1 /*
2  * Double-precision vector e^x function.
3  *
4  * Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
5  * See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
6  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
7  */
8 
9 #include "mathlib.h"
10 #include "v_math.h"
11 #if V_SUPPORTED
12 #include "v_exp.h"
13 
14 #if V_EXP_TABLE_BITS == 7
15 /* maxerr: 1.88 +0.5 ulp
16    rel error: 1.4337*2^-53
17    abs error: 1.4299*2^-53 in [ -ln2/256, ln2/256 ].  */
18 #define C1 v_f64 (0x1.ffffffffffd43p-2)
19 #define C2 v_f64 (0x1.55555c75adbb2p-3)
20 #define C3 v_f64 (0x1.55555da646206p-5)
21 #define InvLn2 v_f64 (0x1.71547652b82fep7) /* N/ln2.  */
22 #define Ln2hi v_f64 (0x1.62e42fefa39efp-8) /* ln2/N.  */
23 #define Ln2lo v_f64 (0x1.abc9e3b39803f3p-63)
24 #elif V_EXP_TABLE_BITS == 8
25 /* maxerr: 0.54 +0.5 ulp
26    rel error: 1.4318*2^-58
27    abs error: 1.4299*2^-58 in [ -ln2/512, ln2/512 ].  */
28 #define C1 v_f64 (0x1.fffffffffffd4p-2)
29 #define C2 v_f64 (0x1.5555571d6b68cp-3)
30 #define C3 v_f64 (0x1.5555576a59599p-5)
31 #define InvLn2 v_f64 (0x1.71547652b82fep8)
32 #define Ln2hi v_f64 (0x1.62e42fefa39efp-9)
33 #define Ln2lo v_f64 (0x1.abc9e3b39803f3p-64)
34 #endif
35 
36 #define N (1 << V_EXP_TABLE_BITS)
37 #define Tab __v_exp_data
38 #define IndexMask v_u64 (N - 1)
39 #define Shift v_f64 (0x1.8p+52)
40 #define Thres v_f64 (704.0)
41 
42 VPCS_ATTR
43 static v_f64_t
specialcase(v_f64_t s,v_f64_t y,v_f64_t n)44 specialcase (v_f64_t s, v_f64_t y, v_f64_t n)
45 {
46   v_f64_t absn = v_abs_f64 (n);
47 
48   /* 2^(n/N) may overflow, break it up into s1*s2.  */
49   v_u64_t b = v_cond_u64 (n <= v_f64 (0.0)) & v_u64 (0x6000000000000000);
50   v_f64_t s1 = v_as_f64_u64 (v_u64 (0x7000000000000000) - b);
51   v_f64_t s2 = v_as_f64_u64 (v_as_u64_f64 (s) - v_u64 (0x3010000000000000) + b);
52   v_u64_t cmp = v_cond_u64 (absn > v_f64 (1280.0 * N));
53   v_f64_t r1 = s1 * s1;
54   v_f64_t r0 = v_fma_f64 (y, s2, s2) * s1;
55   return v_as_f64_u64 ((cmp & v_as_u64_f64 (r1)) | (~cmp & v_as_u64_f64 (r0)));
56 }
57 
58 VPCS_ATTR
59 v_f64_t
V_NAME(exp)60 V_NAME(exp) (v_f64_t x)
61 {
62   v_f64_t n, r, r2, s, y, z;
63   v_u64_t cmp, u, e, i;
64 
65   cmp = v_cond_u64 (v_abs_f64 (x) > Thres);
66 
67   /* n = round(x/(ln2/N)).  */
68   z = v_fma_f64 (x, InvLn2, Shift);
69   u = v_as_u64_f64 (z);
70   n = z - Shift;
71 
72   /* r = x - n*ln2/N.  */
73   r = x;
74   r = v_fma_f64 (-Ln2hi, n, r);
75   r = v_fma_f64 (-Ln2lo, n, r);
76 
77   e = u << (52 - V_EXP_TABLE_BITS);
78   i = u & IndexMask;
79 
80   /* y = exp(r) - 1 ~= r + C1 r^2 + C2 r^3 + C3 r^4.  */
81   r2 = r * r;
82   y = v_fma_f64 (C2, r, C1);
83   y = v_fma_f64 (C3, r2, y);
84   y = v_fma_f64 (y, r2, r);
85 
86   /* s = 2^(n/N).  */
87   u = v_lookup_u64 (Tab, i);
88   s = v_as_f64_u64 (u + e);
89 
90   if (unlikely (v_any_u64 (cmp)))
91     return specialcase (s, y, n);
92   return v_fma_f64 (y, s, s);
93 }
94 VPCS_ALIAS
95 #endif
96