Update LOCAL_PATCHES after libsanitizer merge.
[official-gcc.git] / libgfortran / m4 / matmul_internal.m4
blob32a1e01e12f66c6951412291f7783cd6af7a86e8
1 `void
2 'matmul_name` ('rtype` * const restrict retarray, 
3         'rtype` * const restrict a, 'rtype` * const restrict b, int try_blas,
4         int blas_limit, blas_call gemm)
6   const 'rtype_name` * restrict abase;
7   const 'rtype_name` * restrict bbase;
8   'rtype_name` * restrict dest;
10   index_type rxstride, rystride, axstride, aystride, bxstride, bystride;
11   index_type x, y, n, count, xcount, ycount;
13   assert (GFC_DESCRIPTOR_RANK (a) == 2
14           || GFC_DESCRIPTOR_RANK (b) == 2);
16 /* C[xcount,ycount] = A[xcount, count] * B[count,ycount]
18    Either A or B (but not both) can be rank 1:
20    o One-dimensional argument A is implicitly treated as a row matrix
21      dimensioned [1,count], so xcount=1.
23    o One-dimensional argument B is implicitly treated as a column matrix
24      dimensioned [count, 1], so ycount=1.
27   if (retarray->base_addr == NULL)
28     {
29       if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (a) == 1)
30         {
31           GFC_DIMENSION_SET(retarray->dim[0], 0,
32                             GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,1) - 1, 1);
33         }
34       else if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (b) == 1)
35         {
36           GFC_DIMENSION_SET(retarray->dim[0], 0,
37                             GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,0) - 1, 1);
38         }
39       else
40         {
41           GFC_DIMENSION_SET(retarray->dim[0], 0,
42                             GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,0) - 1, 1);
44           GFC_DIMENSION_SET(retarray->dim[1], 0,
45                             GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,1) - 1,
46                             GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(retarray,0));
47         }
49       retarray->base_addr
50         = xmallocarray (size0 ((array_t *) retarray), sizeof ('rtype_name`));
51       retarray->offset = 0;
52     }
53   else if (unlikely (compile_options.bounds_check))
54     {
55       index_type ret_extent, arg_extent;
57       if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (a) == 1)
58         {
59           arg_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,1);
60           ret_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(retarray,0);
61           if (arg_extent != ret_extent)
62             runtime_error ("Array bound mismatch for dimension 1 of "
63                            "array (%ld/%ld) ",
64                            (long int) ret_extent, (long int) arg_extent);
65         }
66       else if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (b) == 1)
67         {
68           arg_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,0);
69           ret_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(retarray,0);
70           if (arg_extent != ret_extent)
71             runtime_error ("Array bound mismatch for dimension 1 of "
72                            "array (%ld/%ld) ",
73                            (long int) ret_extent, (long int) arg_extent);
74         }
75       else
76         {
77           arg_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,0);
78           ret_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(retarray,0);
79           if (arg_extent != ret_extent)
80             runtime_error ("Array bound mismatch for dimension 1 of "
81                            "array (%ld/%ld) ",
82                            (long int) ret_extent, (long int) arg_extent);
84           arg_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,1);
85           ret_extent = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(retarray,1);
86           if (arg_extent != ret_extent)
87             runtime_error ("Array bound mismatch for dimension 2 of "
88                            "array (%ld/%ld) ",
89                            (long int) ret_extent, (long int) arg_extent);
90         }
91     }
93 sinclude(`matmul_asm_'rtype_code`.m4')dnl
95   if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (retarray) == 1)
96     {
97       /* One-dimensional result may be addressed in the code below
98          either as a row or a column matrix. We want both cases to
99          work. */
100       rxstride = rystride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(retarray,0);
101     }
102   else
103     {
104       rxstride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(retarray,0);
105       rystride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(retarray,1);
106     }
109   if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (a) == 1)
110     {
111       /* Treat it as a a row matrix A[1,count]. */
112       axstride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(a,0);
113       aystride = 1;
115       xcount = 1;
116       count = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,0);
117     }
118   else
119     {
120       axstride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(a,0);
121       aystride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(a,1);
123       count = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,1);
124       xcount = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(a,0);
125     }
127   if (count != GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,0))
128     {
129       if (count > 0 || GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,0) > 0)
130         runtime_error ("Incorrect extent in argument B in MATMUL intrinsic "
131                        "in dimension 1: is %ld, should be %ld",
132                        (long int) GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,0), (long int) count);
133     }
135   if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (b) == 1)
136     {
137       /* Treat it as a column matrix B[count,1] */
138       bxstride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(b,0);
140       /* bystride should never be used for 1-dimensional b.
141          The value is only used for calculation of the
142          memory by the buffer.  */
143       bystride = 256;
144       ycount = 1;
145     }
146   else
147     {
148       bxstride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(b,0);
149       bystride = GFC_DESCRIPTOR_STRIDE(b,1);
150       ycount = GFC_DESCRIPTOR_EXTENT(b,1);
151     }
153   abase = a->base_addr;
154   bbase = b->base_addr;
155   dest = retarray->base_addr;
157   /* Now that everything is set up, we perform the multiplication
158      itself.  */
160 #define POW3(x) (((float) (x)) * ((float) (x)) * ((float) (x)))
161 #define min(a,b) ((a) <= (b) ? (a) : (b))
162 #define max(a,b) ((a) >= (b) ? (a) : (b))
164   if (try_blas && rxstride == 1 && (axstride == 1 || aystride == 1)
165       && (bxstride == 1 || bystride == 1)
166       && (((float) xcount) * ((float) ycount) * ((float) count)
167           > POW3(blas_limit)))
168     {
169       const int m = xcount, n = ycount, k = count, ldc = rystride;
170       const 'rtype_name` one = 1, zero = 0;
171       const int lda = (axstride == 1) ? aystride : axstride,
172                 ldb = (bxstride == 1) ? bystride : bxstride;
174       if (lda > 0 && ldb > 0 && ldc > 0 && m > 1 && n > 1 && k > 1)
175         {
176           assert (gemm != NULL);
177           const char *transa, *transb;
178           if (try_blas & 2)
179             transa = "C";
180           else
181             transa = axstride == 1 ? "N" : "T";
183           if (try_blas & 4)
184             transb = "C";
185           else
186             transb = bxstride == 1 ? "N" : "T";
188           gemm (transa, transb , &m,
189                 &n, &k, &one, abase, &lda, bbase, &ldb, &zero, dest,
190                 &ldc, 1, 1);
191           return;
192         }
193     }
195   if (rxstride == 1 && axstride == 1 && bxstride == 1)
196     {
197       /* This block of code implements a tuned matmul, derived from
198          Superscalar GEMM-based level 3 BLAS,  Beta version 0.1
200                Bo Kagstrom and Per Ling
201                Department of Computing Science
202                Umea University
203                S-901 87 Umea, Sweden
205          from netlib.org, translated to C, and modified for matmul.m4.  */
207       const 'rtype_name` *a, *b;
208       'rtype_name` *c;
209       const index_type m = xcount, n = ycount, k = count;
211       /* System generated locals */
212       index_type a_dim1, a_offset, b_dim1, b_offset, c_dim1, c_offset,
213                  i1, i2, i3, i4, i5, i6;
215       /* Local variables */
216       'rtype_name` f11, f12, f21, f22, f31, f32, f41, f42,
217                  f13, f14, f23, f24, f33, f34, f43, f44;
218       index_type i, j, l, ii, jj, ll;
219       index_type isec, jsec, lsec, uisec, ujsec, ulsec;
220       'rtype_name` *t1;
222       a = abase;
223       b = bbase;
224       c = retarray->base_addr;
226       /* Parameter adjustments */
227       c_dim1 = rystride;
228       c_offset = 1 + c_dim1;
229       c -= c_offset;
230       a_dim1 = aystride;
231       a_offset = 1 + a_dim1;
232       a -= a_offset;
233       b_dim1 = bystride;
234       b_offset = 1 + b_dim1;
235       b -= b_offset;
237       /* Empty c first.  */
238       for (j=1; j<=n; j++)
239         for (i=1; i<=m; i++)
240           c[i + j * c_dim1] = ('rtype_name`)0;
242       /* Early exit if possible */
243       if (m == 0 || n == 0 || k == 0)
244         return;
246       /* Adjust size of t1 to what is needed.  */
247       index_type t1_dim, a_sz;
248       if (aystride == 1)
249         a_sz = rystride;
250       else
251         a_sz = a_dim1;
253       t1_dim = a_sz * 256 + b_dim1;
254       if (t1_dim > 65536)
255         t1_dim = 65536;
257       t1 = malloc (t1_dim * sizeof('rtype_name`));
259       /* Start turning the crank. */
260       i1 = n;
261       for (jj = 1; jj <= i1; jj += 512)
262         {
263           /* Computing MIN */
264           i2 = 512;
265           i3 = n - jj + 1;
266           jsec = min(i2,i3);
267           ujsec = jsec - jsec % 4;
268           i2 = k;
269           for (ll = 1; ll <= i2; ll += 256)
270             {
271               /* Computing MIN */
272               i3 = 256;
273               i4 = k - ll + 1;
274               lsec = min(i3,i4);
275               ulsec = lsec - lsec % 2;
277               i3 = m;
278               for (ii = 1; ii <= i3; ii += 256)
279                 {
280                   /* Computing MIN */
281                   i4 = 256;
282                   i5 = m - ii + 1;
283                   isec = min(i4,i5);
284                   uisec = isec - isec % 2;
285                   i4 = ll + ulsec - 1;
286                   for (l = ll; l <= i4; l += 2)
287                     {
288                       i5 = ii + uisec - 1;
289                       for (i = ii; i <= i5; i += 2)
290                         {
291                           t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) - 257] =
292                                         a[i + l * a_dim1];
293                           t1[l - ll + 2 + ((i - ii + 1) << 8) - 257] =
294                                         a[i + (l + 1) * a_dim1];
295                           t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 2) << 8) - 257] =
296                                         a[i + 1 + l * a_dim1];
297                           t1[l - ll + 2 + ((i - ii + 2) << 8) - 257] =
298                                         a[i + 1 + (l + 1) * a_dim1];
299                         }
300                       if (uisec < isec)
301                         {
302                           t1[l - ll + 1 + (isec << 8) - 257] =
303                                     a[ii + isec - 1 + l * a_dim1];
304                           t1[l - ll + 2 + (isec << 8) - 257] =
305                                     a[ii + isec - 1 + (l + 1) * a_dim1];
306                         }
307                     }
308                   if (ulsec < lsec)
309                     {
310                       i4 = ii + isec - 1;
311                       for (i = ii; i<= i4; ++i)
312                         {
313                           t1[lsec + ((i - ii + 1) << 8) - 257] =
314                                     a[i + (ll + lsec - 1) * a_dim1];
315                         }
316                     }
318                   uisec = isec - isec % 4;
319                   i4 = jj + ujsec - 1;
320                   for (j = jj; j <= i4; j += 4)
321                     {
322                       i5 = ii + uisec - 1;
323                       for (i = ii; i <= i5; i += 4)
324                         {
325                           f11 = c[i + j * c_dim1];
326                           f21 = c[i + 1 + j * c_dim1];
327                           f12 = c[i + (j + 1) * c_dim1];
328                           f22 = c[i + 1 + (j + 1) * c_dim1];
329                           f13 = c[i + (j + 2) * c_dim1];
330                           f23 = c[i + 1 + (j + 2) * c_dim1];
331                           f14 = c[i + (j + 3) * c_dim1];
332                           f24 = c[i + 1 + (j + 3) * c_dim1];
333                           f31 = c[i + 2 + j * c_dim1];
334                           f41 = c[i + 3 + j * c_dim1];
335                           f32 = c[i + 2 + (j + 1) * c_dim1];
336                           f42 = c[i + 3 + (j + 1) * c_dim1];
337                           f33 = c[i + 2 + (j + 2) * c_dim1];
338                           f43 = c[i + 3 + (j + 2) * c_dim1];
339                           f34 = c[i + 2 + (j + 3) * c_dim1];
340                           f44 = c[i + 3 + (j + 3) * c_dim1];
341                           i6 = ll + lsec - 1;
342                           for (l = ll; l <= i6; ++l)
343                             {
344                               f11 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) - 257]
345                                       * b[l + j * b_dim1];
346                               f21 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 2) << 8) - 257]
347                                       * b[l + j * b_dim1];
348                               f12 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) - 257]
349                                       * b[l + (j + 1) * b_dim1];
350                               f22 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 2) << 8) - 257]
351                                       * b[l + (j + 1) * b_dim1];
352                               f13 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) - 257]
353                                       * b[l + (j + 2) * b_dim1];
354                               f23 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 2) << 8) - 257]
355                                       * b[l + (j + 2) * b_dim1];
356                               f14 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) - 257]
357                                       * b[l + (j + 3) * b_dim1];
358                               f24 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 2) << 8) - 257]
359                                       * b[l + (j + 3) * b_dim1];
360                               f31 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 3) << 8) - 257]
361                                       * b[l + j * b_dim1];
362                               f41 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 4) << 8) - 257]
363                                       * b[l + j * b_dim1];
364                               f32 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 3) << 8) - 257]
365                                       * b[l + (j + 1) * b_dim1];
366                               f42 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 4) << 8) - 257]
367                                       * b[l + (j + 1) * b_dim1];
368                               f33 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 3) << 8) - 257]
369                                       * b[l + (j + 2) * b_dim1];
370                               f43 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 4) << 8) - 257]
371                                       * b[l + (j + 2) * b_dim1];
372                               f34 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 3) << 8) - 257]
373                                       * b[l + (j + 3) * b_dim1];
374                               f44 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 4) << 8) - 257]
375                                       * b[l + (j + 3) * b_dim1];
376                             }
377                           c[i + j * c_dim1] = f11;
378                           c[i + 1 + j * c_dim1] = f21;
379                           c[i + (j + 1) * c_dim1] = f12;
380                           c[i + 1 + (j + 1) * c_dim1] = f22;
381                           c[i + (j + 2) * c_dim1] = f13;
382                           c[i + 1 + (j + 2) * c_dim1] = f23;
383                           c[i + (j + 3) * c_dim1] = f14;
384                           c[i + 1 + (j + 3) * c_dim1] = f24;
385                           c[i + 2 + j * c_dim1] = f31;
386                           c[i + 3 + j * c_dim1] = f41;
387                           c[i + 2 + (j + 1) * c_dim1] = f32;
388                           c[i + 3 + (j + 1) * c_dim1] = f42;
389                           c[i + 2 + (j + 2) * c_dim1] = f33;
390                           c[i + 3 + (j + 2) * c_dim1] = f43;
391                           c[i + 2 + (j + 3) * c_dim1] = f34;
392                           c[i + 3 + (j + 3) * c_dim1] = f44;
393                         }
394                       if (uisec < isec)
395                         {
396                           i5 = ii + isec - 1;
397                           for (i = ii + uisec; i <= i5; ++i)
398                             {
399                               f11 = c[i + j * c_dim1];
400                               f12 = c[i + (j + 1) * c_dim1];
401                               f13 = c[i + (j + 2) * c_dim1];
402                               f14 = c[i + (j + 3) * c_dim1];
403                               i6 = ll + lsec - 1;
404                               for (l = ll; l <= i6; ++l)
405                                 {
406                                   f11 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) -
407                                           257] * b[l + j * b_dim1];
408                                   f12 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) -
409                                           257] * b[l + (j + 1) * b_dim1];
410                                   f13 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) -
411                                           257] * b[l + (j + 2) * b_dim1];
412                                   f14 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) -
413                                           257] * b[l + (j + 3) * b_dim1];
414                                 }
415                               c[i + j * c_dim1] = f11;
416                               c[i + (j + 1) * c_dim1] = f12;
417                               c[i + (j + 2) * c_dim1] = f13;
418                               c[i + (j + 3) * c_dim1] = f14;
419                             }
420                         }
421                     }
422                   if (ujsec < jsec)
423                     {
424                       i4 = jj + jsec - 1;
425                       for (j = jj + ujsec; j <= i4; ++j)
426                         {
427                           i5 = ii + uisec - 1;
428                           for (i = ii; i <= i5; i += 4)
429                             {
430                               f11 = c[i + j * c_dim1];
431                               f21 = c[i + 1 + j * c_dim1];
432                               f31 = c[i + 2 + j * c_dim1];
433                               f41 = c[i + 3 + j * c_dim1];
434                               i6 = ll + lsec - 1;
435                               for (l = ll; l <= i6; ++l)
436                                 {
437                                   f11 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) -
438                                           257] * b[l + j * b_dim1];
439                                   f21 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 2) << 8) -
440                                           257] * b[l + j * b_dim1];
441                                   f31 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 3) << 8) -
442                                           257] * b[l + j * b_dim1];
443                                   f41 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 4) << 8) -
444                                           257] * b[l + j * b_dim1];
445                                 }
446                               c[i + j * c_dim1] = f11;
447                               c[i + 1 + j * c_dim1] = f21;
448                               c[i + 2 + j * c_dim1] = f31;
449                               c[i + 3 + j * c_dim1] = f41;
450                             }
451                           i5 = ii + isec - 1;
452                           for (i = ii + uisec; i <= i5; ++i)
453                             {
454                               f11 = c[i + j * c_dim1];
455                               i6 = ll + lsec - 1;
456                               for (l = ll; l <= i6; ++l)
457                                 {
458                                   f11 += t1[l - ll + 1 + ((i - ii + 1) << 8) -
459                                           257] * b[l + j * b_dim1];
460                                 }
461                               c[i + j * c_dim1] = f11;
462                             }
463                         }
464                     }
465                 }
466             }
467         }
468       free(t1);
469       return;
470     }
471   else if (rxstride == 1 && aystride == 1 && bxstride == 1)
472     {
473       if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (a) != 1)
474         {
475           const 'rtype_name` *restrict abase_x;
476           const 'rtype_name` *restrict bbase_y;
477           'rtype_name` *restrict dest_y;
478           'rtype_name` s;
480           for (y = 0; y < ycount; y++)
481             {
482               bbase_y = &bbase[y*bystride];
483               dest_y = &dest[y*rystride];
484               for (x = 0; x < xcount; x++)
485                 {
486                   abase_x = &abase[x*axstride];
487                   s = ('rtype_name`) 0;
488                   for (n = 0; n < count; n++)
489                     s += abase_x[n] * bbase_y[n];
490                   dest_y[x] = s;
491                 }
492             }
493         }
494       else
495         {
496           const 'rtype_name` *restrict bbase_y;
497           'rtype_name` s;
499           for (y = 0; y < ycount; y++)
500             {
501               bbase_y = &bbase[y*bystride];
502               s = ('rtype_name`) 0;
503               for (n = 0; n < count; n++)
504                 s += abase[n*axstride] * bbase_y[n];
505               dest[y*rystride] = s;
506             }
507         }
508     }
509   else if (axstride < aystride)
510     {
511       for (y = 0; y < ycount; y++)
512         for (x = 0; x < xcount; x++)
513           dest[x*rxstride + y*rystride] = ('rtype_name`)0;
515       for (y = 0; y < ycount; y++)
516         for (n = 0; n < count; n++)
517           for (x = 0; x < xcount; x++)
518             /* dest[x,y] += a[x,n] * b[n,y] */
519             dest[x*rxstride + y*rystride] +=
520                                         abase[x*axstride + n*aystride] *
521                                         bbase[n*bxstride + y*bystride];
522     }
523   else if (GFC_DESCRIPTOR_RANK (a) == 1)
524     {
525       const 'rtype_name` *restrict bbase_y;
526       'rtype_name` s;
528       for (y = 0; y < ycount; y++)
529         {
530           bbase_y = &bbase[y*bystride];
531           s = ('rtype_name`) 0;
532           for (n = 0; n < count; n++)
533             s += abase[n*axstride] * bbase_y[n*bxstride];
534           dest[y*rxstride] = s;
535         }
536     }
537   else
538     {
539       const 'rtype_name` *restrict abase_x;
540       const 'rtype_name` *restrict bbase_y;
541       'rtype_name` *restrict dest_y;
542       'rtype_name` s;
544       for (y = 0; y < ycount; y++)
545         {
546           bbase_y = &bbase[y*bystride];
547           dest_y = &dest[y*rystride];
548           for (x = 0; x < xcount; x++)
549             {
550               abase_x = &abase[x*axstride];
551               s = ('rtype_name`) 0;
552               for (n = 0; n < count; n++)
553                 s += abase_x[n*aystride] * bbase_y[n*bxstride];
554               dest_y[x*rxstride] = s;
555             }
556         }
557     }
559 #undef POW3
560 #undef min
561 #undef max