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[stockfish] / src / nnue / layers / affine_transform_sparse_input.h
index 1dc4210984466ba4543d8b2b4350ee28ef532e07..6cb4d1a9347369e3b85c0276e66499fe6dcf7435 100644 (file)
 namespace Stockfish::Eval::NNUE::Layers {
 
 #if (USE_SSSE3 | (USE_NEON >= 8))
-  alignas(CacheLineSize) static inline const std::array<std::array<std::uint16_t, 8>, 256> lookup_indices = [](){
-    std::array<std::array<std::uint16_t, 8>, 256> v{};
-    for (unsigned i = 0; i < 256; ++i)
-    {
-      std::uint64_t j = i, k = 0;
-      while(j)
-        v[i][k++] = pop_lsb(j);
-    }
-    return v;
+alignas(CacheLineSize) static inline const
+  std::array<std::array<std::uint16_t, 8>, 256> lookup_indices = []() {
+      std::array<std::array<std::uint16_t, 8>, 256> v{};
+      for (unsigned i = 0; i < 256; ++i)
+      {
+          std::uint64_t j = i, k = 0;
+          while (j)
+              v[i][k++] = pop_lsb(j);
+      }
+      return v;
   }();
 
-  // Find indices of nonzero numbers in an int32_t array
-  template<const IndexType InputDimensions>
-  void find_nnz(const std::int32_t* input, std::uint16_t* out, IndexType& count_out) {
-#if defined (USE_SSSE3)
-    #if defined (USE_AVX512)
-        using vec_t = __m512i;
-        #define vec_nnz(a) _mm512_cmpgt_epi32_mask(a, _mm512_setzero_si512())
-    #elif defined (USE_AVX2)
-        using vec_t = __m256i;
-        #if defined(USE_VNNI) && !defined(USE_AVXVNNI)
-            #define vec_nnz(a) _mm256_cmpgt_epi32_mask(a, _mm256_setzero_si256())
-        #else
-            #define vec_nnz(a) _mm256_movemask_ps(_mm256_castsi256_ps(_mm256_cmpgt_epi32(a, _mm256_setzero_si256())))
+// Find indices of nonzero numbers in an int32_t array
+template<const IndexType InputDimensions>
+void find_nnz(const std::int32_t* input, std::uint16_t* out, IndexType& count_out) {
+    #if defined(USE_SSSE3)
+        #if defined(USE_AVX512)
+    using vec_t = __m512i;
+            #define vec_nnz(a) _mm512_cmpgt_epi32_mask(a, _mm512_setzero_si512())
+        #elif defined(USE_AVX2)
+    using vec_t = __m256i;
+            #if defined(USE_VNNI) && !defined(USE_AVXVNNI)
+                #define vec_nnz(a) _mm256_cmpgt_epi32_mask(a, _mm256_setzero_si256())
+            #else
+                #define vec_nnz(a) \
+                    _mm256_movemask_ps( \
+                      _mm256_castsi256_ps(_mm256_cmpgt_epi32(a, _mm256_setzero_si256())))
+            #endif
+        #elif defined(USE_SSSE3)
+    using vec_t = __m128i;
+            #define vec_nnz(a) \
+                _mm_movemask_ps(_mm_castsi128_ps(_mm_cmpgt_epi32(a, _mm_setzero_si128())))
         #endif
-    #elif defined (USE_SSSE3)
-        using vec_t = __m128i;
-        #define vec_nnz(a) _mm_movemask_ps(_mm_castsi128_ps(_mm_cmpgt_epi32(a, _mm_setzero_si128())))
-    #endif
     using vec128_t = __m128i;
-    #define vec128_zero _mm_setzero_si128()
-    #define vec128_set_16(a) _mm_set1_epi16(a)
-    #define vec128_load(a) _mm_load_si128(a)
-    #define vec128_storeu(a, b) _mm_storeu_si128(a, b)
-    #define vec128_add(a, b) _mm_add_epi16(a, b)
-#elif defined (USE_NEON)
-    using vec_t = uint32x4_t;
+        #define vec128_zero _mm_setzero_si128()
+        #define vec128_set_16(a) _mm_set1_epi16(a)
+        #define vec128_load(a) _mm_load_si128(a)
+        #define vec128_storeu(a, b) _mm_storeu_si128(a, b)
+        #define vec128_add(a, b) _mm_add_epi16(a, b)
+    #elif defined(USE_NEON)
+    using vec_t                        = uint32x4_t;
     static const std::uint32_t Mask[4] = {1, 2, 4, 8};
-    #define vec_nnz(a) vaddvq_u32(vandq_u32(vtstq_u32(a, a), vld1q_u32(Mask)))
-    using vec128_t = uint16x8_t;
-    #define vec128_zero vdupq_n_u16(0)
-    #define vec128_set_16(a) vdupq_n_u16(a)
-    #define vec128_load(a) vld1q_u16(reinterpret_cast<const std::uint16_t*>(a))
-    #define vec128_storeu(a, b) vst1q_u16(reinterpret_cast<std::uint16_t*>(a), b)
-    #define vec128_add(a, b) vaddq_u16(a, b)
-#endif
+        #define vec_nnz(a) vaddvq_u32(vandq_u32(vtstq_u32(a, a), vld1q_u32(Mask)))
+    using vec128_t                     = uint16x8_t;
+        #define vec128_zero vdupq_n_u16(0)
+        #define vec128_set_16(a) vdupq_n_u16(a)
+        #define vec128_load(a) vld1q_u16(reinterpret_cast<const std::uint16_t*>(a))
+        #define vec128_storeu(a, b) vst1q_u16(reinterpret_cast<std::uint16_t*>(a), b)
+        #define vec128_add(a, b) vaddq_u16(a, b)
+    #endif
     constexpr IndexType InputSimdWidth = sizeof(vec_t) / sizeof(std::int32_t);
     // Inputs are processed InputSimdWidth at a time and outputs are processed 8 at a time so we process in chunks of max(InputSimdWidth, 8)
-    constexpr IndexType ChunkSize = std::max<IndexType>(InputSimdWidth, 8);
-    constexpr IndexType NumChunks = InputDimensions / ChunkSize;
-    constexpr IndexType InputsPerChunk = ChunkSize / InputSimdWidth;
+    constexpr IndexType ChunkSize       = std::max<IndexType>(InputSimdWidth, 8);
+    constexpr IndexType NumChunks       = InputDimensions / ChunkSize;
+    constexpr IndexType InputsPerChunk  = ChunkSize / InputSimdWidth;
     constexpr IndexType OutputsPerChunk = ChunkSize / 8;
 
-    const auto inputVector = reinterpret_cast<const vec_t*>(input);
-    IndexType count = 0;
-    vec128_t base = vec128_zero;
-    const vec128_t increment = vec128_set_16(8);
+    const auto     inputVector = reinterpret_cast<const vec_t*>(input);
+    IndexType      count       = 0;
+    vec128_t       base        = vec128_zero;
+    const vec128_t increment   = vec128_set_16(8);
     for (IndexType i = 0; i < NumChunks; ++i)
     {
-      // bitmask of nonzero values in this chunk
-      unsigned nnz = 0;
-      for (IndexType j = 0; j < InputsPerChunk; ++j)
-      {
-        const vec_t inputChunk = inputVector[i * InputsPerChunk + j];
-        nnz |= unsigned(vec_nnz(inputChunk)) << (j * InputSimdWidth);
-      }
-      for (IndexType j = 0; j < OutputsPerChunk; ++j)
-      {
-        const auto lookup = (nnz >> (j * 8)) & 0xFF;
-        const auto offsets = vec128_load(reinterpret_cast<const vec128_t*>(&lookup_indices[lookup]));
-        vec128_storeu(reinterpret_cast<vec128_t*>(out + count), vec128_add(base, offsets));
-        count += popcount(lookup);
-        base = vec128_add(base, increment);
-      }
+        // bitmask of nonzero values in this chunk
+        unsigned nnz = 0;
+        for (IndexType j = 0; j < InputsPerChunk; ++j)
+        {
+            const vec_t inputChunk = inputVector[i * InputsPerChunk + j];
+            nnz |= unsigned(vec_nnz(inputChunk)) << (j * InputSimdWidth);
+        }
+        for (IndexType j = 0; j < OutputsPerChunk; ++j)
+        {
+            const auto lookup = (nnz >> (j * 8)) & 0xFF;
+            const auto offsets =
+              vec128_load(reinterpret_cast<const vec128_t*>(&lookup_indices[lookup]));
+            vec128_storeu(reinterpret_cast<vec128_t*>(out + count), vec128_add(base, offsets));
+            count += popcount(lookup);
+            base = vec128_add(base, increment);
+        }
     }
     count_out = count;
-  }
-undef vec_nnz
-undef vec128_zero
-undef vec128_set_16
-undef vec128_load
-undef vec128_storeu
-undef vec128_add
+}
+    #undef vec_nnz
+    #undef vec128_zero
+    #undef vec128_set_16
+    #undef vec128_load
+    #undef vec128_storeu
+    #undef vec128_add
 #endif
 
-  // Sparse input implementation
-  template <IndexType InDims, IndexType OutDims>
-  class AffineTransformSparseInput {
+// Sparse input implementation
+template<IndexType InDims, IndexType OutDims>
+class AffineTransformSparseInput {
    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_assert(OutputDimensions % 16 == 0, "Only implemented for OutputDimensions divisible by 16.");
+    static_assert(OutputDimensions % 16 == 0,
+                  "Only implemented for OutputDimensions divisible by 16.");
 
     static constexpr IndexType PaddedInputDimensions =
       ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, MaxSimdWidth);
@@ -152,127 +158,121 @@ 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 / ChunkSize) % (PaddedInputDimensions / ChunkSize) * OutputDimensions * ChunkSize +
-        i / PaddedInputDimensions * ChunkSize +
-        i % ChunkSize;
+    static constexpr IndexType get_weight_index_scrambled(IndexType i) {
+        return (i / ChunkSize) % (PaddedInputDimensions / ChunkSize) * OutputDimensions * ChunkSize
+             + i / PaddedInputDimensions * ChunkSize + i % ChunkSize;
     }
 
-    static constexpr IndexType get_weight_index(IndexType i)
-    {
+    static constexpr IndexType get_weight_index(IndexType i) {
 #if (USE_SSSE3 | (USE_NEON >= 8))
-      return get_weight_index_scrambled(i);
+        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 {
+    void propagate(const InputType* input, OutputType* output) const {
 
 #if (USE_SSSE3 | (USE_NEON >= 8))
-#if defined (USE_AVX512)
-      using invec_t = __m512i;
-      using outvec_t = __m512i;
-      #define vec_set_32 _mm512_set1_epi32
-      #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m512_add_dpbusd_epi32
-#elif defined (USE_AVX2)
-      using invec_t = __m256i;
-      using outvec_t = __m256i;
-      #define vec_set_32 _mm256_set1_epi32
-      #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m256_add_dpbusd_epi32
-#elif defined (USE_SSSE3)
-      using invec_t = __m128i;
-      using outvec_t = __m128i;
-      #define vec_set_32 _mm_set1_epi32
-      #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m128_add_dpbusd_epi32
-#elif defined (USE_NEON_DOTPROD)
-      using invec_t = int8x16_t;
-      using outvec_t = int32x4_t;
-      #define vec_set_32(a) vreinterpretq_s8_u32(vdupq_n_u32(a))
-      #define vec_add_dpbusd_32 Simd::dotprod_m128_add_dpbusd_epi32
-#elif defined (USE_NEON)
-      using invec_t = int8x16_t;
-      using outvec_t = int32x4_t;
-      #define vec_set_32(a) vreinterpretq_s8_u32(vdupq_n_u32(a))
-      #define vec_add_dpbusd_32 Simd::neon_m128_add_dpbusd_epi32
-#endif
-      static constexpr IndexType OutputSimdWidth = sizeof(outvec_t) / sizeof(OutputType);
-
-      constexpr IndexType NumChunks = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 8) / ChunkSize;
-      constexpr IndexType NumRegs = OutputDimensions / OutputSimdWidth;
-      std::uint16_t nnz[NumChunks];
-      IndexType count;
+    #if defined(USE_AVX512)
+        using invec_t  = __m512i;
+        using outvec_t = __m512i;
+        #define vec_set_32 _mm512_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m512_add_dpbusd_epi32
+    #elif defined(USE_AVX2)
+        using invec_t  = __m256i;
+        using outvec_t = __m256i;
+        #define vec_set_32 _mm256_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m256_add_dpbusd_epi32
+    #elif defined(USE_SSSE3)
+        using invec_t  = __m128i;
+        using outvec_t = __m128i;
+        #define vec_set_32 _mm_set1_epi32
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::m128_add_dpbusd_epi32
+    #elif defined(USE_NEON_DOTPROD)
+        using invec_t  = int8x16_t;
+        using outvec_t = int32x4_t;
+        #define vec_set_32(a) vreinterpretq_s8_u32(vdupq_n_u32(a))
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::dotprod_m128_add_dpbusd_epi32
+    #elif defined(USE_NEON)
+        using invec_t  = int8x16_t;
+        using outvec_t = int32x4_t;
+        #define vec_set_32(a) vreinterpretq_s8_u32(vdupq_n_u32(a))
+        #define vec_add_dpbusd_32 Simd::neon_m128_add_dpbusd_epi32
+    #endif
+        static constexpr IndexType OutputSimdWidth = sizeof(outvec_t) / sizeof(OutputType);
 
-      const auto input32 = reinterpret_cast<const std::int32_t*>(input);
+        constexpr IndexType NumChunks = ceil_to_multiple<IndexType>(InputDimensions, 8) / ChunkSize;
+        constexpr IndexType NumRegs   = OutputDimensions / OutputSimdWidth;
+        std::uint16_t       nnz[NumChunks];
+        IndexType           count;
 
-      // Find indices of nonzero 32bit blocks
-      find_nnz<NumChunks>(input32, nnz, count);
+        const auto input32 = reinterpret_cast<const std::int32_t*>(input);
 
-      const outvec_t* biasvec = reinterpret_cast<const outvec_t*>(biases);
-      outvec_t acc[NumRegs];
-      for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
-        acc[k] = biasvec[k];
+        // Find indices of nonzero 32bit blocks
+        find_nnz<NumChunks>(input32, nnz, count);
 
-      for (IndexType j = 0; j < count; ++j)
-      {
-        const auto i = nnz[j];
-        const invec_t in = vec_set_32(input32[i]);
-        const auto col = reinterpret_cast<const invec_t*>(&weights[i * OutputDimensions * ChunkSize]);
+        const outvec_t* biasvec = reinterpret_cast<const outvec_t*>(biases);
+        outvec_t        acc[NumRegs];
         for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
-          vec_add_dpbusd_32(acc[k], in, col[k]);
-      }
-
-      outvec_t* outptr = reinterpret_cast<outvec_t*>(output);
-      for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
-        outptr[k] = acc[k];
-# undef vec_set_32
-# undef vec_add_dpbusd_32
+            acc[k] = biasvec[k];
+
+        for (IndexType j = 0; j < count; ++j)
+        {
+            const auto    i  = nnz[j];
+            const invec_t in = vec_set_32(input32[i]);
+            const auto    col =
+              reinterpret_cast<const invec_t*>(&weights[i * OutputDimensions * ChunkSize]);
+            for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
+                vec_add_dpbusd_32(acc[k], in, col[k]);
+        }
+
+        outvec_t* outptr = reinterpret_cast<outvec_t*>(output);
+        for (IndexType k = 0; k < NumRegs; ++k)
+            outptr[k] = acc[k];
+    #undef vec_set_32
+    #undef vec_add_dpbusd_32
 #else
-      // Use dense implementation for the other architectures.
-      affine_transform_non_ssse3<
-        InputDimensions,
-        PaddedInputDimensions,
-        OutputDimensions>(output, weights, biases, input);
+        // Use dense 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_SPARSE_INPUT_H_INCLUDED
+#endif  // #ifndef NNUE_LAYERS_AFFINE_TRANSFORM_SPARSE_INPUT_H_INCLUDED