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Annotation of OpenXM_contrib/gmp/mpn/x86/p6/mmx/mod_1.asm, Revision 1.1.1.1

1.1       maekawa     1: dnl  Intel Pentium-II mpn_mod_1 -- mpn by limb remainder.
                      2: dnl
                      3: dnl  P6MMX: 24.0 cycles/limb.
                      4:
                      5:
                      6: dnl  Copyright (C) 1999, 2000 Free Software Foundation, Inc.
                      7: dnl
                      8: dnl  This file is part of the GNU MP Library.
                      9: dnl
                     10: dnl  The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or
                     11: dnl  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License as
                     12: dnl  published by the Free Software Foundation; either version 2.1 of the
                     13: dnl  License, or (at your option) any later version.
                     14: dnl
                     15: dnl  The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful,
                     16: dnl  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
                     17: dnl  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
                     18: dnl  Lesser General Public License for more details.
                     19: dnl
                     20: dnl  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
                     21: dnl  License along with the GNU MP Library; see the file COPYING.LIB.  If
                     22: dnl  not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place -
                     23: dnl  Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA.
                     24:
                     25:
                     26: include(`../config.m4')
                     27:
                     28:
                     29: C mp_limb_t mpn_mod_1 (mp_srcptr src, mp_size_t size, mp_limb_t divisor);
                     30: C mp_limb_t mpn_mod_1c (mp_srcptr src, mp_size_t size, mp_limb_t divisor,
                     31: C                       mp_limb_t carry);
                     32: C
                     33: C The code here very similar to mpn_divrem_1, but with the quotient
                     34: C discarded.  What's here probably isn't optimal.
                     35: C
                     36: C See mpn/x86/p6/mmx/divrem_1.c and mpn/x86/k7/mmx/mod_1.asm for some
                     37: C comments.
                     38:
                     39:
                     40: dnl  MUL_THRESHOLD is the size at which the multiply by inverse method is
                     41: dnl  used, rather than plain "divl"s.  Minimum value 2.
                     42:
                     43: deflit(MUL_THRESHOLD, 4)
                     44:
                     45:
                     46: defframe(PARAM_CARRY,  16)
                     47: defframe(PARAM_DIVISOR,12)
                     48: defframe(PARAM_SIZE,    8)
                     49: defframe(PARAM_SRC,     4)
                     50:
                     51: defframe(SAVE_EBX,    -4)
                     52: defframe(SAVE_ESI,    -8)
                     53: defframe(SAVE_EDI,    -12)
                     54: defframe(SAVE_EBP,    -16)
                     55:
                     56: defframe(VAR_NORM,    -20)
                     57: defframe(VAR_INVERSE, -24)
                     58: defframe(VAR_SRC_STOP,-28)
                     59:
                     60: deflit(STACK_SPACE, 28)
                     61:
                     62:        .text
                     63:        ALIGN(16)
                     64:
                     65: PROLOGUE(mpn_mod_1c)
                     66: deflit(`FRAME',0)
                     67:        movl    PARAM_CARRY, %edx
                     68:        movl    PARAM_SIZE, %ecx
                     69:        subl    $STACK_SPACE, %esp
                     70: deflit(`FRAME',STACK_SPACE)
                     71:
                     72:        movl    %ebp, SAVE_EBP
                     73:        movl    PARAM_DIVISOR, %ebp
                     74:
                     75:        movl    %esi, SAVE_ESI
                     76:        movl    PARAM_SRC, %esi
                     77:        jmp     LF(mpn_mod_1,start_1c)
                     78:
                     79: EPILOGUE()
                     80:
                     81:
                     82:        ALIGN(16)
                     83: PROLOGUE(mpn_mod_1)
                     84: deflit(`FRAME',0)
                     85:
                     86:        movl    $0, %edx                C initial carry (if can't skip a div)
                     87:        movl    PARAM_SIZE, %ecx
                     88:        subl    $STACK_SPACE, %esp
                     89: deflit(`FRAME',STACK_SPACE)
                     90:
                     91:        movl    %esi, SAVE_ESI
                     92:        movl    PARAM_SRC, %esi
                     93:
                     94:        movl    %ebp, SAVE_EBP
                     95:        movl    PARAM_DIVISOR, %ebp
                     96:
                     97:        orl     %ecx, %ecx
                     98:        jz      L(divide_done)
                     99:
                    100:        movl    -4(%esi,%ecx,4), %eax   C src high limb
                    101:
                    102:        cmpl    %ebp, %eax              C carry flag if high<divisor
                    103:
                    104:        cmovc(  %eax, %edx)             C src high limb as initial carry
                    105:        sbbl    $0, %ecx                C size-1 to skip one div
                    106:        jz      L(divide_done)
                    107:
                    108:
                    109:        ALIGN(16)
                    110: L(start_1c):
                    111:        C eax
                    112:        C ebx
                    113:        C ecx   size
                    114:        C edx   carry
                    115:        C esi   src
                    116:        C edi
                    117:        C ebp   divisor
                    118:
                    119:        cmpl    $MUL_THRESHOLD, %ecx
                    120:        jae     L(mul_by_inverse)
                    121:
                    122:
                    123:        orl     %ecx, %ecx
                    124:        jz      L(divide_done)
                    125:
                    126:
                    127: L(divide_top):
                    128:        C eax   scratch (quotient)
                    129:        C ebx
                    130:        C ecx   counter, limbs, decrementing
                    131:        C edx   scratch (remainder)
                    132:        C esi   src
                    133:        C edi
                    134:        C ebp
                    135:
                    136:        movl    -4(%esi,%ecx,4), %eax
                    137:
                    138:        divl    %ebp
                    139:
                    140:        decl    %ecx
                    141:        jnz     L(divide_top)
                    142:
                    143:
                    144: L(divide_done):
                    145:        movl    SAVE_ESI, %esi
                    146:        movl    %edx, %eax
                    147:
                    148:        movl    SAVE_EBP, %ebp
                    149:        addl    $STACK_SPACE, %esp
                    150:
                    151:        ret
                    152:
                    153:
                    154:
                    155: C -----------------------------------------------------------------------------
                    156:
                    157: L(mul_by_inverse):
                    158:        C eax
                    159:        C ebx
                    160:        C ecx   size
                    161:        C edx   carry
                    162:        C esi   src
                    163:        C edi
                    164:        C ebp   divisor
                    165:
                    166:        movl    %ebx, SAVE_EBX
                    167:        leal    -4(%esi), %ebx
                    168:
                    169:        movl    %ebx, VAR_SRC_STOP
                    170:        movl    %ecx, %ebx              C size
                    171:
                    172:        movl    %edi, SAVE_EDI
                    173:        movl    %edx, %edi              C carry
                    174:
                    175:        bsrl    %ebp, %ecx              C 31-l
                    176:        movl    $-1, %edx
                    177:
                    178:        leal    1(%ecx), %eax           C 32-l
                    179:        xorl    $31, %ecx               C l
                    180:
                    181:        movl    %ecx, VAR_NORM
                    182:        shll    %cl, %ebp               C d normalized
                    183:
                    184:        movd    %eax, %mm7
                    185:        movl    $-1, %eax
                    186:        subl    %ebp, %edx              C (b-d)-1 so  edx:eax = b*(b-d)-1
                    187:
                    188:        divl    %ebp                    C floor (b*(b-d)-1) / d
                    189:
                    190:        C
                    191:
                    192:        movl    %eax, VAR_INVERSE
                    193:        leal    -12(%esi,%ebx,4), %eax  C &src[size-3]
                    194:
                    195:        movl    8(%eax), %esi           C src high limb
                    196:        movl    4(%eax), %edx           C src second highest limb
                    197:
                    198:        shldl(  %cl, %esi, %edi)        C n2 = carry,high << l
                    199:
                    200:        shldl(  %cl, %edx, %esi)        C n10 = high,second << l
                    201:
                    202:        movl    %eax, %ecx              C &src[size-3]
                    203:
                    204:
                    205: ifelse(MUL_THRESHOLD,2,`
                    206:        cmpl    $2, %ebx
                    207:        je      L(inverse_two_left)
                    208: ')
                    209:
                    210:
                    211: C The dependent chain here is the same as in mpn_divrem_1, but a few
                    212: C instructions are saved by not needing to store the quotient limbs.  This
                    213: C gets it down to 24 c/l, which is still a bit away from a theoretical 19
                    214: C c/l.
                    215:
                    216:        ALIGN(16)
                    217: L(inverse_top):
                    218:        C eax   scratch
                    219:        C ebx   scratch (nadj, q1)
                    220:        C ecx   src pointer, decrementing
                    221:        C edx   scratch
                    222:        C esi   n10
                    223:        C edi   n2
                    224:        C ebp   divisor
                    225:        C
                    226:        C mm0   scratch (src qword)
                    227:        C mm7   rshift for normalization
                    228:
                    229:
                    230:        movl    %esi, %eax
                    231:        movl    %ebp, %ebx
                    232:
                    233:        sarl    $31, %eax          C -n1
                    234:
                    235:        andl    %eax, %ebx         C -n1 & d
                    236:        negl    %eax               C n1
                    237:
                    238:        addl    %esi, %ebx         C nadj = n10 + (-n1 & d), ignoring overflow
                    239:        addl    %edi, %eax         C n2+n1
                    240:
                    241:        mull    VAR_INVERSE        C m*(n2+n1)
                    242:
                    243:        movq    (%ecx), %mm0       C next src limb and the one below it
                    244:        subl    $4, %ecx
                    245:
                    246:        C
                    247:
                    248:        C
                    249:
                    250:        C
                    251:
                    252:        addl    %ebx, %eax         C m*(n2+n1) + nadj, low giving carry flag
                    253:        leal    1(%edi), %ebx      C n2<<32 + m*(n2+n1))
                    254:        movl    %ebp, %eax         C d
                    255:
                    256:        adcl    %edx, %ebx         C 1 + high(n2<<32 + m*(n2+n1) + nadj) = q1+1
                    257:        jz      L(q1_ff)
                    258:
                    259:        mull    %ebx               C (q1+1)*d
                    260:
                    261:        psrlq   %mm7, %mm0
                    262:        movl    VAR_SRC_STOP, %ebx
                    263:
                    264:        C
                    265:
                    266:        C
                    267:
                    268:        C
                    269:
                    270:        subl    %eax, %esi
                    271:
                    272:        sbbl    %edx, %edi         C n - (q1+1)*d
                    273:        movl    %esi, %edi         C remainder -> n2
                    274:        leal    (%ebp,%esi), %edx
                    275:
                    276:        cmovc(  %edx, %edi)        C n - q1*d if underflow from using q1+1
                    277:        movd    %mm0, %esi
                    278:        cmpl    %ebx, %ecx
                    279:
                    280:        jne     L(inverse_top)
                    281:
                    282:
                    283: L(inverse_loop_done):
                    284:
                    285:
                    286: C -----------------------------------------------------------------------------
                    287:
                    288: L(inverse_two_left):
                    289:        C eax   scratch
                    290:        C ebx   scratch (nadj, q1)
                    291:        C ecx   &src[-1]
                    292:        C edx   scratch
                    293:        C esi   n10
                    294:        C edi   n2
                    295:        C ebp   divisor
                    296:        C
                    297:        C mm0   scratch (src dword)
                    298:        C mm7   rshift
                    299:
                    300:        movl    %esi, %eax
                    301:        movl    %ebp, %ebx
                    302:
                    303:        sarl    $31, %eax          C -n1
                    304:
                    305:        andl    %eax, %ebx         C -n1 & d
                    306:        negl    %eax               C n1
                    307:
                    308:        addl    %esi, %ebx         C nadj = n10 + (-n1 & d), ignoring overflow
                    309:        addl    %edi, %eax         C n2+n1
                    310:
                    311:        mull    VAR_INVERSE        C m*(n2+n1)
                    312:
                    313:        movd    4(%ecx), %mm0      C src low limb
                    314:
                    315:        C
                    316:
                    317:        C
                    318:
                    319:        C
                    320:
                    321:        addl    %ebx, %eax         C m*(n2+n1) + nadj, low giving carry flag
                    322:        leal    1(%edi), %ebx      C n2<<32 + m*(n2+n1))
                    323:
                    324:        adcl    %edx, %ebx         C 1 + high(n2<<32 + m*(n2+n1) + nadj) = q1+1
                    325:
                    326:        sbbl    $0, %ebx
                    327:        movl    %ebp, %eax         C d
                    328:
                    329:        mull    %ebx               C (q1+1)*d
                    330:
                    331:        psllq   $32, %mm0
                    332:
                    333:        psrlq   %mm7, %mm0
                    334:
                    335:        C
                    336:
                    337:        C
                    338:
                    339:        subl    %eax, %esi
                    340:
                    341:        sbbl    %edx, %edi         C n - (q1+1)*d
                    342:        movl    %esi, %edi         C remainder -> n2
                    343:        leal    (%ebp,%esi), %edx
                    344:
                    345:        cmovc(  %edx, %edi)        C n - q1*d if underflow from using q1+1
                    346:        movd    %mm0, %esi
                    347:
                    348:
                    349: C One limb left
                    350:
                    351:        C eax   scratch
                    352:        C ebx   scratch (nadj, q1)
                    353:        C ecx
                    354:        C edx   scratch
                    355:        C esi   n10
                    356:        C edi   n2
                    357:        C ebp   divisor
                    358:        C
                    359:        C mm0   src limb, shifted
                    360:        C mm7   rshift
                    361:
                    362:        movl    %esi, %eax
                    363:        movl    %ebp, %ebx
                    364:
                    365:        sarl    $31, %eax          C -n1
                    366:
                    367:        andl    %eax, %ebx         C -n1 & d
                    368:        negl    %eax               C n1
                    369:
                    370:        addl    %esi, %ebx         C nadj = n10 + (-n1 & d), ignoring overflow
                    371:        addl    %edi, %eax         C n2+n1
                    372:
                    373:        mull    VAR_INVERSE        C m*(n2+n1)
                    374:
                    375:        movl    VAR_NORM, %ecx     C for final denorm
                    376:
                    377:        C
                    378:
                    379:        C
                    380:
                    381:        C
                    382:
                    383:        addl    %ebx, %eax         C m*(n2+n1) + nadj, low giving carry flag
                    384:        leal    1(%edi), %ebx      C n2<<32 + m*(n2+n1))
                    385:
                    386:        adcl    %edx, %ebx         C 1 + high(n2<<32 + m*(n2+n1) + nadj) = q1+1
                    387:
                    388:        sbbl    $0, %ebx
                    389:        movl    %ebp, %eax         C d
                    390:
                    391:        mull    %ebx               C (q1+1)*d
                    392:
                    393:        movl    SAVE_EBX, %ebx
                    394:
                    395:        C
                    396:
                    397:        C
                    398:
                    399:        C
                    400:
                    401:        subl    %eax, %esi
                    402:
                    403:        sbbl    %edx, %edi         C n - (q1+1)*d
                    404:        leal    (%ebp,%esi), %edx
                    405:        movl    SAVE_EBP, %ebp
                    406:
                    407:        movl    %esi, %eax         C remainder
                    408:        movl    SAVE_ESI, %esi
                    409:
                    410:        cmovc(  %edx, %eax)        C n - q1*d if underflow from using q1+1
                    411:        movl    SAVE_EDI, %edi
                    412:
                    413:        shrl    %cl, %eax          C denorm remainder
                    414:        addl    $STACK_SPACE, %esp
                    415:        emms
                    416:
                    417:        ret
                    418:
                    419:
                    420: C -----------------------------------------------------------------------------
                    421: C
                    422: C Special case for q1=0xFFFFFFFF, giving q=0xFFFFFFFF meaning the low dword
                    423: C of q*d is simply -d and the remainder n-q*d = n10+d
                    424:
                    425: L(q1_ff):
                    426:        C eax   (divisor)
                    427:        C ebx   (q1+1 == 0)
                    428:        C ecx   src pointer
                    429:        C edx
                    430:        C esi   n10
                    431:        C edi   (n2)
                    432:        C ebp   divisor
                    433:
                    434:        leal    (%ebp,%esi), %edi       C n-q*d remainder -> next n2
                    435:        movl    VAR_SRC_STOP, %edx
                    436:        psrlq   %mm7, %mm0
                    437:
                    438:        movd    %mm0, %esi              C next n10
                    439:        cmpl    %ecx, %edx
                    440:        jne     L(inverse_top)
                    441:
                    442:        jmp     L(inverse_loop_done)
                    443:
                    444: EPILOGUE()

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