]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/nnue/layers/affine_transform.h
Remove handcrafted MMX code
[stockfish] / src / nnue / layers / affine_transform.h
index b0169306cb7c275f75a5f72e43c57f7f8299b08f..fc65c34339ff35bb44f69dee3a85285de69eb51b 100644 (file)
@@ -21,9 +21,9 @@
 #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED
 #define NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED
 
+#include <cstdint>
 #include <iostream>
-#include <algorithm>
-#include <type_traits>
+
 #include "../nnue_common.h"
 #include "simd.h"
 
@@ -45,17 +45,13 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
   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_MMX)
-    constexpr IndexType NumChunks = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 8) / 8;
-    const __m64 Zeros = _mm_setzero_si64();
-    const auto inputVector = reinterpret_cast<const __m64*>(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);
@@ -91,26 +87,6 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
       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);
-      }
-      __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_DOTPROD)
       int32x4_t sum = {biases[i]};
       const auto row = reinterpret_cast<const int8x16_t*>(&weights[offset]);
@@ -129,17 +105,19 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
       }
       output[i] = sum[0] + sum[1] + sum[2] + sum[3];
 
-# else
-      std::int32_t 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();
+# 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
@@ -171,7 +149,7 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
       return hashValue;
     }
 
-    static IndexType get_weight_index_scrambled(IndexType i)
+    static constexpr IndexType get_weight_index_scrambled(IndexType i)
     {
       return
         (i / 4) % (PaddedInputDimensions / 4) * OutputDimensions * 4 +
@@ -179,7 +157,7 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
         i % 4;
     }
 
-    static IndexType get_weight_index(IndexType i)
+    static constexpr IndexType get_weight_index(IndexType i)
     {
 #if defined (USE_SSSE3)
       return get_weight_index_scrambled(i);
@@ -207,9 +185,14 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
       return !stream.fail();
     }
     // Forward propagation
-    const OutputType* propagate(
+    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
@@ -233,15 +216,10 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
       #define vec_hadd Simd::m128_hadd
 #endif
 
-#if defined (USE_SSSE3)
-      const auto inputVector = reinterpret_cast<const vec_t*>(input);
-
-      static constexpr IndexType OutputSimdWidth = sizeof(vec_t) / sizeof(OutputType);
+        static constexpr IndexType OutputSimdWidth = sizeof(vec_t) / sizeof(OutputType);
 
-      static_assert(OutputDimensions % OutputSimdWidth == 0 || OutputDimensions == 1);
+        static_assert(OutputDimensions % OutputSimdWidth == 0);
 
-      if constexpr (OutputDimensions % OutputSimdWidth == 0)
-      {
         constexpr IndexType NumChunks = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 8) / 4;
         constexpr IndexType NumRegs = OutputDimensions / OutputSimdWidth;
 
@@ -264,26 +242,58 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
         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
+
       }
       else if constexpr (OutputDimensions == 1)
       {
-        constexpr IndexType NumChunks = PaddedInputDimensions / SimdWidth;
+
+// We cannot use AVX512 for the last layer because there's 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)
+        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
+
+      }
 #else
       // Use old implementation for the other architectures.
       affine_transform_non_ssse3<
@@ -291,8 +301,6 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
         PaddedInputDimensions,
         OutputDimensions>(output, weights, biases, input);
 #endif
-
-      return output;
     }
 
    private: