Linux 4.8-rc8
[linux/fpc-iii.git] / arch / alpha / lib / ev6-memset.S
blob356bb2fdd70567721023b8e0a3fc1d59f2f5d981
1 /*
2  * arch/alpha/lib/ev6-memset.S
3  *
4  * This is an efficient (and relatively small) implementation of the C library
5  * "memset()" function for the 21264 implementation of Alpha.
6  *
7  * 21264 version  contributed by Rick Gorton <rick.gorton@alpha-processor.com>
8  *
9  * Much of the information about 21264 scheduling/coding comes from:
10  *      Compiler Writer's Guide for the Alpha 21264
11  *      abbreviated as 'CWG' in other comments here
12  *      ftp.digital.com/pub/Digital/info/semiconductor/literature/dsc-library.html
13  * Scheduling notation:
14  *      E       - either cluster
15  *      U       - upper subcluster; U0 - subcluster U0; U1 - subcluster U1
16  *      L       - lower subcluster; L0 - subcluster L0; L1 - subcluster L1
17  * The algorithm for the leading and trailing quadwords remains the same,
18  * however the loop has been unrolled to enable better memory throughput,
19  * and the code has been replicated for each of the entry points: __memset
20  * and __memsetw to permit better scheduling to eliminate the stalling
21  * encountered during the mask replication.
22  * A future enhancement might be to put in a byte store loop for really
23  * small (say < 32 bytes) memset()s.  Whether or not that change would be
24  * a win in the kernel would depend upon the contextual usage.
25  * WARNING: Maintaining this is going to be more work than the above version,
26  * as fixes will need to be made in multiple places.  The performance gain
27  * is worth it.
28  */
30         .set noat
31         .set noreorder
32 .text
33         .globl memset
34         .globl __memset
35         .globl ___memset
36         .globl __memsetw
37         .globl __constant_c_memset
39         .ent ___memset
40 .align 5
41 ___memset:
42         .frame $30,0,$26,0
43         .prologue 0
45         /*
46          * Serious stalling happens.  The only way to mitigate this is to
47          * undertake a major re-write to interleave the constant materialization
48          * with other parts of the fall-through code.  This is important, even
49          * though it makes maintenance tougher.
50          * Do this later.
51          */
52         and $17,255,$1          # E : 00000000000000ch
53         insbl $17,1,$2          # U : 000000000000ch00
54         bis $16,$16,$0          # E : return value
55         ble $18,end_b           # U : zero length requested?
57         addq $18,$16,$6         # E : max address to write to
58         bis     $1,$2,$17       # E : 000000000000chch
59         insbl   $1,2,$3         # U : 0000000000ch0000
60         insbl   $1,3,$4         # U : 00000000ch000000
62         or      $3,$4,$3        # E : 00000000chch0000
63         inswl   $17,4,$5        # U : 0000chch00000000
64         xor     $16,$6,$1       # E : will complete write be within one quadword?
65         inswl   $17,6,$2        # U : chch000000000000
67         or      $17,$3,$17      # E : 00000000chchchch
68         or      $2,$5,$2        # E : chchchch00000000
69         bic     $1,7,$1         # E : fit within a single quadword?
70         and     $16,7,$3        # E : Target addr misalignment
72         or      $17,$2,$17      # E : chchchchchchchch
73         beq     $1,within_quad_b # U :
74         nop                     # E :
75         beq     $3,aligned_b    # U : target is 0mod8
77         /*
78          * Target address is misaligned, and won't fit within a quadword
79          */
80         ldq_u $4,0($16)         # L : Fetch first partial
81         bis $16,$16,$5          # E : Save the address
82         insql $17,$16,$2        # U : Insert new bytes
83         subq $3,8,$3            # E : Invert (for addressing uses)
85         addq $18,$3,$18         # E : $18 is new count ($3 is negative)
86         mskql $4,$16,$4         # U : clear relevant parts of the quad
87         subq $16,$3,$16         # E : $16 is new aligned destination
88         bis $2,$4,$1            # E : Final bytes
90         nop
91         stq_u $1,0($5)          # L : Store result
92         nop
93         nop
95 .align 4
96 aligned_b:
97         /*
98          * We are now guaranteed to be quad aligned, with at least
99          * one partial quad to write.
100          */
102         sra $18,3,$3            # U : Number of remaining quads to write
103         and $18,7,$18           # E : Number of trailing bytes to write
104         bis $16,$16,$5          # E : Save dest address
105         beq $3,no_quad_b        # U : tail stuff only
107         /*
108          * it's worth the effort to unroll this and use wh64 if possible
109          * Lifted a bunch of code from clear_user.S
110          * At this point, entry values are:
111          * $16  Current destination address
112          * $5   A copy of $16
113          * $6   The max quadword address to write to
114          * $18  Number trailer bytes
115          * $3   Number quads to write
116          */
118         and     $16, 0x3f, $2   # E : Forward work (only useful for unrolled loop)
119         subq    $3, 16, $4      # E : Only try to unroll if > 128 bytes
120         subq    $2, 0x40, $1    # E : bias counter (aligning stuff 0mod64)
121         blt     $4, loop_b      # U :
123         /*
124          * We know we've got at least 16 quads, minimum of one trip
125          * through unrolled loop.  Do a quad at a time to get us 0mod64
126          * aligned.
127          */
129         nop                     # E :
130         nop                     # E :
131         nop                     # E :
132         beq     $1, $bigalign_b # U :
134 $alignmod64_b:
135         stq     $17, 0($5)      # L :
136         subq    $3, 1, $3       # E : For consistency later
137         addq    $1, 8, $1       # E : Increment towards zero for alignment
138         addq    $5, 8, $4       # E : Initial wh64 address (filler instruction)
140         nop
141         nop
142         addq    $5, 8, $5       # E : Inc address
143         blt     $1, $alignmod64_b # U :
145 $bigalign_b:
146         /*
147          * $3 - number quads left to go
148          * $5 - target address (aligned 0mod64)
149          * $17 - mask of stuff to store
150          * Scratch registers available: $7, $2, $4, $1
151          * we know that we'll be taking a minimum of one trip through
152          * CWG Section 3.7.6: do not expect a sustained store rate of > 1/cycle
153          * Assumes the wh64 needs to be for 2 trips through the loop in the future
154          * The wh64 is issued on for the starting destination address for trip +2
155          * through the loop, and if there are less than two trips left, the target
156          * address will be for the current trip.
157          */
159 $do_wh64_b:
160         wh64    ($4)            # L1 : memory subsystem write hint
161         subq    $3, 24, $2      # E : For determining future wh64 addresses
162         stq     $17, 0($5)      # L :
163         nop                     # E :
165         addq    $5, 128, $4     # E : speculative target of next wh64
166         stq     $17, 8($5)      # L :
167         stq     $17, 16($5)     # L :
168         addq    $5, 64, $7      # E : Fallback address for wh64 (== next trip addr)
170         stq     $17, 24($5)     # L :
171         stq     $17, 32($5)     # L :
172         cmovlt  $2, $7, $4      # E : Latency 2, extra mapping cycle
173         nop
175         stq     $17, 40($5)     # L :
176         stq     $17, 48($5)     # L :
177         subq    $3, 16, $2      # E : Repeat the loop at least once more?
178         nop
180         stq     $17, 56($5)     # L :
181         addq    $5, 64, $5      # E :
182         subq    $3, 8, $3       # E :
183         bge     $2, $do_wh64_b  # U :
185         nop
186         nop
187         nop
188         beq     $3, no_quad_b   # U : Might have finished already
190 .align 4
191         /*
192          * Simple loop for trailing quadwords, or for small amounts
193          * of data (where we can't use an unrolled loop and wh64)
194          */
195 loop_b:
196         stq $17,0($5)           # L :
197         subq $3,1,$3            # E : Decrement number quads left
198         addq $5,8,$5            # E : Inc address
199         bne $3,loop_b           # U : more?
201 no_quad_b:
202         /*
203          * Write 0..7 trailing bytes.
204          */
205         nop                     # E :
206         beq $18,end_b           # U : All done?
207         ldq $7,0($5)            # L :
208         mskqh $7,$6,$2          # U : Mask final quad
210         insqh $17,$6,$4         # U : New bits
211         bis $2,$4,$1            # E : Put it all together
212         stq $1,0($5)            # L : And back to memory
213         ret $31,($26),1         # L0 :
215 within_quad_b:
216         ldq_u $1,0($16)         # L :
217         insql $17,$16,$2        # U : New bits
218         mskql $1,$16,$4         # U : Clear old
219         bis $2,$4,$2            # E : New result
221         mskql $2,$6,$4          # U :
222         mskqh $1,$6,$2          # U :
223         bis $2,$4,$1            # E :
224         stq_u $1,0($16)         # L :
226 end_b:
227         nop
228         nop
229         nop
230         ret $31,($26),1         # L0 :
231         .end ___memset
233         /*
234          * This is the original body of code, prior to replication and
235          * rescheduling.  Leave it here, as there may be calls to this
236          * entry point.
237          */
238 .align 4
239         .ent __constant_c_memset
240 __constant_c_memset:
241         .frame $30,0,$26,0
242         .prologue 0
244         addq $18,$16,$6         # E : max address to write to
245         bis $16,$16,$0          # E : return value
246         xor $16,$6,$1           # E : will complete write be within one quadword?
247         ble $18,end             # U : zero length requested?
249         bic $1,7,$1             # E : fit within a single quadword
250         beq $1,within_one_quad  # U :
251         and $16,7,$3            # E : Target addr misalignment
252         beq $3,aligned          # U : target is 0mod8
254         /*
255          * Target address is misaligned, and won't fit within a quadword
256          */
257         ldq_u $4,0($16)         # L : Fetch first partial
258         bis $16,$16,$5          # E : Save the address
259         insql $17,$16,$2        # U : Insert new bytes
260         subq $3,8,$3            # E : Invert (for addressing uses)
262         addq $18,$3,$18         # E : $18 is new count ($3 is negative)
263         mskql $4,$16,$4         # U : clear relevant parts of the quad
264         subq $16,$3,$16         # E : $16 is new aligned destination
265         bis $2,$4,$1            # E : Final bytes
267         nop
268         stq_u $1,0($5)          # L : Store result
269         nop
270         nop
272 .align 4
273 aligned:
274         /*
275          * We are now guaranteed to be quad aligned, with at least
276          * one partial quad to write.
277          */
279         sra $18,3,$3            # U : Number of remaining quads to write
280         and $18,7,$18           # E : Number of trailing bytes to write
281         bis $16,$16,$5          # E : Save dest address
282         beq $3,no_quad          # U : tail stuff only
284         /*
285          * it's worth the effort to unroll this and use wh64 if possible
286          * Lifted a bunch of code from clear_user.S
287          * At this point, entry values are:
288          * $16  Current destination address
289          * $5   A copy of $16
290          * $6   The max quadword address to write to
291          * $18  Number trailer bytes
292          * $3   Number quads to write
293          */
295         and     $16, 0x3f, $2   # E : Forward work (only useful for unrolled loop)
296         subq    $3, 16, $4      # E : Only try to unroll if > 128 bytes
297         subq    $2, 0x40, $1    # E : bias counter (aligning stuff 0mod64)
298         blt     $4, loop        # U :
300         /*
301          * We know we've got at least 16 quads, minimum of one trip
302          * through unrolled loop.  Do a quad at a time to get us 0mod64
303          * aligned.
304          */
306         nop                     # E :
307         nop                     # E :
308         nop                     # E :
309         beq     $1, $bigalign   # U :
311 $alignmod64:
312         stq     $17, 0($5)      # L :
313         subq    $3, 1, $3       # E : For consistency later
314         addq    $1, 8, $1       # E : Increment towards zero for alignment
315         addq    $5, 8, $4       # E : Initial wh64 address (filler instruction)
317         nop
318         nop
319         addq    $5, 8, $5       # E : Inc address
320         blt     $1, $alignmod64 # U :
322 $bigalign:
323         /*
324          * $3 - number quads left to go
325          * $5 - target address (aligned 0mod64)
326          * $17 - mask of stuff to store
327          * Scratch registers available: $7, $2, $4, $1
328          * we know that we'll be taking a minimum of one trip through
329          * CWG Section 3.7.6: do not expect a sustained store rate of > 1/cycle
330          * Assumes the wh64 needs to be for 2 trips through the loop in the future
331          * The wh64 is issued on for the starting destination address for trip +2
332          * through the loop, and if there are less than two trips left, the target
333          * address will be for the current trip.
334          */
336 $do_wh64:
337         wh64    ($4)            # L1 : memory subsystem write hint
338         subq    $3, 24, $2      # E : For determining future wh64 addresses
339         stq     $17, 0($5)      # L :
340         nop                     # E :
342         addq    $5, 128, $4     # E : speculative target of next wh64
343         stq     $17, 8($5)      # L :
344         stq     $17, 16($5)     # L :
345         addq    $5, 64, $7      # E : Fallback address for wh64 (== next trip addr)
347         stq     $17, 24($5)     # L :
348         stq     $17, 32($5)     # L :
349         cmovlt  $2, $7, $4      # E : Latency 2, extra mapping cycle
350         nop
352         stq     $17, 40($5)     # L :
353         stq     $17, 48($5)     # L :
354         subq    $3, 16, $2      # E : Repeat the loop at least once more?
355         nop
357         stq     $17, 56($5)     # L :
358         addq    $5, 64, $5      # E :
359         subq    $3, 8, $3       # E :
360         bge     $2, $do_wh64    # U :
362         nop
363         nop
364         nop
365         beq     $3, no_quad     # U : Might have finished already
367 .align 4
368         /*
369          * Simple loop for trailing quadwords, or for small amounts
370          * of data (where we can't use an unrolled loop and wh64)
371          */
372 loop:
373         stq $17,0($5)           # L :
374         subq $3,1,$3            # E : Decrement number quads left
375         addq $5,8,$5            # E : Inc address
376         bne $3,loop             # U : more?
378 no_quad:
379         /*
380          * Write 0..7 trailing bytes.
381          */
382         nop                     # E :
383         beq $18,end             # U : All done?
384         ldq $7,0($5)            # L :
385         mskqh $7,$6,$2          # U : Mask final quad
387         insqh $17,$6,$4         # U : New bits
388         bis $2,$4,$1            # E : Put it all together
389         stq $1,0($5)            # L : And back to memory
390         ret $31,($26),1         # L0 :
392 within_one_quad:
393         ldq_u $1,0($16)         # L :
394         insql $17,$16,$2        # U : New bits
395         mskql $1,$16,$4         # U : Clear old
396         bis $2,$4,$2            # E : New result
398         mskql $2,$6,$4          # U :
399         mskqh $1,$6,$2          # U :
400         bis $2,$4,$1            # E :
401         stq_u $1,0($16)         # L :
403 end:
404         nop
405         nop
406         nop
407         ret $31,($26),1         # L0 :
408         .end __constant_c_memset
410         /*
411          * This is a replicant of the __constant_c_memset code, rescheduled
412          * to mask stalls.  Note that entry point names also had to change
413          */
414         .align 5
415         .ent __memsetw
417 __memsetw:
418         .frame $30,0,$26,0
419         .prologue 0
421         inswl $17,0,$5          # U : 000000000000c1c2
422         inswl $17,2,$2          # U : 00000000c1c20000
423         bis $16,$16,$0          # E : return value
424         addq    $18,$16,$6      # E : max address to write to
426         ble $18, end_w          # U : zero length requested?
427         inswl   $17,4,$3        # U : 0000c1c200000000
428         inswl   $17,6,$4        # U : c1c2000000000000
429         xor     $16,$6,$1       # E : will complete write be within one quadword?
431         or      $2,$5,$2        # E : 00000000c1c2c1c2
432         or      $3,$4,$17       # E : c1c2c1c200000000
433         bic     $1,7,$1         # E : fit within a single quadword
434         and     $16,7,$3        # E : Target addr misalignment
436         or      $17,$2,$17      # E : c1c2c1c2c1c2c1c2
437         beq $1,within_quad_w    # U :
438         nop
439         beq $3,aligned_w        # U : target is 0mod8
441         /*
442          * Target address is misaligned, and won't fit within a quadword
443          */
444         ldq_u $4,0($16)         # L : Fetch first partial
445         bis $16,$16,$5          # E : Save the address
446         insql $17,$16,$2        # U : Insert new bytes
447         subq $3,8,$3            # E : Invert (for addressing uses)
449         addq $18,$3,$18         # E : $18 is new count ($3 is negative)
450         mskql $4,$16,$4         # U : clear relevant parts of the quad
451         subq $16,$3,$16         # E : $16 is new aligned destination
452         bis $2,$4,$1            # E : Final bytes
454         nop
455         stq_u $1,0($5)          # L : Store result
456         nop
457         nop
459 .align 4
460 aligned_w:
461         /*
462          * We are now guaranteed to be quad aligned, with at least
463          * one partial quad to write.
464          */
466         sra $18,3,$3            # U : Number of remaining quads to write
467         and $18,7,$18           # E : Number of trailing bytes to write
468         bis $16,$16,$5          # E : Save dest address
469         beq $3,no_quad_w        # U : tail stuff only
471         /*
472          * it's worth the effort to unroll this and use wh64 if possible
473          * Lifted a bunch of code from clear_user.S
474          * At this point, entry values are:
475          * $16  Current destination address
476          * $5   A copy of $16
477          * $6   The max quadword address to write to
478          * $18  Number trailer bytes
479          * $3   Number quads to write
480          */
482         and     $16, 0x3f, $2   # E : Forward work (only useful for unrolled loop)
483         subq    $3, 16, $4      # E : Only try to unroll if > 128 bytes
484         subq    $2, 0x40, $1    # E : bias counter (aligning stuff 0mod64)
485         blt     $4, loop_w      # U :
487         /*
488          * We know we've got at least 16 quads, minimum of one trip
489          * through unrolled loop.  Do a quad at a time to get us 0mod64
490          * aligned.
491          */
493         nop                     # E :
494         nop                     # E :
495         nop                     # E :
496         beq     $1, $bigalign_w # U :
498 $alignmod64_w:
499         stq     $17, 0($5)      # L :
500         subq    $3, 1, $3       # E : For consistency later
501         addq    $1, 8, $1       # E : Increment towards zero for alignment
502         addq    $5, 8, $4       # E : Initial wh64 address (filler instruction)
504         nop
505         nop
506         addq    $5, 8, $5       # E : Inc address
507         blt     $1, $alignmod64_w       # U :
509 $bigalign_w:
510         /*
511          * $3 - number quads left to go
512          * $5 - target address (aligned 0mod64)
513          * $17 - mask of stuff to store
514          * Scratch registers available: $7, $2, $4, $1
515          * we know that we'll be taking a minimum of one trip through
516          * CWG Section 3.7.6: do not expect a sustained store rate of > 1/cycle
517          * Assumes the wh64 needs to be for 2 trips through the loop in the future
518          * The wh64 is issued on for the starting destination address for trip +2
519          * through the loop, and if there are less than two trips left, the target
520          * address will be for the current trip.
521          */
523 $do_wh64_w:
524         wh64    ($4)            # L1 : memory subsystem write hint
525         subq    $3, 24, $2      # E : For determining future wh64 addresses
526         stq     $17, 0($5)      # L :
527         nop                     # E :
529         addq    $5, 128, $4     # E : speculative target of next wh64
530         stq     $17, 8($5)      # L :
531         stq     $17, 16($5)     # L :
532         addq    $5, 64, $7      # E : Fallback address for wh64 (== next trip addr)
534         stq     $17, 24($5)     # L :
535         stq     $17, 32($5)     # L :
536         cmovlt  $2, $7, $4      # E : Latency 2, extra mapping cycle
537         nop
539         stq     $17, 40($5)     # L :
540         stq     $17, 48($5)     # L :
541         subq    $3, 16, $2      # E : Repeat the loop at least once more?
542         nop
544         stq     $17, 56($5)     # L :
545         addq    $5, 64, $5      # E :
546         subq    $3, 8, $3       # E :
547         bge     $2, $do_wh64_w  # U :
549         nop
550         nop
551         nop
552         beq     $3, no_quad_w   # U : Might have finished already
554 .align 4
555         /*
556          * Simple loop for trailing quadwords, or for small amounts
557          * of data (where we can't use an unrolled loop and wh64)
558          */
559 loop_w:
560         stq $17,0($5)           # L :
561         subq $3,1,$3            # E : Decrement number quads left
562         addq $5,8,$5            # E : Inc address
563         bne $3,loop_w           # U : more?
565 no_quad_w:
566         /*
567          * Write 0..7 trailing bytes.
568          */
569         nop                     # E :
570         beq $18,end_w           # U : All done?
571         ldq $7,0($5)            # L :
572         mskqh $7,$6,$2          # U : Mask final quad
574         insqh $17,$6,$4         # U : New bits
575         bis $2,$4,$1            # E : Put it all together
576         stq $1,0($5)            # L : And back to memory
577         ret $31,($26),1         # L0 :
579 within_quad_w:
580         ldq_u $1,0($16)         # L :
581         insql $17,$16,$2        # U : New bits
582         mskql $1,$16,$4         # U : Clear old
583         bis $2,$4,$2            # E : New result
585         mskql $2,$6,$4          # U :
586         mskqh $1,$6,$2          # U :
587         bis $2,$4,$1            # E :
588         stq_u $1,0($16)         # L :
590 end_w:
591         nop
592         nop
593         nop
594         ret $31,($26),1         # L0 :
596         .end __memsetw
598 memset = ___memset
599 __memset = ___memset