2017q1 Homework5 (matrix)

contributed by < illusion030 >

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開發環境

illusion030@illusion030-X550LD:~/Desktop/2017sysprog/matrix_oo$ lscpu
Architecture:          x86_64
CPU 作業模式：    32-bit, 64-bit
Byte Order:            Little Endian
CPU(s):                4
On-line CPU(s) list:   0-3
每核心執行緒數：2
每通訊端核心數：2
Socket(s):             1
NUMA 節點：         1
供應商識別號：  GenuineIntel
CPU 家族：          6
型號：              69
Model name:            Intel(R) Core(TM) i5-4200U CPU @ 1.60GHz
製程：              1
CPU MHz：             1691.168
CPU max MHz:           2600.0000
CPU min MHz:           800.0000
BogoMIPS:              4589.15
虛擬：              VT-x
L1d 快取：          32K
L1i 快取：          32K
L2 快取：           256K
L3 快取：           3072K
NUMA node0 CPU(s):     0-3

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重現實驗

• fork matrix_oo 並以其為基礎重現 Matrix Multiplication using SIMD 的實驗

SSE

• 先將 sse 版本整合過來，發現一個問題是 Matrix Multiplication using SIMD 是用 integer 的矩陣相乘，但是在 matrix_oo 的 naive 版本是用 float 型態的矩陣
• 先用 integer 型態的矩陣相乘實作看看
• 測試結果

Execute tests/test-matrix...
naive result equal!!
sse result equal!!
OK!

相乘結果是正確的

克服 Matrix 大小的限制

• 嘗試克服 Matrix 大小只有 4x4 的限制

• 改成傳入二維陣列

static void assign(Matrix *thiz, int row, int col, int **data)

• 遇到問題，在PRIV()裡需要 malloc 空間給 values，不然會 Segmentation fault
  上網查了一下資料

if (!(thiz->priv = malloc(thiz->row * thiz->col * sizeof(int))))
    return;
if (!(PRIV(thiz)->values = (int **)malloc(row * sizeof(int *))))
    return;
for (i = 0; i < thiz->row; i++)
    if (!(PRIV(thiz)->values[i] = (int *)malloc(thiz->col * sizeof(int)))) 
        return;

• 對 mul 的 dst 也做一樣的事

if (!(dst->priv = malloc(l->row * r->col * sizeof(int))))
    return false;
if (!(PRIV(dst)->values = (int **)malloc(l->row * sizeof(int *))))
    return false;
for (i = 0; i < l->row; i++)
    if(!(PRIV(dst)->values[i] = (int *)malloc(r->col * sizeof(int))))
        return false;

• 發現原本的 code 沒有給 dst->row 跟 dst->col 值，把他加進去

dst->row = l->row;
dst->col = r->col;

• 問題待解決

  • type 只能傳 int
  • sse 在 Matrix 的 rows 或 cols 其中一個不是 4 的倍數時無法正常運作

• 參考資料

  • allocate matrix in C
  • twzjwang 的共筆

解決 SSE 的 matrix size 限制

• 在 Matrix 的 row 跟 col 不為 4 的倍數時將他 extend 成 4 的倍數，多出來的部份補 0，在最後把 row 跟 col 改成我們要的數字

/* extend while not the multiple of 4 */
thiz->row = (row % 4 == 0) ? row : row + (4 - row % 4); 
thiz->col = (col % 4 == 0) ? col : col + (4 - col % 4);

for (i = 0; i < thiz->row; i++) {
    for (j = 0; j < thiz->col; j++) {
        if (i >= row || j >= col)
            PRIV(thiz)->values[i][j] = 0;

thiz->row = row;
thiz->col = col;

• 對 dst 做同樣的 extend

/* extend while not the multiple of 4 */
dst->row = (l->row % 4 == 0) ? l->row : l->row + (4 - l->row % 4);
dst->col = (r->col % 4 == 0) ? r->col : r->col + (4 - r->col % 4);
same_line = (l->col % 4 == 0) ? l->col : l->col + (4 - l->col % 4);

dst->row = l->row;
dst->col = r->col;