]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/nnue/layers/affine_transform.h
add clang-format
[stockfish] / src / nnue / layers / affine_transform.h
index fc65c34339ff35bb44f69dee3a85285de69eb51b..3fba45ed87dc57e5ace02a366bad1a63e1f1c5d7 100644 (file)
@@ -42,95 +42,102 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
 // 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)
+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
+    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
-  }
+    #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 {
+template<IndexType InDims, IndexType OutDims>
+class AffineTransform {
    public:
     // Input/output type
-    using InputType = std::uint8_t;
+    using InputType  = std::uint8_t;
     using OutputType = std::int32_t;
 
     // Number of input/output dimensions
-    static constexpr IndexType InputDimensions = InDims;
+    static constexpr IndexType InputDimensions  = InDims;
     static constexpr IndexType OutputDimensions = OutDims;
 
     static constexpr IndexType PaddedInputDimensions =
@@ -142,175 +149,168 @@ namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
 
     // Hash value embedded in the evaluation file
     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;
+        std::uint32_t hashValue = 0xCC03DAE4u;
+        hashValue += OutputDimensions;
+        hashValue ^= prevHash >> 1;
+        hashValue ^= prevHash << 31;
+        return hashValue;
     }
 
-    static constexpr IndexType get_weight_index_scrambled(IndexType i)
-    {
-      return
-        (i / 4) % (PaddedInputDimensions / 4) * OutputDimensions * 4 +
-        i / PaddedInputDimensions * 4 +
-        i % 4;
+    static constexpr IndexType get_weight_index_scrambled(IndexType i) {
+        return (i / 4) % (PaddedInputDimensions / 4) * OutputDimensions * 4
+             + i / PaddedInputDimensions * 4 + i % 4;
     }
 
-    static constexpr IndexType get_weight_index(IndexType i)
-    {
-#if defined (USE_SSSE3)
-      return get_weight_index_scrambled(i);
+    static constexpr IndexType get_weight_index(IndexType i) {
+#if defined(USE_SSSE3)
+        return get_weight_index_scrambled(i);
 #else
-      return i;
+        return i;
 #endif
     }
 
     // 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);
+        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);
 
-      return !stream.fail();
+        return !stream.fail();
     }
 
     // Write network parameters
     bool write_parameters(std::ostream& stream) const {
-      write_little_endian<BiasType>(stream, biases, OutputDimensions);
+        write_little_endian<BiasType>(stream, biases, OutputDimensions);
 
-      for (IndexType i = 0; i < OutputDimensions * PaddedInputDimensions; ++i)
-        write_little_endian<WeightType>(stream, weights[get_weight_index(i)]);
+        for (IndexType i = 0; i < OutputDimensions * PaddedInputDimensions; ++i)
+            write_little_endian<WeightType>(stream, weights[get_weight_index(i)]);
 
-      return !stream.fail();
+        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);
+    void propagate(const InputType* input, OutputType* output) const {
 
-        constexpr IndexType NumChunks = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 8) / 4;
-        constexpr IndexType NumRegs = OutputDimensions / OutputSimdWidth;
+#if defined(USE_SSSE3)
 
-        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)
+        if constexpr (OutputDimensions > 1)
         {
-          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
-
-      }
-      else if constexpr (OutputDimensions == 1)
-      {
-
-// 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)
-        {
-          const vec_t in = inputVector[j];
-          vec_add_dpbusd_32(sum0, in, row0[j]);
+    #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
         }
-        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 if constexpr (OutputDimensions == 1)
+        {
 
-      }
+    // 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)
+            {
+                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<
-        InputDimensions,
-        PaddedInputDimensions,
-        OutputDimensions>(output, weights, biases, input);
+        // Use old implementation for the other architectures.
+        affine_transform_non_ssse3<InputDimensions, PaddedInputDimensions, OutputDimensions>(
+          output, weights, biases, input);
 #endif
     }
 
    private:
-    using BiasType = OutputType;
+    using BiasType   = OutputType;
     using WeightType = std::int8_t;
 
     alignas(CacheLineSize) BiasType biases[OutputDimensions];
     alignas(CacheLineSize) WeightType weights[OutputDimensions * PaddedInputDimensions];
-  };
+};
 
 }  // namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers
 
-#endif // #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED
+#endif  // #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_H_INCLUDED