multithreading tests from 152 lab 5
[riscv-tests.git] / mt / bj_matmul / bj_matmul.c
diff --git a/mt/bj_matmul/bj_matmul.c b/mt/bj_matmul/bj_matmul.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..5766e91
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,248 @@
+//**************************************************************************\r
+// Multi-threaded Matrix Multiply benchmark\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// TA     : Christopher Celio\r
+// Student:\r
+//\r
+//\r
+// This benchmark multiplies two 2-D arrays together and writes the results to\r
+// a third vector. The input data (and reference data) should be generated\r
+// using the matmul_gendata.pl perl script and dumped to a file named\r
+// dataset.h.\r
+\r
+\r
+// print out arrays, etc.\r
+//#define DEBUG\r
+\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// Includes\r
+\r
+#include <string.h>\r
+#include <stdlib.h>\r
+#include <stdio.h>\r
+\r
+\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// Input/Reference Data\r
+\r
+typedef float data_t;\r
+#include "dataset.h"\r
+\r
+\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// Basic Utilities and Multi-thread Support\r
+\r
+__thread unsigned long coreid;\r
+unsigned long ncores;\r
+\r
+#include "util.h"\r
+\r
+#define stringify_1(s) #s\r
+#define stringify(s) stringify_1(s)\r
+#define stats(code) do { \\r
+unsigned long _c = -rdcycle(), _i = -rdinstret(); \\r
+code; \\r
+_c += rdcycle(), _i += rdinstret(); \\r
+if (coreid == 0) \\r
+printf("%s: %ld cycles, %ld.%ld cycles/iter, %ld.%ld CPI\n", \\r
+stringify(code), _c, _c/DIM_SIZE/DIM_SIZE/DIM_SIZE, 10*_c/DIM_SIZE/DIM_SIZE/DIM_SIZE%10, _c/_i, 10*_c/_i%10); \\r
+} while(0)\r
+\r
+\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// Helper functions\r
+\r
+void printArray( char name[], int n, data_t arr[] )\r
+{\r
+    int i;\r
+    if (coreid != 0)\r
+        return;\r
+    \r
+    printf( " %10s :", name );\r
+    for ( i = 0; i < n; i++ )\r
+        printf( " %3ld ", (long) arr[i] );\r
+    printf( "\n" );\r
+}\r
+\r
+void __attribute__((noinline)) verify(size_t n, const data_t* test, const data_t* correct)\r
+{\r
+    if (coreid != 0)\r
+        return;\r
+    \r
+    size_t i;\r
+    for (i = 0; i < n; i++)\r
+    {\r
+        if (test[i] != correct[i])\r
+        {\r
+            printf("FAILED test[%d]= %3ld, correct[%d]= %3ld\n",\r
+                   i, (long)test[i], i, (long)correct[i]);\r
+            exit(-1);\r
+        }\r
+    }\r
+    \r
+    return;\r
+}\r
+\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// matmul function\r
+\r
+// single-thread, naive version\r
+void __attribute__((noinline)) matmul_naive(const int lda,  const data_t A[], const data_t B[], data_t C[] )\r
+{\r
+    \r
+    int i, j, k;\r
+    \r
+    if (coreid > 0)\r
+        return;\r
+    \r
+    for ( i = 0; i < lda; i++ )\r
+        for ( j = 0; j < lda; j++ )\r
+        {\r
+            for ( k = 0; k < lda; k++ )\r
+            {\r
+                C[i + j*lda] += A[j*lda + k] * B[k*lda + i];\r
+            }\r
+        }\r
+    \r
+}\r
+\r
+\r
+\r
+void __attribute__((noinline)) matmul(const int lda,  const data_t A[], const data_t B[], data_t C[] )\r
+{\r
+    \r
+    // ***************************** //\r
+    // **** ADD YOUR CODE HERE ***** //\r
+    // ***************************** //\r
+    //\r
+    // feel free to make a separate function for MI and MSI versions.\r
+    \r
+    int m, i, j, k, iB0, iB1;\r
+    data_t tempC0, tempC1, tempC2, tempC3, tempC4, tempC5, tempC6, tempC7;\r
+    data_t tempA0, tempA1;\r
+    \r
+    if (coreid == 0){\r
+        for (m = 0; m < 2; m++){\r
+            for (j = 0; j < lda/2; j++){\r
+                for (i = 0; i < lda; i+=8){\r
+                    tempC0 = C[i + j*lda];\r
+                    tempC1 = C[i + j*lda+1];\r
+                    tempC2 = C[i + j*lda+2];\r
+                    tempC3 = C[i + j*lda+3];\r
+                    tempC4 = C[i + j*lda+4];\r
+                    tempC5 = C[i + j*lda+5];\r
+                    tempC6 = C[i + j*lda+6];\r
+                    tempC7 = C[i + j*lda+7];\r
+                    iB0 = m*lda*lda/2+i;\r
+                    iB1 = iB0+lda;\r
+                    for (k = m*lda/2; k < (m+1)*lda/2; k+=2){\r
+                        tempA0 = A[j*lda+k];\r
+                        tempA1 = A[j*lda+k+1];\r
+                        tempC0 += tempA0*B[iB0]+tempA1*B[iB1];\r
+                        tempC1 += tempA0*B[iB0+1]+tempA1*B[iB1+1];\r
+                        tempC2 += tempA0*B[iB0+2]+tempA1*B[iB1+2];\r
+                        tempC3 += tempA0*B[iB0+3]+tempA1*B[iB1+3];\r
+                        tempC4 += tempA0*B[iB0+4]+tempA1*B[iB1+4];\r
+                        tempC5 += tempA0*B[iB0+5]+tempA1*B[iB1+5];\r
+                        tempC6 += tempA0*B[iB0+6]+tempA1*B[iB1+6];\r
+                        tempC7 += tempA0*B[iB0+7]+tempA1*B[iB1+7];\r
+                        iB0 += 2*lda;\r
+                        iB1 += 2*lda;\r
+                        \r
+                    }\r
+                    C[i + j*lda] = tempC0;\r
+                    C[i + j*lda + 1] = tempC1;\r
+                    C[i + j*lda + 2] = tempC2;\r
+                    C[i + j*lda + 3] = tempC3;\r
+                    C[i + j*lda + 4] = tempC4;\r
+                    C[i + j*lda + 5] = tempC5;\r
+                    C[i + j*lda + 6] = tempC6;\r
+                    C[i + j*lda + 7] = tempC7;\r
+                }\r
+            }\r
+        }\r
+    } else {\r
+        for (m = 2; m > 0; m--){\r
+            for (j = lda-1; j >= lda/2; j--){\r
+                for (i = lda-1; i >= 0; i-=8){\r
+                    tempC0 = C[i + j*lda];\r
+                    tempC1 = C[i + j*lda - 1];\r
+                    tempC2 = C[i + j*lda - 2];\r
+                    tempC3 = C[i + j*lda - 3];\r
+                    tempC4 = C[i + j*lda - 4];\r
+                    tempC5 = C[i + j*lda - 5];\r
+                    tempC6 = C[i + j*lda - 6];\r
+                    tempC7 = C[i + j*lda - 7];\r
+                    for (k = m*lda/2-1; k >= (m-1)*lda/2; k-=2){\r
+                        tempA0 = A[j*lda+k];\r
+                        tempA1 = A[j*lda+k-1];\r
+                        tempC0 += tempA0*B[k*lda+i]+tempA1*B[(k-1)*lda+i];\r
+                        tempC1 += tempA0*B[k*lda+i-1]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-1];\r
+                        tempC2 += tempA0*B[k*lda+i-2]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-2];\r
+                        tempC3 += tempA0*B[k*lda+i-3]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-3];\r
+                        tempC4 += tempA0*B[k*lda+i-4]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-4];\r
+                        tempC5 += tempA0*B[k*lda+i-5]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-5];\r
+                        tempC6 += tempA0*B[k*lda+i-6]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-6];\r
+                        tempC7 += tempA0*B[k*lda+i-7]+tempA1*B[(k-1)*lda+i-7];\r
+                    }\r
+                    C[i + j*lda] = tempC0;\r
+                    C[i + j*lda - 1] = tempC1;\r
+                    C[i + j*lda - 2] = tempC2;\r
+                    C[i + j*lda - 3] = tempC3;\r
+                    C[i + j*lda - 4] = tempC4;\r
+                    C[i + j*lda - 5] = tempC5;\r
+                    C[i + j*lda - 6] = tempC6;\r
+                    C[i + j*lda - 7] = tempC7;\r
+                }\r
+            }\r
+        }\r
+    }\r
+}\r
+\r
+//--------------------------------------------------------------------------\r
+// Main\r
+//\r
+// all threads start executing thread_entry(). Use their "coreid" to\r
+// differentiate between threads (each thread is running on a separate core).\r
+\r
+void thread_entry(int cid, int nc)\r
+{\r
+    coreid = cid;\r
+    ncores = nc;\r
+    \r
+    // static allocates data in the binary, which is visible to both threads\r
+    static data_t results_data[ARRAY_SIZE];\r
+    \r
+    \r
+//    // Execute the provided, naive matmul\r
+//    barrier();\r
+//    stats(matmul_naive(DIM_SIZE, input1_data, input2_data, results_data); barrier());\r
+//    \r
+//    \r
+//    // verify\r
+//    verify(ARRAY_SIZE, results_data, verify_data);\r
+//    \r
+//    // clear results from the first trial\r
+//    size_t i;\r
+//    if (coreid == 0)\r
+//        for (i=0; i < ARRAY_SIZE; i++)\r
+//            results_data[i] = 0;\r
+//    barrier();\r
+    \r
+    \r
+    // Execute your faster matmul\r
+    barrier();\r
+    stats(matmul(DIM_SIZE, input1_data, input2_data, results_data); barrier());\r
+    \r
+#ifdef DEBUG\r
+    printArray("results:", ARRAY_SIZE, results_data);\r
+    printArray("verify :", ARRAY_SIZE, verify_data);\r
+#endif\r
+    \r
+    // verify\r
+    verify(ARRAY_SIZE, results_data, verify_data);\r
+    barrier();\r
+    \r
+    exit(0);\r
+}\r
+\r