[AArch64] Improve popcount expansion
authorWilco Dijkstra <wdijkstr@arm.com>
Wed, 12 Feb 2020 18:19:25 +0000 (18:19 +0000)
committerWilco Dijkstra <wdijkstr@arm.com>
Wed, 12 Feb 2020 18:19:25 +0000 (18:19 +0000)
The popcount expansion uses umov to extend the result and move it back
to the integer register file.  If we model ADDV as a zero-extending
operation, fmov can be used to move back to the integer side. This
results in a ~0.5% speedup on deepsjeng on Cortex-A57.

A typical __builtin_popcount expansion is now:

fmov s0, w0
cnt v0.8b, v0.8b
addv b0, v0.8b
fmov w0, s0

gcc/
* config/aarch64/aarch64-simd.md
(aarch64_zero_extend<GPI:mode>_reduc_plus_<VDQV_E:mode>): New pattern.
* config/aarch64/aarch64.md (popcount<mode>2): Use it instead of
generating separate ADDV and zero_extend patterns.
* config/aarch64/iterators.md (VDQV_E): New iterator.

testsuite/
* gcc.target/aarch64/popcnt2.c: New test.

gcc/ChangeLog
gcc/config/aarch64/aarch64-simd.md
gcc/config/aarch64/aarch64.md
gcc/config/aarch64/iterators.md
gcc/testsuite/ChangeLog
gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/popcnt2.c [new file with mode: 0644]

index 9ff0a943e4f87c4c2794cb2ba495df7463898146..36e75b35fb895f9f1b8f3045dc5fe1e700c33c3d 100644 (file)
@@ -1,3 +1,11 @@
+2020-02-12  Wilco Dijkstra  <wdijkstr@arm.com>
+
+       * config/aarch64/aarch64-simd.md
+       (aarch64_zero_extend<GPI:mode>_reduc_plus_<VDQV_E:mode>): New pattern.
+       * config/aarch64/aarch64.md (popcount<mode>2): Use it instead of
+       generating separate ADDV and zero_extend patterns.
+       * config/aarch64/iterators.md (VDQV_E): New iterator.
+
 2020-02-12  Jeff Law  <law@redhat.com>
 
        * config/h8300/h8300.md (cpymemsi, movmd): Remove dead patterns,
index 4c651f45d0c116207634770b551ddaa718f3eda7..33d705a76ef7348488b57f82d38022b09bc0f60a 100644 (file)
   [(set_attr "type" "neon_reduc_add<q>")]
 )
 
+;; ADDV with result zero-extended to SI/DImode (for popcount).
+(define_insn "aarch64_zero_extend<GPI:mode>_reduc_plus_<VDQV_E:mode>"
+ [(set (match_operand:GPI 0 "register_operand" "=w")
+       (zero_extend:GPI
+       (unspec:<VDQV_E:VEL> [(match_operand:VDQV_E 1 "register_operand" "w")]
+                            UNSPEC_ADDV)))]
+ "TARGET_SIMD"
+ "add<VDQV_E:vp>\\t%<VDQV_E:Vetype>0, %1.<VDQV_E:Vtype>"
+  [(set_attr "type" "neon_reduc_add<VDQV_E:q>")]
+)
+
 (define_insn "aarch64_reduc_plus_internalv2si"
  [(set (match_operand:V2SI 0 "register_operand" "=w")
        (unspec:V2SI [(match_operand:V2SI 1 "register_operand" "w")]
index fbf90d907bafdddd9700cb4965f899b9bc6c49aa..7ad4e918578bae5734647af700c23224261f2504 100644 (file)
 {
   rtx v = gen_reg_rtx (V8QImode);
   rtx v1 = gen_reg_rtx (V8QImode);
-  rtx r = gen_reg_rtx (QImode);
   rtx in = operands[1];
   rtx out = operands[0];
   if(<MODE>mode == SImode)
     }
   emit_move_insn (v, gen_lowpart (V8QImode, in));
   emit_insn (gen_popcountv8qi2 (v1, v));
-  emit_insn (gen_reduc_plus_scal_v8qi (r, v1));
-  emit_insn (gen_zero_extendqi<mode>2 (out, r));
+  emit_insn (gen_aarch64_zero_extend<mode>_reduc_plus_v8qi (out, v1));
   DONE;
 })
 
index 7c62f164347e29e7d0bd4a881acdcf84712ead4d..d17d79a30daee3161a2d92b0339c1f1efa50505d 100644 (file)
 ;; Advanced SIMD modes (except V2DI) for Integer reduction across lanes.
 (define_mode_iterator VDQV_S [V8QI V16QI V4HI V8HI V4SI])
 
+;; Advanced SIMD modes for Integer reduction across lanes (zero/sign extended).
+(define_mode_iterator VDQV_E [V8QI V16QI V4HI V8HI])
+
 ;; All double integer narrow-able modes.
 (define_mode_iterator VDN [V4HI V2SI DI])
 
index e2f590b48f4439ec1de948ac8b8fce2fcffba3fa..18d643485d6449c4e264fb8848eb1f4ce1742829 100644 (file)
@@ -1,3 +1,7 @@
+2020-02-12  Wilco Dijkstra  <wdijkstr@arm.com>
+
+       * gcc.target/aarch64/popcnt2.c: New test.
+
 2020-02-12  Marek Polacek  <polacek@redhat.com>
 
        PR c++/88819
diff --git a/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/popcnt2.c b/gcc/testsuite/gcc.target/aarch64/popcnt2.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e321858
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,21 @@
+/* { dg-do compile } */
+/* { dg-options "-O2" } */
+
+unsigned
+foo (int x)
+{
+  return __builtin_popcount (x);
+}
+
+unsigned long
+foo1 (int x)
+{
+  return __builtin_popcount (x);
+}
+
+/* { dg-final { scan-assembler-not {popcount} } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times {cnt\t} 2 } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-times {fmov} 4 } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-not {umov} } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-not {uxtw} } } */
+/* { dg-final { scan-assembler-not {sxtw} } } */