multithreading tests from 152 lab 5
[riscv-tests.git] / mt / bf_matmul / bf_matmul.c
diff --git a/mt/bf_matmul/bf_matmul.c b/mt/bf_matmul/bf_matmul.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0bab50c
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,279 @@
+//**************************************************************************
+// 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 j, k, i;
+   data_t temp0, temp1, temp2, temp3, temp4, temp5, temp6, temp7;
+   data_t temp8, temp9, temp10, temp11, temp12, temp13, temp14, temp15;
+   if(coreid == 0)   {
+      for(j = 0; j < 32; j++) {
+         temp0  = 0; //C[j*lda];
+         temp1  = 0; //C[1  + j*lda];
+         temp2  = 0; //C[2  + j*lda];
+         temp3  = 0; //C[3  + j*lda];
+         temp4  = 0; //C[4  + j*lda];
+         temp5  = 0; //C[5  + j*lda];
+         temp6  = 0; //C[6  + j*lda];
+         temp7  = 0; //C[7  + j*lda];
+         temp8  = 0; //C[8  + j*lda];
+         temp9  = 0; //C[9  + j*lda];
+         temp10 = 0; //C[10 + j*lda];
+         temp11 = 0; //C[11 + j*lda];
+         temp12 = 0; //C[12 + j*lda];
+         temp13 = 0; //C[13 + j*lda];
+         temp14 = 0; //C[14 + j*lda];
+         temp15 = 0; //C[15 + j*lda];
+         for(k = 0; k < 32; k++) {
+            temp0  += A[j*lda + k] * B[k*lda];
+            temp1  += A[j*lda + k] * B[1+k*lda];
+            temp2  += A[j*lda + k] * B[2+k*lda];
+            temp3  += A[j*lda + k] * B[3+k*lda];
+            temp4  += A[j*lda + k] * B[4+k*lda];
+            temp5  += A[j*lda + k] * B[5+k*lda];
+            temp6  += A[j*lda + k] * B[6+k*lda];
+            temp7  += A[j*lda + k] * B[7+k*lda];
+            temp8  += A[j*lda + k] * B[8+k*lda];
+            temp9  += A[j*lda + k] * B[9+k*lda];
+            temp10 += A[j*lda + k] * B[10+k*lda];
+            temp11 += A[j*lda + k] * B[11+k*lda];
+            temp12 += A[j*lda + k] * B[12+k*lda];
+            temp13 += A[j*lda + k] * B[13+k*lda];
+            temp14 += A[j*lda + k] * B[14+k*lda];
+            temp15 += A[j*lda + k] * B[15+k*lda];
+         }
+         C[j*lda] = temp0;
+         C[1  + j*lda] = temp1;
+         C[2  + j*lda] = temp2;
+         C[3  + j*lda] = temp3;
+         C[4  + j*lda] = temp4;
+         C[5  + j*lda] = temp5;
+         C[6  + j*lda] = temp6;
+         C[7  + j*lda] = temp7;
+         C[8  + j*lda] = temp8;
+         C[9  + j*lda] = temp9;
+         C[10 + j*lda] = temp10;
+         C[11 + j*lda] = temp11;
+         C[12 + j*lda] = temp12;
+         C[13 + j*lda] = temp13;
+         C[14 + j*lda] = temp14;
+         C[15 + j*lda] = temp15;
+      }
+   }
+
+   else {
+      for(j = 0; j < 32; j++) {
+         temp0  = 0; //C[16+j*lda];
+         temp1  = 0; //C[17+j*lda];
+         temp2  = 0; //C[18+j*lda];
+         temp3  = 0; //C[19+j*lda];
+         temp4  = 0; //C[20+j*lda];
+         temp5  = 0; //C[21+j*lda];
+         temp6  = 0; //C[22+j*lda];
+         temp7  = 0; //C[23+j*lda];
+         temp8  = 0; //C[24+j*lda];
+         temp9  = 0; //C[25+j*lda];
+         temp10 = 0; //C[26+j*lda];
+         temp11 = 0; //C[27+j*lda];
+         temp12 = 0; //C[28+j*lda];
+         temp13 = 0; //C[29+j*lda];
+         temp14 = 0; //C[30+j*lda];
+         temp15 = 0; //C[31+j*lda];
+         for(k = 0; k < 32; k++) {
+            temp0  += A[j*lda + k] * B[16+k*lda];
+            temp1  += A[j*lda + k] * B[17+k*lda];
+            temp2  += A[j*lda + k] * B[18+k*lda];
+            temp3  += A[j*lda + k] * B[19+k*lda];
+            temp4  += A[j*lda + k] * B[20+k*lda];
+            temp5  += A[j*lda + k] * B[21+k*lda];
+            temp6  += A[j*lda + k] * B[22+k*lda];
+            temp7  += A[j*lda + k] * B[23+k*lda];
+            temp8  += A[j*lda + k] * B[24+k*lda];
+            temp9  += A[j*lda + k] * B[25+k*lda];
+            temp10 += A[j*lda + k] * B[26+k*lda];
+            temp11 += A[j*lda + k] * B[27+k*lda];
+            temp12 += A[j*lda + k] * B[28+k*lda];
+            temp13 += A[j*lda + k] * B[29+k*lda];
+            temp14 += A[j*lda + k] * B[30+k*lda];
+            temp15 += A[j*lda + k] * B[31+k*lda];
+         }
+         C[16 + j*lda] = temp0;
+         C[17 + j*lda] = temp1;
+         C[18 + j*lda] = temp2;
+         C[19 + j*lda] = temp3;
+         C[20 + j*lda] = temp4;
+         C[21 + j*lda] = temp5;
+         C[22 + j*lda] = temp6;
+         C[23 + j*lda] = temp7;
+         C[24 + j*lda] = temp8;
+         C[25 + j*lda] = temp9;
+         C[26 + j*lda] = temp10;
+         C[27 + j*lda] = temp11;
+         C[28 + j*lda] = temp12;
+         C[29 + j*lda] = temp13;
+         C[30 + j*lda] = temp14;
+         C[31 + j*lda] = temp15;
+      }
+   }
+}
+
+//--------------------------------------------------------------------------
+// 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);
+}
+