ARM64: enable GENERIC_FIND_FIRST_BIT
authorYury Norov <yury.norov@gmail.com>
Thu, 25 Feb 2021 13:56:59 +0000 (05:56 -0800)
committerCatalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
Mon, 15 Mar 2021 18:34:17 +0000 (18:34 +0000)
ARM64 doesn't implement find_first_{zero}_bit in arch code and doesn't
enable it in a config. It leads to using find_next_bit() which is less
efficient:

0000000000000000 <find_first_bit>:
   0: aa0003e4  mov x4, x0
   4: aa0103e0  mov x0, x1
   8: b4000181  cbz x1, 38 <find_first_bit+0x38>
   c: f9400083  ldr x3, [x4]
  10: d2800802  mov x2, #0x40                   // #64
  14: 91002084  add x4, x4, #0x8
  18: b40000c3  cbz x3, 30 <find_first_bit+0x30>
  1c: 14000008  b 3c <find_first_bit+0x3c>
  20: f8408483  ldr x3, [x4], #8
  24: 91010045  add x5, x2, #0x40
  28: b50000c3  cbnz x3, 40 <find_first_bit+0x40>
  2c: aa0503e2  mov x2, x5
  30: eb02001f  cmp x0, x2
  34: 54ffff68  b.hi 20 <find_first_bit+0x20>  // b.pmore
  38: d65f03c0  ret
  3c: d2800002  mov x2, #0x0                    // #0
  40: dac00063  rbit x3, x3
  44: dac01063  clz x3, x3
  48: 8b020062  add x2, x3, x2
  4c: eb02001f  cmp x0, x2
  50: 9a829000  csel x0, x0, x2, ls  // ls = plast
  54: d65f03c0  ret

  ...

0000000000000118 <_find_next_bit.constprop.1>:
 118: eb02007f  cmp x3, x2
 11c: 540002e2  b.cs 178 <_find_next_bit.constprop.1+0x60>  // b.hs, b.nlast
 120: d346fc66  lsr x6, x3, #6
 124: f8667805  ldr x5, [x0, x6, lsl #3]
 128: b4000061  cbz x1, 134 <_find_next_bit.constprop.1+0x1c>
 12c: f8667826  ldr x6, [x1, x6, lsl #3]
 130: 8a0600a5  and x5, x5, x6
 134: ca0400a6  eor x6, x5, x4
 138: 92800005  mov x5, #0xffffffffffffffff     // #-1
 13c: 9ac320a5  lsl x5, x5, x3
 140: 927ae463  and x3, x3, #0xffffffffffffffc0
 144: ea0600a5  ands x5, x5, x6
 148: 54000120  b.eq 16c <_find_next_bit.constprop.1+0x54>  // b.none
 14c: 1400000e  b 184 <_find_next_bit.constprop.1+0x6c>
 150: d346fc66  lsr x6, x3, #6
 154: f8667805  ldr x5, [x0, x6, lsl #3]
 158: b4000061  cbz x1, 164 <_find_next_bit.constprop.1+0x4c>
 15c: f8667826  ldr x6, [x1, x6, lsl #3]
 160: 8a0600a5  and x5, x5, x6
 164: eb05009f  cmp x4, x5
 168: 540000c1  b.ne 180 <_find_next_bit.constprop.1+0x68>  // b.any
 16c: 91010063  add x3, x3, #0x40
 170: eb03005f  cmp x2, x3
 174: 54fffee8  b.hi 150 <_find_next_bit.constprop.1+0x38>  // b.pmore
 178: aa0203e0  mov x0, x2
 17c: d65f03c0  ret
 180: ca050085  eor x5, x4, x5
 184: dac000a5  rbit x5, x5
 188: dac010a5  clz x5, x5
 18c: 8b0300a3  add x3, x5, x3
 190: eb03005f  cmp x2, x3
 194: 9a839042  csel x2, x2, x3, ls  // ls = plast
 198: aa0203e0  mov x0, x2
 19c: d65f03c0  ret

 ...

0000000000000238 <find_next_bit>:
 238: a9bf7bfd  stp x29, x30, [sp, #-16]!
 23c: aa0203e3  mov x3, x2
 240: d2800004  mov x4, #0x0                    // #0
 244: aa0103e2  mov x2, x1
 248: 910003fd  mov x29, sp
 24c: d2800001  mov x1, #0x0                    // #0
 250: 97ffffb2  bl 118 <_find_next_bit.constprop.1>
 254: a8c17bfd  ldp x29, x30, [sp], #16
 258: d65f03c0  ret

Enabling find_{first,next}_bit() would also benefit for_each_{set,clear}_bit().
On A-53 find_first_bit() is almost twice faster than find_next_bit(), according
to lib/find_bit_benchmark (thanks to Alexey for testing):

GENERIC_FIND_FIRST_BIT=n:
[7126084.948181] find_first_bit:               47389224 ns,  16357 iterations
[7126085.032315] find_first_bit:               19048193 ns,    655 iterations

GENERIC_FIND_FIRST_BIT=y:
[   84.158068] find_first_bit:               27193319 ns,  16406 iterations
[   84.233005] find_first_bit:               11082437 ns,    656 iterations

GENERIC_FIND_FIRST_BIT=n bloats the kernel despite that it disables generation
of find_{first,next}_bit():

        yury:linux$ scripts/bloat-o-meter vmlinux vmlinux.ffb
        add/remove: 4/1 grow/shrink: 19/251 up/down: 564/-1692 (-1128)
        ...

Overall, GENERIC_FIND_FIRST_BIT=n is harmful both in terms of performance and
code size, and it's better to have GENERIC_FIND_FIRST_BIT enabled.

Tested-by: Alexey Klimov <aklimov@redhat.com>
Signed-off-by: Yury Norov <yury.norov@gmail.com>
Acked-by: Will Deacon <will@kernel.org>
Link: https://lore.kernel.org/r/20210225135700.1381396-2-yury.norov@gmail.com
Signed-off-by: Catalin Marinas <catalin.marinas@arm.com>
arch/arm64/Kconfig

index 5656e7a..55d1c22 100644 (file)
@@ -108,6 +108,7 @@ config ARM64
        select GENERIC_CPU_AUTOPROBE
        select GENERIC_CPU_VULNERABILITIES
        select GENERIC_EARLY_IOREMAP
+       select GENERIC_FIND_FIRST_BIT
        select GENERIC_IDLE_POLL_SETUP
        select GENERIC_IRQ_IPI
        select GENERIC_IRQ_MULTI_HANDLER