blob: bf9fab66c3b21ba436cba3e574e704d28d164d29 [file] [log] [blame]
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#include <xnnpack/aarch32-assembler.h>
#include <xnnpack/allocator.h>
#include <xnnpack/gemm.h>
#include <cassert>
#include <limits>
namespace xnnpack {
namespace aarch32 {
namespace {
class Generator : public Assembler {
using Assembler::Assembler;
public:
void generate(size_t nc, size_t kc, float min, float max);
};
// void xnn_f32_gemm_minmax_ukernel_4x8__aarch32_neon_cortex_a53(
// size_t mr, r0
// size_t nc, r1
// size_t kc, r2 -> r5 -> sp + 0
// const uint8_t*restrict a, r3
// size_t a_stride, sp + 100 -> (r7)
// const void*restrict w, sp + 104 -> r9
// uint8_t*restrict c, sp + 108 -> r11
// size_t cm_stride, sp + 112 -> (r6)
// size_t cn_stride, sp + 116 -> (r0)
// const union xnn_f32_minmax_params params) sp + 120 -> (r5)
// d8-d15, r4-r11,r14(lr) need to be preserved if used. r13(sp),r15(pc) are reserved.
// Register usage
// r0, r2 scratch temporaries for loads
// r14 (lr) unused
// A0 r3 d0
// A1 r12 d1
// A2 r10 d2
// A3 r7 d3
// B r9 d8, d9, d10, d11
// B d12, d13, d14, d15
// C0 r11 d16-d17 q8 d18-d19 q9
// C1 r4 d20-d21 q10 d22-d23 q11
// C2 r8 d24-d25 q12 d26-d27 q13
// C3 r6 d28-d29 q14 d30-d31 q15
// Clamp (r5) d4 d5 d6 d7
// Converted from: src/f32-gemm/4x8-minmax-aarch32-neon-cortex-a53.S
void Generator::generate(size_t nc, size_t kc, float min, float max) {
assert(kc % sizeof(float) == 0);
Label nc_loop, kc_loop, epilogue, clamp, remainder_kc, store_odd_width;
const bool clamp_min = min != -std::numeric_limits<float>::infinity();
const bool clamp_max = max != +std::numeric_limits<float>::infinity();
// Push 100 bytes
// r2 will be reloaded in outer loop
vpush({d8-d15}); // 64
push({r2, r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11}); // +36 = 100
ldr(r7, mem[sp, 100]); // a_stride
ldr(r11, mem[sp, 108]); // c
ldr(r6, mem[sp, 112]); // cm_stride
ldr(r9, mem[sp, 104]); // w
// Clamp A and C pointers
cmp(r0, 2); // if mr >= 2
add(r12, r3, r7); // a1 = a0 + a_stride
add(r4, r11, r6); // c1 = c0 + cm_stride
movlo(r12, r3); // a1
movlo(r4, r11); // c1
// if mr > 2
add(r10, r12, r7); // a2 = a1 + a_stride
add(r8, r4, r6); // c2 = c1 + cm_stride
movls(r10, r12); // a2
movls(r8, r4); // c2
cmp(r0, 4); // if mr >=4
add(r7, r10, r7); // a3 = a2 + a_stride
add(r6, r8, r6); // c3 = c2 + cm_stride
movlo(r7, r10); // a3
movlo(r6, r8); // c3
align(8);
bind(nc_loop);
// Load initial bias from w into accumulators
vldm(mem[r9]++, {d16-d19}); // Bias
subs(r5, r2, 16); // kc - 16
pld(mem[r3, 0]); // Prefetch A
pld(mem[r3, 64]);
vmov(q10, q8);
pld(mem[r12, 0]);
pld(mem[r12, 64]);
vmov(q11, q9);
pld(mem[r10, 0]);
pld(mem[r10, 64]);
vmov(q12, q8);
pld(mem[r7, 0]);
pld(mem[r7, 64]);
vmov(q13, q9);
pld(mem[r9, 0]); // Prefetch B
pld(mem[r9, 64]);
vmov(q14, q8);
pld(mem[r9, 128]);
pld(mem[r9, 192]);
vmov(q15, q9);
pld(mem[r9, 256]);
pld(mem[r9, 320]);
blo(remainder_kc); // less than 4 channels?
// Prologue
vld1_32({d0}, mem[r3]++); // A0
vld1_32({d1}, mem[r12]++); // A1
vld1_32({d2}, mem[r10]++); // A2
vld1_32({d3}, mem[r7]++); // A3
subs(r5, r5, 16);
vldm(mem[r9], {d8-d11}); // B0
ldr(r0, mem[r9, 56]); // B1 low VMOV is in BLOCK 0
ldr(r2, mem[r9, 60]); // B1 high
vldr(d13, mem[r9, 40]); // B1
blo(epilogue); // less than 4 channels? skip main loop
// Main loop - 4 floats of A (16 bytes)
// 32 FMA + 8 LD64 A + 8 LDR B
align(8);
bind(kc_loop);
// First group of 16 FMA, Second group loads
// BLOCK 0
vld1_32({d4}, mem[r3]++); // A0
vmov(d15, r0, r2); // b1 VMOV b from second group
vmla_f32(q8, q4, d0[0]);
ldr(r0, mem[r12]); // A1 low
vmla_f32(q10, q4, d1[0]);
ldr(r2, mem[r12, 4]); // A1 high
vmla_f32(q12, q4, d2[0]);
pld(mem[r3, 128]); // Prefetch A0
// BLOCK 1
vldr(d12, mem[r9, 32]); // B1
vmov(d5, r0, r2); // a1 VMOV
vmla_f32(q14, q4, d3[0]);
ldr(r0, mem[r9, 72]); // B0 low
vmla_f32(q9, q5, d0[0]);
ldr(r2, mem[r9, 76]); // B0 high
vmla_f32(q11, q5, d1[0]);
pld(mem[r12, 128]); // Prefetch A1
// BLOCK 2
vld1_32({d6}, mem[r10]++); // A2
vmov(d9, r0, r2); // b0 VMOV
vmla_f32(q13, q5, d2[0]);
ldr(r0, mem[r7]); // A3 low
vmla_f32(q15, q5, d3[0]);
ldr(r2, mem[r7, 4]); // A3 high
vmla_f32(q8, q6, d0[1]);
pld(mem[r10, 128]); // Prefetch A2
// BLOCK 3
vldr(d14, mem[r9, 48]); // B1
vmov(d7, r0, r2); // a3 VMOV
vmla_f32(q10, q6, d1[1]);
ldr(r0, mem[r9, 88]); // B0 low
vmla_f32(q12, q6, d2[1]);
ldr(r2, mem[r9, 92]); // B0 high
vmla_f32(q14, q6, d3[1]);
pld(mem[r7, 128]); // Prefetch A3
// BLOCK 4
vldr(d8, mem[r9, 64]); // B0
vmov(d11, r0, r2); // B0 VMOV
vmla_f32(q9, q7, d0[1]);
ldr(r0, mem[r9, 104]); // B1 low VMOV is in BLOCK 0
vmla_f32(q11, q7, d1[1]);
ldr(r2, mem[r9, 108]); // B1 high
vmla_f32(q13, q7, d2[1]);
pld(mem[r9, 384]); // Prefetch B
// BLOCK 5
vldr(d10, mem[r9, 80]); // B0
vmov(d13, r0, r2); // b1 VMOV b from second group
vmla_f32(q15, q7, d3[1]);
ldr(r0, mem[r9, 120]); // B1 low VMOV is in BLOCK 0
nop();
ldr(r2, mem[r9, 124]); // B1 high
nop();
pld(mem[r9, 448]); // Prefetch B
// Second group of 16 FMA, First group of loads
// BLOCK 0
vld1_32({d0}, mem[r3]++); // A0
vmov(d15, r0, r2); // b1 VMOV b from second group
vmla_f32(q8, q4, d4[0]);
ldr(r0, mem[r12, 8]); // A1 low
vmla_f32(q10, q4, d5[0]);
ldr(r2, mem[r12, 12]); // A1 high
vmla_f32(q12, q4, d6[0]);
// NOP
// BLOCK 1
vldr(d12, mem[r9, 96]); // B1
vmov(d1, r0, r2); // a1 VMOV
vmla_f32(q14, q4, d7[0]);
ldr(r0, mem[r9, 136]); // B0 low
vmla_f32(q9, q5, d4[0]);
ldr(r2, mem[r9, 140]); // B0 high
vmla_f32(q11, q5, d5[0]);
// NOP
// BLOCK 2
vld1_32({d2}, mem[r10]++); // A2
vmov(d9, r0, r2); // b0 VMOV
vmla_f32(q13, q5, d6[0]);
ldr(r0, mem[r7, 8]); // A3 low
vmla_f32(q15, q5, d7[0]);
ldr(r2, mem[r7, 12]); // A3 high
vmla_f32(q8, q6, d4[1]);
// NOP
// BLOCK 3
vldr(d14, mem[r9, 112]); // B1
vmov(d3, r0, r2); // a3 VMOV
vmla_f32(q10, q6, d5[1]);
ldr(r0, mem[r9, 152]); // B0 low
vmla_f32(q12, q6, d6[1]);
ldr(r2, mem[r9, 156]); // B0 high
vmla_f32(q14, q6, d7[1]);
add(r12, r12, 16); // A1++
// BLOCK 4
vldr(d8, mem[r9, 128]); // B0
vmov(d11, r0, r2); // B0 VMOV
vmla_f32(q9, q7, d4[1]);
ldr(r0, mem[r9, 168]); // B1 low
vmla_f32(q11, q7, d5[1]);
ldr(r2, mem[r9, 172]); // B1 high
vmla_f32(q13, q7, d6[1]);
add(r7, r7, 16); // A3++
// BLOCK 5
vldr(d10, mem[r9, 144]); // B0
vmov(d13, r0, r2); // b1 VMOV b
vmla_f32(q15, q7, d7[1]);
ldr(r0, mem[r9, 184]); // B1 low VMOV is in BLOCK 0
subs(r5, r5, 16);
ldr(r2, mem[r9, 188]); // B1 high
add(r9, r9, 128); // B++
bhs(kc_loop);
// Epilogue - 4 floats of A (16 bytes)
bind(epilogue);
// First group of 16 FMA, Second group loads
// BLOCK 0
vld1_32({d4}, mem[r3]++); // A0
vmov(d15, r0, r2); // b1 VMOV b from second group
vmla_f32(q8, q4, d0[0]);
ldr(r0, mem[r12]); // A1 low
vmla_f32(q10, q4, d1[0]);
ldr(r2, mem[r12, 4]); // A1 high
vmla_f32(q12, q4, d2[0]);
// NOP
// BLOCK 1
vldr(d12, mem[r9, 32]); // B1
vmov(d5, r0, r2); // a1 VMOV
vmla_f32(q14, q4, d3[0]);
ldr(r0, mem[r9, 72]); // B0 low
vmla_f32(q9, q5, d0[0]);
ldr(r2, mem[r9, 76]); // B0 high
vmla_f32(q11, q5, d1[0]);
// NOP
// BLOCK 2
vld1_32({d6}, mem[r10]++); // A2
vmov(d9, r0, r2); // b0 VMOV
vmla_f32(q13, q5, d2[0]);
ldr(r0, mem[r7]); // A3 low
vmla_f32(q15, q5, d3[0]);
ldr(r2, mem[r7, 4]); // A3 high
vmla_f32(q8, q6, d0[1]);
// NOP
// BLOCK 3
vldr(d14, mem[r9, 48]); // B1
vmov(d7, r0, r2); // a3 VMOV
vmla_f32(q10, q6, d1[1]);
ldr(r0, mem[r9, 88]); // B0 low
vmla_f32(q12, q6, d2[1]);
ldr(r2, mem[r9, 92]); // B0 high
vmla_f32(q14, q6, d3[1]);
// NOP
// BLOCK 4
vldr(d8, mem[r9, 64]); // B0
vmov(d11, r0, r2); // B0 VMOV
vmla_f32(q9, q7, d0[1]);
ldr(r0, mem[r9, 104]); // B1 low
vmla_f32(q11, q7, d1[1]);
ldr(r2, mem[r9, 108]); // B1 high
vmla_f32(q13, q7, d2[1]);
// NOP
// BLOCK 5
vldr(d10, mem[r9, 80]); // B0
vmov(d13, r0, r2); // b1 VMOV b
vmla_f32(q15, q7, d3[1]);
ldr(r0, mem[r9, 120]); // B1 low VMOV is in BLOCK 0
nop();
ldr(r2, mem[r9, 124]); // B1 high
nop();
nop();
// Second group of 16 FMA, First group of loads
// BLOCK 0
vldr(d12, mem[r9, 96]); // B1
vmov(d15, r0, r2); // b1 VMOV b from second group
vmla_f32(q8, q4, d4[0]);
vmla_f32(q10, q4, d5[0]);
vmla_f32(q12, q4, d6[0]);
// BLOCK 1
vldr(d14, mem[r9, 112]); // B1
vmla_f32(q14, q4, d7[0]);
vmla_f32(q9, q5, d4[0]);
vmla_f32(q11, q5, d5[0]);
add(r12, r12, 8); // A1++
// BLOCK 2
add(r7, r7, 8); // A3++ VLDR B1 land_s here
add(r9, r9, 128); // B++
vmla_f32(q13, q5, d6[0]);
vmla_f32(q15, q5, d7[0]);
vmla_f32(q8, q6, d4[1]);
// BLOCK 3
vmla_f32(q10, q6, d5[1]);
vmla_f32(q12, q6, d6[1]);
vmla_f32(q14, q6, d7[1]);
tst(r5, 15);
// BLOCK 4
vmla_f32(q9, q7, d4[1]);
vmla_f32(q11, q7, d5[1]);
vmla_f32(q13, q7, d6[1]);
// BLOCK 5
vmla_f32(q15, q7, d7[1]);
// Is there a remainder?- 1 to 3 floats of A (4, 8 or 12 bytes)
if (kc % 16 != 0) {
bne(remainder_kc);
}
align(8);
bind(clamp);
ldr(r0, mem[sp, 116]); // cn_stride
ldr(r2, mem[sp]); // kc
subs(r1, r1, 8);
if (clamp_min || clamp_max) {
// Load params pointer
ldr(r5, mem[sp, 120]); // params
if (clamp_min) {
vld1r_32({d4, d5}, mem[r5]++);
vmax_f32(q8, q8, q2);
vmax_f32(q9, q9, q2);
vmax_f32(q10, q10, q2);
vmax_f32(q11, q11, q2);
vmax_f32(q12, q12, q2);
vmax_f32(q13, q13, q2);
vmax_f32(q14, q14, q2);
vmax_f32(q15, q15, q2);
} else {
add(r5, r5, 4);
}
if (clamp_max) {
vld1r_32({d6, d7}, mem[r5]);
vmin_f32(q8, q8, q3);
vmin_f32(q9, q9, q3);
vmin_f32(q10, q10, q3);
vmin_f32(q11, q11, q3);
vmin_f32(q12, q12, q3);
vmin_f32(q13, q13, q3);
vmin_f32(q14, q14, q3);
vmin_f32(q15, q15, q3);
}
}
if (nc % 8 != 0) {
blo(store_odd_width);
}
// Store full 4 x 8
vst1_32({d16-d19}, mem[r11], r0);
sub(r7, r7, r2);
vst1_32({d20-d23}, mem[r4], r0);
sub(r10, r10, r2);
vst1_32({d24-d27}, mem[r8], r0);
sub(r12, r12, r2);
vst1_32({d28-d31}, mem[r6], r0);
sub(r3, r3, r2);
bhi(nc_loop);
add(sp, sp, 4);
pop({r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11});
vpop({d8-d15});
bx(lr);
align(8);
bind(remainder_kc);
if (kc & 8) {
// Remainder - 2 floats of A (8 bytes)
vld1_32({d0}, mem[r3]++); // A0
vldm(mem[r9]++, {d8-d11}); // B0
vld1_32({d1}, mem[r12]++); // A1
vld1_32({d2}, mem[r10]++); // A2
vld1_32({d3}, mem[r7]++); // A3
vmla_f32(q8, q4, d0[0]);
vmla_f32(q9, q5, d0[0]);
vmla_f32(q10, q4, d1[0]);
vmla_f32(q11, q5, d1[0]);
vldm(mem[r9]++, {d12-d15}); // B1
vmla_f32(q12, q4, d2[0]);
vmla_f32(q13, q5, d2[0]);
vmla_f32(q14, q4, d3[0]);
vmla_f32(q15, q5, d3[0]);
vmla_f32(q8, q6, d0[1]);
vmla_f32(q9, q7, d0[1]);
vmla_f32(q10, q6, d1[1]);
vmla_f32(q11, q7, d1[1]);
vmla_f32(q12, q6, d2[1]);
vmla_f32(q13, q7, d2[1]);
vmla_f32(q14, q6, d3[1]);
vmla_f32(q15, q7, d3[1]);
}
if (kc & 4) {
// Remainder - 1 float of A (4 bytes)
vldm(mem[r3]++, {s0}); // A0
vldm(mem[r9]++, {d8-d11}); // B0
vldm(mem[r12]++, {s2}); // A1
vldm(mem[r10]++, {s4}); // A2
vldm(mem[r7]++, {s6}); // A3
vmla_f32(q8, q4, d0[0]);
vmla_f32(q9, q5, d0[0]);
vmla_f32(q10, q4, d1[0]);
vmla_f32(q11, q5, d1[0]);
vmla_f32(q12, q4, d2[0]);
vmla_f32(q13, q5, d2[0]);
vmla_f32(q14, q4, d3[0]);
vmla_f32(q15, q5, d3[0]);
}
b(clamp);
// Store odd width
bind(store_odd_width);
switch (nc % 8) {
case 0:
// Do nothing.
break;
case 1:
vst1_32({d16[0]}, mem[r11]);
vst1_32({d20[0]}, mem[r4]);
vst1_32({d24[0]}, mem[r8]);
vst1_32({d28[0]}, mem[r6]);
break;
case 2:
vst1_32({d16}, mem[r11]);
vst1_32({d20}, mem[r4]);
vst1_32({d24}, mem[r8]);
vst1_32({d28}, mem[r6]);
break;
case 3:
vst1_32({d16}, mem[r11]++);
vst1_32({d20}, mem[r4]++);
vst1_32({d24}, mem[r8]++);
vst1_32({d28}, mem[r6]++);
vst1_32({d17[0]}, mem[r11]);
vst1_32({d21[0]}, mem[r4]);
vst1_32({d25[0]}, mem[r8]);
vst1_32({d29[0]}, mem[r6]);
break;
case 4:
vst1_32({d16, d17}, mem[r11]);
vst1_32({d20, d21}, mem[r4]);
vst1_32({d24, d25}, mem[r8]);
vst1_32({d28, d29}, mem[r6]);
break;
case 5:
vst1_32({d16, d17}, mem[r11]++);
vst1_32({d20, d21}, mem[r4]++);
vst1_32({d24, d25}, mem[r8]++);
vst1_32({d28, d29}, mem[r6]++);
vst1_32({d18[0]}, mem[r11]);
vst1_32({d22[0]}, mem[r4]);
vst1_32({d26[0]}, mem[r8]);
vst1_32({d30[0]}, mem[r6]);
break;
case 6:
vst1_32({d16-d18}, mem[r11]);
vst1_32({d20-d22}, mem[r4]);
vst1_32({d24-d26}, mem[r8]);
vst1_32({d28-d30}, mem[r6]);
break;
case 7:
vst1_32({d16-d18}, mem[r11]++);
vst1_32({d20-d22}, mem[r4]++);
vst1_32({d24-d26}, mem[r8]++);
vst1_32({d28-d30}, mem[r6]++);
vst1_32({d19[0]}, mem[r11]);
vst1_32({d23[0]}, mem[r4]);
vst1_32({d27[0]}, mem[r8]);
vst1_32({d31[0]}, mem[r6]);
break;
default:
XNN_UNREACHABLE;
}
add(sp, sp, 4);
pop({r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11});
vpop({d8-d15});
bx(lr);
}
} // namespace
} // aarch32
} // xnnpack
xnn_status xnn_generate_f32_gemm_ukernel_4x8__aarch32_neon_cortex_a53(xnn_code_buffer* code, size_t nc, size_t kc, const void* params) {
using namespace xnnpack::aarch32;
Generator g(code);
auto p = static_cast<const jit_gemm_params*>(params);
g.generate(nc, kc, p->f32_minmax.min, p->f32_minmax.max);
g.finalize();
if (g.error() != xnnpack::Error::kNoError) {
return xnn_status_invalid_state;
}
return xnn_status_success;
}