math: use 0x1p-120f and 0x1p120f for tiny and huge values
[musl] / src / math / x86_64 / expl.s
index 740bc77..6d5c1ce 100644 (file)
-.global expm1l
-.type expm1l,@function
-expm1l:
-       fldt 8(%rsp)
-1:     fldl2e
-       fmulp
-       fld1
-       fld %st(1)
-       fabs
-       fucom %st(1)
-       fnstsw %ax
-       fstp %st(0)
-       fstp %st(0)
-       sahf
-       ja 1f
-       f2xm1
-       ret
-1:     push %rax
-       call 1f
-       pop %rax
-       fld1
-       fsubrp
-       ret
+# exp(x) = 2^hi + 2^hi (2^lo - 1)
+# where hi+lo = log2e*x with 128bit precision
+# exact log2e*x calculation depends on nearest rounding mode
+# using the exact multiplication method of Dekker and Veltkamp
 
 .global expl
 .type expl,@function
 expl:
        fldt 8(%rsp)
-       fldl2e
-       fmulp
-       jmp 1f
 
-.global exp2l
-.type exp2l,@function
-exp2l:
-       fldt 8(%rsp)
-1:     mov $0x467ff000,%eax
-       mov %eax,-16(%rsp)
-       mov $0x80000000,%eax
-       mov %eax,-20(%rsp)
-       xor %eax,%eax
-       mov %eax,-24(%rsp)
-       flds -16(%rsp)    # 16380
-       fld %st(1)
-       fabs
-       fucom %st(1)
-       fnstsw
-       fstp %st(0)
-       fstp %st(0)
-       sahf
-       ja 3f             # |x| > 16380
-       jp 2f             # x is nan (avoid invalid except in fistp)
-       fld %st(0)
-       fistpl -16(%rsp)
-       fildl -16(%rsp)
-       fxch %st(1)
-       fsub %st(1)
-       mov $0x3fff,%eax
-       add %eax,-16(%rsp)
-       f2xm1
+               # special cases: 2*x is +-inf, nan or |x| < 0x1p-32
+               # check (exponent|0x8000)+2 < 0xbfff+2-32
+       movw 16(%rsp), %ax
+       movw %ax, %dx
+       orw $0x8000, %dx
+       addw $2, %dx
+       cmpw $0xbfff-30, %dx
+       jnb 3f
+       cmpw $1, %dx
+       jbe 1f
+               # if |x|<0x1p-32 return 1+x
        fld1
-       faddp             # 2^(x-rint(x))
-       fldt -24(%rsp)    # 2^rint(x)
-       fmulp
-2:     fstp %st(1)
+       jmp 2f
+1:     testw %ax, %ax
+       jns 1f
+               # if 2*x == -inf,-nan return -0/x
+       fldz
+       fchs
+       fdivp
+       ret
+               # if 2*x == inf,nan return 2*x
+1:     fld %st(0)
+2:     faddp
        ret
 
-3:     fld %st(0)
-       fstpt -24(%rsp)
-       fld1
-       mov -15(%rsp),%ax
-       and $0x7fff,%ax
-       cmp $0x7fff,%ax
-       je 1f             # x = +-inf
+               # should be 0x1.71547652b82fe178p0 == 0x3fff b8aa3b29 5c17f0bc
+               # it will be wrong on non-nearest rounding mode
+3:     fldl2e
+       subq $48, %rsp
+               # hi = log2e_hi*x
+               # 2^hi = exp2l(hi)
+       fmul %st(1),%st
+       fld %st(0)
+       fstpt (%rsp)
+       fstpt 16(%rsp)
+       fstpt 32(%rsp)
+       call exp2l
+               # if 2^hi == inf return 2^hi
+       fld %st(0)
+       fstpt (%rsp)
+       cmpw $0x7fff, 8(%rsp)
+       je 1f
+       fldt 32(%rsp)
+       fldt 16(%rsp)
+               # fpu stack: 2^hi x hi
+               # exact mult: x*log2e
        fld %st(1)
-       frndint
+               # c = 0x1p32+1
+       movq $0x41f0000000100000,%rax
+       pushq %rax
+       fldl (%rsp)
+               # xh = x - c*x + c*x
+               # xl = x - xh
+       fmulp
+       fld %st(2)
+       fsub %st(1), %st
+       faddp
+       fld %st(2)
+       fsub %st(1), %st
+               # yh = log2e_hi - c*log2e_hi + c*log2e_hi
+       movq $0x3ff7154765200000,%rax
+       pushq %rax
+       fldl (%rsp)
+               # fpu stack: 2^hi x hi xh xl yh
+               # lo = hi - xh*yh + xl*yh
+       fld %st(2)
+       fmul %st(1), %st
+       fsubp %st, %st(4)
+       fmul %st(1), %st
+       faddp %st, %st(3)
+               # yl = log2e_hi - yh
+       movq $0x3de705fc2f000000,%rax
+       pushq %rax
+       fldl (%rsp)
+               # fpu stack: 2^hi x lo xh xl yl
+               # lo += xh*yl + xl*yl
+       fmul %st, %st(2)
+       fmulp %st, %st(1)
        fxch %st(2)
-       fsub %st(2)       # st(0)=x-rint(x), st(1)=1, st(2)=rint(x)
+       faddp
+       faddp
+               # log2e_lo
+       movq $0xbfbe,%rax
+       pushq %rax
+       movq $0x82f0025f2dc582ee,%rax
+       pushq %rax
+       fldt (%rsp)
+       addq $40,%rsp
+               # fpu stack: 2^hi x lo log2e_lo
+               # lo += log2e_lo*x
+               # return 2^hi + 2^hi (2^lo - 1)
+       fmulp %st, %st(2)
+       faddp
        f2xm1
-       faddp             # 2^(x-rint(x))
-1:     fscale
-       fstp %st(1)
+       fmul %st(1), %st
+       faddp
+1:     addq $48, %rsp
        ret