]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/nnue/layers/affine_transform.h
Fix compilation after recent merge.
[stockfish] / src / nnue / layers / affine_transform.h
index 424fad5650f164b5c013ad775b3867b3109eb579..44fa5d00a434f8285dea2357e8e6889cfdd8aed6 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
+  Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED
 #define NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED
 
+#include <cstdint>
 #include <iostream>
+
 #include "../nnue_common.h"
+#include "simd.h"
+
+/*
+  This file contains the definition for a fully connected layer (aka affine transform).
+
+    - expected use-case is for when PaddedInputDimensions == 32 and InputDimensions <= 32.
+      - that's why AVX512 is hard to implement
+    - expected use-case is small layers
+    - inputs are processed in chunks of 4, weights are respectively transposed
+    - accumulation happens directly to int32s
+*/
 
 namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
 
-  // Affine transformation layer
-  template <typename PreviousLayer, IndexType OutDims>
-  class AffineTransform {
+// Fallback implementation for older/other architectures.
+// Requires the input to be padded to at least 16 values.
+#if !defined(USE_SSSE3)
+template<IndexType InputDimensions, IndexType PaddedInputDimensions, IndexType OutputDimensions>
+static void affine_transform_non_ssse3(std::int32_t*       output,
+                                       const std::int8_t*  weights,
+                                       const std::int32_t* biases,
+                                       const std::uint8_t* input) {
+    #if defined(USE_SSE2) || defined(USE_NEON_DOTPROD) || defined(USE_NEON)
+        #if defined(USE_SSE2)
+    // At least a multiple of 16, with SSE2.
+    constexpr IndexType NumChunks   = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 16) / 16;
+    const __m128i       Zeros       = _mm_setzero_si128();
+    const auto          inputVector = reinterpret_cast<const __m128i*>(input);
+
+        #elif defined(USE_NEON_DOTPROD)
+    constexpr IndexType NumChunks   = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 16) / 16;
+    const auto          inputVector = reinterpret_cast<const int8x16_t*>(input);
+
+        #elif defined(USE_NEON)
+    constexpr IndexType NumChunks   = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 16) / 16;
+    const auto          inputVector = reinterpret_cast<const int8x8_t*>(input);
+        #endif
+
+    for (IndexType i = 0; i < OutputDimensions; ++i)
+    {
+        const IndexType offset = i * PaddedInputDimensions;
+
+        #if defined(USE_SSE2)
+        __m128i    sumLo = _mm_cvtsi32_si128(biases[i]);
+        __m128i    sumHi = Zeros;
+        const auto row   = reinterpret_cast<const __m128i*>(&weights[offset]);
+        for (IndexType j = 0; j < NumChunks; ++j)
+        {
+            __m128i row_j           = _mm_load_si128(&row[j]);
+            __m128i input_j         = _mm_load_si128(&inputVector[j]);
+            __m128i extendedRowLo   = _mm_srai_epi16(_mm_unpacklo_epi8(row_j, row_j), 8);
+            __m128i extendedRowHi   = _mm_srai_epi16(_mm_unpackhi_epi8(row_j, row_j), 8);
+            __m128i extendedInputLo = _mm_unpacklo_epi8(input_j, Zeros);
+            __m128i extendedInputHi = _mm_unpackhi_epi8(input_j, Zeros);
+            __m128i productLo       = _mm_madd_epi16(extendedRowLo, extendedInputLo);
+            __m128i productHi       = _mm_madd_epi16(extendedRowHi, extendedInputHi);
+            sumLo                   = _mm_add_epi32(sumLo, productLo);
+            sumHi                   = _mm_add_epi32(sumHi, productHi);
+        }
+        __m128i sum           = _mm_add_epi32(sumLo, sumHi);
+        __m128i sumHigh_64    = _mm_shuffle_epi32(sum, _MM_SHUFFLE(1, 0, 3, 2));
+        sum                   = _mm_add_epi32(sum, sumHigh_64);
+        __m128i sum_second_32 = _mm_shufflelo_epi16(sum, _MM_SHUFFLE(1, 0, 3, 2));
+        sum                   = _mm_add_epi32(sum, sum_second_32);
+        output[i]             = _mm_cvtsi128_si32(sum);
+
+        #elif defined(USE_NEON_DOTPROD)
+        int32x4_t  sum = {biases[i]};
+        const auto row = reinterpret_cast<const int8x16_t*>(&weights[offset]);
+        for (IndexType j = 0; j < NumChunks; ++j)
+        {
+            sum = vdotq_s32(sum, inputVector[j], row[j]);
+        }
+        output[i] = vaddvq_s32(sum);
+
+        #elif defined(USE_NEON)
+        int32x4_t  sum = {biases[i]};
+        const auto row = reinterpret_cast<const int8x8_t*>(&weights[offset]);
+        for (IndexType j = 0; j < NumChunks; ++j)
+        {
+            int16x8_t product = vmull_s8(inputVector[j * 2], row[j * 2]);
+            product           = vmlal_s8(product, inputVector[j * 2 + 1], row[j * 2 + 1]);
+            sum               = vpadalq_s16(sum, product);
+        }
+        output[i] = sum[0] + sum[1] + sum[2] + sum[3];
+
+        #endif
+    }
+    #else
+    std::memcpy(output, biases, sizeof(std::int32_t) * OutputDimensions);
+
+    // Traverse weights in transpose order to take advantage of input sparsity
+    for (IndexType i = 0; i < InputDimensions; ++i)
+        if (input[i])
+        {
+            const std::int8_t* w  = &weights[i];
+            const int          in = input[i];
+            for (IndexType j = 0; j < OutputDimensions; ++j)
+                output[j] += w[j * PaddedInputDimensions] * in;
+        }
+    #endif
+}
+#endif
+
+template<IndexType InDims, IndexType OutDims>
+class AffineTransform {
    public:
     // Input/output type
-    using InputType = typename PreviousLayer::OutputType;
+    using InputType  = std::uint8_t;
     using OutputType = std::int32_t;
-    static_assert(std::is_same<InputType, std::uint8_t>::value, "");
 
     // Number of input/output dimensions
-    static constexpr IndexType InputDimensions =
-        PreviousLayer::OutputDimensions;
+    static constexpr IndexType InputDimensions  = InDims;
     static constexpr IndexType OutputDimensions = OutDims;
-    static constexpr IndexType PaddedInputDimensions =
-        ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, MaxSimdWidth);
-#if defined (USE_AVX512)
-    static constexpr const IndexType OutputSimdWidth = SimdWidth / 2;
-#elif defined (USE_SSSE3)
-    static constexpr const IndexType OutputSimdWidth = SimdWidth / 4;
-#endif
 
-    // Size of forward propagation buffer used in this layer
-    static constexpr std::size_t SelfBufferSize =
-        ceil_to_multiple(OutputDimensions * sizeof(OutputType), CacheLineSize);
+    static constexpr IndexType PaddedInputDimensions =
+      ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, MaxSimdWidth);
+    static constexpr IndexType PaddedOutputDimensions =
+      ceil_to_multiple<IndexType>(OutputDimensions, MaxSimdWidth);
 
-    // Size of the forward propagation buffer used from the input layer to this layer
-    static constexpr std::size_t BufferSize =
-        PreviousLayer::BufferSize + SelfBufferSize;
+    using OutputBuffer = OutputType[PaddedOutputDimensions];
 
     // Hash value embedded in the evaluation file
-    static constexpr std::uint32_t get_hash_value() {
-      std::uint32_t hashValue = 0xCC03DAE4u;
-      hashValue += OutputDimensions;
-      hashValue ^= PreviousLayer::get_hash_value() >> 1;
-      hashValue ^= PreviousLayer::get_hash_value() << 31;
-      return hashValue;
+    static constexpr std::uint32_t get_hash_value(std::uint32_t prevHash) {
+        std::uint32_t hashValue = 0xCC03DAE4u;
+        hashValue += OutputDimensions;
+        hashValue ^= prevHash >> 1;
+        hashValue ^= prevHash << 31;
+        return hashValue;
     }
 
-    // Read network parameters
-    bool read_parameters(std::istream& stream) {
-      if (!previousLayer.read_parameters(stream)) return false;
-      for (std::size_t i = 0; i < OutputDimensions; ++i)
-        biases[i] = read_little_endian<BiasType>(stream);
-      for (std::size_t i = 0; i < OutputDimensions * PaddedInputDimensions; ++i)
-#if !defined (USE_SSSE3)
-        weights[i] = read_little_endian<WeightType>(stream);
-#else
-        weights[
-          (i / 4) % (PaddedInputDimensions / 4) * OutputDimensions * 4 +
-          i / PaddedInputDimensions * 4 +
-          i % 4
-        ] = read_little_endian<WeightType>(stream);
-
-      // Determine if eights of weight and input products can be summed using 16bits
-      // without saturation. We assume worst case combinations of 0 and 127 for all inputs.
-      if (OutputDimensions > 1 && !stream.fail())
-      {
-          canSaturate16.count = 0;
-#if !defined(USE_VNNI)
-          for (IndexType i = 0; i < PaddedInputDimensions; i += 16)
-              for (IndexType j = 0; j < OutputDimensions; ++j)
-                  for (int x = 0; x < 2; ++x)
-                  {
-                      WeightType* w = &weights[i * OutputDimensions + j * 4 + x * 2];
-                      int sum[2] = {0, 0};
-                      for (int k = 0; k < 8; ++k)
-                      {
-                          IndexType idx = k / 2 * OutputDimensions * 4 + k % 2;
-                          sum[w[idx] < 0] += w[idx];
-                      }
-                      for (int sign : { -1, 1 })
-                          while (sign * sum[sign == -1] > 258)
-                          {
-                              int maxK = 0, maxW = 0;
-                              for (int k = 0; k < 8; ++k)
-                              {
-                                  IndexType idx = k / 2 * OutputDimensions * 4 + k % 2;
-                                  if (maxW < sign * w[idx])
-                                      maxK = k, maxW = sign * w[idx];
-                              }
-
-                              IndexType idx = maxK / 2 * OutputDimensions * 4 + maxK % 2;
-                              sum[sign == -1] -= w[idx];
-                              canSaturate16.add(j, i + maxK / 2 * 4 + maxK % 2 + x * 2, w[idx]);
-                              w[idx] = 0;
-                          }
-                  }
-
-          // Non functional optimization for faster more linear access
-          std::sort(canSaturate16.ids, canSaturate16.ids + canSaturate16.count,
-                    [](const typename CanSaturate::Entry& e1, const typename CanSaturate::Entry& e2)
-                    { return e1.in == e2.in ? e1.out < e2.out : e1.in < e2.in; });
-#endif
-      }
-#endif
-
-      return !stream.fail();
+    static constexpr IndexType get_weight_index_scrambled(IndexType i) {
+        return (i / 4) % (PaddedInputDimensions / 4) * OutputDimensions * 4
+             + i / PaddedInputDimensions * 4 + i % 4;
     }
 
-    // Forward propagation
-    const OutputType* propagate(
-        const TransformedFeatureType* transformedFeatures, char* buffer) const {
-      const auto input = previousLayer.propagate(
-          transformedFeatures, buffer + SelfBufferSize);
-
-#if defined (USE_AVX512)
-
-      [[maybe_unused]] const __m512i Ones512 = _mm512_set1_epi16(1);
-
-      [[maybe_unused]] auto m512_hadd = [](__m512i sum, int bias) -> int {
-        return _mm512_reduce_add_epi32(sum) + bias;
-      };
-
-      [[maybe_unused]] auto m512_add_dpbusd_epi32 = [=](__m512i& acc, __m512i a, __m512i b) {
-#if defined (USE_VNNI)
-        acc = _mm512_dpbusd_epi32(acc, a, b);
+    static constexpr IndexType get_weight_index(IndexType i) {
+#if defined(USE_SSSE3)
+        return get_weight_index_scrambled(i);
 #else
-        __m512i product0 = _mm512_maddubs_epi16(a, b);
-        product0 = _mm512_madd_epi16(product0, Ones512);
-        acc = _mm512_add_epi32(acc, product0);
-#endif
-      };
-
-      [[maybe_unused]] auto m512_add_dpbusd_epi32x4 = [=](__m512i& acc, __m512i a0, __m512i b0, __m512i a1, __m512i b1,
-                                                                        __m512i a2, __m512i b2, __m512i a3, __m512i b3) {
-#if defined (USE_VNNI)
-        acc = _mm512_dpbusd_epi32(acc, a0, b0);
-        acc = _mm512_dpbusd_epi32(acc, a1, b1);
-        acc = _mm512_dpbusd_epi32(acc, a2, b2);
-        acc = _mm512_dpbusd_epi32(acc, a3, b3);
-#else
-        __m512i product0 = _mm512_maddubs_epi16(a0, b0);
-        __m512i product1 = _mm512_maddubs_epi16(a1, b1);
-        __m512i product2 = _mm512_maddubs_epi16(a2, b2);
-        __m512i product3 = _mm512_maddubs_epi16(a3, b3);
-        product0 = _mm512_add_epi16(product0, product1);
-        product2 = _mm512_add_epi16(product2, product3);
-        product0 = _mm512_add_epi16(product0, product2);
-        product0 = _mm512_madd_epi16(product0, Ones512);
-        acc = _mm512_add_epi32(acc, product0);
-#endif
-      };
-
+        return i;
 #endif
-#if defined (USE_AVX2)
-
-      [[maybe_unused]] const __m256i Ones256 = _mm256_set1_epi16(1);
-
-      [[maybe_unused]] auto m256_hadd = [](__m256i sum, int bias) -> int {
-        __m128i sum128 = _mm_add_epi32(_mm256_castsi256_si128(sum), _mm256_extracti128_si256(sum, 1));
-        sum128 = _mm_add_epi32(sum128, _mm_shuffle_epi32(sum128, _MM_PERM_BADC));
-        sum128 = _mm_add_epi32(sum128, _mm_shuffle_epi32(sum128, _MM_PERM_CDAB));
-        return _mm_cvtsi128_si32(sum128) + bias;
-      };
-
-      [[maybe_unused]] auto m256_add_dpbusd_epi32 = [=](__m256i& acc, __m256i a, __m256i b) {
-#if defined (USE_VNNI)
-        acc = _mm256_dpbusd_epi32(acc, a, b);
-#else
-        __m256i product0 = _mm256_maddubs_epi16(a, b);
-        product0 = _mm256_madd_epi16(product0, Ones256);
-        acc = _mm256_add_epi32(acc, product0);
-#endif
-      };
-
-      [[maybe_unused]] auto m256_add_dpbusd_epi32x4 = [=](__m256i& acc, __m256i a0, __m256i b0, __m256i a1, __m256i b1,
-                                                                        __m256i a2, __m256i b2, __m256i a3, __m256i b3) {
-#if defined (USE_VNNI)
-        acc = _mm256_dpbusd_epi32(acc, a0, b0);
-        acc = _mm256_dpbusd_epi32(acc, a1, b1);
-        acc = _mm256_dpbusd_epi32(acc, a2, b2);
-        acc = _mm256_dpbusd_epi32(acc, a3, b3);
-#else
-        __m256i product0 = _mm256_maddubs_epi16(a0, b0);
-        __m256i product1 = _mm256_maddubs_epi16(a1, b1);
-        __m256i product2 = _mm256_maddubs_epi16(a2, b2);
-        __m256i product3 = _mm256_maddubs_epi16(a3, b3);
-        product0 = _mm256_add_epi16(product0, product1);
-        product2 = _mm256_add_epi16(product2, product3);
-        product0 = _mm256_add_epi16(product0, product2);
-        product0 = _mm256_madd_epi16(product0, Ones256);
-        acc = _mm256_add_epi32(acc, product0);
-#endif
-      };
-
-#endif
-#if defined (USE_SSSE3)
-
-      [[maybe_unused]] const __m128i Ones128 = _mm_set1_epi16(1);
-
-      [[maybe_unused]] auto m128_hadd = [](__m128i sum, int bias) -> int {
-        sum = _mm_add_epi32(sum, _mm_shuffle_epi32(sum, 0x4E)); //_MM_PERM_BADC
-        sum = _mm_add_epi32(sum, _mm_shuffle_epi32(sum, 0xB1)); //_MM_PERM_CDAB
-        return _mm_cvtsi128_si32(sum) + bias;
-      };
-
-      [[maybe_unused]] auto m128_add_dpbusd_epi32 = [=](__m128i& acc, __m128i a, __m128i b) {
-        __m128i product0 = _mm_maddubs_epi16(a, b);
-        product0 = _mm_madd_epi16(product0, Ones128);
-        acc = _mm_add_epi32(acc, product0);
-      };
-
-      [[maybe_unused]] auto m128_add_dpbusd_epi32x4 = [=](__m128i& acc, __m128i a0, __m128i b0, __m128i a1, __m128i b1,
-                                                                        __m128i a2, __m128i b2, __m128i a3, __m128i b3) {
-        __m128i product0 = _mm_maddubs_epi16(a0, b0);
-        __m128i product1 = _mm_maddubs_epi16(a1, b1);
-        __m128i product2 = _mm_maddubs_epi16(a2, b2);
-        __m128i product3 = _mm_maddubs_epi16(a3, b3);
-        product0 = _mm_add_epi16(product0, product1);
-        product2 = _mm_add_epi16(product2, product3);
-        product0 = _mm_add_epi16(product0, product2);
-        product0 = _mm_madd_epi16(product0, Ones128);
-        acc = _mm_add_epi32(acc, product0);
-      };
-
-#endif
-
-#if defined (USE_AVX512)
-      using vec_t = __m512i;
-      #define vec_setzero _mm512_setzero_si512
-      #define vec_set_32 _mm512_set1_epi32
-      auto& vec_add_dpbusd_32 = m512_add_dpbusd_epi32;
-      auto& vec_add_dpbusd_32x4 = m512_add_dpbusd_epi32x4;
-      auto& vec_hadd = m512_hadd;
-#elif defined (USE_AVX2)
-      using vec_t = __m256i;
-      #define vec_setzero _mm256_setzero_si256
-      #define vec_set_32 _mm256_set1_epi32
-      auto& vec_add_dpbusd_32 = m256_add_dpbusd_epi32;
-      auto& vec_add_dpbusd_32x4 = m256_add_dpbusd_epi32x4;
-      auto& vec_hadd = m256_hadd;
-#elif defined (USE_SSSE3)
-      using vec_t = __m128i;
-      #define vec_setzero _mm_setzero_si128
-      #define vec_set_32 _mm_set1_epi32
-      auto& vec_add_dpbusd_32 = m128_add_dpbusd_epi32;
-      auto& vec_add_dpbusd_32x4 = m128_add_dpbusd_epi32x4;
-      auto& vec_hadd = m128_hadd;
-#endif
-
-#if defined (USE_SSSE3)
-
-      const auto output = reinterpret_cast<OutputType*>(buffer);
-      const auto inputVector = reinterpret_cast<const vec_t*>(input);
-
-      static_assert(OutputDimensions % OutputSimdWidth == 0 || OutputDimensions == 1);
-
-      // OutputDimensions is either 1 or a multiple of SimdWidth
-      // because then it is also an input dimension.
-      if constexpr (OutputDimensions % OutputSimdWidth == 0)
-      {
-          constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / 4;
-
-          const auto input32 = reinterpret_cast<const std::int32_t*>(input);
-          vec_t* outptr = reinterpret_cast<vec_t*>(output);
-          std::memcpy(output, biases, OutputDimensions * sizeof(OutputType));
-
-          for (int i = 0; i < (int)NumChunks - 3; i += 4)
-          {
-              const vec_t in0 = vec_set_32(input32[i + 0]);
-              const vec_t in1 = vec_set_32(input32[i + 1]);
-              const vec_t in2 = vec_set_32(input32[i + 2]);
-              const vec_t in3 = vec_set_32(input32[i + 3]);
-              const auto col0 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[(i + 0) * OutputDimensions * 4]);
-              const auto col1 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[(i + 1) * OutputDimensions * 4]);
-              const auto col2 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[(i + 2) * OutputDimensions * 4]);
-              const auto col3 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[(i + 3) * OutputDimensions * 4]);
-              for (int j = 0; j * OutputSimdWidth < OutputDimensions; ++j)
-                  vec_add_dpbusd_32x4(outptr[j], in0, col0[j], in1, col1[j], in2, col2[j], in3, col3[j]);
-          }
-          for (int i = 0; i < canSaturate16.count; ++i)
-              output[canSaturate16.ids[i].out] += input[canSaturate16.ids[i].in] * canSaturate16.ids[i].w;
-      }
-      else if constexpr (OutputDimensions == 1)
-      {
-#if defined (USE_AVX512)
-          if constexpr (PaddedInputDimensions % (SimdWidth * 2) != 0)
-          {
-              constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / SimdWidth;
-              const auto inputVector256 = reinterpret_cast<const __m256i*>(input);
-
-              __m256i sum0 = _mm256_setzero_si256();
-              const auto row0 = reinterpret_cast<const __m256i*>(&weights[0]);
-
-              for (int j = 0; j < (int)NumChunks; ++j)
-              {
-                  const __m256i in = inputVector256[j];
-                  m256_add_dpbusd_epi32(sum0, in, row0[j]);
-              }
-              output[0] = m256_hadd(sum0, biases[0]);
-          }
-          else
-#endif
-          {
-#if defined (USE_AVX512)
-              constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / (SimdWidth * 2);
-#else
-              constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / SimdWidth;
-#endif
-              vec_t sum0 = vec_setzero();
-              const auto row0 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[0]);
-
-              for (int j = 0; j < (int)NumChunks; ++j)
-              {
-                  const vec_t in = inputVector[j];
-                  vec_add_dpbusd_32(sum0, in, row0[j]);
-              }
-              output[0] = vec_hadd(sum0, biases[0]);
-          }
-      }
-
-#else
-
-// Use old implementation for the other architectures.
-
-      auto output = reinterpret_cast<OutputType*>(buffer);
+    }
 
-#if defined(USE_SSE2)
-      constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / SimdWidth;
-      const __m128i Zeros = _mm_setzero_si128();
-      const auto inputVector = reinterpret_cast<const __m128i*>(input);
+    // Read network parameters
+    bool read_parameters(std::istream& stream) {
+        read_little_endian<BiasType>(stream, biases, OutputDimensions);
+        for (IndexType i = 0; i < OutputDimensions * PaddedInputDimensions; ++i)
+            weights[get_weight_index(i)] = read_little_endian<WeightType>(stream);
 
-#elif defined(USE_MMX)
-      constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / SimdWidth;
-      const __m64 Zeros = _mm_setzero_si64();
-      const auto inputVector = reinterpret_cast<const __m64*>(input);
+        return !stream.fail();
+    }
 
-#elif defined(USE_NEON)
-      constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / SimdWidth;
-      const auto inputVector = reinterpret_cast<const int8x8_t*>(input);
-#endif
+    // Write network parameters
+    bool write_parameters(std::ostream& stream) const {
+        write_little_endian<BiasType>(stream, biases, OutputDimensions);
 
-      for (IndexType i = 0; i < OutputDimensions; ++i) {
-        const IndexType offset = i * PaddedInputDimensions;
+        for (IndexType i = 0; i < OutputDimensions * PaddedInputDimensions; ++i)
+            write_little_endian<WeightType>(stream, weights[get_weight_index(i)]);
 
-#if defined(USE_SSE2)
-        __m128i sumLo = _mm_cvtsi32_si128(biases[i]);
-        __m128i sumHi = Zeros;
-        const auto row = reinterpret_cast<const __m128i*>(&weights[offset]);
-        for (IndexType j = 0; j < NumChunks; ++j) {
-          __m128i row_j = _mm_load_si128(&row[j]);
-          __m128i input_j = _mm_load_si128(&inputVector[j]);
-          __m128i extendedRowLo = _mm_srai_epi16(_mm_unpacklo_epi8(row_j, row_j), 8);
-          __m128i extendedRowHi = _mm_srai_epi16(_mm_unpackhi_epi8(row_j, row_j), 8);
-          __m128i extendedInputLo = _mm_unpacklo_epi8(input_j, Zeros);
-          __m128i extendedInputHi = _mm_unpackhi_epi8(input_j, Zeros);
-          __m128i productLo = _mm_madd_epi16(extendedRowLo, extendedInputLo);
-          __m128i productHi = _mm_madd_epi16(extendedRowHi, extendedInputHi);
-          sumLo = _mm_add_epi32(sumLo, productLo);
-          sumHi = _mm_add_epi32(sumHi, productHi);
-        }
-        __m128i sum = _mm_add_epi32(sumLo, sumHi);
-        __m128i sumHigh_64 = _mm_shuffle_epi32(sum, _MM_SHUFFLE(1, 0, 3, 2));
-        sum = _mm_add_epi32(sum, sumHigh_64);
-        __m128i sum_second_32 = _mm_shufflelo_epi16(sum, _MM_SHUFFLE(1, 0, 3, 2));
-        sum = _mm_add_epi32(sum, sum_second_32);
-        output[i] = _mm_cvtsi128_si32(sum);
-
-#elif defined(USE_MMX)
-        __m64 sumLo = _mm_cvtsi32_si64(biases[i]);
-        __m64 sumHi = Zeros;
-        const auto row = reinterpret_cast<const __m64*>(&weights[offset]);
-        for (IndexType j = 0; j < NumChunks; ++j) {
-          __m64 row_j = row[j];
-          __m64 input_j = inputVector[j];
-          __m64 extendedRowLo = _mm_srai_pi16(_mm_unpacklo_pi8(row_j, row_j), 8);
-          __m64 extendedRowHi = _mm_srai_pi16(_mm_unpackhi_pi8(row_j, row_j), 8);
-          __m64 extendedInputLo = _mm_unpacklo_pi8(input_j, Zeros);
-          __m64 extendedInputHi = _mm_unpackhi_pi8(input_j, Zeros);
-          __m64 productLo = _mm_madd_pi16(extendedRowLo, extendedInputLo);
-          __m64 productHi = _mm_madd_pi16(extendedRowHi, extendedInputHi);
-          sumLo = _mm_add_pi32(sumLo, productLo);
-          sumHi = _mm_add_pi32(sumHi, productHi);
+        return !stream.fail();
+    }
+    // Forward propagation
+    void propagate(const InputType* input, OutputType* output) const {
+
+#if defined(USE_SSSE3)
+
+        if constexpr (OutputDimensions > 1)
+        {
+
+    #if defined(USE_AVX512)
+            using vec_t = __m512i;
+        #define vec_setzero _mm512_setzero_si512
+        #define vec_set_32 _mm512_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m512_add_dpbusd_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32x2 Simd::m512_add_dpbusd_epi32x2
+        #define vec_hadd Simd::m512_hadd
+    #elif defined(USE_AVX2)
+            using vec_t = __m256i;
+        #define vec_setzero _mm256_setzero_si256
+        #define vec_set_32 _mm256_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m256_add_dpbusd_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32x2 Simd::m256_add_dpbusd_epi32x2
+        #define vec_hadd Simd::m256_hadd
+    #elif defined(USE_SSSE3)
+            using vec_t = __m128i;
+        #define vec_setzero _mm_setzero_si128
+        #define vec_set_32 _mm_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m128_add_dpbusd_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32x2 Simd::m128_add_dpbusd_epi32x2
+        #define vec_hadd Simd::m128_hadd
+    #endif
+
+            static constexpr IndexType OutputSimdWidth = sizeof(vec_t) / sizeof(OutputType);
+
+            static_assert(OutputDimensions % OutputSimdWidth == 0);
+
+            constexpr IndexType NumChunks = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 8) / 4;
+            constexpr IndexType NumRegs   = OutputDimensions / OutputSimdWidth;
+
+            const auto   input32 = reinterpret_cast<const std::int32_t*>(input);
+            const vec_t* biasvec = reinterpret_cast<const vec_t*>(biases);
+            vec_t        acc[NumRegs];
+            for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
+                acc[k] = biasvec[k];
+
+            for (IndexType i = 0; i < NumChunks; i += 2)
+            {
+                const vec_t in0 = vec_set_32(input32[i + 0]);
+                const vec_t in1 = vec_set_32(input32[i + 1]);
+                const auto  col0 =
+                  reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[(i + 0) * OutputDimensions * 4]);
+                const auto col1 =
+                  reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[(i + 1) * OutputDimensions * 4]);
+                for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
+                    vec_add_dpbusd_32x2(acc[k], in0, col0[k], in1, col1[k]);
+            }
+
+            vec_t* outptr = reinterpret_cast<vec_t*>(output);
+            for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
+                outptr[k] = acc[k];
+
+    #undef vec_setzero
+    #undef vec_set_32
+    #undef vec_add_dpbusd_32
+    #undef vec_add_dpbusd_32x2
+    #undef vec_hadd
         }
-        __m64 sum = _mm_add_pi32(sumLo, sumHi);
-        sum = _mm_add_pi32(sum, _mm_unpackhi_pi32(sum, sum));
-        output[i] = _mm_cvtsi64_si32(sum);
-
-#elif defined(USE_NEON)
-        int32x4_t sum = {biases[i]};
-        const auto row = reinterpret_cast<const int8x8_t*>(&weights[offset]);
-        for (IndexType j = 0; j < NumChunks; ++j) {
-          int16x8_t product = vmull_s8(inputVector[j * 2], row[j * 2]);
-          product = vmlal_s8(product, inputVector[j * 2 + 1], row[j * 2 + 1]);
-          sum = vpadalq_s16(sum, product);
+        else if constexpr (OutputDimensions == 1)
+        {
+
+    // We cannot use AVX512 for the last layer because there are only 32 inputs
+    // and the buffer is not padded to 64 elements.
+    #if defined(USE_AVX2)
+            using vec_t = __m256i;
+        #define vec_setzero _mm256_setzero_si256
+        #define vec_set_32 _mm256_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m256_add_dpbusd_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32x2 Simd::m256_add_dpbusd_epi32x2
+        #define vec_hadd Simd::m256_hadd
+    #elif defined(USE_SSSE3)
+            using vec_t = __m128i;
+        #define vec_setzero _mm_setzero_si128
+        #define vec_set_32 _mm_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m128_add_dpbusd_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32x2 Simd::m128_add_dpbusd_epi32x2
+        #define vec_hadd Simd::m128_hadd
+    #endif
+
+            const auto inputVector = reinterpret_cast<const vec_t*>(input);
+
+            static constexpr IndexType InputSimdWidth = sizeof(vec_t) / sizeof(InputType);
+
+            static_assert(PaddedInputDimensions % InputSimdWidth == 0);
+
+            constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / InputSimdWidth;
+            vec_t               sum0      = vec_setzero();
+            const auto          row0      = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights[0]);
+
+            for (int j = 0; j < int(NumChunks); ++j)
+            {
+                const vec_t in = inputVector[j];
+                vec_add_dpbusd_32(sum0, in, row0[j]);
+            }
+            output[0] = vec_hadd(sum0, biases[0]);
+
+    #undef vec_setzero
+    #undef vec_set_32
+    #undef vec_add_dpbusd_32
+    #undef vec_add_dpbusd_32x2
+    #undef vec_hadd
         }
-        output[i] = sum[0] + sum[1] + sum[2] + sum[3];
-
 #else
-        OutputType sum = biases[i];
-        for (IndexType j = 0; j < InputDimensions; ++j) {
-          sum += weights[offset + j] * input[j];
-        }
-        output[i] = sum;
-#endif
-
-      }
-#if defined(USE_MMX)
-      _mm_empty();
-#endif
-
+        // Use old implementation for the other architectures.
+        affine_transform_non_ssse3<InputDimensions, PaddedInputDimensions, OutputDimensions>(
+          output, weights, biases, input);
 #endif
-
-      return output;
     }
 
    private:
-    using BiasType = OutputType;
+    using BiasType   = OutputType;
     using WeightType = std::int8_t;
 
-    PreviousLayer previousLayer;
-
     alignas(CacheLineSize) BiasType biases[OutputDimensions];
     alignas(CacheLineSize) WeightType weights[OutputDimensions * PaddedInputDimensions];
-#if defined (USE_SSSE3)
-    struct CanSaturate {
-        int count;
-        struct Entry {
-            uint16_t out;
-            uint16_t in;
-            int8_t w;
-        } ids[PaddedInputDimensions * OutputDimensions * 3 / 4];
-
-        void add(int i, int j, int8_t w) {
-            ids[count].out = i;
-            ids[count].in = j;
-            ids[count].w = w;
-            ++count;
-        }
-    } canSaturate16;
-#endif
-  };
+};
 
 }  // namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers
 
-#endif // #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED
+#endif  // #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED