libavcodec/bfin/fdct_bfin.S

   1 /*
   2  * fdct BlackFin
   3  *
   4  * Copyright (C) 2007 Marc Hoffman <marc.hoffman@analog.com>
   5  *
   6  * This file is part of FFmpeg.
   7  *
   8  * FFmpeg is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
  10  * License as published by the Free Software Foundation; either
  11  * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * FFmpeg is distributed in the hope that it will be useful,
  14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * Lesser General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  19  * License along with FFmpeg; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA
  21  */
  22 /*
  23   void ff_bfin_fdct (DCTELEM *buf);
  24
  25   This implementation works only for 8x8 input. The range of input
  26   must be -256 to 255 i.e. 8bit input represented in a 16bit data
  27   word. The original data must be sign extended into the 16bit data
  28   words.
  29
  30
  31    Chen factorization of
  32
  33            8
  34    X(m) = sum (x(n) * cos ((2n+1)*m*pi/16))
  35           n=0
  36
  37                                              C4
  38  0  --*-------------*0+7---*-----*0+3-------*-*-------------------> 0
  39        \           /        \   /            X S4,S4
  40  1  --*-\---------/-*1+6---*-\-/-*1+2-------*-*-------------------> 4
  41          \       /            \              -C4     C3
  42  2  --*---\-----/---*2+5---*-/-\-*1-2---------------*-*-----------> 2
  43            \   /            /   \                    X S3,-S3
  44  3  --*-----\-/-----*3+4---*-----*0-3---------------*-*-----------> 6
  45              /                                  C7   C3
  46  4  --*-----/-\-----*3-4------------*-*4+5--*-----*---------------> 1
  47            /   \            -C4      X       \   /S7    C3
  48  5  --*---/-----\---*2-5---*-*------*=*4-5----\-/------*-*--------> 5
  49          /       \          X S4,S4            /        X S3,-S3
  50  6  --*-/---------\-*1-6---*-*------*=*7-6----/-\------*-*--------> 3
  51        /           \        C4       X       /   \-S7   C3
  52     --*-------------*0-7------------*-*7+6--*-----*---------------> 7
  53                                                 C7
  54
  55 Notation
  56         Cn = cos(n*pi/8) used throughout the code.
  57
  58
  59   Registers used:
  60         R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6,R7,  P0, P1, P2, P3, P4, P5, A0, A1.
  61   Other registers used:
  62         I0, I1, I2, I3, B0, B2, B3, M0, M1, L3 registers and LC0.
  63
  64   Input - r0 - pointer to start of DCTELEM *block
  65
  66   Output - The DCT output coefficients in the DCTELEM *block
  67
  68   Register constraint:
  69                This code is called from jpeg_encode.
  70                R6, R5, R4 if modified should be stored and restored.
  71
  72
  73   Performance: (Timer version 0.6.33)
  74                Code Size : 240 Bytes.
  75                Memory Required :
  76                Input Matrix : 8 * 8 * 2 Bytes.
  77                Coefficients : 16 Bytes
  78                Temporary matrix: 8 * 8 * 2 Bytes.
  79                Cycle Count :26+{18+8*(14+2S)}*2  where S -> Stalls
  80                             (7.45 c/pel)
  81         -----------------------------------------
  82         |  Size  |  Forward DCT  |  Inverse DCT |
  83         -----------------------------------------
  84         |  8x8   |   284 Cycles  |  311 Cycles  |
  85         -----------------------------------------
  86
  87 Ck = int16(cos(k/16*pi)*32767+.5)/2
  88 #define C4 23170
  89 #define C3 13623
  90 #define C6 6270
  91 #define C7 3196
  92
  93 Sk = int16(sin(k/16*pi)*32767+.5)/2
  94 #define S4 11585
  95 #define S3 9102
  96 #define S6 15137
  97 #define S7 16069
  98
  99 the coefficients are ordered as follows:
 100 short dct_coef[]
 101   C4,S4,
 102   C6,S6,
 103   C7,S7,
 104   S3,C3,
 105
 106 -----------------------------------------------------------
 107 FFMPEG conformance testing results
 108 -----------------------------------------------------------
 109 dct-test: modified with the following
 110             dct_error("BFINfdct", 0, ff_bfin_fdct, fdct, test);
 111 produces the following output:
 112
 113 root:/u/ffmpeg/bhead/libavcodec> ./dct-test
 114 ffmpeg DCT/IDCT test
 115
 116     2  -131    -6   -48   -36    33   -83    24
 117    34    52   -24   -15     5    92    57   143
 118   -67   -43    -1    74   -16     5   -71    32
 119   -78   106    92   -34   -38    81    20   -18
 120     7   -62    40     2   -15    90   -62   -83
 121   -83     1  -104   -13    43   -19     7    11
 122   -63    31    12   -29    83    72    21    10
 123   -17   -63   -15    73    50   -91   159   -14
 124 DCT BFINfdct: err_inf=2 err2=0.16425938 syserr=0.00795000 maxout=2098 blockSumErr=27
 125 DCT BFINfdct: 92.1 kdct/s
 126 root:/u/ffmpeg/bhead/libavcodec>
 127
 128 */
 129
 130 #include "config_bfin.h"
 131
 132 #ifdef __FDPIC__
 133 .section .l1.data.B,"aw",@progbits
 134 #else
 135 .data
 136 #endif
 137 .align 4;
 138 dct_coeff:
 139 .short 0x5a82, 0x2d41, 0x187e, 0x3b21, 0x0c7c, 0x3ec5, 0x238e, 0x3537;
 140
 141 #ifdef __FDPIC__
 142 .section .l1.data.A,"aw",@progbits
 143 #endif
 144 .align 4
 145 vtmp:   .space 128
 146
 147 .text
 148 DEFUN(fdct,mL1,
 149         (DCTELEM *block)):
 150     [--SP] = (R7:4, P5:3);          // Push the registers onto the stack.
 151
 152     b0 = r0;
 153     RELOC(r0, P3, dct_coeff);
 154     b3 = r0;
 155     RELOC(r0, P3, vtmp);
 156     b2 = r0;
 157
 158     L3 = 16;                        // L3 is set to 16 to make the coefficient
 159                                     // array Circular.
 160
 161
 162 //----------------------------------------------------------------------------
 163
 164 /*
 165  * I0, I1, and I2 registers are used to read the input data. I3 register is used
 166  * to read the coefficients. P0 and P1 registers are used for writing the output
 167  * data.
 168  */
 169     M0 = 12 (X);                    // All these initializations are used in the
 170     M1 = 16 (X);                    // modification of address offsets.
 171
 172     M2 = 128 (X);
 173
 174     P2 = 16;
 175     P3 = 32 (X);
 176     P4 = -110 (X);
 177     P5 = -62 (X);
 178     P0 = 2(X);
 179
 180
 181     // Prescale the input to get the correct precision.
 182     i0=b0;
 183     i1=b0;
 184
 185     lsetup (.0, .1) LC0 = P3;
 186     r0=[i0++];
 187 .0:     r1=r0<<3 (v) || r0=[i0++] ;
 188 .1:     [i1++]=r1;
 189
 190         /*
 191          * B0 points to the "in" buffer.
 192          * B2 points to "temp" buffer in the first iteration.
 193          */
 194
 195     lsetup (.2, .3) LC0 = P0;
 196 .2:
 197         I0 = B0;                        // I0 points to Input Element (0, 0).
 198         I1 = B0;                        // Element 1 and 0 is read in R0.
 199         I1 += M0  || R0 = [I0++];       // I1 points to Input Element (0, 6).
 200         I2 = I1;                        // Element 6 is read into R3.H.
 201         I2 -= 4   || R3.H = W[I1++];    // I2 points to Input Element (0, 4).
 202
 203         I3 = B3;                        // I3 points to Coefficients.
 204         P0 = B2;                        // P0 points to temporary array Element
 205                                         //   (0, 0).
 206         P1 = B2;                        // P1 points to temporary array.
 207         R7 = [P1++P2] || R2 = [I2++];   // P1 points to temporary array
 208                                         //   Element (1, 0).
 209                                         // R7 is a dummy read. X4,X5
 210                                         //   are read into R2.
 211         R3.L = W[I1--];                 // X7 is read into R3.L.
 212         R1.H = W[I0++];                 // X2 is read into R1.H.
 213
 214
 215         /*
 216          *  X0 = (X0 + X7) / 2.
 217          *  X1 = (X1 + X6) / 2.
 218          *  X6 = (X1 - X6) / 2.
 219          *  X7 = (X0 - X7) / 2.
 220          *  It reads the data 3 in R1.L.
 221          */
 222
 223         R0 = R0 +|+ R3, R3 = R0 -|- R3 || R1.L = W[I0++] || NOP;
 224
 225         /*
 226          *       X2 = (X2 + X5) / 2.
 227          *       X3 = (X3 + X4) / 2.
 228          *       X4 = (X3 - X4) / 2.
 229          *       X5 = (X2 - X5) / 2.
 230          *          R7 = C4 = cos(4*pi/16)
 231          */
 232
 233         R1 = R1 +|+ R2, R2 = R1 -|- R2 (CO) || NOP      ||  R7 = [I3++];
 234
 235         /*
 236          * At the end of stage 1 R0 has (1,0), R1 has (2,3), R2 has (4, 5) and
 237          * R3 has (6,7).
 238          * Where the notation (x, y) represents uper/lower half pairs.
 239          */
 240
 241         /*
 242          *       X0 = X0 + X3.
 243          *       X1 = X1 + X2.
 244          *       X2 = X1 - X2.
 245          *       X3 = X0 - X3.
 246          */
 247         R0 = R0 +|+ R1, R1 = R0 -|- R1;
 248
 249         lsetup (.row0, .row1) LC1 = P2 >> 1;  // 1d dct, loops 8x
 250 .row0:
 251
 252         /*
 253          *       This is part 2 computation continued.....
 254          *       A1 =      X6 * cos(pi/4)
 255          *       A0 =      X6 * cos(pi/4)
 256          *       A1 = A1 - X5 * cos(pi/4)
 257          *       A0 = A0 + X5 * cos(pi/4).
 258          *       The instruction W[I0] = R3.L is used for packing it to R2.L.
 259          */
 260
 261         A1=R3.H*R7.l,         A0=R3.H*R7.l            ||  I1+=M1 || W[I0] = R3.L;
 262         R4.H=(A1-=R2.L*R7.l), R4.L=(A0+=R2.L*R7.l)    ||  I2+=M0 || NOP;
 263
 264         /*       R0 = (X1,X0)      R1 = (X2,X3)       R4 = (X5, X6). */
 265
 266         /*
 267          *       A1 =      X0 * cos(pi/4)
 268          *       A0 =      X0 * cos(pi/4)
 269          *       A1 = A1 - X1 * cos(pi/4)
 270          *       A0 = A0 + X1 * cos(pi/4)
 271          *       R7 = (C2,C6)
 272          */
 273         A1=R0.L*R7.h,        A0=R0.L*R7.h             || NOP       || R3.H=W[I1++];
 274         R5.H=(A1-=R0.H*R7.h),R5.L=(A0+=R0.H*R7.h)     || R7=[I3++] || NOP;
 275
 276         /*
 277          *       A1 =      X2 * cos(3pi/8)
 278          *       A0 =      X3 * cos(3pi/8)
 279          *       A1 = A1 + X3 * cos(pi/8)
 280          *       A0 = A0 - X2 * cos(pi/8)
 281          *         R3 = cos(pi/4)
 282          *         R7 = (cos(7pi/8),cos(pi/8))
 283          *       X4 = X4 + X5.
 284          *       X5 = X4 - X5.
 285          *       X6 = X7 - X6.
 286          *       X7 = X7 + X6.
 287          */
 288         A1=R1.H*R7.L,        A0=R1.L*R7.L             || W[P0++P3]=R5.L || R2.L=W[I0];
 289         R2=R2+|+R4,          R4=R2-|-R4               || I0+=4          || R3.L=W[I1--];
 290         R6.H=(A1+=R1.L*R7.H),R6.L=(A0 -= R1.H * R7.H) || I0+=4          || R7=[I3++];
 291
 292         /*         R2 = (X4, X7)        R4 = (X5,X6)      R5 = (X1, X0)       R6 = (X2,X3). */
 293
 294         /*
 295          *       A1 =      X4 * cos(7pi/16)
 296          *       A0 =      X7 * cos(7pi/16)
 297          *       A1 = A1 + X7 * cos(pi/16)
 298          *       A0 = A0 - X4 * cos(pi/16)
 299          */
 300
 301         A1=R2.H*R7.L,        A0=R2.L*R7.L             || W[P0++P3]=R6.H || R0=[I0++];
 302         R2.H=(A1+=R2.L*R7.H),R2.L=(A0-=R2.H*R7.H)     || W[P0++P3]=R5.H || R7=[I3++];
 303
 304         /*
 305          *       A1 =      X5 * cos(3pi/16)
 306          *       A0 =      X6 * cos(3pi/16)
 307          *       A1 = A1 + X6 * cos(5pi/16)
 308          *       A0 = A0 - X5 * cos(5pi/16)
 309          *       The output values are written.
 310          */
 311
 312         A1=R4.H*R7.H,        A0=R4.L*R7.H             || W[P0++P2]=R6.L || R1.H=W[I0++];
 313         R4.H=(A1+=R4.L*R7.L),R4.L=(A0-=R4.H*R7.L)     || W[P0++P4]=R2.L || R1.L=W[I0++];
 314
 315
 316         /* Beginning of next stage, **pipelined** + drain and store the
 317            rest of the column store. */
 318
 319         R0=R0+|+R3,R3=R0-|-R3                         || W[P1++P3]=R2.H || R2=[I2++];
 320         R1=R1+|+R2,R2=R1-|-R2 (CO)                    || W[P1++P3]=R4.L || R7=[I3++];
 321 .row1:  R0=R0+|+R1,R1=R0-|-R1                         || W[P1++P5]=R4.H || NOP;
 322
 323         // Exchange input with output.
 324         B1 = B0;
 325         B0 = B2;
 326 .3:     B2 = B1;
 327
 328         L3=0;
 329         (r7:4,p5:3) = [sp++];
 330         RTS;
 331 DEFUN_END(fdct)
 332