]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/nnue/layers/affine_transform.h
Affine transform robust implementation
[stockfish] / src / nnue / layers / affine_transform.h
index 985ee71a4193e571f9ecdddfc144ca4c2c571aea..adf152eea5b8894fcdf26cdfebffcdbd602b5d7f 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
+  Copyright (C) 2004-2021 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
@@ -41,6 +41,11 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
     static constexpr IndexType kOutputDimensions = OutputDimensions;
     static constexpr IndexType kPaddedInputDimensions =
         CeilToMultiple<IndexType>(kInputDimensions, kMaxSimdWidth);
+#if defined (USE_AVX512)
+    static constexpr const IndexType kOutputSimdWidth = kSimdWidth / 2;
+#elif defined (USE_SSSE3)
+    static constexpr const IndexType kOutputSimdWidth = kSimdWidth / 4;
+#endif
 
     // Size of forward propagation buffer used in this layer
     static constexpr std::size_t kSelfBufferSize =
@@ -62,11 +67,61 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
    // Read network parameters
     bool ReadParameters(std::istream& stream) {
       if (!previous_layer_.ReadParameters(stream)) return false;
-      stream.read(reinterpret_cast<char*>(biases_),
-                  kOutputDimensions * sizeof(BiasType));
-      stream.read(reinterpret_cast<char*>(weights_),
-                  kOutputDimensions * kPaddedInputDimensions *
-                  sizeof(WeightType));
+      for (std::size_t i = 0; i < kOutputDimensions; ++i)
+        biases_[i] = read_little_endian<BiasType>(stream);
+      for (std::size_t i = 0; i < kOutputDimensions * kPaddedInputDimensions; ++i)
+#if !defined (USE_SSSE3)
+        weights_[i] = read_little_endian<WeightType>(stream);
+#else
+        weights_[
+          (i / 4) % (kPaddedInputDimensions / 4) * kOutputDimensions * 4 +
+          i / kPaddedInputDimensions * 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 (kOutputDimensions > 1 && !stream.fail())
+      {
+          canSaturate16.count = 0;
+#if !defined(USE_VNNI)
+          for (IndexType i = 0; i < kPaddedInputDimensions; i += 16)
+              for (IndexType j = 0; j < kOutputDimensions; ++j)
+                  for (int x = 0; x < 2; ++x)
+                  {
+                      WeightType* w = &weights_[i * kOutputDimensions + j * 4 + x * 2];
+                      int sum[2] = {0, 0};
+                      for (int k = 0; k < 8; ++k)
+                      {
+                          IndexType idx = k / 2 * kOutputDimensions * 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 * kOutputDimensions * 4 + k % 2;
+                                  if (maxW < sign * w[idx])
+                                      maxK = k, maxW = sign * w[idx];
+                              }
+
+                              IndexType idx = maxK / 2 * kOutputDimensions * 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();
     }
 
@@ -75,105 +130,246 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
         const TransformedFeatureType* transformed_features, char* buffer) const {
       const auto input = previous_layer_.Propagate(
           transformed_features, buffer + kSelfBufferSize);
+
+#if defined (USE_AVX512)
+
+      [[maybe_unused]] const __m512i kOnes512 = _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);
+#else
+        __m512i product0 = _mm512_maddubs_epi16(a, b);
+        product0 = _mm512_madd_epi16(product0, kOnes512);
+        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, kOnes512);
+        acc = _mm512_add_epi32(acc, product0);
+#endif
+      };
+
+#endif
+#if defined (USE_AVX2)
+
+      [[maybe_unused]] const __m256i kOnes256 = _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, kOnes256);
+        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, kOnes256);
+        acc = _mm256_add_epi32(acc, product0);
+#endif
+      };
+
+#endif
+#if defined (USE_SSSE3)
+
+      [[maybe_unused]] const __m128i kOnes128 = _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, kOnes128);
+        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_adds_epi16(product0, product1);
+        product2 = _mm_adds_epi16(product2, product3);
+        product0 = _mm_adds_epi16(product0, product2);
+        product0 = _mm_madd_epi16(product0, kOnes128);
+        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 input_vector = reinterpret_cast<const vec_t*>(input);
+
+      static_assert(kOutputDimensions % kOutputSimdWidth == 0 || kOutputDimensions == 1);
+
+      // kOutputDimensions is either 1 or a multiple of kSimdWidth
+      // because then it is also an input dimension.
+      if constexpr (kOutputDimensions % kOutputSimdWidth == 0)
+      {
+          constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / 4;
+
+          const auto input32 = reinterpret_cast<const std::int32_t*>(input);
+          vec_t* outptr = reinterpret_cast<vec_t*>(output);
+          std::memcpy(output, biases_, kOutputDimensions * sizeof(OutputType));
+
+          for (int i = 0; i < (int)kNumChunks - 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) * kOutputDimensions * 4]);
+              const auto col1 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights_[(i + 1) * kOutputDimensions * 4]);
+              const auto col2 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights_[(i + 2) * kOutputDimensions * 4]);
+              const auto col3 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights_[(i + 3) * kOutputDimensions * 4]);
+              for (int j = 0; j * kOutputSimdWidth < kOutputDimensions; ++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 (kOutputDimensions == 1)
+      {
+#if defined (USE_AVX512)
+          if constexpr (kPaddedInputDimensions % (kSimdWidth * 2) != 0)
+          {
+              constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / kSimdWidth;
+              const auto input_vector256 = 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)kNumChunks; ++j)
+              {
+                  const __m256i in = input_vector256[j];
+                  m256_add_dpbusd_epi32(sum0, in, row0[j]);
+              }
+              output[0] = m256_hadd(sum0, biases_[0]);
+          }
+          else
+#endif
+          {
+#if defined (USE_AVX512)
+              constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / (kSimdWidth * 2);
+#else
+              constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / kSimdWidth;
+#endif
+              vec_t sum0 = vec_setzero();
+              const auto row0 = reinterpret_cast<const vec_t*>(&weights_[0]);
+
+              for (int j = 0; j < (int)kNumChunks; ++j)
+              {
+                  const vec_t in = input_vector[j];
+                  vec_add_dpbusd_32(sum0, in, row0[j]);
+              }
+              output[0] = vec_hadd(sum0, biases_[0]);
+          }
+      }
 
-  #if defined(USE_AVX512)
-      constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / (kSimdWidth * 2);
-      const __m512i kOnes = _mm512_set1_epi16(1);
-      const auto input_vector = reinterpret_cast<const __m512i*>(input);
+#else
 
-  #elif defined(USE_AVX2)
-      constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / kSimdWidth;
-      const __m256i kOnes = _mm256_set1_epi16(1);
-      const auto input_vector = reinterpret_cast<const __m256i*>(input);
+// Use old implementation for the other architectures.
+
+      auto output = reinterpret_cast<OutputType*>(buffer);
 
-  #elif defined(USE_SSE2)
+#if defined(USE_SSE2)
       constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / kSimdWidth;
-  #ifndef USE_SSSE3
       const __m128i kZeros = _mm_setzero_si128();
-  #else
-      const __m128i kOnes = _mm_set1_epi16(1);
-  #endif
       const auto input_vector = reinterpret_cast<const __m128i*>(input);
 
-  #elif defined(USE_MMX)
+#elif defined(USE_MMX)
       constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / kSimdWidth;
       const __m64 kZeros = _mm_setzero_si64();
       const auto input_vector = reinterpret_cast<const __m64*>(input);
 
-  #elif defined(USE_NEON)
+#elif defined(USE_NEON)
       constexpr IndexType kNumChunks = kPaddedInputDimensions / kSimdWidth;
       const auto input_vector = reinterpret_cast<const int8x8_t*>(input);
-  #endif
+#endif
 
       for (IndexType i = 0; i < kOutputDimensions; ++i) {
         const IndexType offset = i * kPaddedInputDimensions;
 
-  #if defined(USE_AVX512)
-        __m512i sum = _mm512_setzero_si512();
-        const auto row = reinterpret_cast<const __m512i*>(&weights_[offset]);
-        for (IndexType j = 0; j < kNumChunks; ++j) {
-            __m512i product = _mm512_maddubs_epi16(_mm512_loadA_si512(&input_vector[j]), _mm512_load_si512(&row[j]));
-            product = _mm512_madd_epi16(product, kOnes);
-            sum = _mm512_add_epi32(sum, product);
-        }
-
-        // Note: Changing kMaxSimdWidth from 32 to 64 breaks loading existing networks.
-        // As a result kPaddedInputDimensions may not be an even multiple of 64(512bit)
-        // and we have to do one more 256bit chunk.
-        if (kPaddedInputDimensions != kNumChunks * kSimdWidth * 2)
-        {
-            const auto iv256  = reinterpret_cast<const __m256i*>(&input_vector[kNumChunks]);
-            const auto row256 = reinterpret_cast<const __m256i*>(&row[kNumChunks]);
-            __m256i product256 = _mm256_maddubs_epi16(_mm256_loadA_si256(&iv256[0]), _mm256_load_si256(&row256[0]));
-            product256 = _mm256_madd_epi16(product256, _mm256_set1_epi16(1));
-            sum = _mm512_add_epi32(sum, _mm512_zextsi256_si512(product256));
-        }
-        output[i] = _mm512_reduce_add_epi32(sum) + biases_[i];
-
-  #elif defined(USE_AVX2)
-        __m256i sum = _mm256_setzero_si256();
-        const auto row = reinterpret_cast<const __m256i*>(&weights_[offset]);
-        for (IndexType j = 0; j < kNumChunks; ++j) {
-          __m256i product = _mm256_maddubs_epi16(_mm256_loadA_si256(&input_vector[j]), _mm256_load_si256(&row[j]));
-          product = _mm256_madd_epi16(product, kOnes);
-          sum = _mm256_add_epi32(sum, product);
-        }
-        __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));
-        output[i] = _mm_cvtsi128_si32(sum128) + biases_[i];
-
-  #elif defined(USE_SSSE3)
-        __m128i sum = _mm_setzero_si128();
-        const auto row = reinterpret_cast<const __m128i*>(&weights_[offset]);
-        for (int j = 0; j < (int)kNumChunks - 1; j += 2) {
-          __m128i product0 = _mm_maddubs_epi16(_mm_load_si128(&input_vector[j]), _mm_load_si128(&row[j]));
-          product0 = _mm_madd_epi16(product0, kOnes);
-          sum = _mm_add_epi32(sum, product0);
-          __m128i product1 = _mm_maddubs_epi16(_mm_load_si128(&input_vector[j+1]), _mm_load_si128(&row[j+1]));
-          product1 = _mm_madd_epi16(product1, kOnes);
-          sum = _mm_add_epi32(sum, product1);
-        }
-        if (kNumChunks & 0x1) {
-          __m128i product = _mm_maddubs_epi16(_mm_load_si128(&input_vector[kNumChunks-1]), _mm_load_si128(&row[kNumChunks-1]));
-          product = _mm_madd_epi16(product, kOnes);
-          sum = _mm_add_epi32(sum, product);
-        }
-        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
-        output[i] = _mm_cvtsi128_si32(sum) + biases_[i];
-
-  #elif defined(USE_SSE2)
+#if defined(USE_SSE2)
         __m128i sum_lo = _mm_cvtsi32_si128(biases_[i]);
         __m128i sum_hi = kZeros;
         const auto row = reinterpret_cast<const __m128i*>(&weights_[offset]);
         for (IndexType j = 0; j < kNumChunks; ++j) {
           __m128i row_j = _mm_load_si128(&row[j]);
           __m128i input_j = _mm_load_si128(&input_vector[j]);
-          __m128i row_signs = _mm_cmpgt_epi8(kZeros, row_j);
-          __m128i extended_row_lo = _mm_unpacklo_epi8(row_j, row_signs);
-          __m128i extended_row_hi = _mm_unpackhi_epi8(row_j, row_signs);
+          __m128i extended_row_lo = _mm_srai_epi16(_mm_unpacklo_epi8(row_j, row_j), 8);
+          __m128i extended_row_hi = _mm_srai_epi16(_mm_unpackhi_epi8(row_j, row_j), 8);
           __m128i extended_input_lo = _mm_unpacklo_epi8(input_j, kZeros);
           __m128i extended_input_hi = _mm_unpackhi_epi8(input_j, kZeros);
           __m128i product_lo = _mm_madd_epi16(extended_row_lo, extended_input_lo);
@@ -188,16 +384,15 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
         sum = _mm_add_epi32(sum, sum_second_32);
         output[i] = _mm_cvtsi128_si32(sum);
 
-  #elif defined(USE_MMX)
+#elif defined(USE_MMX)
         __m64 sum_lo = _mm_cvtsi32_si64(biases_[i]);
         __m64 sum_hi = kZeros;
         const auto row = reinterpret_cast<const __m64*>(&weights_[offset]);
         for (IndexType j = 0; j < kNumChunks; ++j) {
           __m64 row_j = row[j];
           __m64 input_j = input_vector[j];
-          __m64 row_signs = _mm_cmpgt_pi8(kZeros, row_j);
-          __m64 extended_row_lo = _mm_unpacklo_pi8(row_j, row_signs);
-          __m64 extended_row_hi = _mm_unpackhi_pi8(row_j, row_signs);
+          __m64 extended_row_lo = _mm_srai_pi16(_mm_unpacklo_pi8(row_j, row_j), 8);
+          __m64 extended_row_hi = _mm_srai_pi16(_mm_unpackhi_pi8(row_j, row_j), 8);
           __m64 extended_input_lo = _mm_unpacklo_pi8(input_j, kZeros);
           __m64 extended_input_hi = _mm_unpackhi_pi8(input_j, kZeros);
           __m64 product_lo = _mm_madd_pi16(extended_row_lo, extended_input_lo);
@@ -209,7 +404,7 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
         sum = _mm_add_pi32(sum, _mm_unpackhi_pi32(sum, sum));
         output[i] = _mm_cvtsi64_si32(sum);
 
-  #elif defined(USE_NEON)
+#elif defined(USE_NEON)
         int32x4_t sum = {biases_[i]};
         const auto row = reinterpret_cast<const int8x8_t*>(&weights_[offset]);
         for (IndexType j = 0; j < kNumChunks; ++j) {
@@ -219,18 +414,21 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
         }
         output[i] = sum[0] + sum[1] + sum[2] + sum[3];
 
-  #else
+#else
         OutputType sum = biases_[i];
         for (IndexType j = 0; j < kInputDimensions; ++j) {
           sum += weights_[offset + j] * input[j];
         }
         output[i] = sum;
-  #endif
+#endif
 
       }
-  #if defined(USE_MMX)
+#if defined(USE_MMX)
       _mm_empty();
-  #endif
+#endif
+
+#endif
+
       return output;
     }
 
@@ -241,8 +439,24 @@ namespace Eval::NNUE::Layers {
     PreviousLayer previous_layer_;
 
     alignas(kCacheLineSize) BiasType biases_[kOutputDimensions];
-    alignas(kCacheLineSize)
-        WeightType weights_[kOutputDimensions * kPaddedInputDimensions];
+    alignas(kCacheLineSize) WeightType weights_[kOutputDimensions * kPaddedInputDimensions];
+#if defined (USE_SSSE3)
+    struct CanSaturate {
+        int count;
+        struct Entry {
+            uint16_t out;
+            uint16_t in;
+            int8_t w;
+        } ids[kPaddedInputDimensions * kOutputDimensions * 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 Eval::NNUE::Layers