmadd_ps(vt, vp, vs);
247
248 const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
249 __m256 vf = _mm256_div_ps(ve, vd);
250
251 vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
252 vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
253
254 // _mm256_maskstore_ps(y, vmask, vf) could be used here, but triggers msan failures (probably an msan bug).
255 __m128 vf_lo = _mm256_castps256_ps128(vf);
256 if (n & (4 * sizeof(float))) {
257 _mm_storeu_ps(y, vf_lo);
258 vf_lo = _mm256_extractf128_ps(vf, 1);
259 y += 4;
260 }
261 if (n & (2 * sizeof(float))) {
262 _mm_storel_pi((__m64*) y, vf_lo);
263 vf_lo = _mm_movehl_ps(vf_lo, vf_lo);
264 y += 2;
265 }
266 if (n & (1 * sizeof(float))) {
267 _mm_store_ss(y, vf_lo);
268 }
269 }
270 }
271