xref: /llvm-project/libc/src/math/generic/exp10f16.cpp (revision 803220db43207254d7fced50dcc0686c4ee65474)
159338ad8SOverMighty //===-- Half-precision 10^x function --------------------------------------===//
259338ad8SOverMighty //
359338ad8SOverMighty // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
459338ad8SOverMighty // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
559338ad8SOverMighty // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
659338ad8SOverMighty //
759338ad8SOverMighty //===----------------------------------------------------------------------===//
859338ad8SOverMighty 
959338ad8SOverMighty #include "src/math/exp10f16.h"
1059338ad8SOverMighty #include "expxf16.h"
1159338ad8SOverMighty #include "hdr/errno_macros.h"
1259338ad8SOverMighty #include "hdr/fenv_macros.h"
1359338ad8SOverMighty #include "src/__support/CPP/array.h"
1459338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/FEnvImpl.h"
1559338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/FPBits.h"
1659338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/PolyEval.h"
17127349fcSOverMighty #include "src/__support/FPUtil/cast.h"
1859338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/except_value_utils.h"
1959338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/multiply_add.h"
2059338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/nearest_integer.h"
2159338ad8SOverMighty #include "src/__support/FPUtil/rounding_mode.h"
2259338ad8SOverMighty #include "src/__support/common.h"
2359338ad8SOverMighty #include "src/__support/macros/config.h"
2459338ad8SOverMighty #include "src/__support/macros/optimization.h"
2559338ad8SOverMighty #include "src/__support/macros/properties/cpu_features.h"
2659338ad8SOverMighty 
2759338ad8SOverMighty namespace LIBC_NAMESPACE_DECL {
2859338ad8SOverMighty 
2959338ad8SOverMighty #ifdef LIBC_TARGET_CPU_HAS_FMA
3059338ad8SOverMighty static constexpr size_t N_EXP10F16_EXCEPTS = 5;
3159338ad8SOverMighty #else
3259338ad8SOverMighty static constexpr size_t N_EXP10F16_EXCEPTS = 8;
3359338ad8SOverMighty #endif
3459338ad8SOverMighty 
3559338ad8SOverMighty static constexpr fputil::ExceptValues<float16, N_EXP10F16_EXCEPTS>
3659338ad8SOverMighty     EXP10F16_EXCEPTS = {{
3759338ad8SOverMighty         // x = 0x1.8f4p-2, exp10f16(x) = 0x1.3ap+1 (RZ)
3859338ad8SOverMighty         {0x363dU, 0x40e8U, 1U, 0U, 1U},
3959338ad8SOverMighty         // x = 0x1.95cp-2, exp10f16(x) = 0x1.3ecp+1 (RZ)
4059338ad8SOverMighty         {0x3657U, 0x40fbU, 1U, 0U, 0U},
4159338ad8SOverMighty         // x = -0x1.018p-4, exp10f16(x) = 0x1.bbp-1 (RZ)
4259338ad8SOverMighty         {0xac06U, 0x3aecU, 1U, 0U, 0U},
4359338ad8SOverMighty         // x = -0x1.c28p+0, exp10f16(x) = 0x1.1ccp-6 (RZ)
4459338ad8SOverMighty         {0xbf0aU, 0x2473U, 1U, 0U, 0U},
4559338ad8SOverMighty         // x = -0x1.e1cp+1, exp10f16(x) = 0x1.694p-13 (RZ)
4659338ad8SOverMighty         {0xc387U, 0x09a5U, 1U, 0U, 0U},
4759338ad8SOverMighty #ifndef LIBC_TARGET_CPU_HAS_FMA
4859338ad8SOverMighty         // x = 0x1.0cp+1, exp10f16(x) = 0x1.f04p+6 (RZ)
4959338ad8SOverMighty         {0x4030U, 0x57c1U, 1U, 0U, 1U},
5059338ad8SOverMighty         // x = 0x1.1b8p+1, exp10f16(x) = 0x1.47cp+7 (RZ)
5159338ad8SOverMighty         {0x406eU, 0x591fU, 1U, 0U, 1U},
5259338ad8SOverMighty         // x = 0x1.1b8p+2, exp10f16(x) = 0x1.a4p+14 (RZ)
5359338ad8SOverMighty         {0x446eU, 0x7690U, 1U, 0U, 1U},
5459338ad8SOverMighty #endif
5559338ad8SOverMighty     }};
5659338ad8SOverMighty 
5759338ad8SOverMighty LLVM_LIBC_FUNCTION(float16, exp10f16, (float16 x)) {
5859338ad8SOverMighty   using FPBits = fputil::FPBits<float16>;
5959338ad8SOverMighty   FPBits x_bits(x);
6059338ad8SOverMighty 
6159338ad8SOverMighty   uint16_t x_u = x_bits.uintval();
6259338ad8SOverMighty   uint16_t x_abs = x_u & 0x7fffU;
6359338ad8SOverMighty 
6459338ad8SOverMighty   // When |x| >= 5, or x is NaN.
6559338ad8SOverMighty   if (LIBC_UNLIKELY(x_abs >= 0x4500U)) {
6659338ad8SOverMighty     // exp10(NaN) = NaN
6759338ad8SOverMighty     if (x_bits.is_nan()) {
6859338ad8SOverMighty       if (x_bits.is_signaling_nan()) {
6959338ad8SOverMighty         fputil::raise_except_if_required(FE_INVALID);
7059338ad8SOverMighty         return FPBits::quiet_nan().get_val();
7159338ad8SOverMighty       }
7259338ad8SOverMighty 
7359338ad8SOverMighty       return x;
7459338ad8SOverMighty     }
7559338ad8SOverMighty 
7659338ad8SOverMighty     // When x >= 5.
7759338ad8SOverMighty     if (x_bits.is_pos()) {
7859338ad8SOverMighty       // exp10(+inf) = +inf
7959338ad8SOverMighty       if (x_bits.is_inf())
8059338ad8SOverMighty         return FPBits::inf().get_val();
8159338ad8SOverMighty 
8259338ad8SOverMighty       switch (fputil::quick_get_round()) {
8359338ad8SOverMighty       case FE_TONEAREST:
8459338ad8SOverMighty       case FE_UPWARD:
8559338ad8SOverMighty         fputil::set_errno_if_required(ERANGE);
8659338ad8SOverMighty         fputil::raise_except_if_required(FE_OVERFLOW);
8759338ad8SOverMighty         return FPBits::inf().get_val();
8859338ad8SOverMighty       default:
8959338ad8SOverMighty         return FPBits::max_normal().get_val();
9059338ad8SOverMighty       }
9159338ad8SOverMighty     }
9259338ad8SOverMighty 
9359338ad8SOverMighty     // When x <= -8.
9459338ad8SOverMighty     if (x_u >= 0xc800U) {
9559338ad8SOverMighty       // exp10(-inf) = +0
9659338ad8SOverMighty       if (x_bits.is_inf())
9759338ad8SOverMighty         return FPBits::zero().get_val();
9859338ad8SOverMighty 
9959338ad8SOverMighty       fputil::set_errno_if_required(ERANGE);
10059338ad8SOverMighty       fputil::raise_except_if_required(FE_UNDERFLOW | FE_INEXACT);
10159338ad8SOverMighty 
10259338ad8SOverMighty       if (fputil::fenv_is_round_up())
10359338ad8SOverMighty         return FPBits::min_subnormal().get_val();
10459338ad8SOverMighty       return FPBits::zero().get_val();
10559338ad8SOverMighty     }
10659338ad8SOverMighty   }
10759338ad8SOverMighty 
10859338ad8SOverMighty   // When x is 1, 2, 3, or 4. These are hard-to-round cases with exact results.
10959338ad8SOverMighty   if (LIBC_UNLIKELY((x_u & ~(0x3c00U | 0x4000U | 0x4200U | 0x4400U)) == 0)) {
11059338ad8SOverMighty     switch (x_u) {
11159338ad8SOverMighty     case 0x3c00U: // x = 1.0f16
112127349fcSOverMighty       return fputil::cast<float16>(10.0);
11359338ad8SOverMighty     case 0x4000U: // x = 2.0f16
114127349fcSOverMighty       return fputil::cast<float16>(100.0);
11559338ad8SOverMighty     case 0x4200U: // x = 3.0f16
116127349fcSOverMighty       return fputil::cast<float16>(1'000.0);
11759338ad8SOverMighty     case 0x4400U: // x = 4.0f16
118127349fcSOverMighty       return fputil::cast<float16>(10'000.0);
11959338ad8SOverMighty     }
12059338ad8SOverMighty   }
12159338ad8SOverMighty 
12259338ad8SOverMighty   if (auto r = EXP10F16_EXCEPTS.lookup(x_u); LIBC_UNLIKELY(r.has_value()))
12359338ad8SOverMighty     return r.value();
12459338ad8SOverMighty 
12595c24cb9SOverMighty   // 10^x = 2^((hi + mid) * log2(10)) * 10^lo
12695c24cb9SOverMighty   auto [exp2_hi_mid, exp10_lo] = exp10_range_reduction(x);
127*803220dbSwldfngrs   return fputil::cast<float16>(exp2_hi_mid * exp10_lo);
12859338ad8SOverMighty }
12959338ad8SOverMighty 
13059338ad8SOverMighty } // namespace LIBC_NAMESPACE_DECL
131