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9 
10 #include <assert.h>
11 
12 #include <immintrin.h>
13 
14 #include <xnnpack/common.h>
15 #include <xnnpack/vunary.h>
16 
17 
18 static const int32_t mask_table[14] = {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0};
19 
xnn_f32_sigmoid_ukernel__avx2_rr1_p5_div_x72(size_t n,const float * x,float * y,const void * params)20 void xnn_f32_sigmoid_ukernel__avx2_rr1_p5_div_x72(
21     size_t n,
22     const float* x,
23     float* y,
24     const void* params)
25 {
26   assert(n % sizeof(float) == 0);
27 
28   const __m256 vsign_mask = _mm256_set1_ps(-0.0f);
29   const __m256 vmagic_bias = _mm256_set1_ps(0x1.8000FEp23f);
30   const __m256 vlog2e = _mm256_set1_ps(0x1.715476p0f);
31   const __m256 vminus_ln2 = _mm256_set1_ps(-0x1.62E43p-1f);
32   const __m256 vc5 = _mm256_set1_ps(0x1.0F9F9Cp-7f);
33   const __m256 vc4 = _mm256_set1_ps(0x1.573A1Ap-5f);
34   const __m256 vc3 = _mm256_set1_ps(0x1.555A80p-3f);
35   const __m256 vc2 = _mm256_set1_ps(0x1.FFFDC6p-2f);
36   const __m256 vc1 = _mm256_set1_ps(0x1.FFFFF6p-1f);
37   const __m256 vone = _mm256_set1_ps(1.0f);
38   const __m256 vdenorm_cutoff = _mm256_set1_ps(-0x1.5D589Ep+6f);
39 
40   for (; n >= 72 * sizeof(float); n -= 72 * sizeof(float)) {
41     const __m256 vx0 = _mm256_loadu_ps(x);
42     const __m256 vx1 = _mm256_loadu_ps(x + 8);
43     const __m256 vx2 = _mm256_loadu_ps(x + 16);
44     const __m256 vx3 = _mm256_loadu_ps(x + 24);
45     const __m256 vx4 = _mm256_loadu_ps(x + 32);
46     const __m256 vx5 = _mm256_loadu_ps(x + 40);
47     const __m256 vx6 = _mm256_loadu_ps(x + 48);
48     const __m256 vx7 = _mm256_loadu_ps(x + 56);
49     const __m256 vx8 = _mm256_loadu_ps(x + 64);
50     x += 72;
51 
52     const __m256 vz0 = _mm256_or_ps(vx0, vsign_mask);
53     const __m256 vz1 = _mm256_or_ps(vx1, vsign_mask);
54     const __m256 vz2 = _mm256_or_ps(vx2, vsign_mask);
55     const __m256 vz3 = _mm256_or_ps(vx3, vsign_mask);
56     const __m256 vz4 = _mm256_or_ps(vx4, vsign_mask);
57     const __m256 vz5 = _mm256_or_ps(vx5, vsign_mask);
58     const __m256 vz6 = _mm256_or_ps(vx6, vsign_mask);
59     const __m256 vz7 = _mm256_or_ps(vx7, vsign_mask);
60     const __m256 vz8 = _mm256_or_ps(vx8, vsign_mask);
61 
62     __m256 vn0 = _mm256_fmadd_ps(vz0, vlog2e, vmagic_bias);
63     __m256 vn1 = _mm256_fmadd_ps(vz1, vlog2e, vmagic_bias);
64     __m256 vn2 = _mm256_fmadd_ps(vz2, vlog2e, vmagic_bias);
65     __m256 vn3 = _mm256_fmadd_ps(vz3, vlog2e, vmagic_bias);
66     __m256 vn4 = _mm256_fmadd_ps(vz4, vlog2e, vmagic_bias);
67     __m256 vn5 = _mm256_fmadd_ps(vz5, vlog2e, vmagic_bias);
68     __m256 vn6 = _mm256_fmadd_ps(vz6, vlog2e, vmagic_bias);
69     __m256 vn7 = _mm256_fmadd_ps(vz7, vlog2e, vmagic_bias);
70     __m256 vn8 = _mm256_fmadd_ps(vz8, vlog2e, vmagic_bias);
71 
72     const __m256 vs0 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn0), 23));
73     const __m256 vs1 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn1), 23));
74     const __m256 vs2 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn2), 23));
75     const __m256 vs3 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn3), 23));
76     const __m256 vs4 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn4), 23));
77     const __m256 vs5 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn5), 23));
78     const __m256 vs6 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn6), 23));
79     const __m256 vs7 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn7), 23));
80     const __m256 vs8 = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn8), 23));
81 
82     vn0 = _mm256_sub_ps(vn0, vmagic_bias);
83     vn1 = _mm256_sub_ps(vn1, vmagic_bias);
84     vn2 = _mm256_sub_ps(vn2, vmagic_bias);
85     vn3 = _mm256_sub_ps(vn3, vmagic_bias);
86     vn4 = _mm256_sub_ps(vn4, vmagic_bias);
87     vn5 = _mm256_sub_ps(vn5, vmagic_bias);
88     vn6 = _mm256_sub_ps(vn6, vmagic_bias);
89     vn7 = _mm256_sub_ps(vn7, vmagic_bias);
90     vn8 = _mm256_sub_ps(vn8, vmagic_bias);
91 
92     __m256 vt0 = _mm256_fmadd_ps(vn0, vminus_ln2, vz0);
93     __m256 vt1 = _mm256_fmadd_ps(vn1, vminus_ln2, vz1);
94     __m256 vt2 = _mm256_fmadd_ps(vn2, vminus_ln2, vz2);
95     __m256 vt3 = _mm256_fmadd_ps(vn3, vminus_ln2, vz3);
96     __m256 vt4 = _mm256_fmadd_ps(vn4, vminus_ln2, vz4);
97     __m256 vt5 = _mm256_fmadd_ps(vn5, vminus_ln2, vz5);
98     __m256 vt6 = _mm256_fmadd_ps(vn6, vminus_ln2, vz6);
99     __m256 vt7 = _mm256_fmadd_ps(vn7, vminus_ln2, vz7);
100     __m256 vt8 = _mm256_fmadd_ps(vn8, vminus_ln2, vz8);
101 
102     __m256 vp0 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt0, vc4);
103     __m256 vp1 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt1, vc4);
104     __m256 vp2 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt2, vc4);
105     __m256 vp3 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt3, vc4);
106     __m256 vp4 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt4, vc4);
107     __m256 vp5 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt5, vc4);
108     __m256 vp6 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt6, vc4);
109     __m256 vp7 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt7, vc4);
110     __m256 vp8 = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt8, vc4);
111 
112     vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc3);
113     vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc3);
114     vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc3);
115     vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc3);
116     vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc3);
117     vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc3);
118     vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc3);
119     vp7 = _mm256_fmadd_ps(vp7, vt7, vc3);
120     vp8 = _mm256_fmadd_ps(vp8, vt8, vc3);
121 
122     vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc2);
123     vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc2);
124     vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc2);
125     vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc2);
126     vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc2);
127     vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc2);
128     vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc2);
129     vp7 = _mm256_fmadd_ps(vp7, vt7, vc2);
130     vp8 = _mm256_fmadd_ps(vp8, vt8, vc2);
131 
132     vp0 = _mm256_fmadd_ps(vp0, vt0, vc1);
133     vp1 = _mm256_fmadd_ps(vp1, vt1, vc1);
134     vp2 = _mm256_fmadd_ps(vp2, vt2, vc1);
135     vp3 = _mm256_fmadd_ps(vp3, vt3, vc1);
136     vp4 = _mm256_fmadd_ps(vp4, vt4, vc1);
137     vp5 = _mm256_fmadd_ps(vp5, vt5, vc1);
138     vp6 = _mm256_fmadd_ps(vp6, vt6, vc1);
139     vp7 = _mm256_fmadd_ps(vp7, vt7, vc1);
140     vp8 = _mm256_fmadd_ps(vp8, vt8, vc1);
141 
142     vt0 = _mm256_mul_ps(vt0, vs0);
143     vt1 = _mm256_mul_ps(vt1, vs1);
144     vt2 = _mm256_mul_ps(vt2, vs2);
145     vt3 = _mm256_mul_ps(vt3, vs3);
146     vt4 = _mm256_mul_ps(vt4, vs4);
147     vt5 = _mm256_mul_ps(vt5, vs5);
148     vt6 = _mm256_mul_ps(vt6, vs6);
149     vt7 = _mm256_mul_ps(vt7, vs7);
150     vt8 = _mm256_mul_ps(vt8, vs8);
151 
152     const __m256 ve0 = _mm256_fmadd_ps(vt0, vp0, vs0);
153     const __m256 ve1 = _mm256_fmadd_ps(vt1, vp1, vs1);
154     const __m256 ve2 = _mm256_fmadd_ps(vt2, vp2, vs2);
155     const __m256 ve3 = _mm256_fmadd_ps(vt3, vp3, vs3);
156     const __m256 ve4 = _mm256_fmadd_ps(vt4, vp4, vs4);
157     const __m256 ve5 = _mm256_fmadd_ps(vt5, vp5, vs5);
158     const __m256 ve6 = _mm256_fmadd_ps(vt6, vp6, vs6);
159     const __m256 ve7 = _mm256_fmadd_ps(vt7, vp7, vs7);
160     const __m256 ve8 = _mm256_fmadd_ps(vt8, vp8, vs8);
161 
162     const __m256 vd0 = _mm256_add_ps(ve0, vone);
163     const __m256 vd1 = _mm256_add_ps(ve1, vone);
164     const __m256 vd2 = _mm256_add_ps(ve2, vone);
165     const __m256 vd3 = _mm256_add_ps(ve3, vone);
166     const __m256 vd4 = _mm256_add_ps(ve4, vone);
167     const __m256 vd5 = _mm256_add_ps(ve5, vone);
168     const __m256 vd6 = _mm256_add_ps(ve6, vone);
169     const __m256 vd7 = _mm256_add_ps(ve7, vone);
170     const __m256 vd8 = _mm256_add_ps(ve8, vone);
171 
172     __m256 vf0 = _mm256_div_ps(ve0, vd0);
173     __m256 vf1 = _mm256_div_ps(ve1, vd1);
174     __m256 vf2 = _mm256_div_ps(ve2, vd2);
175     __m256 vf3 = _mm256_div_ps(ve3, vd3);
176     __m256 vf4 = _mm256_div_ps(ve4, vd4);
177     __m256 vf5 = _mm256_div_ps(ve5, vd5);
178     __m256 vf6 = _mm256_div_ps(ve6, vd6);
179     __m256 vf7 = _mm256_div_ps(ve7, vd7);
180     __m256 vf8 = _mm256_div_ps(ve8, vd8);
181 
182     vf0 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz0, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf0);
183     vf1 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz1, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf1);
184     vf2 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz2, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf2);
185     vf3 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz3, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf3);
186     vf4 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz4, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf4);
187     vf5 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz5, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf5);
188     vf6 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz6, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf6);
189     vf7 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz7, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf7);
190     vf8 = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz8, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf8);
191 
192     vf0 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf0), vf0, vx0);
193     vf1 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf1), vf1, vx1);
194     vf2 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf2), vf2, vx2);
195     vf3 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf3), vf3, vx3);
196     vf4 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf4), vf4, vx4);
197     vf5 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf5), vf5, vx5);
198     vf6 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf6), vf6, vx6);
199     vf7 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf7), vf7, vx7);
200     vf8 = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf8), vf8, vx8);
201 
202     _mm256_storeu_ps(y, vf0);
203     _mm256_storeu_ps(y + 8, vf1);
204     _mm256_storeu_ps(y + 16, vf2);
205     _mm256_storeu_ps(y + 24, vf3);
206     _mm256_storeu_ps(y + 32, vf4);
207     _mm256_storeu_ps(y + 40, vf5);
208     _mm256_storeu_ps(y + 48, vf6);
209     _mm256_storeu_ps(y + 56, vf7);
210     _mm256_storeu_ps(y + 64, vf8);
211     y += 72;
212   }
213   for (; n >= 8 * sizeof(float); n -= 8 * sizeof(float)) {
214     const __m256 vx = _mm256_loadu_ps(x);
215     x += 8;
216 
217     const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
218 
219     __m256 vn = _mm256_fmadd_ps(vz, vlog2e, vmagic_bias);
220     const __m256 vs = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn), 23));
221     vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
222 
223     __m256 vt = _mm256_fmadd_ps(vn, vminus_ln2, vz);
224 
225     __m256 vp = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt, vc4);
226     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc3);
227     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc2);
228     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc1);
229 
230     vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
231     const __m256 ve = _mm256_fmadd_ps(vt, vp, vs);
232 
233     const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
234     __m256 vf = _mm256_div_ps(ve, vd);
235 
236     vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
237     vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
238 
239     _mm256_storeu_ps(y, vf);
240     y += 8;
241   }
242   if XNN_UNLIKELY(n != 0) {
243     assert(n >= 1 * sizeof(float));
244     assert(n <= 7 * sizeof(float));
245     __m256i vmask = _mm256_loadu_si256((const __m256i*) ((uintptr_t) &mask_table[7] - n));
246 
247     const __m256 vx = _mm256_maskload_ps(x, vmask);
248 
249     const __m256 vz = _mm256_or_ps(vx, vsign_mask);
250 
251     __m256 vn = _mm256_fmadd_ps(vz, vlog2e, vmagic_bias);
252     const __m256 vs = _mm256_castsi256_ps(_mm256_slli_epi32(_mm256_castps_si256(vn), 23));
253     vn = _mm256_sub_ps(vn, vmagic_bias);
254 
255     __m256 vt = _mm256_fmadd_ps(vn, vminus_ln2, vz);
256 
257     __m256 vp = _mm256_fmadd_ps(vc5, vt, vc4);
258     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc3);
259     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc2);
260     vp = _mm256_fmadd_ps(vp, vt, vc1);
261 
262     vt = _mm256_mul_ps(vt, vs);
263     const __m256 ve = _mm256_fmadd_ps(vt, vp, vs);
264 
265     const __m256 vd = _mm256_add_ps(ve, vone);
266     __m256 vf = _mm256_div_ps(ve, vd);
267 
268     vf = _mm256_andnot_ps(_mm256_cmp_ps(vz, vdenorm_cutoff, _CMP_LT_OS), vf);
269     vf = _mm256_blendv_ps(_mm256_sub_ps(vone, vf), vf, vx);
270 
271     // _mm256_maskstore_ps(y, vmask, vf) could be used here, but triggers msan failures (probably an msan bug).
272     __m128 vf_lo = _mm256_castps256_ps128(vf);
273     if (n & (4 * sizeof(float))) {
274       _mm_storeu_ps(y, vf_lo);
275       vf_lo = _mm256_extractf128_ps(vf, 1);
276       y += 4;
277     }
278     if (n & (2 * sizeof(float))) {
279       _mm_storel_pi((__m64*) y, vf_lo);
280       vf_lo = _mm_movehl_ps(vf_lo, vf_lo);
281       y += 2;
282     }
283     if (n & (1 * sizeof(float))) {
284       _mm_store_ss(y, vf_lo);
285     }
286   }
287 }
288