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// Copyright 2009-2021 Intel Corporation1// SPDX-License-Identifier: Apache-2.023#pragma once45#define vboolf vboolf_impl6#define vboold vboold_impl7#define vint vint_impl8#define vuint vuint_impl9#define vllong vllong_impl10#define vfloat vfloat_impl11#define vdouble vdouble_impl1213namespace embree14{15/* 8-wide AVX float type */16template<>17struct vfloat<8>18{19ALIGNED_STRUCT_(32);2021typedef vboolf8 Bool;22typedef vint8 Int;23typedef vfloat8 Float;2425enum { size = 8 }; // number of SIMD elements26union { __m256 v; float f[8]; int i[8]; }; // data2728////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////29/// Constructors, Assignment & Cast Operators30////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////3132__forceinline vfloat() {}33__forceinline vfloat(const vfloat8& other) { v = other.v; }34__forceinline vfloat8& operator =(const vfloat8& other) { v = other.v; return *this; }3536__forceinline vfloat(__m256 a) : v(a) {}37__forceinline operator const __m256&() const { return v; }38__forceinline operator __m256&() { return v; }3940__forceinline explicit vfloat(const vfloat4& a) : v(_mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(a),a,1)) {}41__forceinline vfloat(const vfloat4& a, const vfloat4& b) : v(_mm256_insertf128_ps(_mm256_castps128_ps256(a),b,1)) {}4243__forceinline explicit vfloat(const char* a) : v(_mm256_loadu_ps((const float*)a)) {}44__forceinline vfloat(float a) : v(_mm256_set1_ps(a)) {}45__forceinline vfloat(float a, float b) : v(_mm256_set_ps(b, a, b, a, b, a, b, a)) {}46__forceinline vfloat(float a, float b, float c, float d) : v(_mm256_set_ps(d, c, b, a, d, c, b, a)) {}47__forceinline vfloat(float a, float b, float c, float d, float e, float f, float g, float h) : v(_mm256_set_ps(h, g, f, e, d, c, b, a)) {}4849__forceinline explicit vfloat(__m256i a) : v(_mm256_cvtepi32_ps(a)) {}5051////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////52/// Constants53////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////5455__forceinline vfloat(ZeroTy) : v(_mm256_setzero_ps()) {}56__forceinline vfloat(OneTy) : v(_mm256_set1_ps(1.0f)) {}57__forceinline vfloat(PosInfTy) : v(_mm256_set1_ps(pos_inf)) {}58__forceinline vfloat(NegInfTy) : v(_mm256_set1_ps(neg_inf)) {}59__forceinline vfloat(StepTy) : v(_mm256_set_ps(7.0f, 6.0f, 5.0f, 4.0f, 3.0f, 2.0f, 1.0f, 0.0f)) {}60__forceinline vfloat(NaNTy) : v(_mm256_set1_ps(nan)) {}61__forceinline vfloat(UndefinedTy) : v(_mm256_undefined_ps()) {}6263////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////64/// Loads and Stores65////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////6667static __forceinline vfloat8 broadcast(const void* a) {68return _mm256_broadcast_ss((float*)a);69}7071static __forceinline vfloat8 load(const char* ptr) {72#if defined(__AVX2__)73return _mm256_cvtepi32_ps(_mm256_cvtepi8_epi32(_mm_loadu_si128((__m128i*)ptr)));74#else75return vfloat8(vfloat4::load(ptr),vfloat4::load(ptr+4));76#endif77}7879static __forceinline vfloat8 load(const unsigned char* ptr) {80#if defined(__AVX2__)81return _mm256_cvtepi32_ps(_mm256_cvtepu8_epi32(_mm_loadu_si128((__m128i*)ptr)));82#else83return vfloat8(vfloat4::load(ptr),vfloat4::load(ptr+4));84#endif85}8687static __forceinline vfloat8 load(const short* ptr) {88#if defined(__AVX2__)89return _mm256_cvtepi32_ps(_mm256_cvtepi16_epi32(_mm_loadu_si128((__m128i*)ptr)));90#else91return vfloat8(vfloat4::load(ptr),vfloat4::load(ptr+4));92#endif93}9495static __forceinline vfloat8 load (const void* ptr) { return _mm256_load_ps((float*)ptr); }96static __forceinline vfloat8 loadu(const void* ptr) { return _mm256_loadu_ps((float*)ptr); }9798static __forceinline void store (void* ptr, const vfloat8& v) { return _mm256_store_ps((float*)ptr,v); }99static __forceinline void storeu(void* ptr, const vfloat8& v) { return _mm256_storeu_ps((float*)ptr,v); }100101#if defined(__AVX512VL__)102103static __forceinline vfloat8 load (const vboolf8& mask, const void* ptr) { return _mm256_mask_load_ps (_mm256_setzero_ps(),mask,(float*)ptr); }104static __forceinline vfloat8 loadu(const vboolf8& mask, const void* ptr) { return _mm256_mask_loadu_ps(_mm256_setzero_ps(),mask,(float*)ptr); }105106static __forceinline void store (const vboolf8& mask, void* ptr, const vfloat8& v) { _mm256_mask_store_ps ((float*)ptr,mask,v); }107static __forceinline void storeu(const vboolf8& mask, void* ptr, const vfloat8& v) { _mm256_mask_storeu_ps((float*)ptr,mask,v); }108#else109static __forceinline vfloat8 load (const vboolf8& mask, const void* ptr) { return _mm256_maskload_ps((float*)ptr,_mm256_castps_si256(mask.v)); }110static __forceinline vfloat8 loadu(const vboolf8& mask, const void* ptr) { return _mm256_maskload_ps((float*)ptr,_mm256_castps_si256(mask.v)); }111112static __forceinline void store (const vboolf8& mask, void* ptr, const vfloat8& v) { _mm256_maskstore_ps((float*)ptr,_mm256_castps_si256(mask.v),v); }113static __forceinline void storeu(const vboolf8& mask, void* ptr, const vfloat8& v) { _mm256_maskstore_ps((float*)ptr,_mm256_castps_si256(mask.v),v); }114#endif115116#if defined(__AVX2__)117static __forceinline vfloat8 load_nt(void* ptr) {118return _mm256_castsi256_ps(_mm256_stream_load_si256((__m256i*)ptr));119}120#endif121122static __forceinline void store_nt(void* ptr, const vfloat8& v) {123_mm256_stream_ps((float*)ptr,v);124}125126template<int scale = 4>127static __forceinline vfloat8 gather(const float* ptr, const vint8& index) {128#if defined(__AVX2__) && !defined(__aarch64__)129return _mm256_i32gather_ps(ptr, index ,scale);130#else131return vfloat8(132*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[0]),133*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[1]),134*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[2]),135*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[3]),136*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[4]),137*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[5]),138*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[6]),139*(float*)(((char*)ptr)+scale*index[7]));140#endif141}142143template<int scale = 4>144static __forceinline vfloat8 gather(const vboolf8& mask, const float* ptr, const vint8& index) {145vfloat8 r = zero;146#if defined(__AVX512VL__)147return _mm256_mmask_i32gather_ps(r, mask, index, ptr, scale);148#elif defined(__AVX2__) && !defined(__aarch64__)149return _mm256_mask_i32gather_ps(r, ptr, index, mask, scale);150#else151if (likely(mask[0])) r[0] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[0]);152if (likely(mask[1])) r[1] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[1]);153if (likely(mask[2])) r[2] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[2]);154if (likely(mask[3])) r[3] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[3]);155if (likely(mask[4])) r[4] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[4]);156if (likely(mask[5])) r[5] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[5]);157if (likely(mask[6])) r[6] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[6]);158if (likely(mask[7])) r[7] = *(float*)(((char*)ptr)+scale*index[7]);159return r;160#endif161}162163template<int scale = 4>164static __forceinline void scatter(void* ptr, const vint8& ofs, const vfloat8& v)165{166#if defined(__AVX512VL__)167_mm256_i32scatter_ps((float*)ptr, ofs, v, scale);168#else169*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[0]) = v[0];170*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[1]) = v[1];171*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[2]) = v[2];172*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[3]) = v[3];173*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[4]) = v[4];174*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[5]) = v[5];175*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[6]) = v[6];176*(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[7]) = v[7];177#endif178}179180template<int scale = 4>181static __forceinline void scatter(const vboolf8& mask, void* ptr, const vint8& ofs, const vfloat8& v)182{183#if defined(__AVX512VL__)184_mm256_mask_i32scatter_ps((float*)ptr, mask, ofs, v, scale);185#else186if (likely(mask[0])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[0]) = v[0];187if (likely(mask[1])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[1]) = v[1];188if (likely(mask[2])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[2]) = v[2];189if (likely(mask[3])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[3]) = v[3];190if (likely(mask[4])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[4]) = v[4];191if (likely(mask[5])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[5]) = v[5];192if (likely(mask[6])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[6]) = v[6];193if (likely(mask[7])) *(float*)(((char*)ptr)+scale*ofs[7]) = v[7];194#endif195}196197////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////198/// Array Access199////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////200201__forceinline const float& operator [](size_t index) const { assert(index < 8); return f[index]; }202__forceinline float& operator [](size_t index) { assert(index < 8); return f[index]; }203};204205206////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////207/// Unary Operators208////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////209210__forceinline vfloat8 asFloat(const vint8& a) { return _mm256_castsi256_ps(a); }211__forceinline vint8 asInt (const vfloat8& a) { return _mm256_castps_si256(a); }212213__forceinline vint8 toInt (const vfloat8& a) { return vint8(a); }214__forceinline vfloat8 toFloat(const vint8& a) { return vfloat8(a); }215216__forceinline vfloat8 operator +(const vfloat8& a) { return a; }217#if !defined(__aarch64__)218__forceinline vfloat8 operator -(const vfloat8& a) {219const __m256 mask = _mm256_castsi256_ps(_mm256_set1_epi32(0x80000000));220return _mm256_xor_ps(a, mask);221}222#else223__forceinline vfloat8 operator -(const vfloat8& a) {224__m256 res;225res.lo = vnegq_f32(a.v.lo);226res.hi = vnegq_f32(a.v.hi);227return res;228}229#endif230231#if !defined(__aarch64__)232__forceinline vfloat8 abs(const vfloat8& a) {233const __m256 mask = _mm256_castsi256_ps(_mm256_set1_epi32(0x7fffffff));234return _mm256_and_ps(a, mask);235}236#else237__forceinline vfloat8 abs(const vfloat8& a) {238__m256 res;239res.lo = vabsq_f32(a.v.lo);240res.hi = vabsq_f32(a.v.hi);241return res;242}243#endif244245#if !defined(__aarch64__)246__forceinline vfloat8 sign (const vfloat8& a) { return _mm256_blendv_ps(vfloat8(one), -vfloat8(one), _mm256_cmp_ps(a, vfloat8(zero), _CMP_NGE_UQ)); }247#else248__forceinline vfloat8 sign (const vfloat8& a) { return _mm256_blendv_ps(vfloat8(one), -vfloat8(one), _mm256_cmplt_ps(a, vfloat8(zero))); }249#endif250__forceinline vfloat8 signmsk(const vfloat8& a) { return _mm256_and_ps(a,_mm256_castsi256_ps(_mm256_set1_epi32(0x80000000))); }251252253static __forceinline vfloat8 rcp(const vfloat8& a)254{255#if defined(__aarch64__)256vfloat8 ret;257const float32x4_t one = vdupq_n_f32(1.0f);258ret.v.lo = vdivq_f32(one, a.v.lo);259ret.v.hi = vdivq_f32(one, a.v.hi);260return ret;261#endif262263#if defined(__AVX512VL__)264const vfloat8 r = _mm256_rcp14_ps(a);265#else266const vfloat8 r = _mm256_rcp_ps(a);267#endif268269#if defined(__AVX2__)270// First, compute 1 - a * r (which will be very close to 0)271const vfloat8 h_n = _mm256_fnmadd_ps(a, r, vfloat8(1.0f));272// Then compute r + r * h_n273return _mm256_fmadd_ps(r, h_n, r);274#else275return _mm256_add_ps(r,_mm256_mul_ps(r, _mm256_sub_ps(vfloat8(1.0f), _mm256_mul_ps(a, r)))); // computes r + r * (1 - a * r)276#endif277}278__forceinline vfloat8 sqr (const vfloat8& a) { return _mm256_mul_ps(a,a); }279__forceinline vfloat8 sqrt(const vfloat8& a) { return _mm256_sqrt_ps(a); }280281static __forceinline vfloat8 rsqrt(const vfloat8& a)282{283#if defined(__AVX512VL__)284const vfloat8 r = _mm256_rsqrt14_ps(a);285#else286const vfloat8 r = _mm256_rsqrt_ps(a);287#endif288289#if defined(__AVX2__)290return _mm256_fmadd_ps(_mm256_set1_ps(1.5f), r,291_mm256_mul_ps(_mm256_mul_ps(_mm256_mul_ps(a, _mm256_set1_ps(-0.5f)), r), _mm256_mul_ps(r, r)));292#else293return _mm256_add_ps(_mm256_mul_ps(_mm256_set1_ps(1.5f), r),294_mm256_mul_ps(_mm256_mul_ps(_mm256_mul_ps(a, _mm256_set1_ps(-0.5f)), r), _mm256_mul_ps(r, r)));295#endif296}297298////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////299/// Binary Operators300////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////301302__forceinline vfloat8 operator +(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_add_ps(a, b); }303__forceinline vfloat8 operator +(const vfloat8& a, float b) { return a + vfloat8(b); }304__forceinline vfloat8 operator +(float a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) + b; }305306__forceinline vfloat8 operator -(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_sub_ps(a, b); }307__forceinline vfloat8 operator -(const vfloat8& a, float b) { return a - vfloat8(b); }308__forceinline vfloat8 operator -(float a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) - b; }309310__forceinline vfloat8 operator *(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mul_ps(a, b); }311__forceinline vfloat8 operator *(const vfloat8& a, float b) { return a * vfloat8(b); }312__forceinline vfloat8 operator *(float a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) * b; }313314__forceinline vfloat8 operator /(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_div_ps(a, b); }315__forceinline vfloat8 operator /(const vfloat8& a, float b) { return a / vfloat8(b); }316__forceinline vfloat8 operator /(float a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) / b; }317318__forceinline vfloat8 operator &(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_and_ps(a,b); }319__forceinline vfloat8 operator |(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_or_ps(a,b); }320__forceinline vfloat8 operator ^(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_xor_ps(a,b); }321__forceinline vfloat8 operator ^(const vfloat8& a, const vint8& b) { return _mm256_xor_ps(a,_mm256_castsi256_ps(b)); }322323__forceinline vfloat8 min(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_min_ps(a, b); }324__forceinline vfloat8 min(const vfloat8& a, float b) { return _mm256_min_ps(a, vfloat8(b)); }325__forceinline vfloat8 min(float a, const vfloat8& b) { return _mm256_min_ps(vfloat8(a), b); }326327__forceinline vfloat8 max(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_max_ps(a, b); }328__forceinline vfloat8 max(const vfloat8& a, float b) { return _mm256_max_ps(a, vfloat8(b)); }329__forceinline vfloat8 max(float a, const vfloat8& b) { return _mm256_max_ps(vfloat8(a), b); }330331/* need "static __forceinline for MSVC, otherwise we'll link the wrong version in debug mode */332#if defined(__AVX2__)333334static __forceinline vfloat8 mini(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {335const vint8 ai = _mm256_castps_si256(a);336const vint8 bi = _mm256_castps_si256(b);337const vint8 ci = _mm256_min_epi32(ai,bi);338return _mm256_castsi256_ps(ci);339}340341static __forceinline vfloat8 maxi(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {342const vint8 ai = _mm256_castps_si256(a);343const vint8 bi = _mm256_castps_si256(b);344const vint8 ci = _mm256_max_epi32(ai,bi);345return _mm256_castsi256_ps(ci);346}347348static __forceinline vfloat8 minui(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {349const vint8 ai = _mm256_castps_si256(a);350const vint8 bi = _mm256_castps_si256(b);351const vint8 ci = _mm256_min_epu32(ai,bi);352return _mm256_castsi256_ps(ci);353}354355static __forceinline vfloat8 maxui(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {356const vint8 ai = _mm256_castps_si256(a);357const vint8 bi = _mm256_castps_si256(b);358const vint8 ci = _mm256_max_epu32(ai,bi);359return _mm256_castsi256_ps(ci);360}361362#else363364static __forceinline vfloat8 mini(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {365return asFloat(min(asInt(a),asInt(b)));366}367368static __forceinline vfloat8 maxi(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {369return asFloat(max(asInt(a),asInt(b)));370}371372#endif373374////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////375/// Ternary Operators376////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////377378#if defined(__AVX2__)379static __forceinline vfloat8 madd (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return _mm256_fmadd_ps(a,b,c); }380static __forceinline vfloat8 msub (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return _mm256_fmsub_ps(a,b,c); }381static __forceinline vfloat8 nmadd (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return _mm256_fnmadd_ps(a,b,c); }382static __forceinline vfloat8 nmsub (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return _mm256_fnmsub_ps(a,b,c); }383#else384static __forceinline vfloat8 madd (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return a*b+c; }385static __forceinline vfloat8 msub (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return a*b-c; }386static __forceinline vfloat8 nmadd (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return -a*b+c;}387static __forceinline vfloat8 nmsub (const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& c) { return -a*b-c; }388#endif389390////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////391/// Assignment Operators392////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////393394__forceinline vfloat8& operator +=(vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a = a + b; }395__forceinline vfloat8& operator +=(vfloat8& a, float b) { return a = a + b; }396397__forceinline vfloat8& operator -=(vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a = a - b; }398__forceinline vfloat8& operator -=(vfloat8& a, float b) { return a = a - b; }399400__forceinline vfloat8& operator *=(vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a = a * b; }401__forceinline vfloat8& operator *=(vfloat8& a, float b) { return a = a * b; }402403__forceinline vfloat8& operator /=(vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a = a / b; }404__forceinline vfloat8& operator /=(vfloat8& a, float b) { return a = a / b; }405406////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////407/// Comparison Operators + Select408////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////409410#if defined(__AVX512VL__)411static __forceinline vboolf8 operator ==(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps_mask(a, b, _MM_CMPINT_EQ); }412static __forceinline vboolf8 operator !=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps_mask(a, b, _MM_CMPINT_NE); }413static __forceinline vboolf8 operator < (const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps_mask(a, b, _MM_CMPINT_LT); }414static __forceinline vboolf8 operator >=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps_mask(a, b, _MM_CMPINT_GE); }415static __forceinline vboolf8 operator > (const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps_mask(a, b, _MM_CMPINT_GT); }416static __forceinline vboolf8 operator <=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps_mask(a, b, _MM_CMPINT_LE); }417418static __forceinline vfloat8 select(const vboolf8& m, const vfloat8& t, const vfloat8& f) {419return _mm256_mask_blend_ps(m, f, t);420}421#elif !defined(__aarch64__)422static __forceinline vboolf8 operator ==(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps(a, b, _CMP_EQ_OQ); }423static __forceinline vboolf8 operator !=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps(a, b, _CMP_NEQ_UQ); }424static __forceinline vboolf8 operator < (const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps(a, b, _CMP_LT_OS); }425static __forceinline vboolf8 operator >=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps(a, b, _CMP_NLT_US); }426static __forceinline vboolf8 operator > (const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps(a, b, _CMP_NLE_US); }427static __forceinline vboolf8 operator <=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmp_ps(a, b, _CMP_LE_OS); }428429static __forceinline vfloat8 select(const vboolf8& m, const vfloat8& t, const vfloat8& f) {430return _mm256_blendv_ps(f, t, m);431}432#else433static __forceinline vboolf8 operator ==(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmpeq_ps(a, b); }434static __forceinline vboolf8 operator !=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmpneq_ps(a, b); }435static __forceinline vboolf8 operator < (const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmplt_ps(a, b); }436static __forceinline vboolf8 operator >=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmpge_ps(a, b); }437static __forceinline vboolf8 operator > (const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmpgt_ps(a, b); }438static __forceinline vboolf8 operator <=(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_cmple_ps(a, b); }439440static __forceinline vfloat8 select(const vboolf8& m, const vfloat8& t, const vfloat8& f) {441return _mm256_blendv_ps(f, t, m);442}443444#endif445446template<int mask>447__forceinline vfloat8 select(const vfloat8& t, const vfloat8& f) {448return _mm256_blend_ps(f, t, mask);449}450451__forceinline vboolf8 operator ==(const vfloat8& a, const float& b) { return a == vfloat8(b); }452__forceinline vboolf8 operator ==(const float& a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) == b; }453454__forceinline vboolf8 operator !=(const vfloat8& a, const float& b) { return a != vfloat8(b); }455__forceinline vboolf8 operator !=(const float& a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) != b; }456457__forceinline vboolf8 operator < (const vfloat8& a, const float& b) { return a < vfloat8(b); }458__forceinline vboolf8 operator < (const float& a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) < b; }459460__forceinline vboolf8 operator >=(const vfloat8& a, const float& b) { return a >= vfloat8(b); }461__forceinline vboolf8 operator >=(const float& a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) >= b; }462463__forceinline vboolf8 operator > (const vfloat8& a, const float& b) { return a > vfloat8(b); }464__forceinline vboolf8 operator > (const float& a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) > b; }465466__forceinline vboolf8 operator <=(const vfloat8& a, const float& b) { return a <= vfloat8(b); }467__forceinline vboolf8 operator <=(const float& a, const vfloat8& b) { return vfloat8(a) <= b; }468469__forceinline vboolf8 eq(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a == b; }470__forceinline vboolf8 ne(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a != b; }471__forceinline vboolf8 lt(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a < b; }472__forceinline vboolf8 ge(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a >= b; }473__forceinline vboolf8 gt(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a > b; }474__forceinline vboolf8 le(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return a <= b; }475476#if defined(__AVX512VL__)477static __forceinline vboolf8 eq(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mask_cmp_ps_mask(mask, a, b, _MM_CMPINT_EQ); }478static __forceinline vboolf8 ne(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mask_cmp_ps_mask(mask, a, b, _MM_CMPINT_NE); }479static __forceinline vboolf8 lt(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mask_cmp_ps_mask(mask, a, b, _MM_CMPINT_LT); }480static __forceinline vboolf8 ge(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mask_cmp_ps_mask(mask, a, b, _MM_CMPINT_GE); }481static __forceinline vboolf8 gt(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mask_cmp_ps_mask(mask, a, b, _MM_CMPINT_GT); }482static __forceinline vboolf8 le(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_mask_cmp_ps_mask(mask, a, b, _MM_CMPINT_LE); }483#else484static __forceinline vboolf8 eq(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return mask & (a == b); }485static __forceinline vboolf8 ne(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return mask & (a != b); }486static __forceinline vboolf8 lt(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return mask & (a < b); }487static __forceinline vboolf8 ge(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return mask & (a >= b); }488static __forceinline vboolf8 gt(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return mask & (a > b); }489static __forceinline vboolf8 le(const vboolf8& mask, const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return mask & (a <= b); }490#endif491492__forceinline vfloat8 lerp(const vfloat8& a, const vfloat8& b, const vfloat8& t) {493return madd(t,b-a,a);494}495496__forceinline bool isvalid (const vfloat8& v) {497return all((v > vfloat8(-FLT_LARGE)) & (v < vfloat8(+FLT_LARGE)));498}499500__forceinline bool is_finite (const vfloat8& a) {501return all((a >= vfloat8(-FLT_MAX)) & (a <= vfloat8(+FLT_MAX)));502}503504__forceinline bool is_finite (const vboolf8& valid, const vfloat8& a) {505return all(valid, (a >= vfloat8(-FLT_MAX)) & (a <= vfloat8(+FLT_MAX)));506}507508////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////509/// Rounding Functions510////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////511512#if !defined(__aarch64__)513__forceinline vfloat8 floor(const vfloat8& a) { return _mm256_round_ps(a, _MM_FROUND_TO_NEG_INF ); }514__forceinline vfloat8 ceil (const vfloat8& a) { return _mm256_round_ps(a, _MM_FROUND_TO_POS_INF ); }515__forceinline vfloat8 trunc(const vfloat8& a) { return _mm256_round_ps(a, _MM_FROUND_TO_ZERO ); }516__forceinline vfloat8 round(const vfloat8& a) { return _mm256_round_ps(a, _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT); }517#else518__forceinline vfloat8 floor(const vfloat8& a) { return _mm256_floor_ps(a); }519__forceinline vfloat8 ceil (const vfloat8& a) { return _mm256_ceil_ps(a); }520#endif521522523__forceinline vfloat8 frac (const vfloat8& a) { return a-floor(a); }524525////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////526/// Movement/Shifting/Shuffling Functions527////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////528529__forceinline vfloat8 unpacklo(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_unpacklo_ps(a, b); }530__forceinline vfloat8 unpackhi(const vfloat8& a, const vfloat8& b) { return _mm256_unpackhi_ps(a, b); }531532template<int i>533__forceinline vfloat8 shuffle(const vfloat8& v) {534return _mm256_permute_ps(v, _MM_SHUFFLE(i, i, i, i));535}536537template<int i0, int i1>538__forceinline vfloat8 shuffle4(const vfloat8& v) {539return _mm256_permute2f128_ps(v, v, (i1 << 4) | (i0 << 0));540}541542template<int i0, int i1>543__forceinline vfloat8 shuffle4(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {544return _mm256_permute2f128_ps(a, b, (i1 << 4) | (i0 << 0));545}546547template<int i0, int i1, int i2, int i3>548__forceinline vfloat8 shuffle(const vfloat8& v) {549return _mm256_permute_ps(v, _MM_SHUFFLE(i3, i2, i1, i0));550}551552template<int i0, int i1, int i2, int i3>553__forceinline vfloat8 shuffle(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {554return _mm256_shuffle_ps(a, b, _MM_SHUFFLE(i3, i2, i1, i0));555}556557#if !defined(__aarch64__)558template<> __forceinline vfloat8 shuffle<0, 0, 2, 2>(const vfloat8& v) { return _mm256_moveldup_ps(v); }559template<> __forceinline vfloat8 shuffle<1, 1, 3, 3>(const vfloat8& v) { return _mm256_movehdup_ps(v); }560template<> __forceinline vfloat8 shuffle<0, 1, 0, 1>(const vfloat8& v) { return _mm256_castpd_ps(_mm256_movedup_pd(_mm256_castps_pd(v))); }561#endif562563__forceinline vfloat8 broadcast(const float* ptr) { return _mm256_broadcast_ss(ptr); }564template<size_t i> __forceinline vfloat8 insert4(const vfloat8& a, const vfloat4& b) { return _mm256_insertf128_ps(a, b, i); }565template<size_t i> __forceinline vfloat4 extract4 (const vfloat8& a) { return _mm256_extractf128_ps(a, i); }566template<> __forceinline vfloat4 extract4<0>(const vfloat8& a) { return _mm256_castps256_ps128(a); }567568__forceinline float toScalar(const vfloat8& v) { return _mm_cvtss_f32(_mm256_castps256_ps128(v)); }569570#if defined (__AVX2__) && !defined(__aarch64__)571static __forceinline vfloat8 permute(const vfloat8& a, const __m256i& index) {572return _mm256_permutevar8x32_ps(a, index);573}574#endif575576#if defined(__AVX512VL__)577template<int i>578static __forceinline vfloat8 align_shift_right(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {579return _mm256_castsi256_ps(_mm256_alignr_epi32(_mm256_castps_si256(a), _mm256_castps_si256(b), i));580}581#endif582583#if defined (__AVX_I__)584template<const int mode>585static __forceinline vint4 convert_to_hf16(const vfloat8& a) {586return _mm256_cvtps_ph(a, mode);587}588589static __forceinline vfloat8 convert_from_hf16(const vint4& a) {590return _mm256_cvtph_ps(a);591}592#endif593594#if defined(__AVX512VL__)595static __forceinline vfloat8 shift_right_1(const vfloat8& x) {596return align_shift_right<1>(zero,x);597}598#else599static __forceinline vfloat8 shift_right_1(const vfloat8& x) {600const vfloat8 t0 = shuffle<1,2,3,0>(x);601const vfloat8 t1 = shuffle4<1,0>(t0);602return _mm256_blend_ps(t0,t1,0x88);603}604#endif605606__forceinline vint8 floori(const vfloat8& a) {607return vint8(floor(a));608}609610////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////611/// Transpose612////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////613614__forceinline void transpose(const vfloat8& r0, const vfloat8& r1, const vfloat8& r2, const vfloat8& r3, vfloat8& c0, vfloat8& c1, vfloat8& c2, vfloat8& c3)615{616vfloat8 l02 = unpacklo(r0,r2);617vfloat8 h02 = unpackhi(r0,r2);618vfloat8 l13 = unpacklo(r1,r3);619vfloat8 h13 = unpackhi(r1,r3);620c0 = unpacklo(l02,l13);621c1 = unpackhi(l02,l13);622c2 = unpacklo(h02,h13);623c3 = unpackhi(h02,h13);624}625626__forceinline void transpose(const vfloat8& r0, const vfloat8& r1, const vfloat8& r2, const vfloat8& r3, vfloat8& c0, vfloat8& c1, vfloat8& c2)627{628vfloat8 l02 = unpacklo(r0,r2);629vfloat8 h02 = unpackhi(r0,r2);630vfloat8 l13 = unpacklo(r1,r3);631vfloat8 h13 = unpackhi(r1,r3);632c0 = unpacklo(l02,l13);633c1 = unpackhi(l02,l13);634c2 = unpacklo(h02,h13);635}636637__forceinline void transpose(const vfloat8& r0, const vfloat8& r1, const vfloat8& r2, const vfloat8& r3, const vfloat8& r4, const vfloat8& r5, const vfloat8& r6, const vfloat8& r7,638vfloat8& c0, vfloat8& c1, vfloat8& c2, vfloat8& c3, vfloat8& c4, vfloat8& c5, vfloat8& c6, vfloat8& c7)639{640vfloat8 h0,h1,h2,h3; transpose(r0,r1,r2,r3,h0,h1,h2,h3);641vfloat8 h4,h5,h6,h7; transpose(r4,r5,r6,r7,h4,h5,h6,h7);642c0 = shuffle4<0,2>(h0,h4);643c1 = shuffle4<0,2>(h1,h5);644c2 = shuffle4<0,2>(h2,h6);645c3 = shuffle4<0,2>(h3,h7);646c4 = shuffle4<1,3>(h0,h4);647c5 = shuffle4<1,3>(h1,h5);648c6 = shuffle4<1,3>(h2,h6);649c7 = shuffle4<1,3>(h3,h7);650}651652__forceinline void transpose(const vfloat4& r0, const vfloat4& r1, const vfloat4& r2, const vfloat4& r3, const vfloat4& r4, const vfloat4& r5, const vfloat4& r6, const vfloat4& r7,653vfloat8& c0, vfloat8& c1, vfloat8& c2, vfloat8& c3)654{655transpose(vfloat8(r0,r4), vfloat8(r1,r5), vfloat8(r2,r6), vfloat8(r3,r7), c0, c1, c2, c3);656}657658__forceinline void transpose(const vfloat4& r0, const vfloat4& r1, const vfloat4& r2, const vfloat4& r3, const vfloat4& r4, const vfloat4& r5, const vfloat4& r6, const vfloat4& r7,659vfloat8& c0, vfloat8& c1, vfloat8& c2)660{661transpose(vfloat8(r0,r4), vfloat8(r1,r5), vfloat8(r2,r6), vfloat8(r3,r7), c0, c1, c2);662}663664////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////665/// Reductions666////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////667#if !defined(__aarch64__)668__forceinline vfloat8 vreduce_min2(const vfloat8& v) { return min(v,shuffle<1,0,3,2>(v)); }669__forceinline vfloat8 vreduce_min4(const vfloat8& v) { vfloat8 v1 = vreduce_min2(v); return min(v1,shuffle<2,3,0,1>(v1)); }670__forceinline vfloat8 vreduce_min (const vfloat8& v) { vfloat8 v1 = vreduce_min4(v); return min(v1,shuffle4<1,0>(v1)); }671672__forceinline vfloat8 vreduce_max2(const vfloat8& v) { return max(v,shuffle<1,0,3,2>(v)); }673__forceinline vfloat8 vreduce_max4(const vfloat8& v) { vfloat8 v1 = vreduce_max2(v); return max(v1,shuffle<2,3,0,1>(v1)); }674__forceinline vfloat8 vreduce_max (const vfloat8& v) { vfloat8 v1 = vreduce_max4(v); return max(v1,shuffle4<1,0>(v1)); }675676__forceinline vfloat8 vreduce_add2(const vfloat8& v) { return v + shuffle<1,0,3,2>(v); }677__forceinline vfloat8 vreduce_add4(const vfloat8& v) { vfloat8 v1 = vreduce_add2(v); return v1 + shuffle<2,3,0,1>(v1); }678__forceinline vfloat8 vreduce_add (const vfloat8& v) { vfloat8 v1 = vreduce_add4(v); return v1 + shuffle4<1,0>(v1); }679680__forceinline float reduce_min(const vfloat8& v) { return toScalar(vreduce_min(v)); }681__forceinline float reduce_max(const vfloat8& v) { return toScalar(vreduce_max(v)); }682__forceinline float reduce_add(const vfloat8& v) { return toScalar(vreduce_add(v)); }683#else684__forceinline float reduce_min(const vfloat8& v) { return vminvq_f32(_mm_min_ps(v.v.lo,v.v.hi)); }685__forceinline float reduce_max(const vfloat8& v) { return vmaxvq_f32(_mm_max_ps(v.v.lo,v.v.hi)); }686__forceinline vfloat8 vreduce_min(const vfloat8& v) { return vfloat8(reduce_min(v)); }687__forceinline vfloat8 vreduce_max(const vfloat8& v) { return vfloat8(reduce_max(v)); }688__forceinline float reduce_add(const vfloat8& v) { return vaddvq_f32(_mm_add_ps(v.v.lo,v.v.hi)); }689690#endif691__forceinline size_t select_min(const vboolf8& valid, const vfloat8& v)692{693const vfloat8 a = select(valid,v,vfloat8(pos_inf));694const vbool8 valid_min = valid & (a == vreduce_min(a));695return bsf(movemask(any(valid_min) ? valid_min : valid));696}697698__forceinline size_t select_max(const vboolf8& valid, const vfloat8& v)699{700const vfloat8 a = select(valid,v,vfloat8(neg_inf));701const vbool8 valid_max = valid & (a == vreduce_max(a));702return bsf(movemask(any(valid_max) ? valid_max : valid));703}704705706////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////707/// Euclidean Space Operators (pairs of Vec3fa's)708////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////709710//__forceinline vfloat8 dot(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {711// return vreduce_add4(a*b);712//}713714__forceinline vfloat8 dot(const vfloat8& a, const vfloat8& b) {715return _mm256_dp_ps(a,b,0x7F);716}717718__forceinline vfloat8 cross(const vfloat8& a, const vfloat8& b)719{720const vfloat8 a0 = a;721const vfloat8 b0 = shuffle<1,2,0,3>(b);722const vfloat8 a1 = shuffle<1,2,0,3>(a);723const vfloat8 b1 = b;724return shuffle<1,2,0,3>(msub(a0,b0,a1*b1));725}726727//__forceinline float sqr_length (const vfloat<8>& a) { return dot(a,a); }728//__forceinline float rcp_length (const vfloat<8>& a) { return rsqrt(dot(a,a)); }729//__forceinline float rcp_length2(const vfloat<8>& a) { return rcp(dot(a,a)); }730//__forceinline float length (const vfloat<8>& a) { return sqrt(dot(a,a)); }731__forceinline vfloat<8> normalize(const vfloat<8>& a) { return a*rsqrt(dot(a,a)); }732//__forceinline float distance(const vfloat<8>& a, const vfloat<8>& b) { return length(a-b); }733//__forceinline float halfArea(const vfloat<8>& d) { return madd(d.x,(d.y+d.z),d.y*d.z); }734//__forceinline float area (const vfloat<8>& d) { return 2.0f*halfArea(d); }735//__forceinline vfloat<8> reflect(const vfloat<8>& V, const vfloat<8>& N) { return 2.0f*dot(V,N)*N-V; }736737//__forceinline vfloat<8> normalize_safe(const vfloat<8>& a) {738// const float d = dot(a,a); if (unlikely(d == 0.0f)) return a; else return a*rsqrt(d);739//}740741////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////742/// In Register Sorting743////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////744745__forceinline vfloat8 sort_ascending(const vfloat8& v)746{747const vfloat8 a0 = v;748const vfloat8 b0 = shuffle<1,0,3,2>(a0);749const vfloat8 c0 = min(a0,b0);750const vfloat8 d0 = max(a0,b0);751const vfloat8 a1 = select<0x99 /* 0b10011001 */>(c0,d0);752const vfloat8 b1 = shuffle<2,3,0,1>(a1);753const vfloat8 c1 = min(a1,b1);754const vfloat8 d1 = max(a1,b1);755const vfloat8 a2 = select<0xc3 /* 0b11000011 */>(c1,d1);756const vfloat8 b2 = shuffle<1,0,3,2>(a2);757const vfloat8 c2 = min(a2,b2);758const vfloat8 d2 = max(a2,b2);759const vfloat8 a3 = select<0xa5 /* 0b10100101 */>(c2,d2);760const vfloat8 b3 = shuffle4<1,0>(a3);761const vfloat8 c3 = min(a3,b3);762const vfloat8 d3 = max(a3,b3);763const vfloat8 a4 = select<0xf /* 0b00001111 */>(c3,d3);764const vfloat8 b4 = shuffle<2,3,0,1>(a4);765const vfloat8 c4 = min(a4,b4);766const vfloat8 d4 = max(a4,b4);767const vfloat8 a5 = select<0x33 /* 0b00110011 */>(c4,d4);768const vfloat8 b5 = shuffle<1,0,3,2>(a5);769const vfloat8 c5 = min(a5,b5);770const vfloat8 d5 = max(a5,b5);771const vfloat8 a6 = select<0x55 /* 0b01010101 */>(c5,d5);772return a6;773}774775__forceinline vfloat8 sort_descending(const vfloat8& v)776{777const vfloat8 a0 = v;778const vfloat8 b0 = shuffle<1,0,3,2>(a0);779const vfloat8 c0 = max(a0,b0);780const vfloat8 d0 = min(a0,b0);781const vfloat8 a1 = select<0x99 /* 0b10011001 */>(c0,d0);782const vfloat8 b1 = shuffle<2,3,0,1>(a1);783const vfloat8 c1 = max(a1,b1);784const vfloat8 d1 = min(a1,b1);785const vfloat8 a2 = select<0xc3 /* 0b11000011 */>(c1,d1);786const vfloat8 b2 = shuffle<1,0,3,2>(a2);787const vfloat8 c2 = max(a2,b2);788const vfloat8 d2 = min(a2,b2);789const vfloat8 a3 = select<0xa5 /* 0b10100101 */>(c2,d2);790const vfloat8 b3 = shuffle4<1,0>(a3);791const vfloat8 c3 = max(a3,b3);792const vfloat8 d3 = min(a3,b3);793const vfloat8 a4 = select<0xf /* 0b00001111 */>(c3,d3);794const vfloat8 b4 = shuffle<2,3,0,1>(a4);795const vfloat8 c4 = max(a4,b4);796const vfloat8 d4 = min(a4,b4);797const vfloat8 a5 = select<0x33 /* 0b00110011 */>(c4,d4);798const vfloat8 b5 = shuffle<1,0,3,2>(a5);799const vfloat8 c5 = max(a5,b5);800const vfloat8 d5 = min(a5,b5);801const vfloat8 a6 = select<0x55 /* 0b01010101 */>(c5,d5);802return a6;803}804805////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////806/// Output Operators807////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////808809__forceinline embree_ostream operator <<(embree_ostream cout, const vfloat8& a) {810return cout << "<" << a[0] << ", " << a[1] << ", " << a[2] << ", " << a[3] << ", " << a[4] << ", " << a[5] << ", " << a[6] << ", " << a[7] << ">";811}812}813814#undef vboolf815#undef vboold816#undef vint817#undef vuint818#undef vllong819#undef vfloat820#undef vdouble821822823