multithreading tests from 152 lab 5
[riscv-tests.git] / mt / am_matmul / matmul4.c
diff --git a/mt/am_matmul/matmul4.c b/mt/am_matmul/matmul4.c
new file mode 100755 (executable)
index 0000000..05a1aa4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,282 @@
+//**************************************************************************
+// 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[] )
+{
+  /*size_t i;
+  size_t j;
+  size_t k;
+  size_t max_dim = 32*32;
+  data_t temp_mat[32]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
+ for (i=coreid*max_dim/ncores; i<(max_dim/ncores+coreid*max_dim/ncores); i+=8){
+    data_t element=A[i];
+    data_t element2 = A[i+1];
+    data_t element3 = A[i+2];
+    data_t element4 = A[i+3];
+    data_t element5 = A[i+4];
+    data_t element6 = A[i+5];
+    data_t element7 = A[i+6];
+    data_t element8 = A[i+7];
+    int row= (int)(i/32)*32;
+    int column = i%32*32;
+    int column2 = (i+1)%32*32;
+    int column3 = (i+2)%32*32;
+    int column4 = (i+3)%32*32;
+    int column5 = (i+4)%32*32;
+    int column6 = (i+5)%32*32;
+    int column7 = (i+6)%32*32;
+    int column8 = (i+7)%32*32;
+    
+    for (j=0; j<32; j++){
+      temp_mat[j]+=element*B[column+j]+element2*B[column2+j]+element3*B[column3+j]+element4*B[column4+j]+element5*B[column5+j]+element6*B[column6+j]+element7*B[column7+j]+element8*B[column8+j];
+    }
+    if (i%32==24){
+      for(k=0; k<32; k++){
+       C[row+k]=temp_mat[k];
+       temp_mat[k]=0;
+      }
+    }
+    }*/
+  int i,j,k,l;
+  //data_t element11, element12, element13, element14, element21, element22, element23, element24;
+  data_t element1, element2, element3, element4, element5, element6, element7, element8;
+  int row, row2;
+  //int column11, column12, column13, column14, column21, column22, column23, column24;
+  int column1, column2, column3, column4, column5, column6, column7, column8;
+  data_t temp[32]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
+  //data_t temp2[32]={0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};
+  if (coreid == 0){
+    for (i=0; i<32; i++){
+      if (i==15){
+       for (j=0; j<32; j+=4){
+         row=15*32;
+         element1 = A[row+j];
+         element2 = A[row+j+1];
+         element3 = A[row+j+2];
+         element4 = A[row+j+3];
+         column1 = j*32;
+         column2 = (j+1)*32;
+         column3 = (j+2)*32;
+         column4 = (j+3)*32;
+         for (k=0;k<32; k++){
+           temp[k]+=element1*B[column1+k]+element2*B[column2+k]+element3*B[column3+k]+element4*B[column4+k];
+         }
+         if (j==28){
+           for (l=0; l<32; l++){
+             C[row+l]=temp[l];
+             temp[l]=0;
+           }
+         }
+       }
+      }
+      else{
+       row = i*32;
+       for (j=0; j<16; j+=4){
+         element1 = A[i*32+j];
+         element2 = A[i*32+j+1];
+         element3 = A[i*32+j+2];
+         element4 = A[i*32+j+3];
+         column1 = j*32;
+         column2 = (j+1)*32;
+         column3 = (j+2)*32;
+         column4 = (j+3)*32;
+         for (k=0; k<32; k++){
+           temp[k]+=element1*B[column1+k]+element2*B[column2+k]+element3*B[column3+k]+element4*B[column4+k];
+         }
+         if (j==12){
+           for (l=0; l<32; l++){
+             C[row+l]+=temp[l];
+             temp[l]=0;
+           }
+         }
+       }
+      }
+    }
+  }
+  else if (coreid==1){
+    for (i=0; i<32; i++){
+      row = (31-i)*32;
+      if (row/32 != 15){
+       for (j=16; j<32; j+=4){
+         element1 = A[(31-i)*32+j];
+         element2 = A[(31-i)*32+j+1];
+         element3 = A[(31-i)*32+j+2];
+         element4 = A[(31-i)*32+j+3];
+         column1 = j*32;
+         column2 = (j+1)*32;
+         column3 = (j+2)*32;
+         column4 = (j+3)*32;
+         for (k=0; k<32; k++){
+           temp[k]+=element1*B[column1+k]+element2*B[column2+k]+element3*B[column3+k]+element4*B[column4+k];
+         }
+         if (j==28){
+           for (l=0; l<32; l++){
+             C[row+l]+=temp[l];
+             temp[l]=0;
+           }
+         }
+       }
+      }
+    }
+  }  
+   // ***************************** //
+   // **** ADD YOUR CODE HERE ***** //
+   // ***************************** //
+   //
+   // feel free to make a separate function for MI and MSI versions.
+
+}
+
+//--------------------------------------------------------------------------
+// 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);
+}
+