multithreading tests from 152 lab 5
[riscv-tests.git] / mt / ak_matmul / ak_matmul.c
diff --git a/mt/ak_matmul/ak_matmul.c b/mt/ak_matmul/ak_matmul.c
new file mode 100755 (executable)
index 0000000..614a81f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,213 @@
+//**************************************************************************
+// Multi-threaded Matrix Multiply benchmark
+//--------------------------------------------------------------------------
+// TA     : Christopher Celio
+// Student: 
+//
+//
+// This benchmark multiplies two 2-D arrays together and writes the results to
+// a third vector. The input data (and reference data) should be generated
+// using the matmul_gendata.pl perl script and dumped to a file named
+// dataset.h. 
+
+
+// print out arrays, etc.
+//#define DEBUG
+
+//--------------------------------------------------------------------------
+// Includes 
+
+#include <string.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <stdio.h>
+
+
+//--------------------------------------------------------------------------
+// Input/Reference Data
+
+typedef float data_t;
+#include "dataset.h"
+  
+//--------------------------------------------------------------------------
+// Basic Utilities and Multi-thread Support
+
+__thread unsigned long coreid;
+unsigned long ncores;
+
+#include "util.h"
+   
+#define stringify_1(s) #s
+#define stringify(s) stringify_1(s)
+#define stats(code) do { \
+    unsigned long _c = -rdcycle(), _i = -rdinstret(); \
+    code; \
+    _c += rdcycle(), _i += rdinstret(); \
+    if (coreid == 0) \
+      printf("%s: %ld cycles, %ld.%ld cycles/iter, %ld.%ld CPI\n", \
+             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); \
+  } while(0)
+
+//--------------------------------------------------------------------------
+// Helper functions
+    
+void printArray( char name[], int n, data_t arr[] )
+{
+   int i;
+   if (coreid != 0)
+      return;
+  
+   printf( " %10s :", name );
+   for ( i = 0; i < n; i++ )
+      printf( " %3ld ", (long) arr[i] );
+   printf( "\n" );
+}
+      
+void __attribute__((noinline)) verify(size_t n, const data_t* test, const data_t* correct)
+{
+   if (coreid != 0)
+      return;
+
+   size_t i;
+   for (i = 0; i < n; i++)
+   {
+      if (test[i] != correct[i])
+      {
+         printf("FAILED test[%d]= %3ld, correct[%d]= %3ld\n", 
+            i, (long)test[i], i, (long)correct[i]);
+         exit(-1);
+      }
+   }
+   
+   return;
+}
+//--------------------------------------------------------------------------
+// matmul function
+// single-thread, naive version
+void __attribute__((noinline)) matmul_naive(const int lda,  const data_t A[], const data_t B[], data_t C[] )
+{
+  int i, j, k;
+
+   if (coreid > 0)
+      return;
+  
+   for ( i = 0; i < lda; i++ )
+      for ( j = 0; j < lda; j++ )  
+      {
+         for ( k = 0; k < lda; k++ ) 
+         {
+            C[i + j*lda] += A[j*lda + k] * B[k*lda + i];
+         }
+      }
+
+}
+
+
+void __attribute__((noinline)) matmul(const int lda,  const data_t A[], const data_t B[], data_t C[] )
+{
+   
+   // ***************************** //
+   // **** ADD YOUR CODE HERE ***** //
+   // ***************************** //
+   //
+   // feel free to make a separate function for MI and MSI versions.
+  int i, j, k, ii, jj, bsize;
+  bsize = 16;
+  for ( jj = bsize*coreid; jj < lda; jj += bsize*ncores) {
+    for ( ii = 0; ii < lda; ii += bsize) {
+      for ( j = jj; j < lda && j < jj + bsize; j++) {
+       for ( i = ii; i < lda && i < ii + bsize; i += 8) {
+         data_t c1 = C[i + j*lda];
+         data_t c2 = C[i + j*lda + 1];
+         data_t c3 = C[i + j*lda + 2];
+         data_t c4 = C[i + j*lda + 3];
+         data_t c5 = C[i + j*lda + 4];
+         data_t c6 = C[i + j*lda + 5];
+         data_t c7 = C[i + j*lda + 6];
+         data_t c8 = C[i + j*lda + 7];
+         for ( k = 0; k < lda; k+=4 ) {
+           for (int x = 0; x < 4; x++) {
+             data_t a = A[j*lda + k+x];
+             data_t b1 = B[(k+x)*lda + i];
+             data_t b2 = B[(k+x)*lda + i + 1];
+             data_t b3 = B[(k+x)*lda + i + 2];
+             data_t b4 = B[(k+x)*lda + i + 3];
+             data_t b5 = B[(k+x)*lda + i + 4];
+             data_t b6 = B[(k+x)*lda + i + 5];
+             data_t b7 = B[(k+x)*lda + i + 6];
+             data_t b8 = B[(k+x)*lda + i + 7];
+             c1 += a * b1;
+             c2 += a * b2;
+             c3 += a * b3;
+             c4 += a * b4;
+             c5 += a * b5;
+             c6 += a * b6;
+             c7 += a * b7;
+             c8 += a * b8;
+           }
+         }
+         C[i + j*lda] = c1;
+         C[i + j*lda + 1] = c2;
+         C[i + j*lda + 2] = c3;
+         C[i + j*lda + 3] = c4;
+         C[i + j*lda + 4] = c5;
+         C[i + j*lda + 5] = c6;
+         C[i + j*lda + 6] = c7;
+         C[i + j*lda + 7] = c8;
+       }
+      }
+    }
+  }
+  
+}
+//--------------------------------------------------------------------------
+// Main
+//
+// all threads start executing thread_entry(). Use their "coreid" to
+// differentiate between threads (each thread is running on a separate core).
+  
+void thread_entry(int cid, int nc)
+{
+   coreid = cid;
+   ncores = nc;
+
+   // static allocates data in the binary, which is visible to both threads
+   static data_t results_data[ARRAY_SIZE];
+
+
+//   // Execute the provided, naive matmul
+//   barrier();
+//   stats(matmul_naive(DIM_SIZE, input1_data, input2_data, results_data); barrier());
+// 
+//   
+//   // verify
+//   verify(ARRAY_SIZE, results_data, verify_data);
+//   
+//   // clear results from the first trial
+//   size_t i;
+//   if (coreid == 0) 
+//      for (i=0; i < ARRAY_SIZE; i++)
+//         results_data[i] = 0;
+//   barrier();
+
+   
+   // Execute your faster matmul
+   barrier();
+   stats(matmul(DIM_SIZE, input1_data, input2_data, results_data); barrier());
+#ifdef DEBUG
+   printArray("results:", ARRAY_SIZE, results_data);
+   printArray("verify :", ARRAY_SIZE, verify_data);
+#endif
+   
+   // verify
+   verify(ARRAY_SIZE, results_data, verify_data);
+   barrier();
+
+   exit(0);
+}
+