contrib/gmp/mpn/generic/addsub_n.c

   1 /* mpn_addsub_n -- Add and Subtract two limb vectors of equal, non-zero length.
   2
   3    THE FUNCTION IN THIS FILE IS INTERNAL WITH A MUTABLE INTERFACE.  IT IS ONLY
   4    SAFE TO REACH IT THROUGH DOCUMENTED INTERFACES.  IN FACT, IT IS ALMOST
   5    GUARANTEED THAT IT'LL CHANGE OR DISAPPEAR IN A FUTURE GNU MP RELEASE.
   6
   7 Copyright 1999, 2000, 2001, 2006 Free Software Foundation, Inc.
   8
   9 This file is part of the GNU MP Library.
  10
  11 The GNU MP Library is free software; you can redistribute it and/or modify
  12 it under the terms of the GNU Lesser General Public License as published by
  13 the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your
  14 option) any later version.
  15
  16 The GNU MP Library is distributed in the hope that it will be useful, but
  17 WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
  18 or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public
  19 License for more details.
  20
  21 You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
  22 along with the GNU MP Library.  If not, see http://www.gnu.org/licenses/.  */
  23
  24 #include "gmp.h"
  25 #include "gmp-impl.h"
  26
  27 #ifndef L1_CACHE_SIZE
  28 #define L1_CACHE_SIZE 8192      /* only 68040 has less than this */
  29 #endif
  30
  31 #define PART_SIZE (L1_CACHE_SIZE / BYTES_PER_MP_LIMB / 6)
  32
  33
  34 /* mpn_addsub_n.
  35    r1[] = s1[] + s2[]
  36    r2[] = s1[] - s2[]
  37    All operands have n limbs.
  38    In-place operations allowed.  */
  39 mp_limb_t
  40 mpn_addsub_n (mp_ptr r1p, mp_ptr r2p, mp_srcptr s1p, mp_srcptr s2p, mp_size_t n)
  41 {
  42   mp_limb_t acyn, acyo;         /* carry for add */
  43   mp_limb_t scyn, scyo;         /* carry for subtract */
  44   mp_size_t off;                /* offset in operands */
  45   mp_size_t this_n;             /* size of current chunk */
  46
  47   /* We alternatingly add and subtract in chunks that fit into the (L1)
  48      cache.  Since the chunks are several hundred limbs, the function call
  49      overhead is insignificant, but we get much better locality.  */
  50
  51   /* We have three variant of the inner loop, the proper loop is chosen
  52      depending on whether r1 or r2 are the same operand as s1 or s2.  */
  53
  54   if (r1p != s1p && r1p != s2p)
  55     {
  56       /* r1 is not identical to either input operand.  We can therefore write
  57          to r1 directly, without using temporary storage.  */
  58       acyo = 0;
  59       scyo = 0;
  60       for (off = 0; off < n; off += PART_SIZE)
  61         {
  62           this_n = MIN (n - off, PART_SIZE);
  63 #if HAVE_NATIVE_mpn_add_nc
  64           acyo = mpn_add_nc (r1p + off, s1p + off, s2p + off, this_n, acyo);
  65 #else
  66           acyn = mpn_add_n (r1p + off, s1p + off, s2p + off, this_n);
  67           acyo = acyn + mpn_add_1 (r1p + off, r1p + off, this_n, acyo);
  68 #endif
  69 #if HAVE_NATIVE_mpn_sub_nc
  70           scyo = mpn_sub_nc (r2p + off, s1p + off, s2p + off, this_n, scyo);
  71 #else
  72           scyn = mpn_sub_n (r2p + off, s1p + off, s2p + off, this_n);
  73           scyo = scyn + mpn_sub_1 (r2p + off, r2p + off, this_n, scyo);
  74 #endif
  75         }
  76     }
  77   else if (r2p != s1p && r2p != s2p)
  78     {
  79       /* r2 is not identical to either input operand.  We can therefore write
  80          to r2 directly, without using temporary storage.  */
  81       acyo = 0;
  82       scyo = 0;
  83       for (off = 0; off < n; off += PART_SIZE)
  84         {
  85           this_n = MIN (n - off, PART_SIZE);
  86 #if HAVE_NATIVE_mpn_sub_nc
  87           scyo = mpn_sub_nc (r2p + off, s1p + off, s2p + off, this_n, scyo);
  88 #else
  89           scyn = mpn_sub_n (r2p + off, s1p + off, s2p + off, this_n);
  90           scyo = scyn + mpn_sub_1 (r2p + off, r2p + off, this_n, scyo);
  91 #endif
  92 #if HAVE_NATIVE_mpn_add_nc
  93           acyo = mpn_add_nc (r1p + off, s1p + off, s2p + off, this_n, acyo);
  94 #else
  95           acyn = mpn_add_n (r1p + off, s1p + off, s2p + off, this_n);
  96           acyo = acyn + mpn_add_1 (r1p + off, r1p + off, this_n, acyo);
  97 #endif
  98         }
  99     }
 100   else
 101     {
 102       /* r1 and r2 are identical to s1 and s2 (r1==s1 and r2==s2 or vice versa)
 103          Need temporary storage.  */
 104       mp_limb_t tp[PART_SIZE];
 105       acyo = 0;
 106       scyo = 0;
 107       for (off = 0; off < n; off += PART_SIZE)
 108         {
 109           this_n = MIN (n - off, PART_SIZE);
 110 #if HAVE_NATIVE_mpn_add_nc
 111           acyo = mpn_add_nc (tp, s1p + off, s2p + off, this_n, acyo);
 112 #else
 113           acyn = mpn_add_n (tp, s1p + off, s2p + off, this_n);
 114           acyo = acyn + mpn_add_1 (tp, tp, this_n, acyo);
 115 #endif
 116 #if HAVE_NATIVE_mpn_sub_nc
 117           scyo = mpn_sub_nc (r2p + off, s1p + off, s2p + off, this_n, scyo);
 118 #else
 119           scyn = mpn_sub_n (r2p + off, s1p + off, s2p + off, this_n);
 120           scyo = scyn + mpn_sub_1 (r2p + off, r2p + off, this_n, scyo);
 121 #endif
 122           MPN_COPY (r1p + off, tp, this_n);
 123         }
 124     }
 125
 126   return 2 * acyo + scyo;
 127 }
 128
 129 #ifdef MAIN
 130 #include <stdlib.h>
 131 #include <stdio.h>
 132 #include "timing.h"
 133
 134 long cputime ();
 135
 136 int
 137 main (int argc, char **argv)
 138 {
 139   mp_ptr r1p, r2p, s1p, s2p;
 140   double t;
 141   mp_size_t n;
 142
 143   n = strtol (argv[1], 0, 0);
 144
 145   r1p = malloc (n * BYTES_PER_MP_LIMB);
 146   r2p = malloc (n * BYTES_PER_MP_LIMB);
 147   s1p = malloc (n * BYTES_PER_MP_LIMB);
 148   s2p = malloc (n * BYTES_PER_MP_LIMB);
 149   TIME (t,(mpn_add_n(r1p,s1p,s2p,n),mpn_sub_n(r1p,s1p,s2p,n)));
 150   printf ("              separate add and sub: %.3f\n", t);
 151   TIME (t,mpn_addsub_n(r1p,r2p,s1p,s2p,n));
 152   printf ("combined addsub separate variables: %.3f\n", t);
 153   TIME (t,mpn_addsub_n(r1p,r2p,r1p,s2p,n));
 154   printf ("        combined addsub r1 overlap: %.3f\n", t);
 155   TIME (t,mpn_addsub_n(r1p,r2p,r1p,s2p,n));
 156   printf ("        combined addsub r2 overlap: %.3f\n", t);
 157   TIME (t,mpn_addsub_n(r1p,r2p,r1p,r2p,n));
 158   printf ("          combined addsub in-place: %.3f\n", t);
 159
 160   return 0;
 161 }
 162 #endif