Fixed AVX compiled bug

AlexeyAB

2018-08-12 b1dddf02ccf8dcfaadee4e8a5ed8726725ec1b93

 src/gemm.c

@@ -318,6 +318,22 @@
#include <immintrin.h>
#include <smmintrin.h>

static inline __int32 _mm256_extract_epi64(__m256i a, const int index) {
    return a.m256i_i64[index];
}

static inline __int32 _mm256_extract_epi32(__m256i a, const int index) {
    return a.m256i_i32[index];
}

static inline float _castu32_f32(uint32_t a) {
    return *((float *)&a);
}

static inline float _mm256_extract_float32(__m256 a, const int index) {
    return _castu32_f32(_mm256_extract_epi32(_mm256_castps_si256(a), index));
}

#else    // Linux GCC/Clang
#include <x86intrin.h>
#include <ammintrin.h>
@@ -325,6 +341,14 @@
#include <smmintrin.h>
#include <cpuid.h>

static inline float _castu32_f32(uint32_t a) {
    return *((float *)&a);
}

static inline float _mm256_extract_float32(__m256 a, const int index) {
    return _castu32_f32(_mm256_extract_epi32(_mm256_castps_si256(a), index));
}

void asm_cpuid(uint32_t* abcd, uint32_t eax)
{
    uint32_t ebx = 0, edx = 0, ecx = 0;
@@ -429,7 +453,7 @@
}


void convolution_2d(int w, int h, int ksize, int n, int c, int pad, int stride,
void convolution_2d_old(int w, int h, int ksize, int n, int c, int pad, int stride,
    float *weights, float *input, float *output)
{
    int out_h = (h + 2 * pad - ksize) / stride + 1;    // output_height=input_height for stride=1 and pad=1
@@ -477,6 +501,130 @@
    }
}

void convolution_2d(int w, int h, int ksize, int n, int c, int pad, int stride,
    float *weights, float *input, float *output, float *mean)
{
    int out_h = (h + 2 * pad - ksize) / stride + 1;    // output_height=input_height for stride=1 and pad=1
    int out_w = (w + 2 * pad - ksize) / stride + 1;    // output_width=input_width for stride=1 and pad=1
    int i, f, j;

#if defined(_OPENMP)
    static int max_num_threads = 0;
    if (max_num_threads == 0) {
        max_num_threads = omp_get_max_threads();
        omp_set_num_threads(4);// max_num_threads / 2);
    }
#endif

    //convolution_2d_old(w, h, ksize, n, c, pad, stride, weights, input, output);

    __m256i all256_sing1 = _mm256_set_epi32(0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000, 0x80000000);
    for (i = 0; i < ksize*ksize*n*c; i+=8) {
        *((__m256*)&weights[i]) = _mm256_and_ps(*((__m256*)&weights[i]), _mm256_castsi256_ps(all256_sing1));
    }

    for (i = 0; i < w*h*c; i += 8) {
        //*((__m256*)&input[i]) = _mm256_and_ps(*((__m256*)&input[i]), _mm256_castsi256_ps(all256_sing1));
    }


    //__m256i all256_last_zero = _mm256_set1_epi32(0xFFFFFFFF);
    //all256_last_zero.m256i_i32[7] = 0;
    __m256i all256_last_zero =
        _mm256_set_epi32(0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0xFFFFFFFF, 0x0);

    __m256i idx256 = _mm256_set_epi32(0, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1);
    //__m256 all256_sing1 = _mm256_set1_ps(0x80000000);
    __m256 all256_one = _mm256_set1_ps(1);
    __m256i all256i_one = _mm256_set1_epi32(1);

    ///__m256i src256 = _mm256_loadu_si256((__m256i *)(&src[i]));
    ///__m256i result256 = _mm256_and_si256(src256, all256_sing1); // check sign in 8 x 32-bit floats

    int fil;
    // filter index
#pragma omp parallel for      // "omp parallel for" - automatic parallelization of loop by using OpenMP
    for (fil = 0; fil < n; ++fil) {
        int chan, y, x, f_y, f_x;
        float cur_mean = fabs(mean[fil]);
        __m256 mean256 = _mm256_set1_ps(cur_mean);
        // channel index
        //for (chan = 0; chan < c; ++chan)
            // input - y
            for (y = 0; y < h; ++y)
                // input - x
                for (x = 0; x < w-8; x+=8)
                {
                    int const output_index = fil*w*h + y*w + x;
                    float sum = 0;
                    __m256 sum256 = _mm256_set1_ps(0);

                    for (chan = 0; chan < c; ++chan) {
                        int const weights_pre_index = fil*c*ksize*ksize + chan*ksize*ksize;
                        int const input_pre_index = chan*w*h;


                        // filter - y
                        for (f_y = 0; f_y < ksize; ++f_y)
                        {
                            int input_y = y + f_y - pad;
                            //__m256 in = *((__m256*)&input[input_pre_index + input_y*w]);
                            if (input_y < 0 || input_y >= h) continue;
                            //__m256 in = _mm256_loadu_ps(&input[input_pre_index + input_y*w + x - pad]);

                            // filter - x
                            for (f_x = 0; f_x < ksize; ++f_x)
                            {
                                int input_x = x + f_x - pad;
                                //if (input_y < 0 || input_x < 0 || input_y >= h || input_x >= w) continue;

                                int input_index = input_pre_index + input_y*w + input_x;
                                int weights_index = weights_pre_index + f_y*ksize + f_x;
                                //if (input_y < 0 || input_y >= h) continue;

                                //sum += input[input_index] * weights[weights_index];

                                __m256 in = *((__m256*)&input[input_index]);
                                __m256 w = _mm256_set1_ps(weights[weights_index]);
                                //__m256 w_sign = _mm256_and_ps(w, _mm256_castsi256_ps(all256_sing1)); // check sign in 8 x 32-bit floats
                                __m256 xor256 = _mm256_xor_ps(w, in);
                                //printf("\n xor256_1 = %f, xor256_2 = %f \n", xor256.m256_f32[0], xor256.m256_f32[1]);
                                //printf("\n in = %f, w = %f, xor256 = %f \n", in.m256_f32[0], w_sign.m256_f32[0], xor256.m256_f32[0]);

                                //__m256 pn1 = _mm256_and_ps(_mm256_castsi256_ps(all256i_one), xor256);


                                //sum256 = xor256;
                                sum256 = _mm256_add_ps(xor256, sum256);
                                //printf("\n --- \n");
                                //printf("\n 0 = %f, 1 = %f, 2 = %f, 3 = %f, 4 = %f, 5 = %f, 6 = %f, 7 = %f \n", in.m256_f32[0], in.m256_f32[1], in.m256_f32[2], in.m256_f32[3], in.m256_f32[4], in.m256_f32[5], in.m256_f32[6], in.m256_f32[7]);

                                if (f_x < ksize-1) {
                                    //in = _mm256_permutevar8x32_ps(in, idx256);
                                    //in = _mm256_and_ps(in, _mm256_castsi256_ps(all256_last_zero));
                                }
                            }
                        }
                    }
                    // l.output[filters][width][height] +=
                    //        state.input[channels][width][height] *
                    //        l.weights[filters][channels][filter_width][filter_height];
                    //output[output_index] += sum;

                    sum256 = _mm256_mul_ps(sum256, mean256);
                    //printf("\n cur_mean = %f, sum256 = %f, sum256 = %f, in = %f \n",
                    //    cur_mean, sum256.m256_f32[0], sum256.m256_f32[1], input[input_pre_index]);

                    //__m256 out = *((__m256*)&output[output_index]);
                    //out = _mm256_add_ps(out, sum256);
                    //*((__m256*)&output[output_index]) = out;
                    *((__m256*)&output[output_index]) = sum256;

                    //_mm256_storeu_ps(&C[i*ldc + j], result256);
                }
    }
}



// http://graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html
@@ -516,10 +664,14 @@
static inline int popcnt256_custom(__m256i n) {
    __m256i val = count256(n);

    return val.m256i_i64[0] +
    val.m256i_i64[1] +
    val.m256i_i64[2] +
    val.m256i_i64[3];
    //return val.m256i_i64[0] +
    //val.m256i_i64[1] +
    //val.m256i_i64[2] +
    //val.m256i_i64[3];
    return _mm256_extract_epi64(val, 0)
        + _mm256_extract_epi64(val, 1)
        + _mm256_extract_epi64(val, 2)
        + _mm256_extract_epi64(val, 3);
}

void gemm_nn_custom_bin_mean_transposed(int M, int N, int K, float ALPHA_UNUSED,
@@ -533,7 +685,7 @@
    static int max_num_threads = 0;
    if (max_num_threads == 0) {
        max_num_threads = omp_get_max_threads();
        omp_set_num_threads(max_num_threads / 2);
        //omp_set_num_threads(max_num_threads / 2);
    }
#endif

@@ -564,10 +716,14 @@
            }

            // count of 1 bits
            count = count_sum.m256i_i64[0] +
                count_sum.m256i_i64[1] +
                count_sum.m256i_i64[2] +
                count_sum.m256i_i64[3];
            //count = count_sum.m256i_i64[0] +
            //    count_sum.m256i_i64[1] +
            //    count_sum.m256i_i64[2] +
             //   count_sum.m256i_i64[3];
            count = _mm256_extract_epi64(count_sum, 0)
                + _mm256_extract_epi64(count_sum, 1)
                + _mm256_extract_epi64(count_sum, 2)
                + _mm256_extract_epi64(count_sum, 3);

            int f1 = (K % bit_step == 0) ? 0 : (bit_step - (K % bit_step));
            count = count - f1;    // remove extra bits (from empty space for align only)
@@ -616,15 +772,15 @@
                    int col_index = (h * width_col + w)*ldb_align + c;   // transposed & aligned

                    //data_col[col_index] = data_im[im_col + width*(im_row + height*c_im)];
                    __m256 src256 = _mm256_loadu_ps((__m256i *)(&data_im[im_col + width*(im_row + height*c_im)]));
                    data_col[col_index + ldb_align * 0] = src256.m256_f32[0];
                    data_col[col_index + ldb_align * 1] = src256.m256_f32[1];
                    data_col[col_index + ldb_align * 2] = src256.m256_f32[2];
                    data_col[col_index + ldb_align * 3] = src256.m256_f32[3];
                    data_col[col_index + ldb_align * 4] = src256.m256_f32[4];
                    data_col[col_index + ldb_align * 5] = src256.m256_f32[5];
                    data_col[col_index + ldb_align * 6] = src256.m256_f32[6];
                    data_col[col_index + ldb_align * 7] = src256.m256_f32[7];
                    __m256 src256 = _mm256_loadu_ps((float *)(&data_im[im_col + width*(im_row + height*c_im)]));
                    data_col[col_index + ldb_align * 0] = _mm256_extract_float32(src256, 0);// src256.m256_f32[0];
                    data_col[col_index + ldb_align * 1] = _mm256_extract_float32(src256, 1);// src256.m256_f32[1];
                    data_col[col_index + ldb_align * 2] = _mm256_extract_float32(src256, 2);// src256.m256_f32[2];
                    data_col[col_index + ldb_align * 3] = _mm256_extract_float32(src256, 3);// src256.m256_f32[3];
                    data_col[col_index + ldb_align * 4] = _mm256_extract_float32(src256, 4);// src256.m256_f32[4];
                    data_col[col_index + ldb_align * 5] = _mm256_extract_float32(src256, 5);// src256.m256_f32[5];
                    data_col[col_index + ldb_align * 6] = _mm256_extract_float32(src256, 6);// src256.m256_f32[6];
                    data_col[col_index + ldb_align * 7] = _mm256_extract_float32(src256, 7);// src256.m256_f32[7];

                    //_mm256_storeu_ps(&data_col[col_index], src256);
                }
@@ -731,7 +887,7 @@
                    int col_index = (c * height_col + h) * width_col + w;

                    //data_col[col_index] = data_im[im_col + width*(im_row + height*c_im)];
                    __m256 src256 = _mm256_loadu_ps((__m256i *)(&data_im[im_col + width*(im_row + height*c_im)]));
                    __m256 src256 = _mm256_loadu_ps((float *)(&data_im[im_col + width*(im_row + height*c_im)]));
                    _mm256_storeu_ps(&data_col[col_index], src256);
                }

@@ -809,13 +965,13 @@
        for (i = 0; i < n-8; i += 8) {
            //x[i] = (x[i]>0) ? x[i] : .1*x[i];

            __m256 src256 = _mm256_loadu_ps((__m256 *)(&x[i]));
            __m256 src256 = _mm256_loadu_ps(&x[i]);
            __m256 mult256 = _mm256_mul_ps((src256), all256_01); // mult * 0.1

            __m256i sign256 = _mm256_and_si256(_mm256_castps_si256(src256), all256_sing1); // check sign in 8 x 32-bit floats

            __m256 result256 = _mm256_blendv_ps(src256, mult256, _mm256_castsi256_ps(sign256)); // (sign>0) ? src : mult;
            _mm256_storeu_ps((__m256 *)(&x[i]), result256);
            _mm256_storeu_ps(&x[i], result256);
        }

        for (; i < n; ++i) {
@@ -922,7 +1078,7 @@


void convolution_2d(int w, int h, int ksize, int n, int c, int pad, int stride,
    float *weights, float *input, float *output)
    float *weights, float *input, float *output, float *mean)
{
    int out_h = (h + 2 * pad - ksize) / stride + 1;    // output_height=input_height for stride=1 and pad=1
    int out_w = (w + 2 * pad - ksize) / stride + 1;    // output_width=input_width for stride=1 and pad=1