]> wimlib.net Git - wimlib/blobdiff - src/lzx-common.c
A few minor compressor cleanups
[wimlib] / src / lzx-common.c
index 8afe2abe0843e879aa9e13bdf4162ed727b2233a..d733ada7d8d073b76a86fc2a041de0154d835e81 100644 (file)
-#include "lzx.h"
-
-/* LZX uses what it calls 'position slots' to represent match offsets.
- * What this means is that a small 'position slot' number and a small
- * offset from that slot are encoded instead of one large offset for
- * every match.
- * - lzx_position_base is an index to the position slot bases
- * - lzx_extra_bits states how many bits of offset-from-base data is needed.
+/*
+ * lzx-common.c - Common data for LZX compression and decompression.
  */
-const u8 lzx_extra_bits[51] = {
-       0, 0, 0, 0, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6,
-       7, 7, 8, 8, 9, 9, 10, 10, 11, 11, 12, 12, 13, 13, 14, 14,
-       15, 15, 16, 16, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17, 17,
-       17, 17, 17
+
+/*
+ * Copyright (C) 2012, 2013 Eric Biggers
+ *
+ * This file is part of wimlib, a library for working with WIM files.
+ *
+ * wimlib is free software; you can redistribute it and/or modify it under the
+ * terms of the GNU General Public License as published by the Free
+ * Software Foundation; either version 3 of the License, or (at your option)
+ * any later version.
+ *
+ * wimlib is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
+ * WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
+ * A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License for more
+ * details.
+ *
+ * You should have received a copy of the GNU General Public License
+ * along with wimlib; if not, see http://www.gnu.org/licenses/.
+ */
+
+#ifdef HAVE_CONFIG_H
+#  include "config.h"
+#endif
+
+#include "wimlib/endianness.h"
+#include "wimlib/lzx.h"
+#include "wimlib/util.h"
+
+#ifdef __SSE2__
+#  include <emmintrin.h>
+#endif
+
+/* Mapping: offset slot => first match offset that uses that offset slot.
+ */
+const u32 lzx_offset_slot_base[LZX_MAX_OFFSET_SLOTS] = {
+       0      , 1      , 2      , 3      , 4      ,    /* 0  --- 4  */
+       6      , 8      , 12     , 16     , 24     ,    /* 5  --- 9  */
+       32     , 48     , 64     , 96     , 128    ,    /* 10 --- 14 */
+       192    , 256    , 384    , 512    , 768    ,    /* 15 --- 19 */
+       1024   , 1536   , 2048   , 3072   , 4096   ,    /* 20 --- 24 */
+       6144   , 8192   , 12288  , 16384  , 24576  ,    /* 25 --- 29 */
+       32768  , 49152  , 65536  , 98304  , 131072 ,    /* 30 --- 34 */
+       196608 , 262144 , 393216 , 524288 , 655360 ,    /* 35 --- 39 */
+       786432 , 917504 , 1048576, 1179648, 1310720,    /* 40 --- 44 */
+       1441792, 1572864, 1703936, 1835008, 1966080,    /* 45 --- 49 */
+       2097152                                         /* 50        */
 };
 
-const u32 lzx_position_base[51] = {
-       0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 16, 24, 32, 48, 64, 96, 128, 192, 256, 384,
-       512, 768, 1024, 1536, 2048, 3072, 4096, 6144, 8192, 12288, 16384, 24576,
-       32768, 49152, 65536, 98304, 131072, 196608, 262144, 393216, 524288,
-       655360, 786432, 917504, 1048576, 1179648, 1310720, 1441792, 1572864,
-       1703936, 1835008, 1966080, 2097152
+/* Mapping: offset slot => how many extra bits must be read and added to the
+ * corresponding offset slot base to decode the match offset.  */
+const u8 lzx_extra_offset_bits[LZX_MAX_OFFSET_SLOTS] = {
+       0 , 0 , 0 , 0 , 1 ,
+       1 , 2 , 2 , 3 , 3 ,
+       4 , 4 , 5 , 5 , 6 ,
+       6 , 7 , 7 , 8 , 8 ,
+       9 , 9 , 10, 10, 11,
+       11, 12, 12, 13, 13,
+       14, 14, 15, 15, 16,
+       16, 17, 17, 17, 17,
+       17, 17, 17, 17, 17,
+       17, 17, 17, 17, 17,
+       17
 };
 
+/* Round the specified compression block size (not LZX block size) up to the
+ * next valid LZX window size, and return its order (log2).  Or, if the block
+ * size is 0 or greater than the largest valid LZX window size, return 0.  */
+unsigned
+lzx_get_window_order(size_t max_block_size)
+{
+       unsigned order;
+
+       if (max_block_size == 0 || max_block_size > LZX_MAX_WINDOW_SIZE)
+               return 0;
+
+       order = bsr32(max_block_size);
+
+       if (((u32)1 << order) != max_block_size)
+               order++;
+
+       return max(order, LZX_MIN_WINDOW_ORDER);
+}
+
+/* Given a valid LZX window order, return the number of symbols that will exist
+ * in the main Huffman code.  */
+unsigned
+lzx_get_num_main_syms(unsigned window_order)
+{
+       u32 window_size = (u32)1 << window_order;
+
+       /* NOTE: the calculation *should* be as follows:
+        *
+        * u32 max_offset = window_size - LZX_MIN_MATCH_LEN;
+        * u32 max_adjusted_offset = max_offset + LZX_OFFSET_OFFSET;
+        * u32 num_offset_slots = 1 + lzx_get_offset_slot_raw(max_adjusted_offset);
+        *
+        * However since LZX_MIN_MATCH_LEN == LZX_OFFSET_OFFSET, we would get
+        * max_adjusted_offset == window_size, which would bump the number of
+        * offset slots up by 1 since every valid LZX window size is equal to a
+        * offset slot base value.  The format doesn't do this, and instead
+        * disallows matches with minimum length and maximum offset.  This sets
+        * max_adjusted_offset = window_size - 1, so instead we must calculate:
+        *
+        * num_offset_slots = 1 + lzx_get_offset_slot_raw(window_size - 1);
+        *
+        * ... which is the same as
+        *
+        * num_offset_slots = lzx_get_offset_slot_raw(window_size);
+        *
+        * ... since every valid window size is equal to an offset base value.
+        */
+       unsigned num_offset_slots = lzx_get_offset_slot_raw(window_size);
+
+       /* Now calculate the number of main symbols as LZX_NUM_CHARS literal
+        * symbols, plus 8 symbols per offset slot (since there are 8 possible
+        * length headers, and we need all (offset slot, length header)
+        * combinations).  */
+       return LZX_NUM_CHARS + (num_offset_slots << 3);
+}
+
+static void
+do_translate_target(sle32 *target, s32 input_pos)
+{
+       s32 abs_offset, rel_offset;
+
+       /* XXX: This assumes unaligned memory accesses are okay.  */
+       rel_offset = le32_to_cpu(*target);
+       if (rel_offset >= -input_pos && rel_offset < LZX_WIM_MAGIC_FILESIZE) {
+               if (rel_offset < LZX_WIM_MAGIC_FILESIZE - input_pos) {
+                       /* "good translation" */
+                       abs_offset = rel_offset + input_pos;
+               } else {
+                       /* "compensating translation" */
+                       abs_offset = rel_offset - LZX_WIM_MAGIC_FILESIZE;
+               }
+               *target = cpu_to_le32(abs_offset);
+       }
+}
+
+static void
+undo_translate_target(sle32 *target, s32 input_pos)
+{
+       s32 abs_offset, rel_offset;
+
+       /* XXX: This assumes unaligned memory accesses are okay.  */
+       abs_offset = le32_to_cpu(*target);
+       if (abs_offset >= 0) {
+               if (abs_offset < LZX_WIM_MAGIC_FILESIZE) {
+                       /* "good translation" */
+                       rel_offset = abs_offset - input_pos;
+
+                       *target = cpu_to_le32(rel_offset);
+               }
+       } else {
+               if (abs_offset >= -input_pos) {
+                       /* "compensating translation" */
+                       rel_offset = abs_offset + LZX_WIM_MAGIC_FILESIZE;
+
+                       *target = cpu_to_le32(rel_offset);
+               }
+       }
+}
+
+/*
+ * Do or undo the 'E8' preprocessing used in LZX.  Before compression, the
+ * uncompressed data is preprocessed by changing the targets of x86 CALL
+ * instructions from relative offsets to absolute offsets.  After decompression,
+ * the translation is undone by changing the targets of x86 CALL instructions
+ * from absolute offsets to relative offsets.
+ *
+ * Note that despite its intent, E8 preprocessing can be done on any data even
+ * if it is not actually x86 machine code.  In fact, E8 preprocessing appears to
+ * always be used in LZX-compressed resources in WIM files; there is no bit to
+ * indicate whether it is used or not, unlike in the LZX compressed format as
+ * used in cabinet files, where a bit is reserved for that purpose.
+ *
+ * E8 preprocessing is disabled in the last 6 bytes of the uncompressed data,
+ * which really means the 5-byte call instruction cannot start in the last 10
+ * bytes of the uncompressed data.  This is one of the errors in the LZX
+ * documentation.
+ *
+ * E8 preprocessing does not appear to be disabled after the 32768th chunk of a
+ * WIM resource, which apparently is another difference from the LZX compression
+ * used in cabinet files.
+ *
+ * E8 processing is supposed to take the file size as a parameter, as it is used
+ * in calculating the translated jump targets.  But in WIM files, this file size
+ * is always the same (LZX_WIM_MAGIC_FILESIZE == 12000000).
+ */
+static
+#ifndef __SSE2__
+inline  /* Although inlining the 'process_target' function still speeds up the
+          SSE2 case, it bloats the binary more.  */
+#endif
+void
+lzx_e8_filter(u8 *data, u32 size, void (*process_target)(sle32 *, s32))
+{
+#ifdef __SSE2__
+       /* SSE2 vectorized implementation for x86_64.  This speeds up LZX
+        * decompression by about 5-8% overall.  (Usually --- the performance
+        * actually regresses slightly in the degenerate case that the data
+        * consists entirely of 0xe8 bytes.  Also, this optimization affects
+        * compression as well, but the percentage improvement is less because
+        * LZX compression is much slower than LZX decompression. ) */
+       __m128i *p128 = (__m128i *)data;
+       u32 valid_mask = 0xFFFFFFFF;
+
+       if (size >= 32 && (uintptr_t)data % 16 == 0) {
+               __m128i * const end128 = p128 + size / 16 - 1;
+
+               /* Create a vector of all 0xe8 bytes  */
+               const __m128i e8_bytes = _mm_set1_epi8(0xe8);
+
+               /* Iterate through the 16-byte vectors in the input.  */
+               do {
+                       /* Compare the current 16-byte vector with the vector of
+                        * all 0xe8 bytes.  This produces 0xff where the byte is
+                        * 0xe8 and 0x00 where it is not.  */
+                       __m128i cmpresult = _mm_cmpeq_epi8(*p128, e8_bytes);
+
+                       /* Map the comparison results into a single 16-bit
+                        * number.  It will contain a 1 bit when the
+                        * corresponding byte in the current 16-byte vector is
+                        * an e8 byte.  Note: the low-order bit corresponds to
+                        * the first (lowest address) byte.  */
+                       u32 e8_mask = _mm_movemask_epi8(cmpresult);
+
+                       if (!e8_mask) {
+                               /* If e8_mask is 0, then none of these 16 bytes
+                                * have value 0xe8.  No e8 translation is
+                                * needed, and there is no restriction that
+                                * carries over to the next 16 bytes.  */
+                               valid_mask = 0xFFFFFFFF;
+                       } else {
+                               /* At least one byte has value 0xe8.
+                                *
+                                * The AND with valid_mask accounts for the fact
+                                * that we can't start an e8 translation that
+                                * overlaps the previous one.  */
+                               while ((e8_mask &= valid_mask)) {
+
+                                       /* Count the number of trailing zeroes
+                                        * in e8_mask.  This will produce the
+                                        * index of the byte, within the 16, at
+                                        * which the next e8 translation should
+                                        * be done.  */
+                                       u32 bit = __builtin_ctz(e8_mask);
+
+                                       /* Do (or undo) the e8 translation.  */
+                                       u8 *p8 = (u8 *)p128 + bit;
+                                       (*process_target)((sle32 *)(p8 + 1),
+                                                         p8 - data);
+
+                                       /* Don't start an e8 translation in the
+                                        * next 4 bytes.  */
+                                       valid_mask &= ~((u32)0x1F << bit);
+                               }
+                               /* Moving on to the next vector.  Shift and set
+                                * valid_mask accordingly.  */
+                               valid_mask >>= 16;
+                               valid_mask |= 0xFFFF0000;
+                       }
+               } while (++p128 < end128);
+       }
+
+       u8 *p8 = (u8 *)p128;
+       while (!(valid_mask & 1)) {
+               p8++;
+               valid_mask >>= 1;
+       }
+#else /* __SSE2__  */
+       u8 *p8 = data;
+#endif /* !__SSE2__  */
+
+       if (size > 10) {
+               /* Finish any bytes that weren't processed by the vectorized
+                * implementation.  */
+               u8 *p8_end = data + size - 10;
+               do {
+                       if (*p8 == 0xe8) {
+                               (*process_target)((sle32 *)(p8 + 1), p8 - data);
+                               p8 += 5;
+                       } else {
+                               p8++;
+                       }
+               } while (p8 < p8_end);
+       }
+}
+
+void
+lzx_do_e8_preprocessing(u8 *data, u32 size)
+{
+       lzx_e8_filter(data, size, do_translate_target);
+}
+
+void
+lzx_undo_e8_preprocessing(u8 *data, u32 size)
+{
+       lzx_e8_filter(data, size, undo_translate_target);
+}