arch/ia64/lib/memcpy.S

   1 /*
   2  *
   3  * Optimized version of the standard memcpy() function
   4  *
   5  * Inputs:
   6  *      in0:    destination address
   7  *      in1:    source address
   8  *      in2:    number of bytes to copy
   9  * Output:
  10  *      no return value
  11  *
  12  * Copyright (C) 2000-2001 Hewlett-Packard Co
  13  *      Stephane Eranian <eranian@hpl.hp.com>
  14  *      David Mosberger-Tang <davidm@hpl.hp.com>
  15  */
  16 #include <asm/asmmacro.h>
  17 #include <asm/export.h>
  18
  19 GLOBAL_ENTRY(memcpy)
  20
  21 #       define MEM_LAT  21              /* latency to memory */
  22
  23 #       define dst      r2
  24 #       define src      r3
  25 #       define retval   r8
  26 #       define saved_pfs r9
  27 #       define saved_lc r10
  28 #       define saved_pr r11
  29 #       define cnt      r16
  30 #       define src2     r17
  31 #       define t0       r18
  32 #       define t1       r19
  33 #       define t2       r20
  34 #       define t3       r21
  35 #       define t4       r22
  36 #       define src_end  r23
  37
  38 #       define N        (MEM_LAT + 4)
  39 #       define Nrot     ((N + 7) & ~7)
  40
  41         /*
  42          * First, check if everything (src, dst, len) is a multiple of eight.  If
  43          * so, we handle everything with no taken branches (other than the loop
  44          * itself) and a small icache footprint.  Otherwise, we jump off to
  45          * the more general copy routine handling arbitrary
  46          * sizes/alignment etc.
  47          */
  48         .prologue
  49         .save ar.pfs, saved_pfs
  50         alloc saved_pfs=ar.pfs,3,Nrot,0,Nrot
  51         .save ar.lc, saved_lc
  52         mov saved_lc=ar.lc
  53         or t0=in0,in1
  54         ;;
  55
  56         or t0=t0,in2
  57         .save pr, saved_pr
  58         mov saved_pr=pr
  59
  60         .body
  61
  62         cmp.eq p6,p0=in2,r0     // zero length?
  63         mov retval=in0          // return dst
  64 (p6)    br.ret.spnt.many rp     // zero length, return immediately
  65         ;;
  66
  67         mov dst=in0             // copy because of rotation
  68         shr.u cnt=in2,3         // number of 8-byte words to copy
  69         mov pr.rot=1<<16
  70         ;;
  71
  72         adds cnt=-1,cnt         // br.ctop is repeat/until
  73         cmp.gtu p7,p0=16,in2    // copying less than 16 bytes?
  74         mov ar.ec=N
  75         ;;
  76
  77         and t0=0x7,t0
  78         mov ar.lc=cnt
  79         ;;
  80         cmp.ne p6,p0=t0,r0
  81
  82         mov src=in1             // copy because of rotation
  83 (p7)    br.cond.spnt.few .memcpy_short
  84 (p6)    br.cond.spnt.few .memcpy_long
  85         ;;
  86         nop.m   0
  87         ;;
  88         nop.m   0
  89         nop.i   0
  90         ;;
  91         nop.m   0
  92         ;;
  93         .rotr val[N]
  94         .rotp p[N]
  95         .align 32
  96 1: { .mib
  97 (p[0])  ld8 val[0]=[src],8
  98         nop.i 0
  99         brp.loop.imp 1b, 2f
 100 }
 101 2: { .mfb
 102 (p[N-1])st8 [dst]=val[N-1],8
 103         nop.f 0
 104         br.ctop.dptk.few 1b
 105 }
 106         ;;
 107         mov ar.lc=saved_lc
 108         mov pr=saved_pr,-1
 109         mov ar.pfs=saved_pfs
 110         br.ret.sptk.many rp
 111
 112         /*
 113          * Small (<16 bytes) unaligned copying is done via a simple byte-at-the-time
 114          * copy loop.  This performs relatively poorly on Itanium, but it doesn't
 115          * get used very often (gcc inlines small copies) and due to atomicity
 116          * issues, we want to avoid read-modify-write of entire words.
 117          */
 118         .align 32
 119 .memcpy_short:
 120         adds cnt=-1,in2         // br.ctop is repeat/until
 121         mov ar.ec=MEM_LAT
 122         brp.loop.imp 1f, 2f
 123         ;;
 124         mov ar.lc=cnt
 125         ;;
 126         nop.m   0
 127         ;;
 128         nop.m   0
 129         nop.i   0
 130         ;;
 131         nop.m   0
 132         ;;
 133         nop.m   0
 134         ;;
 135         /*
 136          * It is faster to put a stop bit in the loop here because it makes
 137          * the pipeline shorter (and latency is what matters on short copies).
 138          */
 139         .align 32
 140 1: { .mib
 141 (p[0])  ld1 val[0]=[src],1
 142         nop.i 0
 143         brp.loop.imp 1b, 2f
 144 } ;;
 145 2: { .mfb
 146 (p[MEM_LAT-1])st1 [dst]=val[MEM_LAT-1],1
 147         nop.f 0
 148         br.ctop.dptk.few 1b
 149 } ;;
 150         mov ar.lc=saved_lc
 151         mov pr=saved_pr,-1
 152         mov ar.pfs=saved_pfs
 153         br.ret.sptk.many rp
 154
 155         /*
 156          * Large (>= 16 bytes) copying is done in a fancy way.  Latency isn't
 157          * an overriding concern here, but throughput is.  We first do
 158          * sub-word copying until the destination is aligned, then we check
 159          * if the source is also aligned.  If so, we do a simple load/store-loop
 160          * until there are less than 8 bytes left over and then we do the tail,
 161          * by storing the last few bytes using sub-word copying.  If the source
 162          * is not aligned, we branch off to the non-congruent loop.
 163          *
 164          *   stage:   op:
 165          *         0  ld
 166          *         :
 167          * MEM_LAT+3  shrp
 168          * MEM_LAT+4  st
 169          *
 170          * On Itanium, the pipeline itself runs without stalls.  However,  br.ctop
 171          * seems to introduce an unavoidable bubble in the pipeline so the overall
 172          * latency is 2 cycles/iteration.  This gives us a _copy_ throughput
 173          * of 4 byte/cycle.  Still not bad.
 174          */
 175 #       undef N
 176 #       undef Nrot
 177 #       define N        (MEM_LAT + 5)           /* number of stages */
 178 #       define Nrot     ((N+1 + 2 + 7) & ~7)    /* number of rotating regs */
 179
 180 #define LOG_LOOP_SIZE   6
 181
 182 .memcpy_long:
 183         alloc t3=ar.pfs,3,Nrot,0,Nrot   // resize register frame
 184         and t0=-8,src           // t0 = src & ~7
 185         and t2=7,src            // t2 = src & 7
 186         ;;
 187         ld8 t0=[t0]             // t0 = 1st source word
 188         adds src2=7,src         // src2 = (src + 7)
 189         sub t4=r0,dst           // t4 = -dst
 190         ;;
 191         and src2=-8,src2        // src2 = (src + 7) & ~7
 192         shl t2=t2,3             // t2 = 8*(src & 7)
 193         shl t4=t4,3             // t4 = 8*(dst & 7)
 194         ;;
 195         ld8 t1=[src2]           // t1 = 1st source word if src is 8-byte aligned, 2nd otherwise
 196         sub t3=64,t2            // t3 = 64-8*(src & 7)
 197         shr.u t0=t0,t2
 198         ;;
 199         add src_end=src,in2
 200         shl t1=t1,t3
 201         mov pr=t4,0x38          // (p5,p4,p3)=(dst & 7)
 202         ;;
 203         or t0=t0,t1
 204         mov cnt=r0
 205         adds src_end=-1,src_end
 206         ;;
 207 (p3)    st1 [dst]=t0,1
 208 (p3)    shr.u t0=t0,8
 209 (p3)    adds cnt=1,cnt
 210         ;;
 211 (p4)    st2 [dst]=t0,2
 212 (p4)    shr.u t0=t0,16
 213 (p4)    adds cnt=2,cnt
 214         ;;
 215 (p5)    st4 [dst]=t0,4
 216 (p5)    adds cnt=4,cnt
 217         and src_end=-8,src_end  // src_end = last word of source buffer
 218         ;;
 219
 220         // At this point, dst is aligned to 8 bytes and there at least 16-7=9 bytes left to copy:
 221
 222 1:{     add src=cnt,src                 // make src point to remainder of source buffer
 223         sub cnt=in2,cnt                 // cnt = number of bytes left to copy
 224         mov t4=ip
 225   }     ;;
 226         and src2=-8,src                 // align source pointer
 227         adds t4=.memcpy_loops-1b,t4
 228         mov ar.ec=N
 229
 230         and t0=7,src                    // t0 = src & 7
 231         shr.u t2=cnt,3                  // t2 = number of 8-byte words left to copy
 232         shl cnt=cnt,3                   // move bits 0-2 to 3-5
 233         ;;
 234
 235         .rotr val[N+1], w[2]
 236         .rotp p[N]
 237
 238         cmp.ne p6,p0=t0,r0              // is src aligned, too?
 239         shl t0=t0,LOG_LOOP_SIZE         // t0 = 8*(src & 7)
 240         adds t2=-1,t2                   // br.ctop is repeat/until
 241         ;;
 242         add t4=t0,t4
 243         mov pr=cnt,0x38                 // set (p5,p4,p3) to # of bytes last-word bytes to copy
 244         mov ar.lc=t2
 245         ;;
 246         nop.m   0
 247         ;;
 248         nop.m   0
 249         nop.i   0
 250         ;;
 251         nop.m   0
 252         ;;
 253 (p6)    ld8 val[1]=[src2],8             // prime the pump...
 254         mov b6=t4
 255         br.sptk.few b6
 256         ;;
 257
 258 .memcpy_tail:
 259         // At this point, (p5,p4,p3) are set to the number of bytes left to copy (which is
 260         // less than 8) and t0 contains the last few bytes of the src buffer:
 261 (p5)    st4 [dst]=t0,4
 262 (p5)    shr.u t0=t0,32
 263         mov ar.lc=saved_lc
 264         ;;
 265 (p4)    st2 [dst]=t0,2
 266 (p4)    shr.u t0=t0,16
 267         mov ar.pfs=saved_pfs
 268         ;;
 269 (p3)    st1 [dst]=t0
 270         mov pr=saved_pr,-1
 271         br.ret.sptk.many rp
 272
 273 ///////////////////////////////////////////////////////
 274         .align 64
 275
 276 #define COPY(shift,index)                                                                       \
 277  1: { .mib                                                                                      \
 278         (p[0])          ld8 val[0]=[src2],8;                                                    \
 279         (p[MEM_LAT+3])  shrp w[0]=val[MEM_LAT+3],val[MEM_LAT+4-index],shift;                    \
 280                         brp.loop.imp 1b, 2f                                                     \
 281     };                                                                                          \
 282  2: { .mfb                                                                                      \
 283         (p[MEM_LAT+4])  st8 [dst]=w[1],8;                                                       \
 284                         nop.f 0;                                                                \
 285                         br.ctop.dptk.few 1b;                                                    \
 286     };                                                                                          \
 287                         ;;                                                                      \
 288                         ld8 val[N-1]=[src_end]; /* load last word (may be same as val[N]) */    \
 289                         ;;                                                                      \
 290                         shrp t0=val[N-1],val[N-index],shift;                                    \
 291                         br .memcpy_tail
 292 .memcpy_loops:
 293         COPY(0, 1) /* no point special casing this---it doesn't go any faster without shrp */
 294         COPY(8, 0)
 295         COPY(16, 0)
 296         COPY(24, 0)
 297         COPY(32, 0)
 298         COPY(40, 0)
 299         COPY(48, 0)
 300         COPY(56, 0)
 301
 302 END(memcpy)
 303 EXPORT_SYMBOL(memcpy)