]> granicus.if.org Git - llvm/commitdiff
Use PMADDWD to expand reduction in a loop
authorDehao Chen <dehao@google.com>
Fri, 7 Apr 2017 15:41:52 +0000 (15:41 +0000)
committerDehao Chen <dehao@google.com>
Fri, 7 Apr 2017 15:41:52 +0000 (15:41 +0000)
Summary:
PMADDWD can help improve 8/16 bit integer mutliply-add operation performance for cases like:

for (int i = 0; i < count; i++)
  a += x[i] * y[i];

Reviewers: wmi, davidxl, hfinkel, RKSimon, zvi, mkuper

Reviewed By: mkuper

Subscribers: llvm-commits

Differential Revision: https://reviews.llvm.org/D31679

git-svn-id: https://llvm.org/svn/llvm-project/llvm/trunk@299776 91177308-0d34-0410-b5e6-96231b3b80d8

lib/Target/X86/X86ISelLowering.cpp
test/CodeGen/X86/madd.ll [new file with mode: 0644]

index c7b01fa4eb439ec6d6bd8cdd1de58fce086fbc04..fb31ce6d78e4baaba6e0d04331be6790337bbdaf 100644 (file)
@@ -34618,6 +34618,51 @@ static SDValue combineAddOrSubToADCOrSBB(SDNode *N, SelectionDAG &DAG) {
                      DAG.getConstant(0, DL, VT), NewCmp);
 }
 
+static SDValue combineLoopMAddPattern(SDNode *N, SelectionDAG &DAG,
+                                      const X86Subtarget &Subtarget) {
+  SDValue MulOp = N->getOperand(0);
+  SDValue Phi = N->getOperand(1);
+
+  if (MulOp.getOpcode() != ISD::MUL)
+    std::swap(MulOp, Phi);
+  if (MulOp.getOpcode() != ISD::MUL)
+    return SDValue();
+
+  ShrinkMode Mode;
+  if (!canReduceVMulWidth(MulOp.getNode(), DAG, Mode))
+    return SDValue();
+
+  EVT VT = N->getValueType(0);
+
+  unsigned RegSize = 128;
+  if (Subtarget.hasBWI())
+    RegSize = 512;
+  else if (Subtarget.hasAVX2())
+    RegSize = 256;
+  unsigned VectorSize = VT.getVectorNumElements() * 16;
+  // If the vector size is less than 128, or greater than the supported RegSize,
+  // do not use PMADD.
+  if (VectorSize < 128 || VectorSize > RegSize)
+    return SDValue();
+
+  SDLoc DL(N);
+  EVT ReducedVT = EVT::getVectorVT(*DAG.getContext(), MVT::i16,
+                                   VT.getVectorNumElements());
+  EVT MAddVT = EVT::getVectorVT(*DAG.getContext(), MVT::i32,
+                                VT.getVectorNumElements() / 2);
+
+  // Shrink the operands of mul.
+  SDValue N0 = DAG.getNode(ISD::TRUNCATE, DL, ReducedVT, MulOp->getOperand(0));
+  SDValue N1 = DAG.getNode(ISD::TRUNCATE, DL, ReducedVT, MulOp->getOperand(1));
+
+  // Madd vector size is half of the original vector size
+  SDValue Madd = DAG.getNode(X86ISD::VPMADDWD, DL, MAddVT, N0, N1);
+  // Fill the rest of the output with 0
+  SDValue Zero = getZeroVector(Madd.getSimpleValueType(), Subtarget, DAG, DL);
+  SDValue Concat = DAG.getNode(ISD::CONCAT_VECTORS, DL, VT, Madd, Zero);
+  return DAG.getNode(ISD::ADD, DL, VT, Concat, Phi);
+}
+
 static SDValue combineLoopSADPattern(SDNode *N, SelectionDAG &DAG,
                                      const X86Subtarget &Subtarget) {
   SDLoc DL(N);
@@ -34695,6 +34740,8 @@ static SDValue combineAdd(SDNode *N, SelectionDAG &DAG,
   if (Flags->hasVectorReduction()) {
     if (SDValue Sad = combineLoopSADPattern(N, DAG, Subtarget))
       return Sad;
+    if (SDValue MAdd = combineLoopMAddPattern(N, DAG, Subtarget))
+      return MAdd;
   }
   EVT VT = N->getValueType(0);
   SDValue Op0 = N->getOperand(0);
diff --git a/test/CodeGen/X86/madd.ll b/test/CodeGen/X86/madd.ll
new file mode 100644 (file)
index 0000000..fdc5ace
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,103 @@
+; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown -mattr=+sse2 | FileCheck %s --check-prefix=SSE2
+; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown -mattr=+avx2 | FileCheck %s --check-prefix=AVX2
+; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown -mattr=+avx512f | FileCheck %s --check-prefix=AVX512
+; RUN: llc < %s -mtriple=x86_64-unknown-unknown -mattr=+avx512bw | FileCheck %s --check-prefix=AVX512
+
+;SSE2-label: @_Z10test_shortPsS_i
+;SSE2:        movdqu
+;SSE2-NEXT:   movdqu
+;SSE2-NEXT:   pmaddwd
+;SSE2-NEXT:   paddd
+
+;AVX2-label: @_Z10test_shortPsS_i
+;AVX2:        vmovdqu
+;AVX2-NEXT:   vpmaddwd
+;AVX2-NEXT:   vinserti128
+;AVX2-NEXT:   vpaddd
+
+;AVX512-label: @_Z10test_shortPsS_i
+;AVX512:        vmovdqu
+;AVX512-NEXT:   vpmaddwd
+;AVX512-NEXT:   vinserti128
+;AVX512-NEXT:   vpaddd
+
+define i32 @_Z10test_shortPsS_i(i16* nocapture readonly, i16* nocapture readonly, i32) local_unnamed_addr #0 {
+entry:
+  %3 = zext i32 %2 to i64
+  br label %vector.body
+
+vector.body:
+  %index = phi i64 [ %index.next, %vector.body ], [ 0, %entry ]
+  %vec.phi = phi <8 x i32> [ %11, %vector.body ], [ zeroinitializer, %entry ]
+  %4 = getelementptr inbounds i16, i16* %0, i64 %index
+  %5 = bitcast i16* %4 to <8 x i16>*
+  %wide.load = load <8 x i16>, <8 x i16>* %5, align 2
+  %6 = sext <8 x i16> %wide.load to <8 x i32>
+  %7 = getelementptr inbounds i16, i16* %1, i64 %index
+  %8 = bitcast i16* %7 to <8 x i16>*
+  %wide.load14 = load <8 x i16>, <8 x i16>* %8, align 2
+  %9 = sext <8 x i16> %wide.load14 to <8 x i32>
+  %10 = mul nsw <8 x i32> %9, %6
+  %11 = add nsw <8 x i32> %10, %vec.phi
+  %index.next = add i64 %index, 8
+  %12 = icmp eq i64 %index.next, %3
+  br i1 %12, label %middle.block, label %vector.body
+
+middle.block:
+  %rdx.shuf = shufflevector <8 x i32> %11, <8 x i32> undef, <8 x i32> <i32 4, i32 5, i32 6, i32 7, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx = add <8 x i32> %11, %rdx.shuf
+  %rdx.shuf15 = shufflevector <8 x i32> %bin.rdx, <8 x i32> undef, <8 x i32> <i32 2, i32 3, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx16 = add <8 x i32> %bin.rdx, %rdx.shuf15
+  %rdx.shuf17 = shufflevector <8 x i32> %bin.rdx16, <8 x i32> undef, <8 x i32> <i32 1, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx18 = add <8 x i32> %bin.rdx16, %rdx.shuf17
+  %13 = extractelement <8 x i32> %bin.rdx18, i32 0
+  ret i32 %13
+}
+
+;AVX2-label: @_Z9test_charPcS_i
+;AVX2:       vpmovsxbw
+;AVX2-NEXT:  vpmovsxbw
+;AVX2-NEXT:  vpmaddwd
+;AVX2-NEXT:  vpaddd
+
+;AVX512-label: @_Z9test_charPcS_i
+;AVX512:       vpmovsxbw
+;AVX512-NEXT:  vpmovsxbw
+;AVX512-NEXT:  vpmaddwd
+;AVX512-NEXT:  vinserti64x4
+;AVX512-NEXT:  vpaddd
+
+define i32 @_Z9test_charPcS_i(i8* nocapture readonly, i8* nocapture readonly, i32) local_unnamed_addr #0 {
+entry:
+  %3 = zext i32 %2 to i64
+  br label %vector.body
+
+vector.body:
+  %index = phi i64 [ %index.next, %vector.body ], [ 0, %entry ]
+  %vec.phi = phi <16 x i32> [ %11, %vector.body ], [ zeroinitializer, %entry ]
+  %4 = getelementptr inbounds i8, i8* %0, i64 %index
+  %5 = bitcast i8* %4 to <16 x i8>*
+  %wide.load = load <16 x i8>, <16 x i8>* %5, align 1
+  %6 = sext <16 x i8> %wide.load to <16 x i32>
+  %7 = getelementptr inbounds i8, i8* %1, i64 %index
+  %8 = bitcast i8* %7 to <16 x i8>*
+  %wide.load14 = load <16 x i8>, <16 x i8>* %8, align 1
+  %9 = sext <16 x i8> %wide.load14 to <16 x i32>
+  %10 = mul nsw <16 x i32> %9, %6
+  %11 = add nsw <16 x i32> %10, %vec.phi
+  %index.next = add i64 %index, 16
+  %12 = icmp eq i64 %index.next, %3
+  br i1 %12, label %middle.block, label %vector.body
+
+middle.block:
+  %rdx.shuf = shufflevector <16 x i32> %11, <16 x i32> undef, <16 x i32> <i32 8, i32 9, i32 10, i32 11, i32 12, i32 13, i32 14, i32 15, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx = add <16 x i32> %11, %rdx.shuf
+  %rdx.shuf15 = shufflevector <16 x i32> %bin.rdx, <16 x i32> undef, <16 x i32> <i32 4, i32 5, i32 6, i32 7, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx16 = add <16 x i32> %bin.rdx, %rdx.shuf15
+  %rdx.shuf17 = shufflevector <16 x i32> %bin.rdx16, <16 x i32> undef, <16 x i32> <i32 2, i32 3, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx18 = add <16 x i32> %bin.rdx16, %rdx.shuf17
+  %rdx.shuf19 = shufflevector <16 x i32> %bin.rdx18, <16 x i32> undef, <16 x i32> <i32 1, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef, i32 undef>
+  %bin.rdx20 = add <16 x i32> %bin.rdx18, %rdx.shuf19
+  %13 = extractelement <16 x i32> %bin.rdx20, i32 0
+  ret i32 %13
+}