Linux 5.7.6
[linux/fpc-iii.git] / arch / alpha / lib / ev6-memset.S
blob1cfcfbbea6f068fcc69200bfd7a1d4177e1d6b75
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * arch/alpha/lib/ev6-memset.S
4  *
5  * This is an efficient (and relatively small) implementation of the C library
6  * "memset()" function for the 21264 implementation of Alpha.
7  *
8  * 21264 version  contributed by Rick Gorton <rick.gorton@alpha-processor.com>
9  *
10  * Much of the information about 21264 scheduling/coding comes from:
11  *      Compiler Writer's Guide for the Alpha 21264
12  *      abbreviated as 'CWG' in other comments here
13  *      ftp.digital.com/pub/Digital/info/semiconductor/literature/dsc-library.html
14  * Scheduling notation:
15  *      E       - either cluster
16  *      U       - upper subcluster; U0 - subcluster U0; U1 - subcluster U1
17  *      L       - lower subcluster; L0 - subcluster L0; L1 - subcluster L1
18  * The algorithm for the leading and trailing quadwords remains the same,
19  * however the loop has been unrolled to enable better memory throughput,
20  * and the code has been replicated for each of the entry points: __memset
21  * and __memset16 to permit better scheduling to eliminate the stalling
22  * encountered during the mask replication.
23  * A future enhancement might be to put in a byte store loop for really
24  * small (say < 32 bytes) memset()s.  Whether or not that change would be
25  * a win in the kernel would depend upon the contextual usage.
26  * WARNING: Maintaining this is going to be more work than the above version,
27  * as fixes will need to be made in multiple places.  The performance gain
28  * is worth it.
29  */
30 #include <asm/export.h>
31         .set noat
32         .set noreorder
33 .text
34         .globl memset
35         .globl __memset
36         .globl ___memset
37         .globl __memset16
38         .globl __constant_c_memset
40         .ent ___memset
41 .align 5
42 ___memset:
43         .frame $30,0,$26,0
44         .prologue 0
46         /*
47          * Serious stalling happens.  The only way to mitigate this is to
48          * undertake a major re-write to interleave the constant materialization
49          * with other parts of the fall-through code.  This is important, even
50          * though it makes maintenance tougher.
51          * Do this later.
52          */
53         and $17,255,$1          # E : 00000000000000ch
54         insbl $17,1,$2          # U : 000000000000ch00
55         bis $16,$16,$0          # E : return value
56         ble $18,end_b           # U : zero length requested?
58         addq $18,$16,$6         # E : max address to write to
59         bis     $1,$2,$17       # E : 000000000000chch
60         insbl   $1,2,$3         # U : 0000000000ch0000
61         insbl   $1,3,$4         # U : 00000000ch000000
63         or      $3,$4,$3        # E : 00000000chch0000
64         inswl   $17,4,$5        # U : 0000chch00000000
65         xor     $16,$6,$1       # E : will complete write be within one quadword?
66         inswl   $17,6,$2        # U : chch000000000000
68         or      $17,$3,$17      # E : 00000000chchchch
69         or      $2,$5,$2        # E : chchchch00000000
70         bic     $1,7,$1         # E : fit within a single quadword?
71         and     $16,7,$3        # E : Target addr misalignment
73         or      $17,$2,$17      # E : chchchchchchchch
74         beq     $1,within_quad_b # U :
75         nop                     # E :
76         beq     $3,aligned_b    # U : target is 0mod8
78         /*
79          * Target address is misaligned, and won't fit within a quadword
80          */
81         ldq_u $4,0($16)         # L : Fetch first partial
82         bis $16,$16,$5          # E : Save the address
83         insql $17,$16,$2        # U : Insert new bytes
84         subq $3,8,$3            # E : Invert (for addressing uses)
86         addq $18,$3,$18         # E : $18 is new count ($3 is negative)
87         mskql $4,$16,$4         # U : clear relevant parts of the quad
88         subq $16,$3,$16         # E : $16 is new aligned destination
89         bis $2,$4,$1            # E : Final bytes
91         nop
92         stq_u $1,0($5)          # L : Store result
93         nop
94         nop
96 .align 4
97 aligned_b:
98         /*
99          * We are now guaranteed to be quad aligned, with at least
100          * one partial quad to write.
101          */
103         sra $18,3,$3            # U : Number of remaining quads to write
104         and $18,7,$18           # E : Number of trailing bytes to write
105         bis $16,$16,$5          # E : Save dest address
106         beq $3,no_quad_b        # U : tail stuff only
108         /*
109          * it's worth the effort to unroll this and use wh64 if possible
110          * Lifted a bunch of code from clear_user.S
111          * At this point, entry values are:
112          * $16  Current destination address
113          * $5   A copy of $16
114          * $6   The max quadword address to write to
115          * $18  Number trailer bytes
116          * $3   Number quads to write
117          */
119         and     $16, 0x3f, $2   # E : Forward work (only useful for unrolled loop)
120         subq    $3, 16, $4      # E : Only try to unroll if > 128 bytes
121         subq    $2, 0x40, $1    # E : bias counter (aligning stuff 0mod64)
122         blt     $4, loop_b      # U :
124         /*
125          * We know we've got at least 16 quads, minimum of one trip
126          * through unrolled loop.  Do a quad at a time to get us 0mod64
127          * aligned.
128          */
130         nop                     # E :
131         nop                     # E :
132         nop                     # E :
133         beq     $1, $bigalign_b # U :
135 $alignmod64_b:
136         stq     $17, 0($5)      # L :
137         subq    $3, 1, $3       # E : For consistency later
138         addq    $1, 8, $1       # E : Increment towards zero for alignment
139         addq    $5, 8, $4       # E : Initial wh64 address (filler instruction)
141         nop
142         nop
143         addq    $5, 8, $5       # E : Inc address
144         blt     $1, $alignmod64_b # U :
146 $bigalign_b:
147         /*
148          * $3 - number quads left to go
149          * $5 - target address (aligned 0mod64)
150          * $17 - mask of stuff to store
151          * Scratch registers available: $7, $2, $4, $1
152          * we know that we'll be taking a minimum of one trip through
153          * CWG Section 3.7.6: do not expect a sustained store rate of > 1/cycle
154          * Assumes the wh64 needs to be for 2 trips through the loop in the future
155          * The wh64 is issued on for the starting destination address for trip +2
156          * through the loop, and if there are less than two trips left, the target
157          * address will be for the current trip.
158          */
160 $do_wh64_b:
161         wh64    ($4)            # L1 : memory subsystem write hint
162         subq    $3, 24, $2      # E : For determining future wh64 addresses
163         stq     $17, 0($5)      # L :
164         nop                     # E :
166         addq    $5, 128, $4     # E : speculative target of next wh64
167         stq     $17, 8($5)      # L :
168         stq     $17, 16($5)     # L :
169         addq    $5, 64, $7      # E : Fallback address for wh64 (== next trip addr)
171         stq     $17, 24($5)     # L :
172         stq     $17, 32($5)     # L :
173         cmovlt  $2, $7, $4      # E : Latency 2, extra mapping cycle
174         nop
176         stq     $17, 40($5)     # L :
177         stq     $17, 48($5)     # L :
178         subq    $3, 16, $2      # E : Repeat the loop at least once more?
179         nop
181         stq     $17, 56($5)     # L :
182         addq    $5, 64, $5      # E :
183         subq    $3, 8, $3       # E :
184         bge     $2, $do_wh64_b  # U :
186         nop
187         nop
188         nop
189         beq     $3, no_quad_b   # U : Might have finished already
191 .align 4
192         /*
193          * Simple loop for trailing quadwords, or for small amounts
194          * of data (where we can't use an unrolled loop and wh64)
195          */
196 loop_b:
197         stq $17,0($5)           # L :
198         subq $3,1,$3            # E : Decrement number quads left
199         addq $5,8,$5            # E : Inc address
200         bne $3,loop_b           # U : more?
202 no_quad_b:
203         /*
204          * Write 0..7 trailing bytes.
205          */
206         nop                     # E :
207         beq $18,end_b           # U : All done?
208         ldq $7,0($5)            # L :
209         mskqh $7,$6,$2          # U : Mask final quad
211         insqh $17,$6,$4         # U : New bits
212         bis $2,$4,$1            # E : Put it all together
213         stq $1,0($5)            # L : And back to memory
214         ret $31,($26),1         # L0 :
216 within_quad_b:
217         ldq_u $1,0($16)         # L :
218         insql $17,$16,$2        # U : New bits
219         mskql $1,$16,$4         # U : Clear old
220         bis $2,$4,$2            # E : New result
222         mskql $2,$6,$4          # U :
223         mskqh $1,$6,$2          # U :
224         bis $2,$4,$1            # E :
225         stq_u $1,0($16)         # L :
227 end_b:
228         nop
229         nop
230         nop
231         ret $31,($26),1         # L0 :
232         .end ___memset
233         EXPORT_SYMBOL(___memset)
235         /*
236          * This is the original body of code, prior to replication and
237          * rescheduling.  Leave it here, as there may be calls to this
238          * entry point.
239          */
240 .align 4
241         .ent __constant_c_memset
242 __constant_c_memset:
243         .frame $30,0,$26,0
244         .prologue 0
246         addq $18,$16,$6         # E : max address to write to
247         bis $16,$16,$0          # E : return value
248         xor $16,$6,$1           # E : will complete write be within one quadword?
249         ble $18,end             # U : zero length requested?
251         bic $1,7,$1             # E : fit within a single quadword
252         beq $1,within_one_quad  # U :
253         and $16,7,$3            # E : Target addr misalignment
254         beq $3,aligned          # U : target is 0mod8
256         /*
257          * Target address is misaligned, and won't fit within a quadword
258          */
259         ldq_u $4,0($16)         # L : Fetch first partial
260         bis $16,$16,$5          # E : Save the address
261         insql $17,$16,$2        # U : Insert new bytes
262         subq $3,8,$3            # E : Invert (for addressing uses)
264         addq $18,$3,$18         # E : $18 is new count ($3 is negative)
265         mskql $4,$16,$4         # U : clear relevant parts of the quad
266         subq $16,$3,$16         # E : $16 is new aligned destination
267         bis $2,$4,$1            # E : Final bytes
269         nop
270         stq_u $1,0($5)          # L : Store result
271         nop
272         nop
274 .align 4
275 aligned:
276         /*
277          * We are now guaranteed to be quad aligned, with at least
278          * one partial quad to write.
279          */
281         sra $18,3,$3            # U : Number of remaining quads to write
282         and $18,7,$18           # E : Number of trailing bytes to write
283         bis $16,$16,$5          # E : Save dest address
284         beq $3,no_quad          # U : tail stuff only
286         /*
287          * it's worth the effort to unroll this and use wh64 if possible
288          * Lifted a bunch of code from clear_user.S
289          * At this point, entry values are:
290          * $16  Current destination address
291          * $5   A copy of $16
292          * $6   The max quadword address to write to
293          * $18  Number trailer bytes
294          * $3   Number quads to write
295          */
297         and     $16, 0x3f, $2   # E : Forward work (only useful for unrolled loop)
298         subq    $3, 16, $4      # E : Only try to unroll if > 128 bytes
299         subq    $2, 0x40, $1    # E : bias counter (aligning stuff 0mod64)
300         blt     $4, loop        # U :
302         /*
303          * We know we've got at least 16 quads, minimum of one trip
304          * through unrolled loop.  Do a quad at a time to get us 0mod64
305          * aligned.
306          */
308         nop                     # E :
309         nop                     # E :
310         nop                     # E :
311         beq     $1, $bigalign   # U :
313 $alignmod64:
314         stq     $17, 0($5)      # L :
315         subq    $3, 1, $3       # E : For consistency later
316         addq    $1, 8, $1       # E : Increment towards zero for alignment
317         addq    $5, 8, $4       # E : Initial wh64 address (filler instruction)
319         nop
320         nop
321         addq    $5, 8, $5       # E : Inc address
322         blt     $1, $alignmod64 # U :
324 $bigalign:
325         /*
326          * $3 - number quads left to go
327          * $5 - target address (aligned 0mod64)
328          * $17 - mask of stuff to store
329          * Scratch registers available: $7, $2, $4, $1
330          * we know that we'll be taking a minimum of one trip through
331          * CWG Section 3.7.6: do not expect a sustained store rate of > 1/cycle
332          * Assumes the wh64 needs to be for 2 trips through the loop in the future
333          * The wh64 is issued on for the starting destination address for trip +2
334          * through the loop, and if there are less than two trips left, the target
335          * address will be for the current trip.
336          */
338 $do_wh64:
339         wh64    ($4)            # L1 : memory subsystem write hint
340         subq    $3, 24, $2      # E : For determining future wh64 addresses
341         stq     $17, 0($5)      # L :
342         nop                     # E :
344         addq    $5, 128, $4     # E : speculative target of next wh64
345         stq     $17, 8($5)      # L :
346         stq     $17, 16($5)     # L :
347         addq    $5, 64, $7      # E : Fallback address for wh64 (== next trip addr)
349         stq     $17, 24($5)     # L :
350         stq     $17, 32($5)     # L :
351         cmovlt  $2, $7, $4      # E : Latency 2, extra mapping cycle
352         nop
354         stq     $17, 40($5)     # L :
355         stq     $17, 48($5)     # L :
356         subq    $3, 16, $2      # E : Repeat the loop at least once more?
357         nop
359         stq     $17, 56($5)     # L :
360         addq    $5, 64, $5      # E :
361         subq    $3, 8, $3       # E :
362         bge     $2, $do_wh64    # U :
364         nop
365         nop
366         nop
367         beq     $3, no_quad     # U : Might have finished already
369 .align 4
370         /*
371          * Simple loop for trailing quadwords, or for small amounts
372          * of data (where we can't use an unrolled loop and wh64)
373          */
374 loop:
375         stq $17,0($5)           # L :
376         subq $3,1,$3            # E : Decrement number quads left
377         addq $5,8,$5            # E : Inc address
378         bne $3,loop             # U : more?
380 no_quad:
381         /*
382          * Write 0..7 trailing bytes.
383          */
384         nop                     # E :
385         beq $18,end             # U : All done?
386         ldq $7,0($5)            # L :
387         mskqh $7,$6,$2          # U : Mask final quad
389         insqh $17,$6,$4         # U : New bits
390         bis $2,$4,$1            # E : Put it all together
391         stq $1,0($5)            # L : And back to memory
392         ret $31,($26),1         # L0 :
394 within_one_quad:
395         ldq_u $1,0($16)         # L :
396         insql $17,$16,$2        # U : New bits
397         mskql $1,$16,$4         # U : Clear old
398         bis $2,$4,$2            # E : New result
400         mskql $2,$6,$4          # U :
401         mskqh $1,$6,$2          # U :
402         bis $2,$4,$1            # E :
403         stq_u $1,0($16)         # L :
405 end:
406         nop
407         nop
408         nop
409         ret $31,($26),1         # L0 :
410         .end __constant_c_memset
411         EXPORT_SYMBOL(__constant_c_memset)
413         /*
414          * This is a replicant of the __constant_c_memset code, rescheduled
415          * to mask stalls.  Note that entry point names also had to change
416          */
417         .align 5
418         .ent __memset16
420 __memset16:
421         .frame $30,0,$26,0
422         .prologue 0
424         inswl $17,0,$5          # U : 000000000000c1c2
425         inswl $17,2,$2          # U : 00000000c1c20000
426         bis $16,$16,$0          # E : return value
427         addq    $18,$16,$6      # E : max address to write to
429         ble $18, end_w          # U : zero length requested?
430         inswl   $17,4,$3        # U : 0000c1c200000000
431         inswl   $17,6,$4        # U : c1c2000000000000
432         xor     $16,$6,$1       # E : will complete write be within one quadword?
434         or      $2,$5,$2        # E : 00000000c1c2c1c2
435         or      $3,$4,$17       # E : c1c2c1c200000000
436         bic     $1,7,$1         # E : fit within a single quadword
437         and     $16,7,$3        # E : Target addr misalignment
439         or      $17,$2,$17      # E : c1c2c1c2c1c2c1c2
440         beq $1,within_quad_w    # U :
441         nop
442         beq $3,aligned_w        # U : target is 0mod8
444         /*
445          * Target address is misaligned, and won't fit within a quadword
446          */
447         ldq_u $4,0($16)         # L : Fetch first partial
448         bis $16,$16,$5          # E : Save the address
449         insql $17,$16,$2        # U : Insert new bytes
450         subq $3,8,$3            # E : Invert (for addressing uses)
452         addq $18,$3,$18         # E : $18 is new count ($3 is negative)
453         mskql $4,$16,$4         # U : clear relevant parts of the quad
454         subq $16,$3,$16         # E : $16 is new aligned destination
455         bis $2,$4,$1            # E : Final bytes
457         nop
458         stq_u $1,0($5)          # L : Store result
459         nop
460         nop
462 .align 4
463 aligned_w:
464         /*
465          * We are now guaranteed to be quad aligned, with at least
466          * one partial quad to write.
467          */
469         sra $18,3,$3            # U : Number of remaining quads to write
470         and $18,7,$18           # E : Number of trailing bytes to write
471         bis $16,$16,$5          # E : Save dest address
472         beq $3,no_quad_w        # U : tail stuff only
474         /*
475          * it's worth the effort to unroll this and use wh64 if possible
476          * Lifted a bunch of code from clear_user.S
477          * At this point, entry values are:
478          * $16  Current destination address
479          * $5   A copy of $16
480          * $6   The max quadword address to write to
481          * $18  Number trailer bytes
482          * $3   Number quads to write
483          */
485         and     $16, 0x3f, $2   # E : Forward work (only useful for unrolled loop)
486         subq    $3, 16, $4      # E : Only try to unroll if > 128 bytes
487         subq    $2, 0x40, $1    # E : bias counter (aligning stuff 0mod64)
488         blt     $4, loop_w      # U :
490         /*
491          * We know we've got at least 16 quads, minimum of one trip
492          * through unrolled loop.  Do a quad at a time to get us 0mod64
493          * aligned.
494          */
496         nop                     # E :
497         nop                     # E :
498         nop                     # E :
499         beq     $1, $bigalign_w # U :
501 $alignmod64_w:
502         stq     $17, 0($5)      # L :
503         subq    $3, 1, $3       # E : For consistency later
504         addq    $1, 8, $1       # E : Increment towards zero for alignment
505         addq    $5, 8, $4       # E : Initial wh64 address (filler instruction)
507         nop
508         nop
509         addq    $5, 8, $5       # E : Inc address
510         blt     $1, $alignmod64_w       # U :
512 $bigalign_w:
513         /*
514          * $3 - number quads left to go
515          * $5 - target address (aligned 0mod64)
516          * $17 - mask of stuff to store
517          * Scratch registers available: $7, $2, $4, $1
518          * we know that we'll be taking a minimum of one trip through
519          * CWG Section 3.7.6: do not expect a sustained store rate of > 1/cycle
520          * Assumes the wh64 needs to be for 2 trips through the loop in the future
521          * The wh64 is issued on for the starting destination address for trip +2
522          * through the loop, and if there are less than two trips left, the target
523          * address will be for the current trip.
524          */
526 $do_wh64_w:
527         wh64    ($4)            # L1 : memory subsystem write hint
528         subq    $3, 24, $2      # E : For determining future wh64 addresses
529         stq     $17, 0($5)      # L :
530         nop                     # E :
532         addq    $5, 128, $4     # E : speculative target of next wh64
533         stq     $17, 8($5)      # L :
534         stq     $17, 16($5)     # L :
535         addq    $5, 64, $7      # E : Fallback address for wh64 (== next trip addr)
537         stq     $17, 24($5)     # L :
538         stq     $17, 32($5)     # L :
539         cmovlt  $2, $7, $4      # E : Latency 2, extra mapping cycle
540         nop
542         stq     $17, 40($5)     # L :
543         stq     $17, 48($5)     # L :
544         subq    $3, 16, $2      # E : Repeat the loop at least once more?
545         nop
547         stq     $17, 56($5)     # L :
548         addq    $5, 64, $5      # E :
549         subq    $3, 8, $3       # E :
550         bge     $2, $do_wh64_w  # U :
552         nop
553         nop
554         nop
555         beq     $3, no_quad_w   # U : Might have finished already
557 .align 4
558         /*
559          * Simple loop for trailing quadwords, or for small amounts
560          * of data (where we can't use an unrolled loop and wh64)
561          */
562 loop_w:
563         stq $17,0($5)           # L :
564         subq $3,1,$3            # E : Decrement number quads left
565         addq $5,8,$5            # E : Inc address
566         bne $3,loop_w           # U : more?
568 no_quad_w:
569         /*
570          * Write 0..7 trailing bytes.
571          */
572         nop                     # E :
573         beq $18,end_w           # U : All done?
574         ldq $7,0($5)            # L :
575         mskqh $7,$6,$2          # U : Mask final quad
577         insqh $17,$6,$4         # U : New bits
578         bis $2,$4,$1            # E : Put it all together
579         stq $1,0($5)            # L : And back to memory
580         ret $31,($26),1         # L0 :
582 within_quad_w:
583         ldq_u $1,0($16)         # L :
584         insql $17,$16,$2        # U : New bits
585         mskql $1,$16,$4         # U : Clear old
586         bis $2,$4,$2            # E : New result
588         mskql $2,$6,$4          # U :
589         mskqh $1,$6,$2          # U :
590         bis $2,$4,$1            # E :
591         stq_u $1,0($16)         # L :
593 end_w:
594         nop
595         nop
596         nop
597         ret $31,($26),1         # L0 :
599         .end __memset16
600         EXPORT_SYMBOL(__memset16)
602 memset = ___memset
603 __memset = ___memset
604         EXPORT_SYMBOL(memset)
605         EXPORT_SYMBOL(__memset)