14 #include "cln/exception.h"
18 // Time for dividing a n word number by a n word number, this is the common
19 // case and therefore the important one:
20 // OS: Linux 2.2, intDsize==32, OS: TRU64/4.0, intDsize==64,
21 // Machine: P-III/450MHz Machine: EV5/300MHz:
22 // n standard Newton standard Newton
23 // 30 0.00002 0.00006 0.00004 0.00020
24 // 100 0.00009 0.00045 0.00033 0.0015
25 // 300 0.00069 0.0028 0.0028 0.0085
26 // 1000 0.018 0.019 0.031 0.065
27 // 2000 0.028 0.057 0.12 0.20
28 // 3000 0.078 0.11 <-(~4500) 0.28 0.23 <-(~2700)
29 // 10000 1.09 0.48 3.14 1.13
30 // 30000 10.1 1.21 29.7 2.70
31 // Time for dividing a 2*n word number by a n word number:
32 // OS: Linux 2.2, intDsize==32, OS: TRU64/4.0, intDsize==64,
33 // Machine: P-III/450MHz Machine: EV5/300MHz:
34 // n standard Newton standard Newton
35 // 30 0.00004 0.00019 0.00013 0.00067
36 // 100 0.00032 0.0014 0.0013 0.0046
37 // 300 0.0027 0.0084 0.011 0.025
38 // 1000 0.029 0.057 0.12 0.20
39 // 2000 0.16 0.18 <-(~2400) 0.50 0.46 <-(~1800)
40 // 3000 0.38 0.22 1.1 0.50
41 // 10000 4.5 1.05 13.0 2.48
42 // 30000 51.7 2.67 120.0 6.31
43 // Newton faster for: Newton faster for:
44 // 1.0*N / N 3300<N<3800, 4400<N 2700<N<3600, N<3800
45 // 1.1*N / N 3100<N<3700, 4100<N 2450<N<3300, N<3450
46 // 1.2*N / N 2850<N<3200, 3700<N 2250<N
47 // 1.3*N / N 2650<N<3000, 3450<N 2050<N
48 // 1.4*N / N 3400<N 1850<N
49 // 1.5*N / N 3100<N 1750<N
50 // 1.6*N / N 2850<N 1650<N
51 // 1.7*N / N 2650<N 1600<N
52 // 1.8*N / N 2550<N 1500<N
53 // 1.9*N / N 2450<N 1400<N
54 // 2.0*N / N 2400<N 1350<N
56 // Break-even-point. When in doubt, prefer to choose the standard algorithm.
58 static inline cl_boolean cl_recip_suitable (uintC m, uintC n) // n <= m
61 else // when n >= 4400/(m/n)^2, i.e. (m/66)^2 > n
62 { var uintC mq = floor(m,66);
63 if ((mq >= bit(intCsize/2)) || (mq*mq > n))
70 // Use the old default values from CLN version <= 1.0.3 as a crude estimate.
71 // They came from timings on a i486 33 MHz running Linux:
72 // Divide N digits by N digits Divide 2*N digits by N digits
73 // N standard Newton N standard Newton
74 // 10 0.00015 0.00054 10 0.00023 0.00054
75 // 25 0.00065 0.00256 25 0.00116 0.00256
76 // 50 0.0024 0.0083 50 0.0044 0.0082
77 // 100 0.0089 0.027 100 0.0172 0.027
78 // 250 0.054 0.130 250 0.107 0.130
79 // 500 0.22 0.42 500 0.425 0.42 <-(~500)
80 // 1000 0.86 1.30 1000 1.72 1.30
81 // 2500 5.6 4.1 <-(~2070) 2500 11.0 4.1
82 // 5000 22.3 9.4 5000 44.7 9.3
83 // 10000 91.2 20.6 10000 182 20.5
85 // 1.0*N / N : Newton for N >= 2070 or 1790 >= N >= 1460
86 // 1.1*N / N : Newton for N >= 1880 or 1790 >= N >= 1320
87 // 1.2*N / N : Newton for N >= 1250
88 // 1.3*N / N : Newton for N >= 1010
89 // 1.4*N / N : Newton for N >= 940
90 // 1.5*N / N : Newton for N >= 750
91 // 1.6*N / N : Newton for N >= 625
92 // 1.7*N / N : Newton for N >= 550
93 // 1.8*N / N : Newton for N >= 500
94 // 1.9*N / N : Newton for N >= 500
95 // 2.0*N / N : Newton for N >= 500
96 static inline cl_boolean cl_recip_suitable (uintC m, uintC n) // n <= m
99 else // when n >= 2100/(m/n)^2, i.e. (m/46)^2 > n
100 { var uintC mq = floor(m,46);
101 if ((mq >= bit(intCsize/2)) || (mq*mq > n))
109 void div2adic (uintC a_len, const uintD* a_LSDptr, uintC b_len, const uintD* b_LSDptr, uintD* dest_LSDptr)
111 var uintC lendiff = a_len - b_len;
112 if (cl_recip_suitable(a_len,b_len))
113 { // Division using reciprocal (Newton-Hensel algorithm).
115 // Bestimme Kehrwert c von b mod 2^(intDsize*b_len).
117 num_stack_alloc(b_len,,c_LSDptr=);
118 recip2adic(b_len,b_LSDptr,c_LSDptr);
119 // Bestimme q := a * c mod 2^(intDsize*b_len).
121 num_stack_alloc(2*b_len,,q_LSDptr=);
122 cl_UDS_mul(a_LSDptr,b_len,c_LSDptr,b_len,q_LSDptr);
123 // Zur Bestimmung des Restes wieder mit b multiplizieren:
125 num_stack_alloc(2*b_len,,p_LSDptr=);
126 cl_UDS_mul(q_LSDptr,b_len,b_LSDptr,b_len,p_LSDptr);
127 // Überprüfen, daß p == a mod 2^(intDsize*b_len):
128 if (compare_loop_msp(a_LSDptr lspop b_len,p_LSDptr lspop b_len,b_len))
129 throw runtime_exception();
130 // Quotient q und "Rest" (a-b*q)/2^(intDsize*b_len) ablegen:
131 copy_loop_lsp(q_LSDptr,dest_LSDptr,b_len);
132 if (lendiff <= b_len)
133 { sub_loop_lsp(a_LSDptr lspop b_len,p_LSDptr lspop b_len,dest_LSDptr lspop b_len,lendiff); }
135 { var uintD carry = sub_loop_lsp(a_LSDptr lspop b_len,p_LSDptr lspop b_len,dest_LSDptr lspop b_len,b_len);
136 copy_loop_lsp(a_LSDptr lspop 2*b_len,dest_LSDptr lspop 2*b_len,lendiff-b_len);
137 if (carry) { dec_loop_lsp(dest_LSDptr lspop 2*b_len,lendiff-b_len); }
141 { // Standard division.
142 var uintD b0inv = div2adic(1,lspref(b_LSDptr,0)); // b'
143 copy_loop_lsp(a_LSDptr,dest_LSDptr,a_len); // d := a
144 do { var uintD digit = lspref(dest_LSDptr,0); // nächstes d[j]
145 digit = mul2adic(b0inv,digit);
146 // digit = nächstes c[j]
148 { mulusub_loop_lsp(digit,b_LSDptr,dest_LSDptr,a_len); } // d := d - b * c[j] * beta^j
150 // a_len > b_len, b wird als durch Nullen fortgesetzt gedacht.
151 { var uintD carry = mulusub_loop_lsp(digit,b_LSDptr,dest_LSDptr,b_len);
152 if (lspref(dest_LSDptr,b_len) >= carry)
153 { lspref(dest_LSDptr,b_len) -= carry; }
155 { lspref(dest_LSDptr,b_len) -= carry;
156 dec_loop_lsp(dest_LSDptr lspop (b_len+1),a_len-(b_len+1));
158 // Nun ist lspref(dest_LSDptr,0) = 0.
159 lspref(dest_LSDptr,0) = digit; // c[j] ablegen
160 lsshrink(dest_LSDptr); a_len--; // nächstes j
162 until (a_len==lendiff);
165 // Bit complexity (N = max(a_len,b_len)): O(M(N)).