source: icGREP/icgrep-devel/icgrep/kernels/p2s_kernel.cpp @ 6184

Last change on this file since 6184 was 6184, checked in by nmedfort, 12 months ago

Initial version of PipelineKernel? + revised StreamSet? model.

File size: 11.7 KB
Line 
1#include "p2s_kernel.h"
2#include <kernels/streamset.h>
3#include <kernels/kernel_builder.h>
4#include <toolchain/toolchain.h>
5#include <llvm/Support/Compiler.h>
6
7namespace llvm { class Value; }
8
9using namespace llvm;
10
11namespace kernel{
12       
13void p2s_step(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & iBuilder, Value * p0, Value * p1, Value * hi_mask, unsigned shift, Value * &s1, Value * &s0) {
14    Value * t0 = iBuilder->simd_if(1, hi_mask, p0, iBuilder->simd_srli(16, p1, shift));
15    Value * t1 = iBuilder->simd_if(1, hi_mask, iBuilder->simd_slli(16, p0, shift), p1);
16    s1 = iBuilder->esimd_mergeh(8, t1, t0);
17    s0 = iBuilder->esimd_mergel(8, t1, t0);
18}
19
20inline void p2s(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & iBuilder, Value * p[], Value * s[], cc::BitNumbering basisNumbering = cc::BitNumbering::LittleEndian) {
21    Value * bit00004444[2];
22    Value * bit22226666[2];
23    Value * bit11115555[2];
24    Value * bit33337777[2];
25    if (basisNumbering == cc::BitNumbering::BigEndian) {
26        p2s_step(iBuilder, p[0], p[4], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit00004444[1], bit00004444[0]);
27        p2s_step(iBuilder, p[1], p[5], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit11115555[1], bit11115555[0]);
28        p2s_step(iBuilder, p[2], p[6], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit22226666[1], bit22226666[0]);
29        p2s_step(iBuilder, p[3], p[7], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit33337777[1], bit33337777[0]);
30    }  else {
31        p2s_step(iBuilder, p[7], p[3], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit00004444[1], bit00004444[0]);
32        p2s_step(iBuilder, p[6], p[2], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit11115555[1], bit11115555[0]);
33        p2s_step(iBuilder, p[5], p[1], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit22226666[1], bit22226666[0]);
34        p2s_step(iBuilder, p[4], p[0], iBuilder->simd_himask(8), 4, bit33337777[1], bit33337777[0]);
35    }
36    Value * bit00224466[4];
37    Value * bit11335577[4];
38    for (unsigned j = 0; j<2; j++) {
39        p2s_step(iBuilder, bit00004444[j], bit22226666[j],iBuilder->simd_himask(4), 2, bit00224466[2*j+1], bit00224466[2*j]);
40        p2s_step(iBuilder, bit11115555[j], bit33337777[j],iBuilder->simd_himask(4), 2, bit11335577[2*j+1], bit11335577[2*j]);
41    }
42    for (unsigned j = 0; j<4; j++) {
43        p2s_step(iBuilder, bit00224466[j], bit11335577[j], iBuilder->simd_himask(2), 1, s[2*j+1], s[2*j]);
44    }
45}
46
47
48
49
50               
51void P2SKernel::generateDoBlockMethod(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & b) {
52    const auto numOfStreams = getStreamBinding("basisBits").getNumElements();
53    Value * p_bitblock[8];
54    // todo: generalize this to the nearest pow 2?
55    for (unsigned i = 0; i < 8; i++) {
56        if (i < numOfStreams) {
57            p_bitblock[i] = b->loadInputStreamBlock("basisBits", b->getInt32(i));
58        } else {
59            p_bitblock[i] = ConstantVector::getNullValue(b->getBitBlockType());
60        }
61
62    }
63    Value * s_bytepack[8];
64    p2s(b, p_bitblock, s_bytepack, mBasisSetNumbering);
65    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
66        b->storeOutputStreamPack("byteStream", b->getInt32(0), b->getInt32(j), s_bytepack[j]);
67    }
68}
69
70
71void P2SMultipleStreamsKernel::generateDoBlockMethod(const std::unique_ptr<kernel::KernelBuilder> &b) {
72    Value * input[8];
73    unsigned k = 0;
74    for (unsigned i = 0; i < getNumOfStreamInputs(); ++i) {
75        const auto m = getInputStreamSet(i)->getNumElements();
76        for (unsigned j = 0; j < m; j++) {
77            input[k++] = b->loadInputStreamBlock("basisBits_" + std::to_string(i), b->getInt32(j));
78        }
79    }
80    assert (k <= 8);
81    while (k < 8) {
82        input[k++] = ConstantVector::getNullValue(b->getBitBlockType());
83    }
84
85    Value * output[8];
86    p2s(b, input, output, mBasisSetNumbering);
87    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
88        b->storeOutputStreamPack("byteStream", b->getInt32(0), b->getInt32(j), output[j]);
89    }
90}
91
92
93inline Value * partial_sum_popcounts(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & iBuilder, const unsigned fw, Value * popcounts) {
94    Value * summed_counts = popcounts;
95    const auto count = iBuilder->getBitBlockWidth() / fw;
96    for (unsigned move = 1; move < count; move *= 2) {
97        summed_counts = iBuilder->simd_add(fw, summed_counts, iBuilder->mvmd_slli(fw, summed_counts, move));
98    }
99    return summed_counts;
100}
101
102void P2SKernelWithCompressedOutput::generateDoBlockMethod(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & b) {
103    IntegerType * i32 = b->getInt32Ty();
104    PointerType * bitBlockPtrTy = PointerType::get(b->getBitBlockType(), 0);
105    unsigned const unitsPerRegister = b->getBitBlockWidth()/8;
106
107    Value * basisBits[8];
108    for (unsigned i = 0; i < 8; i++) {
109        basisBits[i] = b->loadInputStreamBlock("basisBits", b->getInt32(i));
110    }
111    Value * bytePack[8];
112    p2s(b, basisBits, bytePack, mBasisSetNumbering);
113
114    Value * const fieldCounts = b->loadInputStreamBlock("fieldCounts", b->getInt32(0));
115    Value * unitCounts = partial_sum_popcounts(b, unitsPerRegister, fieldCounts);
116
117    Value * output_ptr = b->getOutputStreamBlockPtr("byteStream", b->getInt32(0));
118    output_ptr = b->CreatePointerCast(output_ptr, b->getInt8PtrTy());
119    Value * offset = b->getInt32(0);
120    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
121        b->CreateStore(bytePack[j], b->CreateBitCast(b->CreateGEP(output_ptr, offset), bitBlockPtrTy));
122        offset = b->CreateZExt(b->CreateExtractElement(unitCounts, b->getInt32(j)), i32);
123    }
124
125    Value * unitsGenerated = b->getProducedItemCount("byteStream"); // units generated to buffer
126    unitsGenerated = b->CreateAdd(unitsGenerated, b->CreateZExt(offset, b->getSizeTy()));
127    b->setProducedItemCount("byteStream", unitsGenerated);
128}
129
130void P2S16Kernel::generateDoBlockMethod(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & b) {
131    Value * hi_input[8];
132    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
133        const unsigned idx = mBasisSetNumbering == cc::BitNumbering::LittleEndian ? j + 8 : j;
134        hi_input[j] = b->loadInputStreamBlock("basisBits", b->getInt32(idx));
135    }
136    Value * hi_bytes[8];
137    p2s(b, hi_input, hi_bytes, mBasisSetNumbering);
138    Value * lo_input[8];
139    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
140        const unsigned idx = mBasisSetNumbering == cc::BitNumbering::LittleEndian ? j : j + 8;
141        lo_input[j] = b->loadInputStreamBlock("basisBits", b->getInt32(idx));
142    }
143    Value * lo_bytes[8];
144    p2s(b, lo_input, lo_bytes, mBasisSetNumbering);
145    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
146        Value * merge0 = b->bitCast(b->esimd_mergel(8, hi_bytes[j], lo_bytes[j]));
147        Value * merge1 = b->bitCast(b->esimd_mergeh(8, hi_bytes[j], lo_bytes[j]));
148        b->storeOutputStreamPack("i16Stream", b->getInt32(0), b->getInt32(2 * j), merge0);
149        b->storeOutputStreamPack("i16Stream", b->getInt32(0), b->getInt32(2 * j + 1), merge1);
150    }
151}
152   
153void P2S16KernelWithCompressedOutput::generateDoBlockMethod(const std::unique_ptr<KernelBuilder> & b) {
154    IntegerType * i32Ty = b->getInt32Ty();
155    PointerType * int16PtrTy = b->getInt16Ty()->getPointerTo();
156    PointerType * bitBlockPtrTy = b->getBitBlockType()->getPointerTo();
157    ConstantInt * blockMask = b->getSize(b->getBitBlockWidth() - 1);
158    unsigned const unitsPerRegister = b->getBitBlockWidth()/16;
159   
160    Value * hi_input[8];
161    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
162        const unsigned idx = mBasisSetNumbering == cc::BitNumbering::LittleEndian ? j + 8 : j;
163        hi_input[j] = b->loadInputStreamBlock("basisBits", b->getInt32(idx));
164    }
165    Value * hi_bytes[8];
166    p2s(b, hi_input, hi_bytes, mBasisSetNumbering);
167
168    Value * lo_input[8];
169    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
170        const unsigned idx = mBasisSetNumbering == cc::BitNumbering::LittleEndian ? j : j + 8;
171        lo_input[j] = b->loadInputStreamBlock("basisBits", b->getInt32(idx));
172    }
173    Value * lo_bytes[8];
174    p2s(b, lo_input, lo_bytes, mBasisSetNumbering);
175
176    Value * const fieldCounts = b->loadInputStreamBlock("fieldCounts", b->getInt32(0));
177    Value * unitCounts = partial_sum_popcounts(b, unitsPerRegister, fieldCounts);
178   
179    Value * outputPtr = b->getOutputStreamBlockPtr("i16Stream", b->getInt32(0));
180    outputPtr = b->CreatePointerCast(outputPtr, int16PtrTy);
181    Value * const i16UnitsGenerated = b->getProducedItemCount("i16Stream"); // units generated to buffer
182    outputPtr = b->CreateGEP(outputPtr, b->CreateAnd(i16UnitsGenerated, blockMask));
183
184    Value * offset = b->getInt32(0);
185
186    for (unsigned j = 0; j < 8; ++j) {
187        Value * const merge0 = b->bitCast(b->esimd_mergel(8, hi_bytes[j], lo_bytes[j]));
188        b->CreateAlignedStore(merge0, b->CreateBitCast(b->CreateGEP(outputPtr, offset), bitBlockPtrTy), 1);
189        Value * const nextOffset1 = b->CreateZExt(b->CreateExtractElement(unitCounts, b->getInt32(2 * j)), i32Ty);
190        if (LLVM_UNLIKELY(codegen::DebugOptionIsSet(codegen::EnableAsserts))) {
191            b->CreateAssert(b->CreateICmpULE(offset, nextOffset1), "deletion offset is not monotonically non-decreasing");
192        }
193        Value * const merge1 = b->bitCast(b->esimd_mergeh(8, hi_bytes[j], lo_bytes[j]));
194        b->CreateAlignedStore(merge1, b->CreateBitCast(b->CreateGEP(outputPtr, nextOffset1), bitBlockPtrTy), 1);
195        Value * const nextOffset2 = b->CreateZExt(b->CreateExtractElement(unitCounts, b->getInt32(2 * j + 1)), i32Ty);
196        if (LLVM_UNLIKELY(codegen::DebugOptionIsSet(codegen::EnableAsserts))) {
197            b->CreateAssert(b->CreateICmpULE(nextOffset1, nextOffset2), "deletion offset is not monotonically non-decreasing");
198        }
199        offset = nextOffset2;
200    }
201
202    Value * const i16UnitsFinal = b->CreateAdd(i16UnitsGenerated, b->CreateZExt(offset, b->getSizeTy()));
203    b->setProducedItemCount("i16Stream", i16UnitsFinal);
204}
205
206
207
208
209P2SKernel::P2SKernel(const std::unique_ptr<kernel::KernelBuilder> &, StreamSet * basisBits, StreamSet * byteStream, cc::BitNumbering numbering)
210: BlockOrientedKernel("p2s" + cc::numberingSuffix(numbering),
211{Binding{"basisBits", basisBits}},
212{Binding{"byteStream", byteStream}},
213{}, {}, {}),
214mBasisSetNumbering(numbering) {
215
216}
217
218P2SMultipleStreamsKernel::P2SMultipleStreamsKernel(const std::unique_ptr<kernel::KernelBuilder> &b,
219                                                   const StreamSets & inputStreams,
220                                                   StreamSet * const outputStream,
221                                                   cc::BitNumbering basisNumbering)
222: BlockOrientedKernel("p2sMultipleStreams" + cc::numberingSuffix(basisNumbering),
223{},
224{Binding{"byteStream", outputStream}},
225{}, {}, {}),
226mBasisSetNumbering(basisNumbering) {
227    for (unsigned i = 0; i < inputStreams.size(); i++) {
228        mInputStreamSets.emplace_back("basisBits_" + std::to_string(i), inputStreams[i]);
229    }
230}
231
232P2SKernelWithCompressedOutput::P2SKernelWithCompressedOutput(const std::unique_ptr<kernel::KernelBuilder> & b, cc::BitNumbering numbering)
233: BlockOrientedKernel("p2s_compress" + cc::numberingSuffix(numbering),
234{Binding{b->getStreamSetTy(8, 1), "basisBits"}, Binding{b->getStreamSetTy(1, 1), "fieldCounts"}},
235{Binding{b->getStreamSetTy(1, 8), "byteStream", BoundedRate(0, 1)}},
236{}, {}, {}),
237mBasisSetNumbering(numbering) {
238
239}
240
241P2S16Kernel::P2S16Kernel(const std::unique_ptr<kernel::KernelBuilder> &, StreamSet *u16bits, StreamSet *u16bytes, cc::BitNumbering numbering)
242: BlockOrientedKernel("p2s_16" + cc::numberingSuffix(numbering),
243{Binding{"basisBits", u16bits}},
244{Binding{"i16Stream", u16bytes}},
245{}, {}, {}),
246mBasisSetNumbering(numbering) {
247
248}
249
250P2S16KernelWithCompressedOutput::P2S16KernelWithCompressedOutput(const std::unique_ptr<kernel::KernelBuilder> &,
251                                                                 StreamSet * basisBits, StreamSet * fieldCounts, StreamSet * i16Stream,
252                                                                 cc::BitNumbering numbering)
253: BlockOrientedKernel("p2s_16_compress" + cc::numberingSuffix(numbering),
254{Binding{"basisBits", basisBits},
255Binding{"fieldCounts", fieldCounts}},
256{Binding{"i16Stream", i16Stream, BoundedRate(0, 1)}},
257{}, {}, {}),
258mBasisSetNumbering(numbering) {
259
260}
261
262
263}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.