util: rename PIPE_ARCH_*_ENDIAN to UTIL_ARCH_*_ENDIAN
[mesa.git] / src / gallium / auxiliary / gallivm / lp_bld_pack.c
index fde6bb594f17d64864cf970256caadafee3576ce..e1f652a9342b3fa164c488aadfe6bacdf85332a1 100644 (file)
@@ -69,6 +69,7 @@
 #include "util/u_debug.h"
 #include "util/u_math.h"
 #include "util/u_cpu_detect.h"
+#include "util/u_memory.h"
 
 #include "lp_bld_type.h"
 #include "lp_bld_const.h"
@@ -76,6 +77,7 @@
 #include "lp_bld_intr.h"
 #include "lp_bld_arit.h"
 #include "lp_bld_pack.h"
+#include "lp_bld_swizzle.h"
 
 
 /**
@@ -101,9 +103,59 @@ lp_build_const_unpack_shuffle(struct gallivm_state *gallivm,
    return LLVMConstVector(elems, n);
 }
 
+/**
+ * Similar to lp_build_const_unpack_shuffle but for special AVX 256bit unpack.
+ * See comment above lp_build_interleave2_half for more details.
+ */
+static LLVMValueRef
+lp_build_const_unpack_shuffle_half(struct gallivm_state *gallivm,
+                                   unsigned n, unsigned lo_hi)
+{
+   LLVMValueRef elems[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
+   unsigned i, j;
+
+   assert(n <= LP_MAX_VECTOR_LENGTH);
+   assert(lo_hi < 2);
+
+   for (i = 0, j = lo_hi*(n/4); i < n; i += 2, ++j) {
+      if (i == (n / 2))
+         j += n / 4;
+
+      elems[i + 0] = lp_build_const_int32(gallivm, 0 + j);
+      elems[i + 1] = lp_build_const_int32(gallivm, n + j);
+   }
+
+   return LLVMConstVector(elems, n);
+}
+
+/**
+ * Similar to lp_build_const_unpack_shuffle_half, but for AVX512
+ * See comment above lp_build_interleave2_half for more details.
+ */
+static LLVMValueRef
+lp_build_const_unpack_shuffle_16wide(struct gallivm_state *gallivm,
+                                     unsigned lo_hi)
+{
+   LLVMValueRef elems[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
+   unsigned i, j;
+
+   assert(lo_hi < 2);
+
+   // for the following lo_hi setting, convert 0 -> f to:
+   // 0: 0 16 4 20  8 24 12 28 1 17 5 21  9 25 13 29
+   // 1: 2 18 6 22 10 26 14 30 3 19 7 23 11 27 15 31
+   for (i = 0; i < 16; i++) {
+      j = ((i&0x06)<<1) + ((i&1)<<4) + (i>>3) + (lo_hi<<1);
+
+      elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, j);
+   }
+
+   return LLVMConstVector(elems, 16);
+}
 
 /**
- * Build shuffle vectors that match PACKxx instructions.
+ * Build shuffle vectors that match PACKxx (SSE) instructions or
+ * VPERM (Altivec).
  */
 static LLVMValueRef
 lp_build_const_pack_shuffle(struct gallivm_state *gallivm, unsigned n)
@@ -114,16 +166,152 @@ lp_build_const_pack_shuffle(struct gallivm_state *gallivm, unsigned n)
    assert(n <= LP_MAX_VECTOR_LENGTH);
 
    for(i = 0; i < n; ++i)
+#if UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN
       elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, 2*i);
+#else
+      elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, 2*i+1);
+#endif
 
    return LLVMConstVector(elems, n);
 }
 
+/**
+ * Return a vector with elements src[start:start+size]
+ * Most useful for getting half the values out of a 256bit sized vector,
+ * otherwise may cause data rearrangement to happen.
+ */
+LLVMValueRef
+lp_build_extract_range(struct gallivm_state *gallivm,
+                       LLVMValueRef src,
+                       unsigned start,
+                       unsigned size)
+{
+   LLVMValueRef elems[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
+   unsigned i;
+
+   assert(size <= ARRAY_SIZE(elems));
+
+   for (i = 0; i < size; ++i)
+      elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, i + start);
+
+   if (size == 1) {
+      return LLVMBuildExtractElement(gallivm->builder, src, elems[0], "");
+   }
+   else {
+      return LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, src, src,
+                                    LLVMConstVector(elems, size), "");
+   }
+}
+
+/**
+ * Concatenates several (must be a power of 2) vectors (of same type)
+ * into a larger one.
+ * Most useful for building up a 256bit sized vector out of two 128bit ones.
+ */
+LLVMValueRef
+lp_build_concat(struct gallivm_state *gallivm,
+                LLVMValueRef src[],
+                struct lp_type src_type,
+                unsigned num_vectors)
+{
+   unsigned new_length, i;
+   LLVMValueRef tmp[LP_MAX_VECTOR_LENGTH/2];
+   LLVMValueRef shuffles[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
+
+   assert(src_type.length * num_vectors <= ARRAY_SIZE(shuffles));
+   assert(util_is_power_of_two_or_zero(num_vectors));
+
+   new_length = src_type.length;
+
+   for (i = 0; i < num_vectors; i++)
+      tmp[i] = src[i];
+
+   while (num_vectors > 1) {
+      num_vectors >>= 1;
+      new_length <<= 1;
+      for (i = 0; i < new_length; i++) {
+         shuffles[i] = lp_build_const_int32(gallivm, i);
+      }
+      for (i = 0; i < num_vectors; i++) {
+         tmp[i] = LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, tmp[i*2], tmp[i*2 + 1],
+                                         LLVMConstVector(shuffles, new_length), "");
+      }
+   }
+
+   return tmp[0];
+}
+
+
+/**
+ * Combines vectors to reduce from num_srcs to num_dsts.
+ * Returns the number of src vectors concatenated in a single dst.
+ *
+ * num_srcs must be exactly divisible by num_dsts.
+ *
+ * e.g. For num_srcs = 4 and src = [x, y, z, w]
+ *          num_dsts = 1  dst = [xyzw]    return = 4
+ *          num_dsts = 2  dst = [xy, zw]  return = 2
+ */
+int
+lp_build_concat_n(struct gallivm_state *gallivm,
+                  struct lp_type src_type,
+                  LLVMValueRef *src,
+                  unsigned num_srcs,
+                  LLVMValueRef *dst,
+                  unsigned num_dsts)
+{
+   int size = num_srcs / num_dsts;
+   unsigned i;
+
+   assert(num_srcs >= num_dsts);
+   assert((num_srcs % size) == 0);
+
+   if (num_srcs == num_dsts) {
+      for (i = 0; i < num_dsts; ++i) {
+         dst[i] = src[i];
+      }
+      return 1;
+   }
+
+   for (i = 0; i < num_dsts; ++i) {
+      dst[i] = lp_build_concat(gallivm, &src[i * size], src_type, size);
+   }
+
+   return size;
+}
+
+
+/**
+ * Un-interleave vector.
+ * This will return a vector consisting of every second element
+ * (depending on lo_hi, beginning at 0 or 1).
+ * The returned vector size (elems and width) will only be half
+ * that of the source vector.
+ */
+LLVMValueRef
+lp_build_uninterleave1(struct gallivm_state *gallivm,
+                       unsigned num_elems,
+                       LLVMValueRef a,
+                       unsigned lo_hi)
+{
+   LLVMValueRef shuffle, elems[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
+   unsigned i;
+   assert(num_elems <= LP_MAX_VECTOR_LENGTH);
+
+   for (i = 0; i < num_elems / 2; ++i)
+      elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, 2*i + lo_hi);
+
+   shuffle = LLVMConstVector(elems, num_elems / 2);
+
+   return LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, a, a, shuffle, "");
+}
+
 
 /**
  * Interleave vector elements.
  *
- * Matches the PUNPCKLxx and PUNPCKHxx SSE instructions.
+ * Matches the PUNPCKLxx and PUNPCKHxx SSE instructions
+ * (but not for 256bit AVX vectors).
  */
 LLVMValueRef
 lp_build_interleave2(struct gallivm_state *gallivm,
@@ -134,17 +322,86 @@ lp_build_interleave2(struct gallivm_state *gallivm,
 {
    LLVMValueRef shuffle;
 
+   if (type.length == 2 && type.width == 128 && util_cpu_caps.has_avx) {
+      /*
+       * XXX: This is a workaround for llvm code generation deficiency. Strangely
+       * enough, while this needs vinsertf128/vextractf128 instructions (hence
+       * a natural match when using 2x128bit vectors) the "normal" unpack shuffle
+       * generates code ranging from atrocious (llvm 3.1) to terrible (llvm 3.2, 3.3).
+       * So use some different shuffles instead (the exact shuffles don't seem to
+       * matter, as long as not using 128bit wide vectors, works with 8x32 or 4x64).
+       */
+      struct lp_type tmp_type = type;
+      LLVMValueRef srchalf[2], tmpdst;
+      tmp_type.length = 4;
+      tmp_type.width = 64;
+      a = LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, a, lp_build_vec_type(gallivm, tmp_type), "");
+      b = LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, b, lp_build_vec_type(gallivm, tmp_type), "");
+      srchalf[0] = lp_build_extract_range(gallivm, a, lo_hi * 2, 2);
+      srchalf[1] = lp_build_extract_range(gallivm, b, lo_hi * 2, 2);
+      tmp_type.length = 2;
+      tmpdst = lp_build_concat(gallivm, srchalf, tmp_type, 2);
+      return LLVMBuildBitCast(gallivm->builder, tmpdst, lp_build_vec_type(gallivm, type), "");
+   }
+
    shuffle = lp_build_const_unpack_shuffle(gallivm, type.length, lo_hi);
 
    return LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, a, b, shuffle, "");
 }
 
+/**
+ * Interleave vector elements but with 256 (or 512) bit,
+ * treats it as interleave with 2 concatenated 128 (or 256) bit vectors.
+ *
+ * This differs to lp_build_interleave2 as that function would do the following (for lo):
+ * a0 b0 a1 b1 a2 b2 a3 b3, and this does not compile into an AVX unpack instruction.
+ *
+ *
+ * An example interleave 8x float with 8x float on AVX 256bit unpack:
+ *   a0 a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 <-> b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7
+ *
+ * Equivalent to interleaving 2x 128 bit vectors
+ *   a0 a1 a2 a3 <-> b0 b1 b2 b3 concatenated with a4 a5 a6 a7 <-> b4 b5 b6 b7
+ *
+ * So interleave-lo would result in:
+ *   a0 b0 a1 b1 a4 b4 a5 b5
+ *
+ * And interleave-hi would result in:
+ *   a2 b2 a3 b3 a6 b6 a7 b7
+ *
+ * For 512 bits, the following are true:
+ *
+ * Interleave-lo would result in (capital letters denote hex indices):
+ *   a0 b0 a1 b1 a4 b4 a5 b5 a8 b8 a9 b9 aC bC aD bD
+ *
+ * Interleave-hi would result in:
+ *   a2 b2 a3 b3 a6 b6 a7 b7 aA bA aB bB aE bE aF bF
+ */
+LLVMValueRef
+lp_build_interleave2_half(struct gallivm_state *gallivm,
+                          struct lp_type type,
+                          LLVMValueRef a,
+                          LLVMValueRef b,
+                          unsigned lo_hi)
+{
+   if (type.length * type.width == 256) {
+      LLVMValueRef shuffle = lp_build_const_unpack_shuffle_half(gallivm, type.length, lo_hi);
+      return LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, a, b, shuffle, "");
+   } else if ((type.length == 16) && (type.width == 32)) {
+      LLVMValueRef shuffle = lp_build_const_unpack_shuffle_16wide(gallivm, lo_hi);
+      return LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, a, b, shuffle, "");
+   } else {
+      return lp_build_interleave2(gallivm, type, a, b, lo_hi);
+   }
+}
+
 
 /**
  * Double the bit width.
  *
  * This will only change the number of bits the values are represented, not the
  * values themselves.
+ *
  */
 void
 lp_build_unpack2(struct gallivm_state *gallivm,
@@ -172,9 +429,68 @@ lp_build_unpack2(struct gallivm_state *gallivm,
       msb = lp_build_zero(gallivm, src_type);
 
    /* Interleave bits */
-#ifdef PIPE_ARCH_LITTLE_ENDIAN
+#if UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN
    *dst_lo = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, src, msb, 0);
    *dst_hi = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, src, msb, 1);
+
+#else
+   *dst_lo = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, msb, src, 0);
+   *dst_hi = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, msb, src, 1);
+#endif
+
+   /* Cast the result into the new type (twice as wide) */
+
+   dst_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, dst_type);
+
+   *dst_lo = LLVMBuildBitCast(builder, *dst_lo, dst_vec_type, "");
+   *dst_hi = LLVMBuildBitCast(builder, *dst_hi, dst_vec_type, "");
+}
+
+
+/**
+ * Double the bit width, with an order which fits the cpu nicely.
+ *
+ * This will only change the number of bits the values are represented, not the
+ * values themselves.
+ *
+ * The order of the results is not guaranteed, other than it will match
+ * the corresponding lp_build_pack2_native call.
+ */
+void
+lp_build_unpack2_native(struct gallivm_state *gallivm,
+                        struct lp_type src_type,
+                        struct lp_type dst_type,
+                        LLVMValueRef src,
+                        LLVMValueRef *dst_lo,
+                        LLVMValueRef *dst_hi)
+{
+   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
+   LLVMValueRef msb;
+   LLVMTypeRef dst_vec_type;
+
+   assert(!src_type.floating);
+   assert(!dst_type.floating);
+   assert(dst_type.width == src_type.width * 2);
+   assert(dst_type.length * 2 == src_type.length);
+
+   if(dst_type.sign && src_type.sign) {
+      /* Replicate the sign bit in the most significant bits */
+      msb = LLVMBuildAShr(builder, src,
+               lp_build_const_int_vec(gallivm, src_type, src_type.width - 1), "");
+   }
+   else
+      /* Most significant bits always zero */
+      msb = lp_build_zero(gallivm, src_type);
+
+   /* Interleave bits */
+#if UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN
+   if (src_type.length * src_type.width == 256 && util_cpu_caps.has_avx2) {
+      *dst_lo = lp_build_interleave2_half(gallivm, src_type, src, msb, 0);
+      *dst_hi = lp_build_interleave2_half(gallivm, src_type, src, msb, 1);
+   } else {
+      *dst_lo = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, src, msb, 0);
+      *dst_hi = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, src, msb, 1);
+   }
 #else
    *dst_lo = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, msb, src, 0);
    *dst_hi = lp_build_interleave2(gallivm, src_type, msb, src, 1);
@@ -221,7 +537,8 @@ lp_build_unpack(struct gallivm_state *gallivm,
       tmp_type.length /= 2;
 
       for(i = num_tmps; i--; ) {
-         lp_build_unpack2(gallivm, src_type, tmp_type, dst[i], &dst[2*i + 0], &dst[2*i + 1]);
+         lp_build_unpack2(gallivm, src_type, tmp_type, dst[i], &dst[2*i + 0],
+                          &dst[2*i + 1]);
       }
 
       src_type = tmp_type;
@@ -237,9 +554,9 @@ lp_build_unpack(struct gallivm_state *gallivm,
  * Non-interleaved pack.
  *
  * This will move values as
- *
- *   lo =   __ l0 __ l1 __ l2 __..  __ ln
- *   hi =   __ h0 __ h1 __ h2 __..  __ hn
+ *         (LSB)                     (MSB)
+ *   lo =   l0 __ l1 __ l2 __..  __ ln __
+ *   hi =   h0 __ h1 __ h2 __..  __ hn __
  *   res =  l0 l1 l2 .. ln h0 h1 h2 .. hn
  *
  * This will only change the number of bits the values are represented, not the
@@ -257,12 +574,10 @@ lp_build_pack2(struct gallivm_state *gallivm,
                LLVMValueRef hi)
 {
    LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
-#if HAVE_LLVM < 0x0207
-   LLVMTypeRef src_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, src_type);
-#endif
    LLVMTypeRef dst_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, dst_type);
    LLVMValueRef shuffle;
    LLVMValueRef res = NULL;
+   struct lp_type intr_type = dst_type;
 
    assert(!src_type.floating);
    assert(!dst_type.floating);
@@ -270,50 +585,108 @@ lp_build_pack2(struct gallivm_state *gallivm,
    assert(src_type.length * 2 == dst_type.length);
 
    /* Check for special cases first */
-   if(util_cpu_caps.has_sse2 && src_type.width * src_type.length == 128) {
+   if ((util_cpu_caps.has_sse2 || util_cpu_caps.has_altivec) &&
+        src_type.width * src_type.length >= 128) {
+      const char *intrinsic = NULL;
+      boolean swap_intrinsic_operands = FALSE;
+
       switch(src_type.width) {
       case 32:
-         if(dst_type.sign) {
-#if HAVE_LLVM >= 0x0207
-            res = lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse2.packssdw.128", dst_vec_type, lo, hi);
-#else
-            res = lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse2.packssdw.128", src_vec_type, lo, hi);
-#endif
-         }
-         else {
-            if (util_cpu_caps.has_sse4_1) {
-               return lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse41.packusdw", dst_vec_type, lo, hi);
-            }
-            else {
-               /* use generic shuffle below */
-               res = NULL;
+         if (util_cpu_caps.has_sse2) {
+           if (dst_type.sign) {
+              intrinsic = "llvm.x86.sse2.packssdw.128";
+           } else {
+              if (util_cpu_caps.has_sse4_1) {
+                 intrinsic = "llvm.x86.sse41.packusdw";
+              }
+           }
+         } else if (util_cpu_caps.has_altivec) {
+            if (dst_type.sign) {
+               intrinsic = "llvm.ppc.altivec.vpkswss";
+            } else {
+               intrinsic = "llvm.ppc.altivec.vpkuwus";
             }
+#if UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN
+            swap_intrinsic_operands = TRUE;
+#endif
          }
          break;
-
       case 16:
-         if(dst_type.sign)
-#if HAVE_LLVM >= 0x0207
-            res = lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse2.packsswb.128", dst_vec_type, lo, hi);
-#else
-            res = lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse2.packsswb.128", src_vec_type, lo, hi);
+         if (dst_type.sign) {
+            if (util_cpu_caps.has_sse2) {
+               intrinsic = "llvm.x86.sse2.packsswb.128";
+            } else if (util_cpu_caps.has_altivec) {
+               intrinsic = "llvm.ppc.altivec.vpkshss";
+#if UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN
+               swap_intrinsic_operands = TRUE;
 #endif
-         else
-#if HAVE_LLVM >= 0x0207
-            res = lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse2.packuswb.128", dst_vec_type, lo, hi);
-#else
-            res = lp_build_intrinsic_binary(builder, "llvm.x86.sse2.packuswb.128", src_vec_type, lo, hi);
+            }
+         } else {
+            if (util_cpu_caps.has_sse2) {
+               intrinsic = "llvm.x86.sse2.packuswb.128";
+            } else if (util_cpu_caps.has_altivec) {
+               intrinsic = "llvm.ppc.altivec.vpkshus";
+#if UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN
+               swap_intrinsic_operands = TRUE;
 #endif
+            }
+         }
          break;
-
-      default:
-         assert(0);
-         return LLVMGetUndef(dst_vec_type);
-         break;
+      /* default uses generic shuffle below */
       }
-
-      if (res) {
-         res = LLVMBuildBitCast(builder, res, dst_vec_type, "");
+      if (intrinsic) {
+         if (src_type.width * src_type.length == 128) {
+            LLVMTypeRef intr_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, intr_type);
+            if (swap_intrinsic_operands) {
+               res = lp_build_intrinsic_binary(builder, intrinsic, intr_vec_type, hi, lo);
+            } else {
+               res = lp_build_intrinsic_binary(builder, intrinsic, intr_vec_type, lo, hi);
+            }
+            if (dst_vec_type != intr_vec_type) {
+               res = LLVMBuildBitCast(builder, res, dst_vec_type, "");
+            }
+         }
+         else {
+            int num_split = src_type.width * src_type.length / 128;
+            int i;
+            int nlen = 128 / src_type.width;
+            int lo_off = swap_intrinsic_operands ? nlen : 0;
+            int hi_off = swap_intrinsic_operands ? 0 : nlen;
+            struct lp_type ndst_type = lp_type_unorm(dst_type.width, 128);
+            struct lp_type nintr_type = lp_type_unorm(intr_type.width, 128);
+            LLVMValueRef tmpres[LP_MAX_VECTOR_WIDTH / 128];
+            LLVMValueRef tmplo, tmphi;
+            LLVMTypeRef ndst_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, ndst_type);
+            LLVMTypeRef nintr_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, nintr_type);
+
+            assert(num_split <= LP_MAX_VECTOR_WIDTH / 128);
+
+            for (i = 0; i < num_split / 2; i++) {
+               tmplo = lp_build_extract_range(gallivm,
+                                              lo, i*nlen*2 + lo_off, nlen);
+               tmphi = lp_build_extract_range(gallivm,
+                                              lo, i*nlen*2 + hi_off, nlen);
+               tmpres[i] = lp_build_intrinsic_binary(builder, intrinsic,
+                                                     nintr_vec_type, tmplo, tmphi);
+               if (ndst_vec_type != nintr_vec_type) {
+                  tmpres[i] = LLVMBuildBitCast(builder, tmpres[i], ndst_vec_type, "");
+               }
+            }
+            for (i = 0; i < num_split / 2; i++) {
+               tmplo = lp_build_extract_range(gallivm,
+                                              hi, i*nlen*2 + lo_off, nlen);
+               tmphi = lp_build_extract_range(gallivm,
+                                              hi, i*nlen*2 + hi_off, nlen);
+               tmpres[i+num_split/2] = lp_build_intrinsic_binary(builder, intrinsic,
+                                                                 nintr_vec_type,
+                                                                 tmplo, tmphi);
+               if (ndst_vec_type != nintr_vec_type) {
+                  tmpres[i+num_split/2] = LLVMBuildBitCast(builder, tmpres[i+num_split/2],
+                                                           ndst_vec_type, "");
+               }
+            }
+            res = lp_build_concat(gallivm, tmpres, ndst_type, num_split);
+         }
          return res;
       }
    }
@@ -330,6 +703,70 @@ lp_build_pack2(struct gallivm_state *gallivm,
 }
 
 
+/**
+ * Non-interleaved native pack.
+ *
+ * Similar to lp_build_pack2, but the ordering of values is not
+ * guaranteed, other than it will match lp_build_unpack2_native.
+ *
+ * In particular, with avx2, the lower and upper 128bits of the vectors will
+ * be packed independently, so that (with 32bit->16bit values)
+ *         (LSB)                                       (MSB)
+ *   lo =   l0 __ l1 __ l2 __ l3 __ l4 __ l5 __ l6 __ l7 __
+ *   hi =   h0 __ h1 __ h2 __ h3 __ h4 __ h5 __ h6 __ h7 __
+ *   res =  l0 l1 l2 l3 h0 h1 h2 h3 l4 l5 l6 l7 h4 h5 h6 h7
+ *
+ * This will only change the number of bits the values are represented, not the
+ * values themselves.
+ *
+ * It is assumed the values are already clamped into the destination type range.
+ * Values outside that range will produce undefined results.
+ */
+LLVMValueRef
+lp_build_pack2_native(struct gallivm_state *gallivm,
+                      struct lp_type src_type,
+                      struct lp_type dst_type,
+                      LLVMValueRef lo,
+                      LLVMValueRef hi)
+{
+   LLVMBuilderRef builder = gallivm->builder;
+   struct lp_type intr_type = dst_type;
+   const char *intrinsic = NULL;
+
+   assert(!src_type.floating);
+   assert(!dst_type.floating);
+   assert(src_type.width == dst_type.width * 2);
+   assert(src_type.length * 2 == dst_type.length);
+
+   /* At this point only have special case for avx2 */
+   if (src_type.length * src_type.width == 256 &&
+       util_cpu_caps.has_avx2) {
+      switch(src_type.width) {
+      case 32:
+         if (dst_type.sign) {
+            intrinsic = "llvm.x86.avx2.packssdw";
+         } else {
+            intrinsic = "llvm.x86.avx2.packusdw";
+         }
+         break;
+      case 16:
+         if (dst_type.sign) {
+            intrinsic = "llvm.x86.avx2.packsswb";
+         } else {
+            intrinsic = "llvm.x86.avx2.packuswb";
+         }
+         break;
+      }
+   }
+   if (intrinsic) {
+      LLVMTypeRef intr_vec_type = lp_build_vec_type(gallivm, intr_type);
+      return lp_build_intrinsic_binary(builder, intrinsic, intr_vec_type,
+                                       lo, hi);
+   }
+   else {
+      return lp_build_pack2(gallivm, src_type, dst_type, lo, hi);
+   }
+}
 
 /**
  * Non-interleaved pack and saturate.
@@ -357,14 +794,16 @@ lp_build_packs2(struct gallivm_state *gallivm,
    /* All X86 SSE non-interleaved pack instructions take signed inputs and
     * saturate them, so no need to clamp for those cases. */
    if(util_cpu_caps.has_sse2 &&
-      src_type.width * src_type.length == 128 &&
-      src_type.sign)
+      src_type.width * src_type.length >= 128 &&
+      src_type.sign &&
+      (src_type.width == 32 || src_type.width == 16))
       clamp = FALSE;
 
    if(clamp) {
       struct lp_build_context bld;
       unsigned dst_bits = dst_type.sign ? dst_type.width - 1 : dst_type.width;
-      LLVMValueRef dst_max = lp_build_const_int_vec(gallivm, src_type, ((unsigned long long)1 << dst_bits) - 1);
+      LLVMValueRef dst_max = lp_build_const_int_vec(gallivm, src_type,
+                                ((unsigned long long)1 << dst_bits) - 1);
       lp_build_context_init(&bld, gallivm, src_type);
       lo = lp_build_min(&bld, lo, dst_max);
       hi = lp_build_min(&bld, hi, dst_max);
@@ -395,7 +834,6 @@ lp_build_pack(struct gallivm_state *gallivm,
    LLVMValueRef tmp[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
    unsigned i;
 
-
    /* Register width must remain constant */
    assert(src_type.width * src_type.length == dst_type.width * dst_type.length);
 
@@ -468,9 +906,6 @@ lp_build_resize(struct gallivm_state *gallivm,
    /* We must not loose or gain channels. Only precision */
    assert(src_type.length * num_srcs == dst_type.length * num_dsts);
 
-   /* We don't support M:N conversion, only 1:N, M:1, or 1:1 */
-   assert(num_srcs == 1 || num_dsts == 1);
-
    assert(src_type.length <= LP_MAX_VECTOR_LENGTH);
    assert(dst_type.length <= LP_MAX_VECTOR_LENGTH);
    assert(num_srcs <= LP_MAX_VECTOR_LENGTH);
@@ -481,27 +916,51 @@ lp_build_resize(struct gallivm_state *gallivm,
        * Truncate bit width.
        */
 
+      /* Conversion must be M:1 */
       assert(num_dsts == 1);
 
       if (src_type.width * src_type.length == dst_type.width * dst_type.length) {
         /*
          * Register width remains constant -- use vector packing intrinsics
          */
-
          tmp[0] = lp_build_pack(gallivm, src_type, dst_type, TRUE, src, num_srcs);
       }
       else {
-         /*
-          * Do it element-wise.
-          */
-
-         assert(src_type.length == dst_type.length);
-         tmp[0] = lp_build_undef(gallivm, dst_type);
-         for (i = 0; i < dst_type.length; ++i) {
-            LLVMValueRef index = lp_build_const_int32(gallivm, i);
-            LLVMValueRef val = LLVMBuildExtractElement(builder, src[0], index, "");
-            val = LLVMBuildTrunc(builder, val, lp_build_elem_type(gallivm, dst_type), "");
-            tmp[0] = LLVMBuildInsertElement(builder, tmp[0], val, index, "");
+         if (src_type.width / dst_type.width > num_srcs) {
+            /*
+            * First change src vectors size (with shuffle) so they have the
+            * same size as the destination vector, then pack normally.
+            * Note: cannot use cast/extract because llvm generates atrocious code.
+            */
+            unsigned size_ratio = (src_type.width * src_type.length) /
+                                  (dst_type.length * dst_type.width);
+            unsigned new_length = src_type.length / size_ratio;
+
+            for (i = 0; i < size_ratio * num_srcs; i++) {
+               unsigned start_index = (i % size_ratio) * new_length;
+               tmp[i] = lp_build_extract_range(gallivm, src[i / size_ratio],
+                                               start_index, new_length);
+            }
+            num_srcs *= size_ratio;
+            src_type.length = new_length;
+            tmp[0] = lp_build_pack(gallivm, src_type, dst_type, TRUE, tmp, num_srcs);
+         }
+         else {
+            /*
+             * Truncate bit width but expand vector size - first pack
+             * then expand simply because this should be more AVX-friendly
+             * for the cases we probably hit.
+             */
+            unsigned size_ratio = (dst_type.width * dst_type.length) /
+                                  (src_type.length * src_type.width);
+            unsigned num_pack_srcs = num_srcs / size_ratio;
+            dst_type.length = dst_type.length / size_ratio;
+
+            for (i = 0; i < size_ratio; i++) {
+               tmp[i] = lp_build_pack(gallivm, src_type, dst_type, TRUE,
+                                      &src[i*num_pack_srcs], num_pack_srcs);
+            }
+            tmp[0] = lp_build_concat(gallivm, tmp, dst_type, size_ratio);
          }
       }
    }
@@ -510,6 +969,7 @@ lp_build_resize(struct gallivm_state *gallivm,
        * Expand bit width.
        */
 
+      /* Conversion must be 1:N */
       assert(num_srcs == 1);
 
       if (src_type.width * src_type.length == dst_type.width * dst_type.length) {
@@ -522,19 +982,24 @@ lp_build_resize(struct gallivm_state *gallivm,
          /*
           * Do it element-wise.
           */
+         assert(src_type.length * num_srcs == dst_type.length * num_dsts);
 
-         assert(src_type.length == dst_type.length);
-         tmp[0] = lp_build_undef(gallivm, dst_type);
-         for (i = 0; i < dst_type.length; ++i) {
-            LLVMValueRef index = lp_build_const_int32(gallivm, i);
-            LLVMValueRef val = LLVMBuildExtractElement(builder, src[0], index, "");
+         for (i = 0; i < num_dsts; i++) {
+            tmp[i] = lp_build_undef(gallivm, dst_type);
+         }
+
+         for (i = 0; i < src_type.length; ++i) {
+            unsigned j = i / dst_type.length;
+            LLVMValueRef srcindex = lp_build_const_int32(gallivm, i);
+            LLVMValueRef dstindex = lp_build_const_int32(gallivm, i % dst_type.length);
+            LLVMValueRef val = LLVMBuildExtractElement(builder, src[0], srcindex, "");
 
             if (src_type.sign && dst_type.sign) {
                val = LLVMBuildSExt(builder, val, lp_build_elem_type(gallivm, dst_type), "");
             } else {
                val = LLVMBuildZExt(builder, val, lp_build_elem_type(gallivm, dst_type), "");
             }
-            tmp[0] = LLVMBuildInsertElement(builder, tmp[0], val, index, "");
+            tmp[j] = LLVMBuildInsertElement(builder, tmp[j], val, dstindex, "");
          }
       }
    }
@@ -543,10 +1008,11 @@ lp_build_resize(struct gallivm_state *gallivm,
        * No-op
        */
 
-      assert(num_srcs == 1);
-      assert(num_dsts == 1);
+      /* "Conversion" must be N:N */
+      assert(num_srcs == num_dsts);
 
-      tmp[0] = src[0];
+      for(i = 0; i < num_dsts; ++i)
+         tmp[i] = src[i];
    }
 
    for(i = 0; i < num_dsts; ++i)
@@ -554,3 +1020,44 @@ lp_build_resize(struct gallivm_state *gallivm,
 }
 
 
+/**
+ * Expands src vector from src.length to dst_length
+ */
+LLVMValueRef
+lp_build_pad_vector(struct gallivm_state *gallivm,
+                    LLVMValueRef src,
+                    unsigned dst_length)
+{
+   LLVMValueRef elems[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
+   LLVMValueRef undef;
+   LLVMTypeRef type;
+   unsigned i, src_length;
+
+   type = LLVMTypeOf(src);
+
+   if (LLVMGetTypeKind(type) != LLVMVectorTypeKind) {
+      /* Can't use ShuffleVector on non-vector type */
+      undef = LLVMGetUndef(LLVMVectorType(type, dst_length));
+      return LLVMBuildInsertElement(gallivm->builder, undef, src, lp_build_const_int32(gallivm, 0), "");
+   }
+
+   undef      = LLVMGetUndef(type);
+   src_length = LLVMGetVectorSize(type);
+
+   assert(dst_length <= ARRAY_SIZE(elems));
+   assert(dst_length >= src_length);
+
+   if (src_length == dst_length)
+      return src;
+
+   /* All elements from src vector */
+   for (i = 0; i < src_length; ++i)
+      elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, i);
+
+   /* Undef fill remaining space */
+   for (i = src_length; i < dst_length; ++i)
+      elems[i] = lp_build_const_int32(gallivm, src_length);
+
+   /* Combine the two vectors */
+   return LLVMBuildShuffleVector(gallivm->builder, src, undef, LLVMConstVector(elems, dst_length), "");
+}