// Copyright 2019 Google LLC // // This source code is licensed under the BSD-style license found in the // LICENSE file in the root directory of this source tree. #include "xnnpack/assembly.h" .syntax unified // void xnn_f32_igemm_minmax_ukernel_4x8__asm_aarch32_neon_cortex_a53${"_prfm" if PREFETCH else ""}( // size_t mr, r0 // size_t nc, r1 // size_t kc, r2 -> r5 -> sp + 68 // size_t ks, r3 -> sp + 72 -> r14 // const float** restrict a, sp + 112 -> (r5) // const void* restrict w, sp + 116 -> r9 // uint8_t* restrict c, sp + 120 -> r11 // size_t cm_stride, sp + 124 -> (r6) // size_t cn_stride, sp + 128 -> (r0) // size_t a_offset, sp + 132 -> (r5) // const float* zero, sp + 136 -> (r0) // minmax_params*params, sp + 140 -> (r2) // d8-d15, r4-r11,r14(lr) need to be preserved if used. r13(sp),r15(pc) are reserved. // Register usage // A0 r3 d0 d4 // A1 r12 d1 d5 // A2 r10 d2 d6 // A3 r7 d3 d7 // B r9 d8, d9, d10, d11 // B d12, d13, d14, d15 // C0 r11 d16-d17 q8 d18-d19 q9 // C1 r4 d20-d21 q10 d22-d23 q11 // C2 r8 d24-d25 q12 d26-d27 q13 // C3 r6 d28-d29 q14 d30-d31 q15 // clamp (r2) d4 d5 d6 d7 // temp r0, r2 for Cortex-A53 loads BEGIN_FUNCTION xnn_f32_igemm_minmax_ukernel_4x8__asm_aarch32_neon_cortex_a53${"_prfm" if PREFETCH else ""} .arm #ifndef __APPLE__ .arch armv7-a .fpu neon #endif # Push 112 bytes # r2 will be reloaded in outer loop. r3 is ks PUSH {r2, r3, r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11, lr} // +44 SUB sp, sp, 4 // 4 VPUSH {d8-d15} // +64 = 112 LDR r11, [sp, 120] // c LDR r6, [sp, 124] // cm_stride LDR r5, [sp, 112] // a LDR r9, [sp, 116] // w MOV r14, r3 // p = ks # Clamp C pointers CMP r0, 2 // if mr >= 2 ADD r4, r11, r6 // c1 = c0 + cm_stride MOVLO r4, r11 // c1 // if mr > 2 ADD r8, r4, r6 // c2 = c1 + cm_stride MOVLS r8, r4 // c2 CMP r0, 4 // if mr >=4 ADD r6, r8, r6 // c3 = c2 + cm_stride MOVLO r6, r8 // c3 .p2align 3 0: # Load initial bias from w into accumulators VLDM r9!, {d16-d19} // Bias VMOV q10, q8 $if PREFETCH: PLD [r9, 0] // Prefetch B VMOV q11, q9 $if PREFETCH: PLD [r9, 64] VMOV q12, q8 $if PREFETCH: PLD [r9, 128] VMOV q13, q9 $if PREFETCH: PLD [r9, 192] VMOV q14, q8 $if PREFETCH: PLD [r9, 256] VMOV q15, q9 $if PREFETCH: PLD [r9, 320] 1: # Load next 4 A pointers LDR r3, [r5, 0] LDR r12, [r5, 4] LDR r10, [r5, 8] LDR r7, [r5, 12] ADD r5, r5, 16 // a += MR * sizeof(void*) $if PREFETCH: PLD [r3, 0] // Prefetch A STR r5, [sp, 112] // a $if PREFETCH: PLD [r3, 64] LDR r0, [sp, 136] // zero $if PREFETCH: PLD [r12, 0] LDR r5, [sp, 132] // a_offset $if PREFETCH: PLD [r12, 64] LDR r2, [sp, 68] // kc $if PREFETCH: PLD [r10, 0] $if PREFETCH: PLD [r10, 64] $if PREFETCH: PLD [r7, 0] $if PREFETCH: PLD [r7, 64] # Add a_offset CMP r3, r0 // if a0 == zero ADD r3, r3, r5 // a0 += a_offset MOVEQ r3, r0 // a0 = zero, else += a0 + a_offset CMP r12, r0 // if a1 == zero ADD r12, r12, r5 // a1 += a_offset MOVEQ r12, r0 // a1 = zero, else += a1 + a_offset CMP r10, r0 // if a2 == zero ADD r10, r10, r5 // a2 += a_offset MOVEQ r10, r0 // a2 = zero, else += a2 + a_offset CMP r7, r0 // if a3 == zero ADD r7, r7, r5 // a3 += a_offset MOVEQ r7, r0 // a3 = zero, else += a3 + a_offset SUBS r5, r2, 16 // kc - 16 BLO 5f // less than 4 channels? # Prologue VLD1.32 {d0}, [r3]! // A0 VLD1.32 {d1}, [r12]! // A1 VLD1.32 {d2}, [r10]! // A2 VLD1.32 {d3}, [r7]! // A3 SUBS r5, r5, 16 VLDM r9, {d8-d11} // B0 LDR r0, [r9, 56] // B1 low VMOV is in BLOCK 0 LDR r2, [r9, 60] // B1 high VLDR d13, [r9, 40] // B1 BLO 3f // less than 4 channels? skip main loop # Main loop - 4 floats of A (16 bytes) # 32 FMA + 8 LD64 A + 8 LDR B .p2align 3 2: # First group of 16 FMA, Second group loads # BLOCK 0 VLD1.32 {d4}, [r3]! // A0 VMOV d15, r0, r2 // b1 VMOV b from second group VMLA.F32 q8, q4, d0[0] LDR r0, [r12] // A1 low VMLA.F32 q10, q4, d1[0] LDR r2, [r12, 4] // A1 high VMLA.F32 q12, q4, d2[0] $if PREFETCH: PLD [r3, 128] // Prefetch A0 # BLOCK 1 VLDR d12, [r9, 32] // B1 VMOV d5, r0, r2 // a1 VMOV VMLA.F32 q14, q4, d3[0] LDR r0, [r9, 72] // B0 low VMLA.F32 q9, q5, d0[0] LDR r2, [r9, 76] // B0 high VMLA.F32 q11, q5, d1[0] $if PREFETCH: PLD [r12, 128] // Prefetch A1 # BLOCK 2 VLD1.32 {d6}, [r10]! // A2 VMOV d9, r0, r2 // b0 VMOV VMLA.F32 q13, q5, d2[0] LDR r0, [r7] // A3 low VMLA.F32 q15, q5, d3[0] LDR r2, [r7, 4] // A3 high VMLA.F32 q8, q6, d0[1] $if PREFETCH: PLD [r10, 128] // Prefetch A2 # BLOCK 3 VLDR d14, [r9, 48] // B1 VMOV d7, r0, r2 // a3 VMOV VMLA.F32 q10, q6, d1[1] LDR r0, [r9, 88] // B0 low VMLA.F32 q12, q6, d2[1] LDR r2, [r9, 92] // B0 high VMLA.F32 q14, q6, d3[1] $if PREFETCH: PLD [r7, 128] // Prefetch A3 # BLOCK 4 VLDR d8, [r9, 64] // B0 VMOV d11, r0, r2 // B0 VMOV VMLA.F32 q9, q7, d0[1] LDR r0, [r9, 104] // B1 low VMOV is in BLOCK 0 VMLA.F32 q11, q7, d1[1] LDR r2, [r9, 108] // B1 high VMLA.F32 q13, q7, d2[1] $if PREFETCH: PLD [r9, 384] // Prefetch B # BLOCK 5 VLDR d10, [r9, 80] // B0 VMOV d13, r0, r2 // b1 VMOV b from second group VMLA.F32 q15, q7, d3[1] LDR r0, [r9, 120] // B1 low VMOV is in BLOCK 0 NOP LDR r2, [r9, 124] // B1 high NOP $if PREFETCH: PLD [r9, 448] // Prefetch B # Second group of 16 FMA, First group of loads # BLOCK 0 VLD1.32 {d0}, [r3]! // A0 VMOV d15, r0, r2 // b1 VMOV b from second group VMLA.F32 q8, q4, d4[0] LDR r0, [r12, 8] // A1 low VMLA.F32 q10, q4, d5[0] LDR r2, [r12, 12] // A1 high VMLA.F32 q12, q4, d6[0] # NOP # BLOCK 1 VLDR d12, [r9, 96] // B1 VMOV d1, r0, r2 // a1 VMOV VMLA.F32 q14, q4, d7[0] LDR r0, [r9, 136] // B0 low VMLA.F32 q9, q5, d4[0] LDR r2, [r9, 140] // B0 high VMLA.F32 q11, q5, d5[0] # NOP # BLOCK 2 VLD1.32 {d2}, [r10]! // A2 VMOV d9, r0, r2 // b0 VMOV VMLA.F32 q13, q5, d6[0] LDR r0, [r7, 8] // A3 low VMLA.F32 q15, q5, d7[0] LDR r2, [r7, 12] // A3 high VMLA.F32 q8, q6, d4[1] # NOP # BLOCK 3 VLDR d14, [r9, 112] // B1 VMOV d3, r0, r2 // a3 VMOV VMLA.F32 q10, q6, d5[1] LDR r0, [r9, 152] // B0 low VMLA.F32 q12, q6, d6[1] LDR r2, [r9, 156] // B0 high VMLA.F32 q14, q6, d7[1] ADD r12, r12, 16 // A1++ # BLOCK 4 VLDR d8, [r9, 128] // B0 VMOV d11, r0, r2 // B0 VMOV VMLA.F32 q9, q7, d4[1] LDR r0, [r9, 168] // B1 low VMLA.F32 q11, q7, d5[1] LDR r2, [r9, 172] // B1 high VMLA.F32 q13, q7, d6[1] ADD r7, r7, 16 // A3++ # BLOCK 5 VLDR d10, [r9, 144] // B0 VMOV d13, r0, r2 // b1 VMOV b VMLA.F32 q15, q7, d7[1] LDR r0, [r9, 184] // B1 low VMOV is in BLOCK 0 SUBS r5, r5, 16 LDR r2, [r9, 188] // B1 high ADD r9, r9, 128 // B++ BHS 2b # Epilogue - 4 floats of A (16 bytes) 3: # First group of 16 FMA, Second group loads # BLOCK 0 VLD1.32 {d4}, [r3]! // A0 VMOV d15, r0, r2 // b1 VMOV b from second group VMLA.F32 q8, q4, d0[0] LDR r0, [r12] // A1 low VMLA.F32 q10, q4, d1[0] LDR r2, [r12, 4] // A1 high VMLA.F32 q12, q4, d2[0] # NOP # BLOCK 1 VLDR d12, [r9, 32] // B1 VMOV d5, r0, r2 // a1 VMOV VMLA.F32 q14, q4, d3[0] LDR r0, [r9, 72] // B0 low VMLA.F32 q9, q5, d0[0] LDR r2, [r9, 76] // B0 high VMLA.F32 q11, q5, d1[0] # NOP # BLOCK 2 VLD1.32 {d6}, [r10]! // A2 VMOV d9, r0, r2 // b0 VMOV VMLA.F32 q13, q5, d2[0] LDR r0, [r7] // A3 low VMLA.F32 q15, q5, d3[0] LDR r2, [r7, 4] // A3 high VMLA.F32 q8, q6, d0[1] # NOP # BLOCK 3 VLDR d14, [r9, 48] // B1 VMOV d7, r0, r2 // a3 VMOV VMLA.F32 q10, q6, d1[1] LDR r0, [r9, 88] // B0 low VMLA.F32 q12, q6, d2[1] LDR r2, [r9, 92] // B0 high VMLA.F32 q14, q6, d3[1] # NOP # BLOCK 4 VLDR d8, [r9, 64] // B0 VMOV d11, r0, r2 // B0 VMOV VMLA.F32 q9, q7, d0[1] LDR r0, [r9, 104] // B1 low VMLA.F32 q11, q7, d1[1] LDR r2, [r9, 108] // B1 high VMLA.F32 q13, q7, d2[1] # NOP # BLOCK 5 VLDR d10, [r9, 80] // B0 VMOV d13, r0, r2 // b1 VMOV b VMLA.F32 q15, q7, d3[1] LDR r0, [r9, 120] // B1 low VMOV is in BLOCK 0 NOP LDR r2, [r9, 124] // B1 high NOP NOP # Second group of 16 FMA, First group of loads # BLOCK 0 VLDR d12, [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, [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 lands 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) BNE 5f .p2align 3 4: LDR r5, [sp, 112] // a SUBS r14, r14, 16 // ks -= MR * sizeof(void*) # ks loop BHI 1b # Load params pointer LDR r0, [sp, 128] // cn_stride LDR r2, [sp, 140] // params LDR r14, [sp, 72] // p = ks SUBS r1, r1, 8 # Load min/max values VLD1.32 {d4[],d5[]}, [r2]! VLD1.32 {d6[],d7[]}, [r2] # Clamp 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 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 # Store full 4 x 8 BLO 7f VST1.32 {d28-d31}, [r6], r0 VST1.32 {d24-d27}, [r8], r0 VST1.32 {d20-d23}, [r4], r0 VST1.32 {d16-d19}, [r11], r0 SUB r5, r5, r14 // a -= ks BHI 0b VPOP {d8-d15} ADD sp, sp, 12 // skip pad, r2, r3 POP {r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11, pc} .p2align 3 5: # Is there a remainder?- 2 floats of A (8 bytes) TST r5, 8 BEQ 6f # Remainder - 2 floats of A (8 bytes) VLD1.32 {d0}, [r3]! // A0 VLDM r9!, {d8-d11} // B0 VLD1.32 {d1}, [r12]! // A1 VLD1.32 {d2}, [r10]! // A2 VLD1.32 {d3}, [ 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 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] # Is there a remainder?- 1 float of A (4 bytes) TST r5, 4 BEQ 4b 6: # Remainder- 1 float of A (4 bytes) VLDM r3!, {s0} // A0 VLDM r9!, {d8-d11} // B0 VLDM r12!, {s2} // A1 VLDM r10!, {s4} // A2 VLDM 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 4b # Store odd width 7: TST r1, 4 BEQ 8f VST1.32 {d28-d29}, [r6]! VST1.32 {d24-d25}, [r8]! VMOV q14, q15 VMOV q12, q13 VST1.32 {d20-d21}, [r4]! VST1.32 {d16-d17}, [r11]! VMOV q10, q11 VMOV q8, q9 8: TST r1, 2 BEQ 9f VST1.32 {d28}, [r6]! VST1.32 {d24}, [r8]! VMOV d28, d29 VMOV d24, d25 VST1.32 {d20}, [r4]! VST1.32 {d16}, [r11]! VMOV d20, d21 VMOV d16, d17 9: TST r1, 1 BEQ 10f VST1.32 {d28[0]}, [r6]! VST1.32 {d24[0]}, [r8]! VST1.32 {d20[0]}, [r4]! VST1.32 {d16[0]}, [r11]! 10: VPOP {d8-d15} ADD sp, sp, 12 // skip pad, r2, r3 POP {r4, r5, r6, r7, r8, r9, r10, r11, pc} END_FUNCTION xnn_f32_igemm_minmax_ukernel_4x8__asm_aarch32_neon_cortex_a53${"_prfm" if PREFETCH else ""} #ifdef __ELF__ .section ".note.GNU-stack","",%progbits #endif