gallivm: optimize lp_build_minify for sse
[mesa.git] / src / gallium / auxiliary / gallivm / lp_bld_conv.c
index 053f4132080887658b3c9adf4cc3403f67d503dc..712ce5f92dca1607db2d8db2a7ca88961a72f5f5 100644 (file)
 #include "lp_bld_logic.h"
 #include "lp_bld_intr.h"
 #include "lp_bld_printf.h"
+#include "lp_bld_format.h"
 
 
 
-/**
- * Byte swap on element. It will construct a call to intrinsic llvm.bswap
- * based on the type.
- *
- * @param res           element to byte swap.
- * @param type          int16_t, int32_t, int64_t, float or double
- * @param 
- */
-LLVMValueRef
-lp_build_bswap(struct gallivm_state *gallivm,
-               LLVMValueRef res,
-               struct lp_type type)
-{
-   LLVMTypeRef int_type = LLVMIntTypeInContext(gallivm->context,
-                                               type.width);
-   const char *intrinsic = NULL;
-   if (type.width == 8)
-      return res;
-   if (type.width == 16)
-      intrinsic = "llvm.bswap.i16";
-   else if (type.width == 32)
-     intrinsic = "llvm.bswap.i32";
-   else if (type.width == 64)
-      intrinsic = "llvm.bswap.i64";
-
-   assert (intrinsic != NULL);
-
-   /* In case of a floating-point type cast to a int of same size and then
-    * cast back to fp type.
-    */
-   if (type.floating)
-      res = LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, res, int_type, "");
-   res = lp_build_intrinsic_unary(gallivm->builder, intrinsic, int_type, res);
-   if (type.floating)
-      res = LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, res,
-                             lp_build_elem_type(gallivm, type), "");
-   return res;
-}
-
-
-/**
- * Byte swap every element in the vector.
- *
- * @param packed        <vector> to convert
- * @param src_type      <vector> type of int16_t, int32_t, int64_t, float or
- *                      double
- * @param dst_type      <vector> type to return
- */
-LLVMValueRef
-lp_build_bswap_vec(struct gallivm_state *gallivm,
-                   LLVMValueRef packed,
-                   struct lp_type src_type_vec,
-                   struct lp_type dst_type_vec)
-{
-   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
-   LLVMTypeRef dst_type = lp_build_elem_type(gallivm, dst_type_vec);
-   LLVMValueRef res;
-
-   if (src_type_vec.length == 1) {
-      res = lp_build_bswap(gallivm, packed, src_type_vec);
-      res = LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, res, dst_type, "");
-   } else {
-      unsigned i;
-      res = LLVMGetUndef(lp_build_vec_type(gallivm, dst_type_vec));
-      for (i = 0; i < src_type_vec.length; ++i) {
-         LLVMValueRef index = lp_build_const_int32(gallivm, i);
-         LLVMValueRef elem = LLVMBuildExtractElement(builder, packed, index, "");
-         elem = lp_build_bswap(gallivm, elem, src_type_vec);
-         elem = LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, elem, dst_type, "");
-         res = LLVMBuildInsertElement(gallivm->builder, res, elem, index, "");
-      }
-   }
-   return res;
-}
-
-
-/**
- * Convert float32 to a float-like value with less exponent and mantissa
- * bits. The mantissa is still biased, and the mantissa still has an implied 1,
- * but there's no sign bit.
- *
- * @param src             (vector) float value to convert
- * @param mantissa_bits   the number of mantissa bits
- * @param exponent_bits   the number of exponent bits
- *
- * Unlike float_to_half using accurate method here.
- * This implements round-towards-zero (trunc) hence too large numbers get
- * converted to largest representable number, not infinity.
- * Small numbers may get converted to denorms, depending on normal
- * float denorm handling of the cpu.
- * Note that compared to the references, below, we skip any rounding bias
- * since we do rounding towards zero - OpenGL allows rounding towards zero
- * (though not preferred) and DX10 even seems to require it.
- * Note that this will not do any packing - the value will
- * look like a "rescaled float" (except for Inf/NaN) but be returned
- * as int32.
- *
- * ref http://fgiesen.wordpress.com/2012/03/28/half-to-float-done-quic/
- * ref https://gist.github.com/rygorous/2156668
- */
-static LLVMValueRef
-lp_build_float_to_smallfloat_nosign(struct gallivm_state *gallivm,
-                                    struct lp_type i32_type,
-                                    LLVMValueRef src,
-                                    unsigned mantissa_bits,
-                                    unsigned exponent_bits)
-{
-   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
-   LLVMValueRef i32_floatexpmask, i32_smallexpmask, magic, normal;
-   LLVMValueRef clamped, tmp, i32_roundmask, small_max, src_abs;
-   LLVMValueRef is_nan, is_posinf, is_nan_or_posinf, i32_qnanbit, nan_or_posinf;
-   struct lp_type f32_type = lp_type_float_vec(32, 32 * i32_type.length);
-   struct lp_build_context f32_bld, i32_bld;
-   LLVMValueRef zero = lp_build_const_vec(gallivm, f32_type, 0.0f);
-
-   lp_build_context_init(&f32_bld, gallivm, f32_type);
-   lp_build_context_init(&i32_bld, gallivm, i32_type);
-
-   i32_smallexpmask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                             ((1 << exponent_bits) - 1) << 23);
-   i32_floatexpmask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0xff << 23);
-
-   /* "ordinary" number */
-   /* clamp to pos range (can still have sign bit if NaN or negative zero) */
-   clamped = lp_build_max(&f32_bld, src, zero);
-   clamped = LLVMBuildBitCast(builder, clamped, i32_bld.vec_type, "");
-   /* get rid of excess mantissa bits, and while here also potential sign bit */
-   i32_roundmask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                          ~((1 << (23 - mantissa_bits)) - 1) |
-                                          0x7fffffff);
-
-   tmp = lp_build_and(&i32_bld, clamped, i32_roundmask);
-   tmp = LLVMBuildBitCast(builder, tmp, f32_bld.vec_type, "");
-   /* bias exponent (and denormalize if necessary) */
-   magic = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                  ((1 << (exponent_bits - 1)) - 1) << 23);
-   magic = LLVMBuildBitCast(builder, magic, f32_bld.vec_type, "");
-   normal = lp_build_mul(&f32_bld, tmp, magic);
-
-   /* clamp to max value */
-   small_max = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                      (((1 << exponent_bits) - 2) << 23) |
-                                      (((1 << mantissa_bits) - 1) << (23 - mantissa_bits)));
-   small_max = LLVMBuildBitCast(builder, small_max, f32_bld.vec_type, "");
-   normal = lp_build_min(&f32_bld, normal, small_max);
-   normal = LLVMBuildBitCast(builder, normal, i32_bld.vec_type, "");
-
-   /*
-    * handle nan/inf cases
-    * a little bit tricky since -Inf -> 0, +Inf -> +Inf, +-Nan -> +Nan
-    * Note that on a lucky day, we could simplify this a bit,
-    * by just using the max(src, zero) result - this will have -Inf
-    * clamped to 0, and MIGHT preserve the NaNs.
-    */
-   src_abs = lp_build_abs(&f32_bld, src);
-   src_abs = LLVMBuildBitCast(builder, src_abs, i32_bld.vec_type, "");
-   src = LLVMBuildBitCast(builder, src, i32_bld.vec_type, "");
-   is_nan = lp_build_compare(gallivm, i32_type, PIPE_FUNC_GREATER,
-                             src_abs, i32_floatexpmask);
-   is_posinf = lp_build_compare(gallivm, i32_type, PIPE_FUNC_EQUAL,
-                                src, i32_floatexpmask);
-   is_nan_or_posinf = lp_build_and(&i32_bld, is_nan, is_posinf);
-   /* could also set more mantissa bits but need at least the highest mantissa bit */
-   i32_qnanbit = lp_build_const_vec(gallivm, i32_type, 1 << 22);
-   /* combine maxexp with qnanbit */
-   nan_or_posinf = lp_build_or(&i32_bld, i32_smallexpmask,
-                               lp_build_and(&i32_bld, is_nan, i32_qnanbit));
-
-   return lp_build_select(&i32_bld, is_nan_or_posinf, nan_or_posinf, normal);
-}
-
-
-/**
- * Convert rgba float SoA values to packed r11g11b10 values.
- *
- * @param src   SoA float (vector) values to convert.
- */
-LLVMValueRef
-lp_build_float_to_r11g11b10(struct gallivm_state *gallivm,
-                            LLVMValueRef *src)
-{
-   LLVMValueRef dst, rcomp, bcomp, gcomp, shift, mask;
-   struct lp_build_context i32_bld;
-   LLVMTypeRef src_type = LLVMTypeOf(*src);
-   unsigned src_length = LLVMGetTypeKind(src_type) == LLVMVectorTypeKind ?
-                            LLVMGetVectorSize(src_type) : 1;
-   struct lp_type i32_type = lp_type_int_vec(32, 32 * src_length);
-
-   lp_build_context_init(&i32_bld, gallivm, i32_type);
-
-   /* "rescale" - this does the actual conversion except the packing */
-   rcomp = lp_build_float_to_smallfloat_nosign(gallivm, i32_type, src[0], 6, 5);
-   gcomp = lp_build_float_to_smallfloat_nosign(gallivm, i32_type, src[1], 6, 5);
-   bcomp = lp_build_float_to_smallfloat_nosign(gallivm, i32_type, src[2], 5, 5);
-
-   /* pack rescaled SoA floats to r11g11b10 AoS values */
-   shift = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 23 - 6);
-   rcomp = lp_build_shr(&i32_bld, rcomp, shift);
-
-   shift = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 23 - 17);
-   mask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0x7ff << 11);
-   gcomp = lp_build_shr(&i32_bld, gcomp, shift);
-   gcomp = lp_build_and(&i32_bld, gcomp, mask);
-
-   shift = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 27 - 23);
-   mask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0x3ff << 22);
-   bcomp = lp_build_shl(&i32_bld, bcomp, shift);
-   bcomp = lp_build_and(&i32_bld, bcomp, mask);
-
-   dst = lp_build_or(&i32_bld, rcomp, gcomp);
-   return lp_build_or(&i32_bld, dst, bcomp);
-}
-
-
-/**
- * Convert a float-like value with less exponent and mantissa
- * bits than a normal float32 to a float32. The mantissa of
- * the source value is assumed to have an implied 1, and the exponent
- * is biased. There are no negative values.
- * The source value to extract must be in a 32bit int.
- * While this helper is generic, it is only ever going to be useful for
- * r11g11b10 (no other common format exists with the same properties).
- *
- * @param src             (vector) value to convert
- * @param mantissa_bits   the number of mantissa bits
- * @param exponent_bits   the number of exponent bits
- * @param mantissa_start  the bit start position of the packed component
- *
- * ref http://fgiesen.wordpress.com/2012/03/28/half-to-float-done-quic/
- * ref https://gist.github.com/rygorous/2156668
- */
-static LLVMValueRef
-lp_build_smallfloat_nosign_to_float(struct gallivm_state *gallivm,
-                                    struct lp_type f32_type,
-                                    LLVMValueRef src,
-                                    unsigned mantissa_bits,
-                                    unsigned exponent_bits,
-                                    unsigned mantissa_start)
-{
-   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
-   LLVMValueRef smallexpmask, i32_floatexpmask, magic;
-   LLVMValueRef wasinfnan, tmp, res, shift, mask;
-   unsigned exponent_start = mantissa_start + mantissa_bits;
-   struct lp_type i32_type = lp_type_int_vec(32, 32 * f32_type.length);
-   struct lp_build_context f32_bld, i32_bld;
-
-   lp_build_context_init(&f32_bld, gallivm, f32_type);
-   lp_build_context_init(&i32_bld, gallivm, i32_type);
-
-   /* extract the component to "float position" */
-   if (exponent_start < 23) {
-      shift = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 23 - exponent_start);
-      src = lp_build_shl(&i32_bld, src, shift);
-   }
-   else {
-      shift = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, exponent_start - 23);
-      src = lp_build_shr(&i32_bld, src, shift);
-   }
-   mask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                 ((1 << (mantissa_bits + exponent_bits)) - 1) <<
-                                 (23 - mantissa_bits));
-   src = lp_build_and(&i32_bld, src, mask);
-   src = LLVMBuildBitCast(builder, src, f32_bld.vec_type, "");
-
-   /* now do the actual scaling */
-   smallexpmask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                         ((1 << exponent_bits) - 1) << 23);
-   i32_floatexpmask = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0xff << 23);
-   /*
-    * magic number has exponent new exp bias + (new exp bias - old exp bias),
-    * mantissa is 0.
-    */
-   magic = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type,
-                                  (255 - (1 << (exponent_bits - 1))) << 23);
-   magic = LLVMBuildBitCast(builder, magic, f32_bld.vec_type, "");
-
-   /* adjust exponent and fix denorms */
-   res = lp_build_mul(&f32_bld, src, magic);
-
-   /*
-    * if exp was max (== NaN or Inf) set new exp to max (keep mantissa),
-    * so a simple "or" will do (because exp adjust will leave mantissa intact)
-    */
-   /* use float compare (better for AVX 8-wide / no AVX2 though otherwise should use int) */
-   smallexpmask = LLVMBuildBitCast(builder, magic, f32_bld.vec_type, "");
-   wasinfnan = lp_build_compare(gallivm, f32_type, PIPE_FUNC_GEQUAL, src, smallexpmask);
-   res = LLVMBuildBitCast(builder, res, i32_bld.vec_type, "");
-   tmp = lp_build_and(&i32_bld, i32_floatexpmask, wasinfnan);
-   res = lp_build_or(&i32_bld, tmp, res);
-
-   return LLVMBuildBitCast(builder, res, f32_bld.vec_type, "");
-}
-
-
-/**
- * Convert packed float format (r11g11b10) value(s) to rgba float SoA values.
- *
- * @param src   packed AoS r11g11b10 values (as (vector) int32)
- * @param dst   pointer to the SoA result values
- */
-void
-lp_build_r11g11b10_to_float(struct gallivm_state *gallivm,
-                            LLVMValueRef src,
-                            LLVMValueRef *dst)
-{
-   LLVMTypeRef src_type = LLVMTypeOf(src);
-   unsigned src_length = LLVMGetTypeKind(src_type) == LLVMVectorTypeKind ?
-                            LLVMGetVectorSize(src_type) : 1;
-   struct lp_type f32_type = lp_type_float_vec(32, 32 * src_length);
-
-   dst[0] = lp_build_smallfloat_nosign_to_float(gallivm, f32_type, src, 6, 5, 0);
-   dst[1] = lp_build_smallfloat_nosign_to_float(gallivm, f32_type, src, 6, 5, 11);
-   dst[2] = lp_build_smallfloat_nosign_to_float(gallivm, f32_type, src, 5, 5, 22);
-
-   /* Just set alpha to one */
-   dst[3] = lp_build_one(gallivm, f32_type);
-}
-
-
 /**
  * Converts int16 half-float to float32
- * Note this can be performed in 1 instruction if vcvtph2ps exists (sse5 i think?)
+ * Note this can be performed in 1 instruction if vcvtph2ps exists (f16c/cvt16)
  * [llvm.x86.vcvtph2ps / _mm_cvtph_ps]
  *
  * @param src           value to convert
  *
- * ref http://fgiesen.wordpress.com/2012/03/28/half-to-float-done-quic/
- * ref https://gist.github.com/2144712
  */
 LLVMValueRef
 lp_build_half_to_float(struct gallivm_state *gallivm,
                        LLVMValueRef src)
 {
-   int src_length = LLVMGetVectorSize(LLVMTypeOf(src));
+   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
+   LLVMTypeRef src_type = LLVMTypeOf(src);
+   unsigned src_length = LLVMGetTypeKind(src_type) == LLVMVectorTypeKind ?
+                            LLVMGetVectorSize(src_type) : 1;
 
    struct lp_type f32_type = lp_type_float_vec(32, 32 * src_length);
    struct lp_type i32_type = lp_type_int_vec(32, 32 * src_length);
-
-   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
    LLVMTypeRef int_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, i32_type);
-   LLVMTypeRef float_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, f32_type);
-
-   /* Constants */
-   LLVMValueRef i32_13          = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 13);
-   LLVMValueRef i32_16          = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 16);
-   LLVMValueRef i32_mask_nosign = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0x7fff);
-   LLVMValueRef i32_was_infnan  = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0x7bff);
-   LLVMValueRef i32_exp_infnan  = lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, 0xff << 23);
-   LLVMValueRef f32_magic       = LLVMBuildBitCast(builder,
-                                                   lp_build_const_int_vec(gallivm, i32_type, (254 - 15) << 23),
-                                                   float_vec_type, "");
-
-   /* Convert int16 vector to int32 vector by zero ext */
-   LLVMValueRef h             = LLVMBuildZExt(builder, src, int_vec_type, "");
-
-   /* Exponent / mantissa bits */
-   LLVMValueRef expmant       = LLVMBuildAnd(builder, i32_mask_nosign, h, "");
-   LLVMValueRef shifted       = LLVMBuildBitCast(builder, LLVMBuildShl(builder, expmant, i32_13, ""), float_vec_type, "");
-
-   /* Exponent adjust */
-   LLVMValueRef scaled        = LLVMBuildBitCast(builder, LLVMBuildFMul(builder, shifted, f32_magic, ""), int_vec_type, "");
-
-   /* Make sure Inf/NaN survive */
-   LLVMValueRef b_wasinfnan   = lp_build_compare(gallivm, i32_type, PIPE_FUNC_GREATER, expmant, i32_was_infnan);
-   LLVMValueRef infnanexp     = LLVMBuildAnd(builder, b_wasinfnan, i32_exp_infnan, "");
-
-   /* Sign bit */
-   LLVMValueRef justsign      = LLVMBuildXor(builder, h, expmant, "");
-   LLVMValueRef sign          = LLVMBuildShl(builder, justsign, i32_16, "");
-
-   /* Combine result */
-   LLVMValueRef sign_inf      = LLVMBuildOr(builder, sign, infnanexp, "");
-   LLVMValueRef final         = LLVMBuildOr(builder, scaled, sign_inf, "");
-
-   /* Cast from int32 vector to float32 vector */
-   return LLVMBuildBitCast(builder, final, float_vec_type, "");
+   LLVMValueRef h;
+
+   if (util_cpu_caps.has_f16c && HAVE_LLVM >= 0x0301 &&
+       (src_length == 4 || src_length == 8)) {
+      const char *intrinsic = NULL;
+      if (src_length == 4) {
+         src = lp_build_pad_vector(gallivm, src, 8);
+         intrinsic = "llvm.x86.vcvtph2ps.128";
+      }
+      else {
+         intrinsic = "llvm.x86.vcvtph2ps.256";
+      }
+      return lp_build_intrinsic_unary(builder, intrinsic,
+                                      lp_build_vec_type(gallivm, f32_type), src);
+   }
+
+   /* Convert int16 vector to int32 vector by zero ext (might generate bad code) */
+   h = LLVMBuildZExt(builder, src, int_vec_type, "");
+   return lp_build_smallfloat_to_float(gallivm, f32_type, h, 10, 5, 0, true);
 }
 
 
 /**
  * Converts float32 to int16 half-float
- * Note this can be performed in 1 instruction if vcvtps2ph exists (sse5 i think?)
+ * Note this can be performed in 1 instruction if vcvtps2ph exists (f16c/cvt16)
  * [llvm.x86.vcvtps2ph / _mm_cvtps_ph]
  *
  * @param src           value to convert
  *
- * ref http://fgiesen.wordpress.com/2012/03/28/half-to-float-done-quic/
- * ref https://gist.github.com/2156668
- *
- * XXX: This is an approximation. It is faster but certain NaNs are converted to
- * infinity, and rounding is not correct.
+ * Convert float32 to half floats, preserving Infs and NaNs,
+ * with rounding towards zero (trunc).
  */
 LLVMValueRef
 lp_build_float_to_half(struct gallivm_state *gallivm,
@@ -478,60 +139,35 @@ lp_build_float_to_half(struct gallivm_state *gallivm,
    LLVMTypeRef f32_vec_type = LLVMTypeOf(src);
    unsigned length = LLVMGetTypeKind(f32_vec_type) == LLVMVectorTypeKind
                    ? LLVMGetVectorSize(f32_vec_type) : 1;
-   struct lp_type f32_type = lp_type_float_vec(32, 32 * length);
-   struct lp_type u32_type = lp_type_uint_vec(32, 32 * length);
+   struct lp_type i32_type = lp_type_int_vec(32, 32 * length);
    struct lp_type i16_type = lp_type_int_vec(16, 16 * length);
-   LLVMTypeRef u32_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, u32_type);
-   LLVMTypeRef i16_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, i16_type);
-   struct lp_build_context f32_bld;
-   struct lp_build_context u32_bld;
    LLVMValueRef result;
 
-   lp_build_context_init(&f32_bld, gallivm, f32_type);
-   lp_build_context_init(&u32_bld, gallivm, u32_type);
-
-   {
-      /* Constants */
-      LLVMValueRef u32_f32inf    = lp_build_const_int_vec(gallivm, u32_type, 0xff << 23);
-      LLVMValueRef u32_expinf    = lp_build_const_int_vec(gallivm, u32_type, 0xe0 << 23);
-      LLVMValueRef f32_f16max    = lp_build_const_vec(gallivm, f32_type, 65536.0); // 0x8f << 23
-      LLVMValueRef f32_magic     = lp_build_const_vec(gallivm, f32_type, 1.92592994e-34); // 0x0f << 23
-
-      /* Cast from float32 to int32 */
-      LLVMValueRef f             = LLVMBuildBitCast(builder, src, u32_vec_type, "");
-
-      /* Remove sign */
-      LLVMValueRef srcabs         = lp_build_abs(&f32_bld, src);
-      LLVMValueRef fabs           = LLVMBuildBitCast(builder, srcabs, u32_vec_type, "");
-
-      /* Magic conversion */
-      LLVMValueRef clamped       = lp_build_min(&f32_bld, f32_f16max, srcabs);
-      LLVMValueRef scaled        = LLVMBuildBitCast(builder,
-                                                    LLVMBuildFMul(builder,
-                                                                  clamped,
-                                                                  f32_magic,
-                                                                  ""),
-                                                    u32_vec_type,
-                                                    "");
-      /* Make sure Inf/NaN and unormalised survive */
-      LLVMValueRef infnancase    = LLVMBuildXor(builder, u32_expinf, fabs, "");
-      LLVMValueRef b_notnormal   = lp_build_compare(gallivm, f32_type, PIPE_FUNC_GEQUAL,
-                                                    srcabs,
-                                                    LLVMBuildBitCast(builder, u32_f32inf, f32_vec_type, ""));
-
-      /* Merge normal / unnormal case */
-      LLVMValueRef merged        = lp_build_select(&u32_bld, b_notnormal, infnancase, scaled);
-      LLVMValueRef shifted       = lp_build_shr_imm(&u32_bld, merged, 13);
-
-      /* Sign bit */
-      LLVMValueRef justsign      = LLVMBuildXor(builder, f, fabs, "");
-      LLVMValueRef signshifted   = lp_build_shr_imm(&u32_bld, justsign, 16);
-
-      /* Combine result */
-      result                     = LLVMBuildOr(builder, shifted, signshifted, "");
+   if (util_cpu_caps.has_f16c && HAVE_LLVM >= 0x0301 &&
+       (length == 4 || length == 8)) {
+      struct lp_type i168_type = lp_type_int_vec(16, 16 * 8);
+      unsigned mode = 3; /* same as LP_BUILD_ROUND_TRUNCATE */
+      LLVMTypeRef i32t = LLVMInt32TypeInContext(gallivm->context);
+      const char *intrinsic = NULL;
+      if (length == 4) {
+         intrinsic = "llvm.x86.vcvtps2ph.128";
+      }
+      else {
+         intrinsic = "llvm.x86.vcvtps2ph.256";
+      }
+      result = lp_build_intrinsic_binary(builder, intrinsic,
+                                         lp_build_vec_type(gallivm, i168_type),
+                                         src, LLVMConstInt(i32t, mode, 0));
+      if (length == 4) {
+         result = lp_build_extract_range(gallivm, result, 0, 4);
+      }
    }
 
-   result = LLVMBuildTrunc(builder, result, i16_vec_type, "");
+   else {
+      result = lp_build_float_to_smallfloat(gallivm, i32_type, src, 10, 5, 0, true);
+      /* Convert int32 vector to int16 vector by trunc (might generate bad code) */
+      result = LLVMBuildTrunc(builder, result, lp_build_vec_type(gallivm, i16_type), "");
+   }
 
    /*
     * Debugging code.
@@ -621,6 +257,7 @@ lp_build_clamped_float_to_unsigned_norm(struct gallivm_state *gallivm,
       bias = (double)(1ULL << (mantissa - dst_width));
 
       res = LLVMBuildFMul(builder, src, lp_build_const_vec(gallivm, src_type, scale), "");
+      /* instead of fadd/and could (with sse2) just use lp_build_iround */
       res = LLVMBuildFAdd(builder, res, lp_build_const_vec(gallivm, src_type, bias), "");
       res = LLVMBuildBitCast(builder, res, int_vec_type, "");
       res = LLVMBuildAnd(builder, res,
@@ -629,17 +266,19 @@ lp_build_clamped_float_to_unsigned_norm(struct gallivm_state *gallivm,
    else if (dst_width == (mantissa + 1)) {
       /*
        * The destination width matches exactly what can be represented in
-       * floating point (i.e., mantissa + 1 bits). So do a straight
-       * multiplication followed by casting. No further rounding is necessary.
+       * floating point (i.e., mantissa + 1 bits). Even so correct rounding
+       * still needs to be applied (only for numbers in [0.5-1.0] would
+       * conversion using truncation after scaling be sufficient).
        */
-
       double scale;
+      struct lp_build_context uf32_bld;
 
+      lp_build_context_init(&uf32_bld, gallivm, src_type);
       scale = (double)((1ULL << dst_width) - 1);
 
       res = LLVMBuildFMul(builder, src,
                           lp_build_const_vec(gallivm, src_type, scale), "");
-      res = LLVMBuildFPToSI(builder, res, int_vec_type, "");
+      res = lp_build_iround(&uf32_bld, res);
    }
    else {
       /*
@@ -818,24 +457,22 @@ int lp_build_conv_auto(struct gallivm_state *gallivm,
        dst_type->width    == 8)
    {
       /* Special case 4x4f --> 1x16ub */
-      if (src_type.length == 4 && util_cpu_caps.has_sse2)
+      if (src_type.length == 4 &&
+          util_cpu_caps.has_sse2)
       {
-         assert((num_srcs % 4) == 0);
-
-         num_dsts = num_srcs / 4;
-         dst_type->length = 16;
+         num_dsts = (num_srcs + 3) / 4;
+         dst_type->length = num_srcs * 4 >= 16 ? 16 : num_srcs * 4;
 
          lp_build_conv(gallivm, src_type, *dst_type, src, num_srcs, dst, num_dsts);
          return num_dsts;
       }
 
       /* Special case 2x8f --> 1x16ub */
-      if (src_type.length == 8 && util_cpu_caps.has_avx)
+      if (src_type.length == 8 &&
+          util_cpu_caps.has_avx)
       {
-         assert((num_srcs % 2) == 0);
-
-         num_dsts = num_srcs / 2;
-         dst_type->length = 16;
+         num_dsts = (num_srcs + 1) / 2;
+         dst_type->length = num_srcs * 8 >= 16 ? 16 : num_srcs * 8;
 
          lp_build_conv(gallivm, src_type, *dst_type, src, num_srcs, dst, num_dsts);
          return num_dsts;
@@ -890,7 +527,7 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
    num_tmps = num_srcs;
 
 
-   /* Special case 4x4f --> 1x16ub 
+   /* Special case 4x4f --> 1x16ub, 2x4f -> 1x8ub, 1x4f -> 1x4ub
     */
    if (src_type.floating == 1 &&
        src_type.fixed    == 0 &&
@@ -904,20 +541,23 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
        dst_type.sign     == 0 &&
        dst_type.norm     == 1 &&
        dst_type.width    == 8 &&
-       dst_type.length   == 16 &&
 
-       4 * num_dsts      == num_srcs &&
+       ((dst_type.length == 16 && 4 * num_dsts == num_srcs) ||
+        (num_dsts == 1 && dst_type.length * num_srcs == 16 && num_srcs != 3)) &&
 
        util_cpu_caps.has_sse2)
    {
       struct lp_build_context bld;
-      struct lp_type int16_type = dst_type;
-      struct lp_type int32_type = dst_type;
+      struct lp_type int16_type, int32_type;
+      struct lp_type dst_type_ext = dst_type;
       LLVMValueRef const_255f;
       unsigned i, j;
 
       lp_build_context_init(&bld, gallivm, src_type);
 
+      dst_type_ext.length = 16;
+      int16_type = int32_type = dst_type_ext;
+
       int16_type.width *= 2;
       int16_type.length /= 2;
       int16_type.sign = 1;
@@ -931,21 +571,34 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
       for (i = 0; i < num_dsts; ++i, src += 4) {
          LLVMValueRef lo, hi;
 
-         for (j = 0; j < 4; ++j) {
+         for (j = 0; j < dst_type.length / 4; ++j) {
             tmp[j] = LLVMBuildFMul(builder, src[j], const_255f, "");
             tmp[j] = lp_build_iround(&bld, tmp[j]);
          }
 
+         if (num_srcs == 1) {
+            tmp[1] = tmp[0];
+         }
+
          /* relying on clamping behavior of sse2 intrinsics here */
          lo = lp_build_pack2(gallivm, int32_type, int16_type, tmp[0], tmp[1]);
-         hi = lp_build_pack2(gallivm, int32_type, int16_type, tmp[2], tmp[3]);
-         dst[i] = lp_build_pack2(gallivm, int16_type, dst_type, lo, hi);
+
+         if (num_srcs < 4) {
+            hi = lo;
+         }
+         else {
+            hi = lp_build_pack2(gallivm, int32_type, int16_type, tmp[2], tmp[3]);
+         }
+         dst[i] = lp_build_pack2(gallivm, int16_type, dst_type_ext, lo, hi);
+      }
+      if (num_srcs < 4) {
+         dst[0] = lp_build_extract_range(gallivm, dst[0], 0, dst_type.length);
       }
 
       return; 
    }
 
-   /* Special case 2x8f --> 1x16ub
+   /* Special case 2x8f --> 1x16ub, 1x8f ->1x8ub
     */
    else if (src_type.floating == 1 &&
       src_type.fixed    == 0 &&
@@ -959,20 +612,23 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
       dst_type.sign     == 0 &&
       dst_type.norm     == 1 &&
       dst_type.width    == 8 &&
-      dst_type.length   == 16 &&
 
-      2 * num_dsts      == num_srcs &&
+      ((dst_type.length == 16 && 2 * num_dsts == num_srcs) ||
+       (num_dsts == 1 && dst_type.length * num_srcs == 8)) &&
 
       util_cpu_caps.has_avx) {
 
       struct lp_build_context bld;
-      struct lp_type int16_type = dst_type;
-      struct lp_type int32_type = dst_type;
+      struct lp_type int16_type, int32_type;
+      struct lp_type dst_type_ext = dst_type;
       LLVMValueRef const_255f;
       unsigned i;
 
       lp_build_context_init(&bld, gallivm, src_type);
 
+      dst_type_ext.length = 16;
+      int16_type = int32_type = dst_type_ext;
+
       int16_type.width *= 2;
       int16_type.length /= 2;
       int16_type.sign = 1;
@@ -987,21 +643,30 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
          LLVMValueRef lo, hi, a, b;
 
          a = LLVMBuildFMul(builder, src[0], const_255f, "");
-         b = LLVMBuildFMul(builder, src[1], const_255f, "");
-
          a = lp_build_iround(&bld, a);
-         b = lp_build_iround(&bld, b);
-
          tmp[0] = lp_build_extract_range(gallivm, a, 0, 4);
          tmp[1] = lp_build_extract_range(gallivm, a, 4, 4);
-         tmp[2] = lp_build_extract_range(gallivm, b, 0, 4);
-         tmp[3] = lp_build_extract_range(gallivm, b, 4, 4);
-
          /* relying on clamping behavior of sse2 intrinsics here */
          lo = lp_build_pack2(gallivm, int32_type, int16_type, tmp[0], tmp[1]);
-         hi = lp_build_pack2(gallivm, int32_type, int16_type, tmp[2], tmp[3]);
-         dst[i] = lp_build_pack2(gallivm, int16_type, dst_type, lo, hi);
+
+         if (num_srcs == 1) {
+            hi = lo;
+         }
+         else {
+            b = LLVMBuildFMul(builder, src[1], const_255f, "");
+            b = lp_build_iround(&bld, b);
+            tmp[2] = lp_build_extract_range(gallivm, b, 0, 4);
+            tmp[3] = lp_build_extract_range(gallivm, b, 4, 4);
+            hi = lp_build_pack2(gallivm, int32_type, int16_type, tmp[2], tmp[3]);
+
+         }
+         dst[i] = lp_build_pack2(gallivm, int16_type, dst_type_ext, lo, hi);
       }
+
+      if (num_srcs == 1) {
+         dst[0] = lp_build_extract_range(gallivm, dst[0], 0, dst_type.length);
+      }
+
       return;
    }
 
@@ -1080,7 +745,6 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
       }
       else {
          double dst_scale = lp_const_scale(dst_type);
-         LLVMTypeRef tmp_vec_type;
 
          if (dst_scale != 1.0) {
             LLVMValueRef scale = lp_build_const_vec(gallivm, tmp_type, dst_scale);
@@ -1088,19 +752,38 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
                tmp[i] = LLVMBuildFMul(builder, tmp[i], scale, "");
          }
 
-         /* Use an equally sized integer for intermediate computations */
-         tmp_type.floating = FALSE;
-         tmp_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, tmp_type);
-         for(i = 0; i < num_tmps; ++i) {
+         /*
+          * these functions will use fptosi in some form which won't work
+          * with 32bit uint dst. Causes lp_test_conv failures though.
+          */
+         if (0)
+            assert(dst_type.sign || dst_type.width < 32);
+
+         if (dst_type.sign && dst_type.norm && !dst_type.fixed) {
+            struct lp_build_context bld;
+
+            lp_build_context_init(&bld, gallivm, tmp_type);
+            for(i = 0; i < num_tmps; ++i) {
+               tmp[i] = lp_build_iround(&bld, tmp[i]);
+            }
+            tmp_type.floating = FALSE;
+         }
+         else {
+            LLVMTypeRef tmp_vec_type;
+
+            tmp_type.floating = FALSE;
+            tmp_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, tmp_type);
+            for(i = 0; i < num_tmps; ++i) {
 #if 0
-            if(dst_type.sign)
-               tmp[i] = LLVMBuildFPToSI(builder, tmp[i], tmp_vec_type, "");
-            else
-               tmp[i] = LLVMBuildFPToUI(builder, tmp[i], tmp_vec_type, "");
+               if(dst_type.sign)
+                  tmp[i] = LLVMBuildFPToSI(builder, tmp[i], tmp_vec_type, "");
+               else
+                  tmp[i] = LLVMBuildFPToUI(builder, tmp[i], tmp_vec_type, "");
 #else
-           /* FIXME: there is no SSE counterpart for LLVMBuildFPToUI */
-            tmp[i] = LLVMBuildFPToSI(builder, tmp[i], tmp_vec_type, "");
+              /* FIXME: there is no SSE counterpart for LLVMBuildFPToUI */
+               tmp[i] = LLVMBuildFPToSI(builder, tmp[i], tmp_vec_type, "");
 #endif
+            }
          }
       }
    }
@@ -1198,6 +881,18 @@ lp_build_conv(struct gallivm_state *gallivm,
              for(i = 0; i < num_tmps; ++i)
                 tmp[i] = LLVMBuildFMul(builder, tmp[i], scale, "");
           }
+
+          /* the formula above will produce value below -1.0 for most negative
+           * value but everything seems happy with that hence disable for now */
+          if (0 && !src_type.fixed && src_type.norm && src_type.sign) {
+             struct lp_build_context bld;
+
+             lp_build_context_init(&bld, gallivm, dst_type);
+             for(i = 0; i < num_tmps; ++i) {
+                tmp[i] = lp_build_max(&bld, tmp[i],
+                                      lp_build_const_vec(gallivm, dst_type, -1.0f));
+             }
+          }
       }
     }
     else {