Best Non-Vectorized Version Benchmark + Duplicate Files Removal
This commit is contained in:
[Quy Anh] «Elliot» Nguyen
@@ -1,540 +0,0 @@
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// # Changes: Ported AVX2 to AVX512
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// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX2_polyexp.cpp
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#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
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#include "../headers/constants_float.hpp"
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#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
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#include <immintrin.h>
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#include <fstream>
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#include <random>
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#define SEED 42
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#define BOARD_WIDTH 10.0f
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#define BOARD_LENGTH 50.0f
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#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
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#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
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#define WALL_EPS 1e-3f
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#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
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#ifndef RANDOM_SEED
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#define RANDOM_SEED 0
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#endif
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#ifndef BENCHMARK
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#define BENCHMARK 0
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#endif
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using namespace std;
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alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
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alignas(64) vector<float> sb_sq;
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alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
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alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
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||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
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alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
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alignas(64) vector<float> desired_v0;
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alignas(64) vector<float> v_max;
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alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
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alignas(64) vector<int> color;
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Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
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#if RANDOM_SEED
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random_device rd;
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mt19937 gen(rd());
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#else
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mt19937 gen(SEED);
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#endif
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normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
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uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
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uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
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||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
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const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
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pos_x.resize(n_p_pad);
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pos_y.resize(n_p_pad);
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sb_sq.resize(n_p_pad);
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||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
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||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
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||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
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||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
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||||
w_x.resize(n_p_pad);
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||||
w_y.resize(n_p_pad);
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||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
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||||
v_max.resize(n_p_pad);
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destination_x.resize(n_p_pad);
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||||
destination_y.resize(n_p_pad);
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color.resize(n_p_pad);
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int n_p_half = n_p / 2;
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for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
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float x = x_gen_left(gen);
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float y = y_gen(gen);
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float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
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||||
float dest_y = y;
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||||
float init_e_x = dest_x - x;
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||||
float init_e_y = dest_y - y;
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||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
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||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
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||||
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||||
float d_v0;
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||||
do {
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||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
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||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
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||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
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||||
color[i] = 0;
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||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
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||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
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||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
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||||
v_max[i] = v_m;
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||||
desired_v0[i] = d_v0;
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||||
destination_x[i] = dest_x;
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||||
destination_y[i] = dest_y;
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||||
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||||
w_x[i] = 0.0f;
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||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
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||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
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||||
float y = y_gen(gen);
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||||
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||||
float dest_x = -30.0f;
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||||
float dest_y = y;
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||||
float init_e_x = dest_x - x;
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||||
float init_e_y = dest_y - y;
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||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
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||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
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||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
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||||
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||||
float d_v0;
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||||
do {
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||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
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||||
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||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
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||||
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||||
color[i] = 1;
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||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
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||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
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||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
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||||
return nullptr;
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||||
}
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||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
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// # 256 MULTs, 224 ADDs
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||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
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const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
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||||
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||||
// # 16 MULTs
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||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
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||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
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||||
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||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
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||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
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||||
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||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
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||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
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||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
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||||
|
||||
__m512 p = c13;
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||||
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||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
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// # = 208 MULTs, 208 ADDs
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
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||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
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||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
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||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
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||||
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||||
// # 16 MULTs
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||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
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||||
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||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
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||||
(void)pedestrians;
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||||
#if BENCHMARK
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||||
(void)dump_path;
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||||
#endif
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||||
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||||
#if !BENCHMARK
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||||
const int dump_interval = 1;
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||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
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||||
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||||
if (dump_path) {
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||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
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||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
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||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
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||||
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||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 36 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p * 7
|
||||
// # )
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||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p * 17
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
|
||||
|
||||
__m512 acc_x = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 16) {
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512 j_idx = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_neq_i = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 active = m_neq_i & m_in_range;
|
||||
|
||||
__m512 pjx = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjy = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_x = _mm512_sub_ps(pix, pjx);
|
||||
__m512 r_ab_y = _mm512_sub_ps(piy, pjy);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_n2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x, r_ab_x, _mm512_mul_ps(r_ab_y, r_ab_y));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2);
|
||||
|
||||
r_ab_n = _mm512_max_ps(r_ab_n, v_eps);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x = _mm512_sub_ps(r_ab_x, sbe_jx);
|
||||
__m512 r_ab2_y = _mm512_sub_ps(r_ab_y, sbe_jy);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x, r_ab2_x, _mm512_mul_ps(r_ab2_y, r_ab2_y));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2);
|
||||
|
||||
r_ab2_n = _mm512_max_ps(r_ab2_n, v_eps);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512 r_sum = _mm512_add_ps(r_ab_n, r_ab2_n);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 two_b_sq = _mm512_fmsub_ps(r_sum, r_sum, sb_jsq);
|
||||
|
||||
two_b_sq = _mm512_max_ps(two_b_sq, v_eps_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 two_b = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 e_arg = _mm512_mul_ps(two_b, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg = _mm512_max_ps(e_arg, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
__m512 e_val = _avx512_exp_ps(e_arg);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 numer = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum, v_neg_v0_div_2s), e_val);
|
||||
__m512 denom = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b, r_ab_n), r_ab2_n);
|
||||
|
||||
__m512 denom_safe = _mm512_mask_blend_ps(active, v_one, denom);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 smc = _mm512_div_ps(numer, denom_safe);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab = _mm512_mul_ps(smc, r_ab2_n);
|
||||
__m512 sm_r_ab2 = _mm512_mul_ps(smc, r_ab_n);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_x = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x, sm_r_ab2, _mm512_mul_ps(r_ab_x, sm_r_ab));
|
||||
__m512 f_y = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y, sm_r_ab2, _mm512_mul_ps(r_ab_y, sm_r_ab));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(f_x, f_x, _mm512_mul_ps(f_y, f_y));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 rhs = _mm512_mul_ps(f_norm_sq, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x, _mm512_mul_ps(eiy, f_y));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq = _mm512_mul_ps(e_dot_f, e_dot_f);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq, rhs, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond = c1 & c2;
|
||||
|
||||
__m512 w_val = _mm512_mask_blend_ps(cond, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe = _mm512_maskz_mov_ps(active, f_x);
|
||||
__m512 f_y_safe = _mm512_maskz_mov_ps(active, f_y);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_x = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe, w_val, acc_x);
|
||||
acc_y = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe, w_val, acc_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(acc_x);
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(acc_y);
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTS
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float w_norm = sqrt(w_x[i] * w_x[i] + w_y[i] * w_y[i]);
|
||||
|
||||
float w_norm2 = w_norm > EPS ? w_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 1 DIV
|
||||
float correction_factor = min(1.0f, v_max[i] / w_norm2);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i] * correction_factor;
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i] * correction_factor;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 2 ADDs
|
||||
pos_x[i] = pos_x[i] + curr_vel_x[i] * dt;
|
||||
pos_y[i] = pos_y[i] + curr_vel_y[i] * dt;
|
||||
|
||||
if (color[i] == 0 && pos_x[i] > BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE) {
|
||||
pos_x[i] = 1.0f;
|
||||
destination_y[i] = pos_y[i];
|
||||
w_x[i] = desired_v0[i];
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i];
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i];
|
||||
}
|
||||
if (color[i] == 1 && pos_x[i] < 1.5f) {
|
||||
pos_x[i] = BOARD_LENGTH_MINUS_ONE;
|
||||
destination_y[i] = pos_y[i];
|
||||
w_x[i] = -desired_v0[i];
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i];
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
pos_y[i] = clamp(pos_y[i], WALL_EPS, BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS);
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float ex = destination_x[i] - pos_x[i];
|
||||
float ey = destination_y[i] - pos_y[i];
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float e_norm = sqrt(ex * ex + ey * ey);
|
||||
|
||||
float e_norm2 = e_norm > EPS ? e_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 1 DIV
|
||||
float e_norm_inv = 1.0f / e_norm2;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
e_x[i] = ex * e_norm_inv;
|
||||
e_y[i] = ey * e_norm_inv;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float velocity_norm_sq = curr_vel_x[i] * curr_vel_x[i] + curr_vel_y[i] * curr_vel_y[i];
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT
|
||||
float velocity_norm = sqrt(velocity_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 5 MULTs
|
||||
sb_sq[i] = velocity_norm_sq * delta_t_sq;
|
||||
sb_e_x[i] = e_x[i] * (velocity_norm * delta_t);
|
||||
sb_e_y[i] = e_y[i] * (velocity_norm * delta_t);
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,557 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Added more correction rounds to _avx512_exp_ps to do 30 flops per scalar
|
||||
// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_fastinvsqrt.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
|
||||
|
||||
const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
|
||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
|
||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512 p = c13;
|
||||
|
||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
|
||||
// # = 208 MULTs, 208 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 7 MULTs, 2 ADDs
|
||||
static inline float fast_inv_sqrt(float number) {
|
||||
float y = number;
|
||||
|
||||
uint32_t i = bit_cast<uint32_t>(y);
|
||||
|
||||
i = 0x5f3759df - (i >> 1);
|
||||
|
||||
y = bit_cast<float>(i);
|
||||
|
||||
// # 1 MULT
|
||||
float x2 = number * 0.5;
|
||||
|
||||
// # 6 MULTs, 2 ADDs
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
|
||||
return y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
|
||||
|
||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 36 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p * 11
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p * 30
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
|
||||
|
||||
__m512 acc_x = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 16) {
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512 j_idx = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_neq_i = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 active = m_neq_i & m_in_range;
|
||||
|
||||
__m512 pjx = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjy = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_x = _mm512_sub_ps(pix, pjx);
|
||||
__m512 r_ab_y = _mm512_sub_ps(piy, pjy);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_n2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x, r_ab_x, _mm512_mul_ps(r_ab_y, r_ab_y));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2);
|
||||
|
||||
r_ab_n = _mm512_max_ps(r_ab_n, v_eps);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x = _mm512_sub_ps(r_ab_x, sbe_jx);
|
||||
__m512 r_ab2_y = _mm512_sub_ps(r_ab_y, sbe_jy);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x, r_ab2_x, _mm512_mul_ps(r_ab2_y, r_ab2_y));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2);
|
||||
|
||||
r_ab2_n = _mm512_max_ps(r_ab2_n, v_eps);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512 r_sum = _mm512_add_ps(r_ab_n, r_ab2_n);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 two_b_sq = _mm512_fmsub_ps(r_sum, r_sum, sb_jsq);
|
||||
|
||||
two_b_sq = _mm512_max_ps(two_b_sq, v_eps_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 two_b = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 e_arg = _mm512_mul_ps(two_b, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg = _mm512_max_ps(e_arg, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
__m512 e_val = _avx512_exp_ps(e_arg);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 numer = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum, v_neg_v0_div_2s), e_val);
|
||||
__m512 denom = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b, r_ab_n), r_ab2_n);
|
||||
|
||||
__m512 denom_safe = _mm512_mask_blend_ps(active, v_one, denom);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 smc = _mm512_div_ps(numer, denom_safe);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab = _mm512_mul_ps(smc, r_ab2_n);
|
||||
__m512 sm_r_ab2 = _mm512_mul_ps(smc, r_ab_n);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_x = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x, sm_r_ab2, _mm512_mul_ps(r_ab_x, sm_r_ab));
|
||||
__m512 f_y = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y, sm_r_ab2, _mm512_mul_ps(r_ab_y, sm_r_ab));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(f_x, f_x, _mm512_mul_ps(f_y, f_y));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 rhs = _mm512_mul_ps(f_norm_sq, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x, _mm512_mul_ps(eiy, f_y));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq = _mm512_mul_ps(e_dot_f, e_dot_f);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq, rhs, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond = c1 & c2;
|
||||
|
||||
__m512 w_val = _mm512_mask_blend_ps(cond, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe = _mm512_maskz_mov_ps(active, f_x);
|
||||
__m512 f_y_safe = _mm512_maskz_mov_ps(active, f_y);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_x = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe, w_val, acc_x);
|
||||
acc_y = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe, w_val, acc_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(acc_x);
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(acc_y);
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
// # 9 MULTs, 3 ADDs
|
||||
float w_norm_inv = fast_inv_sqrt(w_x[i] * w_x[i] + w_y[i] * w_y[i]);
|
||||
|
||||
// # 1 MULT
|
||||
float correction_factor = min(1.0f, v_max[i] * w_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i] * correction_factor;
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i] * correction_factor;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 2 ADDs
|
||||
pos_x[i] = pos_x[i] + curr_vel_x[i] * dt;
|
||||
pos_y[i] = pos_y[i] + curr_vel_y[i] * dt;
|
||||
|
||||
if (color[i] == 0 && pos_x[i] > (BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE)) {
|
||||
pos_x[i] = 1.0f;
|
||||
destination_y[i] = pos_y[i];
|
||||
w_x[i] = desired_v0[i];
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i];
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i];
|
||||
}
|
||||
if (color[i] == 1 && pos_x[i] < 1.5f) {
|
||||
pos_x[i] = BOARD_LENGTH_MINUS_ONE;
|
||||
destination_y[i] = pos_y[i];
|
||||
w_x[i] = -desired_v0[i];
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i];
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
pos_y[i] = clamp(pos_y[i], WALL_EPS, BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS);
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float ex = destination_x[i] - pos_x[i];
|
||||
float ey = destination_y[i] - pos_y[i];
|
||||
|
||||
// # 9 MULTs, 3 ADDs
|
||||
float e_norm_inv = fast_inv_sqrt(ex * ex + ey * ey);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
e_x[i] = ex * e_norm_inv;
|
||||
e_y[i] = ey * e_norm_inv;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
double velocity_norm_sq = curr_vel_x[i] * curr_vel_x[i] + curr_vel_y[i] * curr_vel_y[i];
|
||||
|
||||
// # 1 MULT
|
||||
double sb_sq_i = velocity_norm_sq * delta_t_sq;
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT
|
||||
double velocity_norm_mul_delta_t = sqrt(sb_sq_i);
|
||||
|
||||
sb_sq[i] = sb_sq_i;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
sb_e_x[i] = e_x[i] * velocity_norm_mul_delta_t;
|
||||
sb_e_y[i] = e_y[i] * velocity_norm_mul_delta_t;
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,577 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Added more correction rounds to _avx512_exp_ps to do 30 flops per scalar
|
||||
// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_moreavx.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
|
||||
|
||||
const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
|
||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
|
||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512 p = c13;
|
||||
|
||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
|
||||
// # = 208 MULTs, 208 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
|
||||
|
||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 36 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p_pad * 7
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p_pad * 15
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
|
||||
|
||||
__m512 acc_x = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 16) {
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512 j_idx = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_neq_i = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 active = m_neq_i & m_in_range;
|
||||
|
||||
__m512 pjx = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjy = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_x = _mm512_sub_ps(pix, pjx);
|
||||
__m512 r_ab_y = _mm512_sub_ps(piy, pjy);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_n2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x, r_ab_x, _mm512_mul_ps(r_ab_y, r_ab_y));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2);
|
||||
|
||||
r_ab_n = _mm512_max_ps(r_ab_n, v_eps);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x = _mm512_sub_ps(r_ab_x, sbe_jx);
|
||||
__m512 r_ab2_y = _mm512_sub_ps(r_ab_y, sbe_jy);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x, r_ab2_x, _mm512_mul_ps(r_ab2_y, r_ab2_y));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2);
|
||||
|
||||
r_ab2_n = _mm512_max_ps(r_ab2_n, v_eps);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512 r_sum = _mm512_add_ps(r_ab_n, r_ab2_n);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 two_b_sq = _mm512_fmsub_ps(r_sum, r_sum, sb_jsq);
|
||||
|
||||
two_b_sq = _mm512_max_ps(two_b_sq, v_eps_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 two_b = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 e_arg = _mm512_mul_ps(two_b, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg = _mm512_max_ps(e_arg, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
__m512 e_val = _avx512_exp_ps(e_arg);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 numer = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum, v_neg_v0_div_2s), e_val);
|
||||
__m512 denom = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b, r_ab_n), r_ab2_n);
|
||||
__m512 denom_safe = _mm512_mask_blend_ps(active, v_one, denom);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 smc = _mm512_div_ps(numer, denom_safe);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab = _mm512_mul_ps(smc, r_ab2_n);
|
||||
__m512 sm_r_ab2 = _mm512_mul_ps(smc, r_ab_n);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_x = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x, sm_r_ab2, _mm512_mul_ps(r_ab_x, sm_r_ab));
|
||||
__m512 f_y = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y, sm_r_ab2, _mm512_mul_ps(r_ab_y, sm_r_ab));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(f_x, f_x, _mm512_mul_ps(f_y, f_y));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 rhs = _mm512_mul_ps(f_norm_sq, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x, _mm512_mul_ps(eiy, f_y));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq = _mm512_mul_ps(e_dot_f, e_dot_f);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq, rhs, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond = c1 & c2;
|
||||
|
||||
__m512 w_val = _mm512_mask_blend_ps(cond, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe = _mm512_maskz_mov_ps(active, f_x);
|
||||
__m512 f_y_safe = _mm512_maskz_mov_ps(active, f_y);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_x = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe, w_val, acc_x);
|
||||
acc_y = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe, w_val, acc_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(acc_x);
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(acc_y);
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTS
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 16) {
|
||||
__m512 w_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_x[i]);
|
||||
__m512 w_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_y[i]);
|
||||
__m512 v_max_i_vec = _mm512_loadu_ps(&v_max[i]);
|
||||
__m512 pos_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_x[i]);
|
||||
__m512 pos_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_y[i]);
|
||||
__m512 destination_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_y[i]);
|
||||
__m512 destination_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_x[i]);
|
||||
__m512 desired_v0_i_vec = _mm512_loadu_ps(&desired_v0[i]);
|
||||
|
||||
__m512i color_i_vec = _mm512_loadu_si512((__m512i *)&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 w_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(w_x_i_vec, w_x_i_vec, _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, w_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 w_norm = _mm512_sqrt_ps(w_norm_sq);
|
||||
__m512 w_norm_safe = _mm512_max_ps(w_norm, _mm512_set1_ps(EPS));
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 correction_factor = _mm512_min_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), _mm512_div_ps(v_max_i_vec, w_norm_safe));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 curr_vel_x_i_vec = _mm512_mul_ps(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
__m512 curr_vel_y_i_vec = _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
__m512 dt_vec = _mm512_set1_ps(dt);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, dt_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_y_i_vec, dt_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_setzero_si512());
|
||||
__mmask16 cond_1_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_1 = cond_1_left & cond_1_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.0f));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_x_i_vec, desired_v0_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask16 cond_2_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.5f), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_2 = cond_2_left & cond_2_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
__m512 neg_desired_v0 = _mm512_xor_ps(desired_v0_i_vec, _mm512_set1_ps(-0.0f));
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_x_i_vec, neg_desired_v0);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_max_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_min_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 ex_vec = _mm512_sub_ps(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
__m512 ey_vec = _mm512_sub_ps(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(ex_vec, ex_vec, _mm512_mul_ps(ey_vec, ey_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 e_norm = _mm512_sqrt_ps(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 e_norm_inv = _mm512_div_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), e_norm);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_x_i_vec = _mm512_mul_ps(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
__m512 e_y_i_vec = _mm512_mul_ps(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 vel_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, _mm512_mul_ps(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 sb_sq_i_vec = _mm512_mul_ps(vel_norm_sq, _mm512_set1_ps(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 vel_norm_dt = _mm512_sqrt_ps(sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_x[i], _mm512_mul_ps(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_y[i], _mm512_mul_ps(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,638 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Added ILP with k = 2 to j-loop, removed EPS checks where possible
|
||||
// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_moreavx.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 31) & ~31;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
|
||||
|
||||
const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
|
||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
|
||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512 p = c13;
|
||||
|
||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
|
||||
// # = 208 MULTs, 208 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 31) & ~31;
|
||||
|
||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 68 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p_pad * 7
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p_pad * 15
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
|
||||
|
||||
__m512 acc_x_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_x_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 32) {
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 j_idx_0 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
|
||||
__m512 j_idx_1 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j + 16), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_neq_i_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_neq_i_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_in_range_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 active_0 = m_neq_i_0 & m_in_range_0;
|
||||
__mmask16 active_1 = m_neq_i_1 & m_in_range_1;
|
||||
|
||||
__m512 pjx_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjx_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 pjy_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 pjy_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jx_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jy_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sb_jsq_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j + 16]);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_x_0 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_0);
|
||||
__m512 r_ab_x_1 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_y_0 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_0);
|
||||
__m512 r_ab_y_1 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_0, r_ab_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, r_ab_y_0));
|
||||
__m512 r_ab_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_1, r_ab_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, r_ab_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_0, sbe_jx_0);
|
||||
__m512 r_ab2_x_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_1, sbe_jx_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_y_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_0, sbe_jy_0);
|
||||
__m512 r_ab2_y_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_1, sbe_jy_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, r_ab2_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_0, r_ab2_y_0));
|
||||
__m512 r_ab2_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, r_ab2_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_1, r_ab2_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab2_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_sum_0 = _mm512_add_ps(r_ab_n_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 r_sum_1 = _mm512_add_ps(r_ab_n_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 two_b_sq_0 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_0, r_sum_0, sb_jsq_0);
|
||||
__m512 two_b_sq_1 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_1, r_sum_1, sb_jsq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 two_b_0 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_0);
|
||||
__m512 two_b_1 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_arg_0 = _mm512_mul_ps(two_b_0, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512 e_arg_1 = _mm512_mul_ps(two_b_1, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg_0 = _mm512_max_ps(e_arg_0, v_exp_min);
|
||||
e_arg_1 = _mm512_max_ps(e_arg_1, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 512 MULTs, 448 ADDs
|
||||
__m512 e_val_0 = _avx512_exp_ps(e_arg_0);
|
||||
__m512 e_val_1 = _avx512_exp_ps(e_arg_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 numer_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_0, v_neg_v0_div_2s), e_val_0);
|
||||
__m512 numer_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_1, v_neg_v0_div_2s), e_val_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 denom_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_0, r_ab_n_0), r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 denom_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_1, r_ab_n_1), r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
__m512 denom_safe_0 = _mm512_mask_blend_ps(active_0, v_one, denom_0);
|
||||
__m512 denom_safe_1 = _mm512_mask_blend_ps(active_1, v_one, denom_1);
|
||||
|
||||
// # 32 DIVs
|
||||
__m512 smc_0 = _mm512_div_ps(numer_0, denom_safe_0);
|
||||
__m512 smc_1 = _mm512_div_ps(numer_1, denom_safe_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab2_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab2_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab_n_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_x_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_x_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_x_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_x_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_y_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_y_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_0, f_x_0, _mm512_mul_ps(f_y_0, f_y_0));
|
||||
__m512 f_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_1, f_x_1, _mm512_mul_ps(f_y_1, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 rhs_0 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_0, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512 rhs_1 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_1, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f_0 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_0, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_0));
|
||||
__m512 e_dot_f_1 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_1, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_0 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_0, e_dot_f_0);
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_1 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_1, e_dot_f_1);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_0, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c1_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_1, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 c2_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_0, rhs_0, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_1, rhs_1, _CMP_GT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_0 = c1_0 & c2_0;
|
||||
__mmask16 cond_1 = c1_1 & c2_1;
|
||||
|
||||
__m512 w_val_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_0, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512 w_val_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_x_0);
|
||||
__m512 f_x_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_x_1);
|
||||
|
||||
__m512 f_y_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_y_0);
|
||||
__m512 f_y_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_y_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_x_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_0, w_val_0, acc_x_0);
|
||||
acc_x_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_1, w_val_1, acc_x_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_y_0 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_0, w_val_0, acc_y_0);
|
||||
acc_y_1 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_1, w_val_1, acc_y_1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(acc_x_0, acc_x_1));
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(acc_y_0, acc_y_1));
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 1 EXP, 4 MULTs, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 16) {
|
||||
|
||||
__m512 w_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_x[i]);
|
||||
__m512 w_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_y[i]);
|
||||
__m512 v_max_i_vec = _mm512_loadu_ps(&v_max[i]);
|
||||
__m512 pos_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_x[i]);
|
||||
__m512 pos_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_y[i]);
|
||||
__m512 destination_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_y[i]);
|
||||
__m512 destination_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_x[i]);
|
||||
__m512 desired_v0_i_vec = _mm512_loadu_ps(&desired_v0[i]);
|
||||
|
||||
__m512i color_i_vec = _mm512_loadu_si512((__m512i*)&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 w_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(w_x_i_vec, w_x_i_vec, _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, w_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 w_norm = _mm512_sqrt_ps(w_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 correction_factor = _mm512_min_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), _mm512_div_ps(v_max_i_vec, w_norm));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 curr_vel_x_i_vec = _mm512_mul_ps(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
__m512 curr_vel_y_i_vec = _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
__m512 dt_vec = _mm512_set1_ps(dt);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, dt_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_y_i_vec, dt_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_setzero_si512());
|
||||
__mmask16 cond_1_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_1 = cond_1_left & cond_1_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.0f));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_x_i_vec, desired_v0_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask16 cond_2_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.5f), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_2 = cond_2_left & cond_2_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
__m512 neg_desired_v0 = _mm512_xor_ps(desired_v0_i_vec, _mm512_set1_ps(-0.0f));
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_x_i_vec, neg_desired_v0);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_max_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_min_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 ex_vec = _mm512_sub_ps(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
__m512 ey_vec = _mm512_sub_ps(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(ex_vec, ex_vec, _mm512_mul_ps(ey_vec, ey_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 e_norm = _mm512_sqrt_ps(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 e_norm_inv = _mm512_div_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), e_norm);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_x_i_vec = _mm512_mul_ps(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
__m512 e_y_i_vec = _mm512_mul_ps(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 vel_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, _mm512_mul_ps(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 sb_sq_i_vec = _mm512_mul_ps(vel_norm_sq, _mm512_set1_ps(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 vel_norm_dt = _mm512_sqrt_ps(sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_x[i], _mm512_mul_ps(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_y[i], _mm512_mul_ps(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,735 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Added ILP with k = 2 to second pass
|
||||
// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_moreavx_ilp_2.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 31) & ~31;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
|
||||
|
||||
const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
|
||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
|
||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512 p = c13;
|
||||
|
||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
|
||||
// # = 208 MULTs, 208 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 31) & ~31;
|
||||
|
||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 68 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p_pad * 7
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p_pad * 15
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
|
||||
|
||||
__m512 acc_x_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_x_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 32) {
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 j_idx_0 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
|
||||
__m512 j_idx_1 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j + 16), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_neq_i_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_neq_i_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_in_range_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 active_0 = m_neq_i_0 & m_in_range_0;
|
||||
__mmask16 active_1 = m_neq_i_1 & m_in_range_1;
|
||||
|
||||
__m512 pjx_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjx_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 pjy_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 pjy_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jx_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jy_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sb_jsq_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j + 16]);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_x_0 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_0);
|
||||
__m512 r_ab_x_1 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_y_0 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_0);
|
||||
__m512 r_ab_y_1 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_0, r_ab_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, r_ab_y_0));
|
||||
__m512 r_ab_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_1, r_ab_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, r_ab_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_0, sbe_jx_0);
|
||||
__m512 r_ab2_x_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_1, sbe_jx_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_y_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_0, sbe_jy_0);
|
||||
__m512 r_ab2_y_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_1, sbe_jy_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, r_ab2_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_0, r_ab2_y_0));
|
||||
__m512 r_ab2_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, r_ab2_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_1, r_ab2_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab2_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_sum_0 = _mm512_add_ps(r_ab_n_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 r_sum_1 = _mm512_add_ps(r_ab_n_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 two_b_sq_0 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_0, r_sum_0, sb_jsq_0);
|
||||
__m512 two_b_sq_1 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_1, r_sum_1, sb_jsq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 two_b_0 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_0);
|
||||
__m512 two_b_1 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_arg_0 = _mm512_mul_ps(two_b_0, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512 e_arg_1 = _mm512_mul_ps(two_b_1, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg_0 = _mm512_max_ps(e_arg_0, v_exp_min);
|
||||
e_arg_1 = _mm512_max_ps(e_arg_1, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 512 MULTs, 448 ADDs
|
||||
__m512 e_val_0 = _avx512_exp_ps(e_arg_0);
|
||||
__m512 e_val_1 = _avx512_exp_ps(e_arg_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 numer_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_0, v_neg_v0_div_2s), e_val_0);
|
||||
__m512 numer_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_1, v_neg_v0_div_2s), e_val_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 denom_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_0, r_ab_n_0), r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 denom_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_1, r_ab_n_1), r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
__m512 denom_safe_0 = _mm512_mask_blend_ps(active_0, v_one, denom_0);
|
||||
__m512 denom_safe_1 = _mm512_mask_blend_ps(active_1, v_one, denom_1);
|
||||
|
||||
// # 32 DIVs
|
||||
__m512 smc_0 = _mm512_div_ps(numer_0, denom_safe_0);
|
||||
__m512 smc_1 = _mm512_div_ps(numer_1, denom_safe_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab2_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab2_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab_n_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_x_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_x_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_x_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_x_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_y_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_y_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_0, f_x_0, _mm512_mul_ps(f_y_0, f_y_0));
|
||||
__m512 f_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_1, f_x_1, _mm512_mul_ps(f_y_1, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 rhs_0 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_0, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512 rhs_1 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_1, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f_0 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_0, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_0));
|
||||
__m512 e_dot_f_1 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_1, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_0 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_0, e_dot_f_0);
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_1 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_1, e_dot_f_1);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_0, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c1_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_1, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 c2_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_0, rhs_0, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_1, rhs_1, _CMP_GT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_0 = c1_0 & c2_0;
|
||||
__mmask16 cond_1 = c1_1 & c2_1;
|
||||
|
||||
__m512 w_val_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_0, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512 w_val_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_x_0);
|
||||
__m512 f_x_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_x_1);
|
||||
|
||||
__m512 f_y_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_y_0);
|
||||
__m512 f_y_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_y_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_x_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_0, w_val_0, acc_x_0);
|
||||
acc_x_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_1, w_val_1, acc_x_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_y_0 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_0, w_val_0, acc_y_0);
|
||||
acc_y_1 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_1, w_val_1, acc_y_1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(acc_x_0, acc_x_1));
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(acc_y_0, acc_y_1));
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTS
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 32) {
|
||||
|
||||
__m512 w_x_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&w_x[i]);
|
||||
__m512 w_x_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&w_x[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 w_y_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&w_y[i]);
|
||||
__m512 w_y_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&w_y[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 v_max_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&v_max[i]);
|
||||
__m512 v_max_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&v_max[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 pos_x_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[i]);
|
||||
__m512 pos_x_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 pos_y_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[i]);
|
||||
__m512 pos_y_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 destination_y_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&destination_y[i]);
|
||||
__m512 destination_y_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&destination_y[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 destination_x_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&destination_x[i]);
|
||||
__m512 destination_x_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&destination_x[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 desired_v0_i_vec_0 = _mm512_loadu_ps(&desired_v0[i]);
|
||||
__m512 desired_v0_i_vec_1 = _mm512_loadu_ps(&desired_v0[i + 16]);
|
||||
|
||||
__m512i color_i_vec_0 = _mm512_loadu_si512((__m512i *)&color[i]);
|
||||
__m512i color_i_vec_1 = _mm512_loadu_si512((__m512i *)&color[i + 16]);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 w_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(w_x_i_vec_0, w_x_i_vec_0, _mm512_mul_ps(w_y_i_vec_0, w_y_i_vec_0));
|
||||
__m512 w_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(w_x_i_vec_1, w_x_i_vec_1, _mm512_mul_ps(w_y_i_vec_1, w_y_i_vec_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 w_norm_0 = _mm512_sqrt_ps(w_norm_sq_0);
|
||||
__m512 w_norm_1 = _mm512_sqrt_ps(w_norm_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 DIVs
|
||||
__m512 correction_factor_0 = _mm512_min_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), _mm512_div_ps(v_max_i_vec_0, w_norm_0));
|
||||
__m512 correction_factor_1 = _mm512_min_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), _mm512_div_ps(v_max_i_vec_1, w_norm_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 curr_vel_x_i_vec_0 = _mm512_mul_ps(w_x_i_vec_0, correction_factor_0);
|
||||
__m512 curr_vel_x_i_vec_1 = _mm512_mul_ps(w_x_i_vec_1, correction_factor_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 curr_vel_y_i_vec_0 = _mm512_mul_ps(w_y_i_vec_0, correction_factor_0);
|
||||
__m512 curr_vel_y_i_vec_1 = _mm512_mul_ps(w_y_i_vec_1, correction_factor_1);
|
||||
|
||||
__m512 dt_vec = _mm512_set1_ps(dt);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
pos_x_i_vec_0 = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec_0, dt_vec, pos_x_i_vec_0);
|
||||
pos_x_i_vec_1 = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec_1, dt_vec, pos_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
pos_y_i_vec_0 = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_y_i_vec_0, dt_vec, pos_y_i_vec_0);
|
||||
pos_y_i_vec_1 = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_y_i_vec_1, dt_vec, pos_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_left_0 = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec_0, _mm512_setzero_si512());
|
||||
__mmask16 cond_1_left_1 = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec_1, _mm512_setzero_si512());
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_right_0 = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec_0, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_1_right_1 = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec_1, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_0 = cond_1_left_0 & cond_1_right_0;
|
||||
__mmask16 cond_1_1 = cond_1_left_1 & cond_1_right_1;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_0, pos_x_i_vec_0, _mm512_set1_ps(1.0f));
|
||||
pos_x_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_1, pos_x_i_vec_1, _mm512_set1_ps(1.0f));
|
||||
|
||||
destination_y_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_0, destination_y_i_vec_0, pos_y_i_vec_0);
|
||||
destination_y_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_1, destination_y_i_vec_1, pos_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
w_x_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_0, w_x_i_vec_0, desired_v0_i_vec_0);
|
||||
w_x_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_1, w_x_i_vec_1, desired_v0_i_vec_1);
|
||||
|
||||
w_y_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_0, w_y_i_vec_0, _mm512_setzero_ps());
|
||||
w_y_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_1, w_y_i_vec_1, _mm512_setzero_ps());
|
||||
|
||||
curr_vel_x_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_0, curr_vel_x_i_vec_0, w_x_i_vec_0);
|
||||
curr_vel_x_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_1, curr_vel_x_i_vec_1, w_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
curr_vel_y_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_0, curr_vel_y_i_vec_0, w_y_i_vec_0);
|
||||
curr_vel_y_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1_1, curr_vel_y_i_vec_1, w_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_left_0 = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec_0, _mm512_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask16 cond_2_left_1 = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec_1, _mm512_set1_epi32(1));
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_right_0 = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec_0, _mm512_set1_ps(1.5f), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_2_right_1 = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec_1, _mm512_set1_ps(1.5f), _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_0 = cond_2_left_0 & cond_2_right_0;
|
||||
__mmask16 cond_2_1 = cond_2_left_1 & cond_2_right_1;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_0, pos_x_i_vec_0, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH - 1.0f));
|
||||
pos_x_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_1, pos_x_i_vec_1, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH - 1.0f));
|
||||
|
||||
destination_y_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_0, destination_y_i_vec_0, pos_y_i_vec_0);
|
||||
destination_y_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_1, destination_y_i_vec_1, pos_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
__m512 neg_desired_v0_0 = _mm512_xor_ps(desired_v0_i_vec_0, _mm512_set1_ps(-0.0f));
|
||||
__m512 neg_desired_v0_1 = _mm512_xor_ps(desired_v0_i_vec_1, _mm512_set1_ps(-0.0f));
|
||||
|
||||
w_x_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_0, w_x_i_vec_0, neg_desired_v0_0);
|
||||
w_x_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_1, w_x_i_vec_1, neg_desired_v0_1);
|
||||
|
||||
w_y_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_0, w_y_i_vec_0, _mm512_setzero_ps());
|
||||
w_y_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_1, w_y_i_vec_1, _mm512_setzero_ps());
|
||||
|
||||
curr_vel_x_i_vec_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_0, curr_vel_x_i_vec_0, w_x_i_vec_0);
|
||||
curr_vel_y_i_vec_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2_1, curr_vel_y_i_vec_1, w_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec_0 = _mm512_max_ps(pos_y_i_vec_0, _mm512_set1_ps(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec_1 = _mm512_max_ps(pos_y_i_vec_1, _mm512_set1_ps(WALL_EPS));
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec_0 = _mm512_min_ps(pos_y_i_vec_0, _mm512_set1_ps(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec_1 = _mm512_min_ps(pos_y_i_vec_1, _mm512_set1_ps(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 ex_vec_0 = _mm512_sub_ps(destination_x_i_vec_0, pos_x_i_vec_0);
|
||||
__m512 ex_vec_1 = _mm512_sub_ps(destination_x_i_vec_1, pos_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 ey_vec_0 = _mm512_sub_ps(destination_y_i_vec_0, pos_y_i_vec_0);
|
||||
__m512 ey_vec_1 = _mm512_sub_ps(destination_y_i_vec_1, pos_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 e_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(ex_vec_0, ex_vec_0, _mm512_mul_ps(ey_vec_0, ey_vec_0));
|
||||
__m512 e_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(ex_vec_1, ex_vec_1, _mm512_mul_ps(ey_vec_1, ey_vec_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 e_norm_0 = _mm512_sqrt_ps(e_norm_sq_0);
|
||||
__m512 e_norm_1 = _mm512_sqrt_ps(e_norm_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 DIVs
|
||||
__m512 e_norm_inv_0 = _mm512_div_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), e_norm_0);
|
||||
__m512 e_norm_inv_1 = _mm512_div_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), e_norm_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_x_i_vec_0 = _mm512_mul_ps(ex_vec_0, e_norm_inv_0);
|
||||
__m512 e_x_i_vec_1 = _mm512_mul_ps(ex_vec_1, e_norm_inv_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_y_i_vec_0 = _mm512_mul_ps(ey_vec_0, e_norm_inv_0);
|
||||
__m512 e_y_i_vec_1 = _mm512_mul_ps(ey_vec_1, e_norm_inv_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 vel_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec_0, curr_vel_x_i_vec_0, _mm512_mul_ps(curr_vel_y_i_vec_0, curr_vel_y_i_vec_0));
|
||||
__m512 vel_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec_1, curr_vel_x_i_vec_1, _mm512_mul_ps(curr_vel_y_i_vec_1, curr_vel_y_i_vec_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sb_sq_i_vec_0 = _mm512_mul_ps(vel_norm_sq_0, _mm512_set1_ps(delta_t_sq));
|
||||
__m512 sb_sq_i_vec_1 = _mm512_mul_ps(vel_norm_sq_1, _mm512_set1_ps(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 vel_norm_dt_0 = _mm512_sqrt_ps(sb_sq_i_vec_0);
|
||||
__m512 vel_norm_dt_1 = _mm512_sqrt_ps(sb_sq_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_x[i + 16], curr_vel_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_y[i + 16], curr_vel_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_x[i], w_x_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_x[i + 16], w_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_y[i], w_y_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_y[i + 16], w_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_x[i], pos_x_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_x[i + 16], pos_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_y[i], pos_y_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_y[i + 16], pos_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_x[i], e_x_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_x[i + 16], e_x_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_y[i], e_y_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_y[i + 16], e_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&destination_y[i], destination_y_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&destination_y[i + 16], destination_y_i_vec_1);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec_0);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_sq[i + 16], sb_sq_i_vec_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_x[i], _mm512_mul_ps(e_x_i_vec_0, vel_norm_dt_0));
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_x[i + 16], _mm512_mul_ps(e_x_i_vec_1, vel_norm_dt_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_y[i], _mm512_mul_ps(e_y_i_vec_0, vel_norm_dt_0));
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_y[i + 16], _mm512_mul_ps(e_y_i_vec_1, vel_norm_dt_1));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,634 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Used _mm512_rsqrt14_ps() instead of _mm512_sqrt_ps() and _mm512_div_ps()
|
||||
// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_moreavx_ilp_2.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 31) & ~31;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
|
||||
|
||||
const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
|
||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
|
||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512 p = c13;
|
||||
|
||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
|
||||
// # = 208 MULTs, 208 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 31) & ~31;
|
||||
|
||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 68 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10
|
||||
// # n_p_pad * 9
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13
|
||||
// # n_p_pad * 17
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles
|
||||
// # n_p_pad * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles
|
||||
// # n_p_pad * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
|
||||
|
||||
__m512 acc_x_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_x_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 32) {
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 j_idx_0 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
|
||||
__m512 j_idx_1 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j + 16), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_neq_i_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_neq_i_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_in_range_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 active_0 = m_neq_i_0 & m_in_range_0;
|
||||
__mmask16 active_1 = m_neq_i_1 & m_in_range_1;
|
||||
|
||||
__m512 pjx_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjx_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 pjy_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 pjy_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jx_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jy_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j + 16]);
|
||||
|
||||
__m512 sb_jsq_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j + 16]);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_x_0 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_0);
|
||||
__m512 r_ab_x_1 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_y_0 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_0);
|
||||
__m512 r_ab_y_1 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_0, r_ab_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, r_ab_y_0));
|
||||
__m512 r_ab_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_1, r_ab_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, r_ab_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_0, sbe_jx_0);
|
||||
__m512 r_ab2_x_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_1, sbe_jx_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_y_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_0, sbe_jy_0);
|
||||
__m512 r_ab2_y_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_1, sbe_jy_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, r_ab2_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_0, r_ab2_y_0));
|
||||
__m512 r_ab2_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, r_ab2_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_1, r_ab2_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab2_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 r_sum_0 = _mm512_add_ps(r_ab_n_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 r_sum_1 = _mm512_add_ps(r_ab_n_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 two_b_sq_0 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_0, r_sum_0, sb_jsq_0);
|
||||
__m512 two_b_sq_1 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_1, r_sum_1, sb_jsq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 SQRTs
|
||||
__m512 two_b_0 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_0);
|
||||
__m512 two_b_1 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_arg_0 = _mm512_mul_ps(two_b_0, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512 e_arg_1 = _mm512_mul_ps(two_b_1, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg_0 = _mm512_max_ps(e_arg_0, v_exp_min);
|
||||
e_arg_1 = _mm512_max_ps(e_arg_1, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 512 MULTs, 448 ADDs
|
||||
__m512 e_val_0 = _avx512_exp_ps(e_arg_0);
|
||||
__m512 e_val_1 = _avx512_exp_ps(e_arg_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 numer_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_0, v_neg_v0_div_2s), e_val_0);
|
||||
__m512 numer_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_1, v_neg_v0_div_2s), e_val_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 denom_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_0, r_ab_n_0), r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 denom_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_1, r_ab_n_1), r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
__m512 denom_safe_0 = _mm512_mask_blend_ps(active_0, v_one, denom_0);
|
||||
__m512 denom_safe_1 = _mm512_mask_blend_ps(active_1, v_one, denom_1);
|
||||
|
||||
// # 32 DIVs
|
||||
__m512 smc_0 = _mm512_div_ps(numer_0, denom_safe_0);
|
||||
__m512 smc_1 = _mm512_div_ps(numer_1, denom_safe_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab2_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab2_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab_n_1);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_x_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_x_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_x_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_x_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_y_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_y_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_0, f_x_0, _mm512_mul_ps(f_y_0, f_y_0));
|
||||
__m512 f_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_1, f_x_1, _mm512_mul_ps(f_y_1, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 rhs_0 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_0, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512 rhs_1 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_1, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 32 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f_0 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_0, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_0));
|
||||
__m512 e_dot_f_1 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_1, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_0 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_0, e_dot_f_0);
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_1 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_1, e_dot_f_1);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_0, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c1_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_1, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 c2_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_0, rhs_0, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_1, rhs_1, _CMP_GT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_0 = c1_0 & c2_0;
|
||||
__mmask16 cond_1 = c1_1 & c2_1;
|
||||
|
||||
__m512 w_val_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_0, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512 w_val_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_x_0);
|
||||
__m512 f_x_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_x_1);
|
||||
|
||||
__m512 f_y_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_y_0);
|
||||
__m512 f_y_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_y_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_x_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_0, w_val_0, acc_x_0);
|
||||
acc_x_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_1, w_val_1, acc_x_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
acc_y_0 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_0, w_val_0, acc_y_0);
|
||||
acc_y_1 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_1, w_val_1, acc_y_1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(acc_x_0, acc_x_1));
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(acc_y_0, acc_y_1));
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTS
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 16) {
|
||||
|
||||
__m512 w_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_x[i]);
|
||||
__m512 w_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_y[i]);
|
||||
__m512 v_max_i_vec = _mm512_loadu_ps(&v_max[i]);
|
||||
__m512 pos_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_x[i]);
|
||||
__m512 pos_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_y[i]);
|
||||
__m512 destination_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_y[i]);
|
||||
__m512 destination_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_x[i]);
|
||||
__m512 desired_v0_i_vec = _mm512_loadu_ps(&desired_v0[i]);
|
||||
|
||||
__m512i color_i_vec = _mm512_loadu_si512((__m512i *)&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 w_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(w_x_i_vec, w_x_i_vec, _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, w_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs, 16 DIVs
|
||||
__m512 w_norm_inv = _mm512_rsqrt14_ps(w_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 correction_factor = _mm512_min_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), _mm512_mul_ps(v_max_i_vec, w_norm_inv));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 curr_vel_x_i_vec = _mm512_mul_ps(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
__m512 curr_vel_y_i_vec = _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
__m512 dt_vec = _mm512_set1_ps(dt);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, dt_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_y_i_vec, dt_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_setzero_si512());
|
||||
__mmask16 cond_1_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_1 = cond_1_left & cond_1_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.0f));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_x_i_vec, desired_v0_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask16 cond_2_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.5f), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_2 = cond_2_left & cond_2_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
__m512 neg_desired_v0 = _mm512_xor_ps(desired_v0_i_vec, _mm512_set1_ps(-0.0f));
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_x_i_vec, neg_desired_v0);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_max_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_min_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 ex_vec = _mm512_sub_ps(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
__m512 ey_vec = _mm512_sub_ps(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(ex_vec, ex_vec, _mm512_mul_ps(ey_vec, ey_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs, 16 SQRTs
|
||||
__m512 e_norm_inv = _mm512_rsqrt14_ps(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_x_i_vec = _mm512_mul_ps(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
__m512 e_y_i_vec = _mm512_mul_ps(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 vel_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, _mm512_mul_ps(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 sb_sq_i_vec = _mm512_mul_ps(vel_norm_sq, _mm512_set1_ps(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 vel_norm_dt = _mm512_sqrt_ps(sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_x[i], _mm512_mul_ps(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_y[i], _mm512_mul_ps(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,727 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Added ILP with k = 4 to j-loop
|
||||
// # Predecessor: variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_moreavx_ilp_2.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 63) & ~63;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
static inline __m512 _avx512_exp_ps(__m512 x) {
|
||||
|
||||
const __m512 log2e = _mm512_set1_ps(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 nf = _mm512_roundscale_ps(_mm512_mul_ps(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
|
||||
const __m512 ln2 = _mm512_set1_ps(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 r = _mm512_fnmadd_ps(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512 c13 = _mm512_set1_ps(c13_scalar);
|
||||
const __m512 c12 = _mm512_set1_ps(c12_scalar);
|
||||
const __m512 c11 = _mm512_set1_ps(c11_scalar);
|
||||
const __m512 c10 = _mm512_set1_ps(c10_scalar);
|
||||
const __m512 c9 = _mm512_set1_ps(c9_scalar);
|
||||
const __m512 c8 = _mm512_set1_ps(c8_scalar);
|
||||
const __m512 c7 = _mm512_set1_ps(c7_scalar);
|
||||
const __m512 c6 = _mm512_set1_ps(c6_scalar);
|
||||
const __m512 c5 = _mm512_set1_ps(c5_scalar);
|
||||
const __m512 c4 = _mm512_set1_ps(c4_scalar);
|
||||
const __m512 c3 = _mm512_set1_ps(c3_scalar);
|
||||
const __m512 c2 = _mm512_set1_ps(c2_scalar);
|
||||
const __m512 c1 = _mm512_set1_ps(c1_scalar);
|
||||
const __m512 c0 = _mm512_set1_ps(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512 p = c13;
|
||||
|
||||
// # 13 * (16 MULTs, 16 ADDs)
|
||||
// # = 208 MULTs, 208 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_ps(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m512i ni = _mm512_cvtps_epi32(nf);
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi32(ni, _mm512_set1_epi32(127));
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi32(biased, 23);
|
||||
__m512 pow2n = _mm512_castsi512_ps(scaled);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_ps(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 63) & ~63;
|
||||
|
||||
alignas(64) const float lane_offset_arr[16] = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f, 4.0f, 5.0f, 6.0f, 7.0f, 8.0f, 9.0f, 10.0f, 11.0f, 12.0f, 13.0f, 14.0f, 15.0f};
|
||||
const __m512 lane_off = _mm512_load_ps(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512 v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_ps(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512 v_neg_2s_inv = _mm512_set1_ps(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512 v_cos_phi_sq = _mm512_set1_ps(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512 v_dt_neg = _mm512_set1_ps(dt_neg);
|
||||
const __m512 v_c_neg_dt = _mm512_set1_ps(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512 v_zero = _mm512_setzero_ps();
|
||||
const __m512 v_one = _mm512_set1_ps(1.0f);
|
||||
const __m512 v_eps = _mm512_set1_ps(EPS);
|
||||
const __m512 v_eps_sq = _mm512_set1_ps(EPS_SQ);
|
||||
const __m512 v_np = _mm512_set1_ps((float)n_p);
|
||||
const __m512 v_exp_min = _mm512_set1_ps(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 132 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 29 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p_pad * 7
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 40 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p_pad * 15
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
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// # 2 MULTs
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float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
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float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
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||||
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||||
// # 2 ADDs, 2 MULTs
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||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
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||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
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||||
const __m512 pix = _mm512_set1_ps(pos_x[i]);
|
||||
const __m512 piy = _mm512_set1_ps(pos_y[i]);
|
||||
const __m512 eix = _mm512_set1_ps(e_x[i]);
|
||||
const __m512 eiy = _mm512_set1_ps(e_y[i]);
|
||||
const __m512 v_i = _mm512_set1_ps((float)i);
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__m512 acc_x_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_x_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_x_2 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_x_3 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
|
||||
__m512 acc_y_0 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_1 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_2 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
__m512 acc_y_3 = _mm512_setzero_ps();
|
||||
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||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 64) {
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||||
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||||
// # 64 ADDs
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||||
__m512 j_idx_0 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j), lane_off);
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||||
__m512 j_idx_1 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j + 16), lane_off);
|
||||
__m512 j_idx_2 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j + 32), lane_off);
|
||||
__m512 j_idx_3 = _mm512_add_ps(_mm512_set1_ps((float)j + 48), lane_off);
|
||||
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||||
__mmask16 m_neq_i_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_neq_i_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_neq_i_2 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_2, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask16 m_neq_i_3 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_3, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 m_in_range_0 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_0, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range_1 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_1, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range_2 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_2, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 m_in_range_3 = _mm512_cmp_ps_mask(j_idx_3, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 active_0 = m_neq_i_0 & m_in_range_0;
|
||||
__mmask16 active_1 = m_neq_i_1 & m_in_range_1;
|
||||
__mmask16 active_2 = m_neq_i_2 & m_in_range_2;
|
||||
__mmask16 active_3 = m_neq_i_3 & m_in_range_3;
|
||||
|
||||
__m512 pjx_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j]);
|
||||
__m512 pjx_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j + 16]);
|
||||
__m512 pjx_2 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j + 32]);
|
||||
__m512 pjx_3 = _mm512_loadu_ps(&pos_x[j + 48]);
|
||||
|
||||
__m512 pjy_0 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j]);
|
||||
__m512 pjy_1 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j + 16]);
|
||||
__m512 pjy_2 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j + 32]);
|
||||
__m512 pjy_3 = _mm512_loadu_ps(&pos_y[j + 48]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jx_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512 sbe_jx_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j + 16]);
|
||||
__m512 sbe_jx_2 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j + 32]);
|
||||
__m512 sbe_jx_3 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_x[j + 48]);
|
||||
|
||||
__m512 sbe_jy_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512 sbe_jy_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j + 16]);
|
||||
__m512 sbe_jy_2 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j + 32]);
|
||||
__m512 sbe_jy_3 = _mm512_loadu_ps(&sb_e_y[j + 48]);
|
||||
|
||||
__m512 sb_jsq_0 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j]);
|
||||
__m512 sb_jsq_1 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j + 16]);
|
||||
__m512 sb_jsq_2 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j + 32]);
|
||||
__m512 sb_jsq_3 = _mm512_loadu_ps(&sb_sq[j + 48]);
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
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||||
__m512 r_ab_x_0 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_0);
|
||||
__m512 r_ab_x_1 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_1);
|
||||
__m512 r_ab_x_2 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_2);
|
||||
__m512 r_ab_x_3 = _mm512_sub_ps(pix, pjx_3);
|
||||
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||||
// # 64 ADDs
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||||
__m512 r_ab_y_0 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_0);
|
||||
__m512 r_ab_y_1 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_1);
|
||||
__m512 r_ab_y_2 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_2);
|
||||
__m512 r_ab_y_3 = _mm512_sub_ps(piy, pjy_3);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 64 ADDs
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||||
__m512 r_ab_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_0, r_ab_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, r_ab_y_0));
|
||||
__m512 r_ab_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_1, r_ab_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, r_ab_y_1));
|
||||
__m512 r_ab_n2_2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_2, r_ab_x_2, _mm512_mul_ps(r_ab_y_2, r_ab_y_2));
|
||||
__m512 r_ab_n2_3 = _mm512_fmadd_ps(r_ab_x_3, r_ab_x_3, _mm512_mul_ps(r_ab_y_3, r_ab_y_3));
|
||||
|
||||
// # 64 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_1);
|
||||
__m512 r_ab_n_2 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_2);
|
||||
__m512 r_ab_n_3 = _mm512_sqrt_ps(r_ab_n2_3);
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_x_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_0, sbe_jx_0);
|
||||
__m512 r_ab2_x_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_1, sbe_jx_1);
|
||||
__m512 r_ab2_x_2 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_2, sbe_jx_2);
|
||||
__m512 r_ab2_x_3 = _mm512_sub_ps(r_ab_x_3, sbe_jx_3);
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_y_0 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_0, sbe_jy_0);
|
||||
__m512 r_ab2_y_1 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_1, sbe_jy_1);
|
||||
__m512 r_ab2_y_2 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_2, sbe_jy_2);
|
||||
__m512 r_ab2_y_3 = _mm512_sub_ps(r_ab_y_3, sbe_jy_3);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 64 ADDs
|
||||
__m512 r_ab2_n2_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, r_ab2_x_0, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_0, r_ab2_y_0));
|
||||
__m512 r_ab2_n2_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, r_ab2_x_1, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_1, r_ab2_y_1));
|
||||
__m512 r_ab2_n2_2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_2, r_ab2_x_2, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_2, r_ab2_y_2));
|
||||
__m512 r_ab2_n2_3 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_3, r_ab2_x_3, _mm512_mul_ps(r_ab2_y_3, r_ab2_y_3));
|
||||
|
||||
// # 64 SQRTs
|
||||
__m512 r_ab2_n_0 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_0);
|
||||
__m512 r_ab2_n_1 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_1);
|
||||
__m512 r_ab2_n_2 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_2);
|
||||
__m512 r_ab2_n_3 = _mm512_sqrt_ps(r_ab2_n2_3);
|
||||
|
||||
// # 64 ADDs
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||||
__m512 r_sum_0 = _mm512_add_ps(r_ab_n_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 r_sum_1 = _mm512_add_ps(r_ab_n_1, r_ab2_n_1);
|
||||
__m512 r_sum_2 = _mm512_add_ps(r_ab_n_2, r_ab2_n_2);
|
||||
__m512 r_sum_3 = _mm512_add_ps(r_ab_n_3, r_ab2_n_3);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 64 ADDs
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||||
__m512 two_b_sq_0 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_0, r_sum_0, sb_jsq_0);
|
||||
__m512 two_b_sq_1 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_1, r_sum_1, sb_jsq_1);
|
||||
__m512 two_b_sq_2 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_2, r_sum_2, sb_jsq_2);
|
||||
__m512 two_b_sq_3 = _mm512_fmsub_ps(r_sum_3, r_sum_3, sb_jsq_3);
|
||||
|
||||
// # 64 SQRTs
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||||
__m512 two_b_0 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_0);
|
||||
__m512 two_b_1 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_1);
|
||||
__m512 two_b_2 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_2);
|
||||
__m512 two_b_3 = _mm512_sqrt_ps(two_b_sq_3);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
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||||
__m512 e_arg_0 = _mm512_mul_ps(two_b_0, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512 e_arg_1 = _mm512_mul_ps(two_b_1, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512 e_arg_2 = _mm512_mul_ps(two_b_2, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512 e_arg_3 = _mm512_mul_ps(two_b_3, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg_0 = _mm512_max_ps(e_arg_0, v_exp_min);
|
||||
e_arg_1 = _mm512_max_ps(e_arg_1, v_exp_min);
|
||||
e_arg_2 = _mm512_max_ps(e_arg_2, v_exp_min);
|
||||
e_arg_3 = _mm512_max_ps(e_arg_3, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 1024 MULTs, 896 ADDs
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||||
__m512 e_val_0 = _avx512_exp_ps(e_arg_0);
|
||||
__m512 e_val_1 = _avx512_exp_ps(e_arg_1);
|
||||
__m512 e_val_2 = _avx512_exp_ps(e_arg_2);
|
||||
__m512 e_val_3 = _avx512_exp_ps(e_arg_3);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs
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||||
__m512 numer_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_0, v_neg_v0_div_2s), e_val_0);
|
||||
__m512 numer_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_1, v_neg_v0_div_2s), e_val_1);
|
||||
__m512 numer_2 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_2, v_neg_v0_div_2s), e_val_2);
|
||||
__m512 numer_3 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(r_sum_3, v_neg_v0_div_2s), e_val_3);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs
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||||
__m512 denom_0 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_0, r_ab_n_0), r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 denom_1 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_1, r_ab_n_1), r_ab2_n_1);
|
||||
__m512 denom_2 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_2, r_ab_n_2), r_ab2_n_2);
|
||||
__m512 denom_3 = _mm512_mul_ps(_mm512_mul_ps(two_b_3, r_ab_n_3), r_ab2_n_3);
|
||||
|
||||
__m512 denom_safe_0 = _mm512_mask_blend_ps(active_0, v_one, denom_0);
|
||||
__m512 denom_safe_1 = _mm512_mask_blend_ps(active_1, v_one, denom_1);
|
||||
__m512 denom_safe_2 = _mm512_mask_blend_ps(active_2, v_one, denom_2);
|
||||
__m512 denom_safe_3 = _mm512_mask_blend_ps(active_3, v_one, denom_3);
|
||||
|
||||
// # 64 DIVs
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||||
__m512 smc_0 = _mm512_div_ps(numer_0, denom_safe_0);
|
||||
__m512 smc_1 = _mm512_div_ps(numer_1, denom_safe_1);
|
||||
__m512 smc_2 = _mm512_div_ps(numer_2, denom_safe_2);
|
||||
__m512 smc_3 = _mm512_div_ps(numer_3, denom_safe_3);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab2_n_1);
|
||||
__m512 sm_r_ab_2 = _mm512_mul_ps(smc_2, r_ab2_n_2);
|
||||
__m512 sm_r_ab_3 = _mm512_mul_ps(smc_3, r_ab2_n_3);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 sm_r_ab2_0 = _mm512_mul_ps(smc_0, r_ab_n_0);
|
||||
__m512 sm_r_ab2_1 = _mm512_mul_ps(smc_1, r_ab_n_1);
|
||||
__m512 sm_r_ab2_2 = _mm512_mul_ps(smc_2, r_ab_n_2);
|
||||
__m512 sm_r_ab2_3 = _mm512_mul_ps(smc_3, r_ab_n_3);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 64 ADDs
|
||||
__m512 f_x_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_x_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_x_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_x_1, sm_r_ab_1));
|
||||
__m512 f_x_2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_2, sm_r_ab2_2, _mm512_mul_ps(r_ab_x_2, sm_r_ab_2));
|
||||
__m512 f_x_3 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_x_3, sm_r_ab2_3, _mm512_mul_ps(r_ab_x_3, sm_r_ab_3));
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 64 ADDs
|
||||
__m512 f_y_0 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_ps(r_ab_y_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512 f_y_1 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_ps(r_ab_y_1, sm_r_ab_1));
|
||||
__m512 f_y_2 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_2, sm_r_ab2_2, _mm512_mul_ps(r_ab_y_2, sm_r_ab_2));
|
||||
__m512 f_y_3 = _mm512_fmadd_ps(r_ab2_y_3, sm_r_ab2_3, _mm512_mul_ps(r_ab_y_3, sm_r_ab_3));
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 64 ADDs
|
||||
__m512 f_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_0, f_x_0, _mm512_mul_ps(f_y_0, f_y_0));
|
||||
__m512 f_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_1, f_x_1, _mm512_mul_ps(f_y_1, f_y_1));
|
||||
__m512 f_norm_sq_2 = _mm512_fmadd_ps(f_x_2, f_x_2, _mm512_mul_ps(f_y_2, f_y_2));
|
||||
__m512 f_norm_sq_3 = _mm512_fmadd_ps(f_x_3, f_x_3, _mm512_mul_ps(f_y_3, f_y_3));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 rhs_0 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_0, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512 rhs_1 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_1, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512 rhs_2 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_2, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512 rhs_3 = _mm512_mul_ps(f_norm_sq_3, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 64 ADDs
|
||||
__m512 e_dot_f_0 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_0, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_0));
|
||||
__m512 e_dot_f_1 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_1, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_1));
|
||||
__m512 e_dot_f_2 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_2, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_2));
|
||||
__m512 e_dot_f_3 = _mm512_fmadd_ps(eix, f_x_3, _mm512_mul_ps(eiy, f_y_3));
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_0 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_0, e_dot_f_0);
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_1 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_1, e_dot_f_1);
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_2 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_2, e_dot_f_2);
|
||||
__m512 e_dot_f_sq_3 = _mm512_mul_ps(e_dot_f_3, e_dot_f_3);
|
||||
|
||||
__mmask16 c1_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_0, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c1_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_1, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c1_2 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_2, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 c1_3 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_3, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 c2_0 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_0, rhs_0, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2_1 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_1, rhs_1, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2_2 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_2, rhs_2, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 c2_3 = _mm512_cmp_ps_mask(e_dot_f_sq_3, rhs_3, _CMP_GT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_0 = c1_0 & c2_0;
|
||||
__mmask16 cond_1 = c1_1 & c2_1;
|
||||
__mmask16 cond_2 = c1_2 & c2_2;
|
||||
__mmask16 cond_3 = c1_3 & c2_3;
|
||||
|
||||
__m512 w_val_0 = _mm512_mask_blend_ps(cond_0, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512 w_val_1 = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512 w_val_2 = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512 w_val_3 = _mm512_mask_blend_ps(cond_3, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512 f_x_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_x_0);
|
||||
__m512 f_x_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_x_1);
|
||||
__m512 f_x_safe_2 = _mm512_maskz_mov_ps(active_2, f_x_2);
|
||||
__m512 f_x_safe_3 = _mm512_maskz_mov_ps(active_3, f_x_3);
|
||||
|
||||
__m512 f_y_safe_0 = _mm512_maskz_mov_ps(active_0, f_y_0);
|
||||
__m512 f_y_safe_1 = _mm512_maskz_mov_ps(active_1, f_y_1);
|
||||
__m512 f_y_safe_2 = _mm512_maskz_mov_ps(active_2, f_y_2);
|
||||
__m512 f_y_safe_3 = _mm512_maskz_mov_ps(active_3, f_y_3);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 64 ADDs
|
||||
acc_x_0 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_0, w_val_0, acc_x_0);
|
||||
acc_x_1 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_1, w_val_1, acc_x_1);
|
||||
acc_x_2 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_2, w_val_2, acc_x_2);
|
||||
acc_x_3 = _mm512_fmadd_ps(f_x_safe_3, w_val_3, acc_x_3);
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 64 ADDs
|
||||
acc_y_0 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_0, w_val_0, acc_y_0);
|
||||
acc_y_1 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_1, w_val_1, acc_y_1);
|
||||
acc_y_2 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_2, w_val_2, acc_y_2);
|
||||
acc_y_3 = _mm512_fmadd_ps(f_y_safe_3, w_val_3, acc_y_3);
|
||||
}
|
||||
// # 128 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(_mm512_add_ps(acc_x_0, acc_x_1), _mm512_add_ps(acc_x_2, acc_x_3)));
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_ps(_mm512_add_ps(_mm512_add_ps(acc_y_0, acc_y_1), _mm512_add_ps(acc_y_2, acc_y_3)));
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 1 EXP, 4 MULTs, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 16) {
|
||||
|
||||
__m512 w_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_x[i]);
|
||||
__m512 w_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&w_y[i]);
|
||||
__m512 v_max_i_vec = _mm512_loadu_ps(&v_max[i]);
|
||||
__m512 pos_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_x[i]);
|
||||
__m512 pos_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&pos_y[i]);
|
||||
__m512 destination_y_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_y[i]);
|
||||
__m512 destination_x_i_vec = _mm512_loadu_ps(&destination_x[i]);
|
||||
__m512 desired_v0_i_vec = _mm512_loadu_ps(&desired_v0[i]);
|
||||
|
||||
__m512i color_i_vec = _mm512_loadu_si512((__m512i *)&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 w_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(w_x_i_vec, w_x_i_vec, _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, w_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 w_norm = _mm512_sqrt_ps(w_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 correction_factor = _mm512_min_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), _mm512_div_ps(v_max_i_vec, w_norm));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 curr_vel_x_i_vec = _mm512_mul_ps(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
__m512 curr_vel_y_i_vec = _mm512_mul_ps(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
__m512 dt_vec = _mm512_set1_ps(dt);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 32 ADDs
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, dt_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_y_i_vec, dt_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_1_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_setzero_si512());
|
||||
__mmask16 cond_1_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_1 = cond_1_left & cond_1_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.0f));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_x_i_vec, desired_v0_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_1, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask16 cond_2_left = _mm512_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm512_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask16 cond_2_right = _mm512_cmp_ps_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(1.5f), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask16 cond_2 = cond_2_left & cond_2_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, pos_x_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
__m512 neg_desired_v0 = _mm512_xor_ps(desired_v0_i_vec, _mm512_set1_ps(-0.0f));
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_x_i_vec, neg_desired_v0);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, w_y_i_vec, _mm512_setzero_ps());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_ps(cond_2, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_max_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_min_ps(pos_y_i_vec, _mm512_set1_ps(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
__m512 ex_vec = _mm512_sub_ps(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
__m512 ey_vec = _mm512_sub_ps(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 e_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(ex_vec, ex_vec, _mm512_mul_ps(ey_vec, ey_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 e_norm = _mm512_sqrt_ps(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512 e_norm_inv = _mm512_div_ps(_mm512_set1_ps(1.0f), e_norm);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512 e_x_i_vec = _mm512_mul_ps(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
__m512 e_y_i_vec = _mm512_mul_ps(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512 vel_norm_sq = _mm512_fmadd_ps(curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, _mm512_mul_ps(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512 sb_sq_i_vec = _mm512_mul_ps(vel_norm_sq, _mm512_set1_ps(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512 vel_norm_dt = _mm512_sqrt_ps(sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_x[i], _mm512_mul_ps(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
_mm512_storeu_ps(&sb_e_y[i], _mm512_mul_ps(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,646 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: NEON port of variant_float_inlining_SoA_AVX512_polyexp_moreavx_ilp_2_rsqrt.cpp
|
||||
// - 16-wide AVX-512 → 4-wide NEON; ILP unroll by 2 preserved (inner loop processes 8 j's per iter)
|
||||
// - rsqrt14_ps → vrsqrteq_f32 + 1 Newton iteration (single-precision accuracy)
|
||||
// - reduce_add_ps → vaddvq_f32
|
||||
// - Padding multiple changed from 32 to 8
|
||||
// - Scalar obstacle loop unchanged
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants_float.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced_float.hpp"
|
||||
|
||||
#ifdef __aarch64__
|
||||
#include <arm_neon.h>
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifdef __x86_64__
|
||||
#define SIMDE_ENABLE_NATIVE_ALIASES
|
||||
#include <simde/arm/neon.h>
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#include <cmath>
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
#include <tuple>
|
||||
#include <vector>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0f
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0f
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3f
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999f
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<float> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<float> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<float> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<float> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<float> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<float> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<float> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<float> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
float x = x_gen_left(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
float x = x_gen_right(gen);
|
||||
float y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
float dest_x = -30.0f;
|
||||
float dest_y = y;
|
||||
|
||||
float init_e_x = dest_x - x;
|
||||
float init_e_y = dest_y - y;
|
||||
float init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
float init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
float init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
float d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1f);
|
||||
|
||||
float v_m = 1.3f * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0f;
|
||||
w_y[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0f;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0f;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9f;
|
||||
pos_y[j] = 1e9f;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0f;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0f;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 64 MULTs, 56 ADDs
|
||||
static inline float32x4_t _neon_exp_ps(float32x4_t x) {
|
||||
const float32x4_t log2e = vdupq_n_f32(1.4426950408889634f);
|
||||
|
||||
// # 4 MULTS
|
||||
float32x4_t nf = vrndnq_f32(vmulq_f32(x, log2e));
|
||||
|
||||
const float32x4_t ln2 = vdupq_n_f32(0.6931471805599453f);
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 4 ADDs
|
||||
float32x4_t r = vfmsq_f32(x, nf, ln2); // r = x - nf*ln2
|
||||
|
||||
const float32x4_t c12 = vdupq_n_f32(c12_scalar);
|
||||
const float32x4_t c11 = vdupq_n_f32(c11_scalar);
|
||||
const float32x4_t c10 = vdupq_n_f32(c10_scalar);
|
||||
const float32x4_t c9 = vdupq_n_f32(c9_scalar);
|
||||
const float32x4_t c8 = vdupq_n_f32(c8_scalar);
|
||||
const float32x4_t c7 = vdupq_n_f32(c7_scalar);
|
||||
const float32x4_t c6 = vdupq_n_f32(c6_scalar);
|
||||
const float32x4_t c5 = vdupq_n_f32(c5_scalar);
|
||||
const float32x4_t c4 = vdupq_n_f32(c4_scalar);
|
||||
const float32x4_t c3 = vdupq_n_f32(c3_scalar);
|
||||
const float32x4_t c2 = vdupq_n_f32(c2_scalar);
|
||||
const float32x4_t c1 = vdupq_n_f32(c1_scalar);
|
||||
const float32x4_t c0 = vdupq_n_f32(c0_scalar);
|
||||
|
||||
float32x4_t p = c12;
|
||||
|
||||
// # 13 * (4 MULTs, 4 ADDs)
|
||||
// # = 52 MULTs, 52 ADDs
|
||||
p = vfmaq_f32(c12, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c11, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c10, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c9, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c8, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c7, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c6, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c5, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c4, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c3, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c2, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c1, p, r);
|
||||
p = vfmaq_f32(c0, p, r);
|
||||
|
||||
int32x4_t ni = vcvtq_s32_f32(nf);
|
||||
int32x4_t biased = vaddq_s32(ni, vdupq_n_s32(127));
|
||||
int32x4_t scaled = vshlq_n_s32(biased, 23);
|
||||
float32x4_t pow2n = vreinterpretq_f32_s32(scaled);
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs
|
||||
return vmulq_f32(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 4 ADD, 16 MULTS, 4 SQRT, 4 DIV
|
||||
// Newton-Raphson refinement formula.
|
||||
static inline float32x4_t _neon_rsqrt_ps(float32x4_t x) {
|
||||
// # 4 SQRT, 4 DIV
|
||||
float32x4_t y = vrsqrteq_f32(x);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTS, 4 ADD
|
||||
y = vmulq_f32(y, vrsqrtsq_f32(vmulq_f32(x, y), y));
|
||||
return y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
(void)pedestrians;
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
vector<tuple<int, int, float, float, float, float, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
const float32x4_t lane_off = {0.0f, 1.0f, 2.0f, 3.0f};
|
||||
|
||||
const float32x4_t v_neg_v0_div_2s = vdupq_n_f32(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const float32x4_t v_neg_2s_inv = vdupq_n_f32(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const float32x4_t v_cos_phi_sq = vdupq_n_f32(cos_phi_sq);
|
||||
const float32x4_t v_dt_neg = vdupq_n_f32(dt_neg);
|
||||
const float32x4_t v_c_neg_dt = vdupq_n_f32(c_neg_times_dt);
|
||||
const float32x4_t v_zero = vdupq_n_f32(0.0f);
|
||||
const float32x4_t v_one = vdupq_n_f32(1.0f);
|
||||
const float32x4_t v_eps_sq = vdupq_n_f32(EPS_SQ);
|
||||
const float32x4_t v_np = vdupq_n_f32((float)n_p);
|
||||
const float32x4_t v_exp_min = vdupq_n_f32(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 20 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 32 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_p_pad * 9
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * 4 +
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 54 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_p_pad * 24
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 2
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * (
|
||||
// # n_p * n_p_pad * 3 +
|
||||
// # n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_p_pad * 3
|
||||
// # )
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
// # 2 MULTS
|
||||
float desired_velocity_x = e_x[i] * desired_v0[i];
|
||||
float desired_velocity_y = e_y[i] * desired_v0[i];
|
||||
|
||||
// # 2 ADDS, 2 MULTS
|
||||
float f_alpha_dt_x = (desired_velocity_x - curr_vel_x[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
float f_alpha_dt_y = (desired_velocity_y - curr_vel_y[i]) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const float32x4_t pix = vdupq_n_f32(pos_x[i]);
|
||||
const float32x4_t piy = vdupq_n_f32(pos_y[i]);
|
||||
const float32x4_t eix = vdupq_n_f32(e_x[i]);
|
||||
const float32x4_t eiy = vdupq_n_f32(e_y[i]);
|
||||
const float32x4_t v_i = vdupq_n_f32((float)i);
|
||||
|
||||
float32x4_t acc_x_0 = vdupq_n_f32(0.0f);
|
||||
float32x4_t acc_y_0 = vdupq_n_f32(0.0f);
|
||||
float32x4_t acc_x_1 = vdupq_n_f32(0.0f);
|
||||
float32x4_t acc_y_1 = vdupq_n_f32(0.0f);
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 8) {
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS
|
||||
float32x4_t j_idx_0 = vaddq_f32(vdupq_n_f32((float)j), lane_off);
|
||||
float32x4_t j_idx_1 = vaddq_f32(vdupq_n_f32((float)(j + 4)), lane_off);
|
||||
|
||||
uint32x4_t m_neq_i_0 = vmvnq_u32(vceqq_f32(j_idx_0, v_i));
|
||||
uint32x4_t m_neq_i_1 = vmvnq_u32(vceqq_f32(j_idx_1, v_i));
|
||||
uint32x4_t m_in_range_0 = vcltq_f32(j_idx_0, v_np);
|
||||
uint32x4_t m_in_range_1 = vcltq_f32(j_idx_1, v_np);
|
||||
uint32x4_t active_0 = vandq_u32(m_neq_i_0, m_in_range_0);
|
||||
uint32x4_t active_1 = vandq_u32(m_neq_i_1, m_in_range_1);
|
||||
|
||||
float32x4_t pjx_0 = vld1q_f32(&pos_x[j]);
|
||||
float32x4_t pjx_1 = vld1q_f32(&pos_x[j + 4]);
|
||||
float32x4_t pjy_0 = vld1q_f32(&pos_y[j]);
|
||||
float32x4_t pjy_1 = vld1q_f32(&pos_y[j + 4]);
|
||||
float32x4_t sbe_jx_0 = vld1q_f32(&sb_e_x[j]);
|
||||
float32x4_t sbe_jx_1 = vld1q_f32(&sb_e_x[j + 4]);
|
||||
float32x4_t sbe_jy_0 = vld1q_f32(&sb_e_y[j]);
|
||||
float32x4_t sbe_jy_1 = vld1q_f32(&sb_e_y[j + 4]);
|
||||
float32x4_t sb_jsq_0 = vld1q_f32(&sb_sq[j]);
|
||||
float32x4_t sb_jsq_1 = vld1q_f32(&sb_sq[j + 4]);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDS
|
||||
float32x4_t r_ab_x_0 = vsubq_f32(pix, pjx_0);
|
||||
float32x4_t r_ab_x_1 = vsubq_f32(pix, pjx_1);
|
||||
float32x4_t r_ab_y_0 = vsubq_f32(piy, pjy_0);
|
||||
float32x4_t r_ab_y_1 = vsubq_f32(piy, pjy_1);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS, 16 MULTS
|
||||
float32x4_t r_ab_n2_0 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab_y_0, r_ab_y_0), r_ab_x_0, r_ab_x_0);
|
||||
float32x4_t r_ab_n2_1 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab_y_1, r_ab_y_1), r_ab_x_1, r_ab_x_1);
|
||||
|
||||
r_ab_n2_0 = vmaxq_f32(r_ab_n2_0, v_eps_sq);
|
||||
r_ab_n2_1 = vmaxq_f32(r_ab_n2_1, v_eps_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 ADD, 32 MULTS, 8 SQRT, 8 DIV
|
||||
float32x4_t inv_r_ab_n_0 = _neon_rsqrt_ps(r_ab_n2_0);
|
||||
float32x4_t inv_r_ab_n_1 = _neon_rsqrt_ps(r_ab_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t r_ab_n_0 = vmulq_f32(r_ab_n2_0, inv_r_ab_n_0);
|
||||
float32x4_t r_ab_n_1 = vmulq_f32(r_ab_n2_1, inv_r_ab_n_1);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDS
|
||||
float32x4_t r_ab2_x_0 = vsubq_f32(r_ab_x_0, sbe_jx_0);
|
||||
float32x4_t r_ab2_x_1 = vsubq_f32(r_ab_x_1, sbe_jx_1);
|
||||
float32x4_t r_ab2_y_0 = vsubq_f32(r_ab_y_0, sbe_jy_0);
|
||||
float32x4_t r_ab2_y_1 = vsubq_f32(r_ab_y_1, sbe_jy_1);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS, 16 MULTS
|
||||
float32x4_t r_ab2_n2_0 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab2_y_0, r_ab2_y_0), r_ab2_x_0, r_ab2_x_0);
|
||||
float32x4_t r_ab2_n2_1 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab2_y_1, r_ab2_y_1), r_ab2_x_1, r_ab2_x_1);
|
||||
|
||||
r_ab2_n2_0 = vmaxq_f32(r_ab2_n2_0, v_eps_sq);
|
||||
r_ab2_n2_1 = vmaxq_f32(r_ab2_n2_1, v_eps_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 ADD, 32 MULTS, 8 SQRT, 8 DIV
|
||||
float32x4_t inv_r_ab2_n_0 = _neon_rsqrt_ps(r_ab2_n2_0);
|
||||
float32x4_t inv_r_ab2_n_1 = _neon_rsqrt_ps(r_ab2_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t r_ab2_n_0 = vmulq_f32(r_ab2_n2_0, inv_r_ab2_n_0);
|
||||
float32x4_t r_ab2_n_1 = vmulq_f32(r_ab2_n2_1, inv_r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS
|
||||
float32x4_t r_sum_0 = vaddq_f32(r_ab_n_0, r_ab2_n_0);
|
||||
float32x4_t r_sum_1 = vaddq_f32(r_ab_n_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS, 8 MULTS
|
||||
float32x4_t two_b_sq_0 = vsubq_f32(vmulq_f32(r_sum_0, r_sum_0), sb_jsq_0);
|
||||
float32x4_t two_b_sq_1 = vsubq_f32(vmulq_f32(r_sum_1, r_sum_1), sb_jsq_1);
|
||||
|
||||
two_b_sq_0 = vmaxq_f32(two_b_sq_0, v_eps_sq);
|
||||
two_b_sq_1 = vmaxq_f32(two_b_sq_1, v_eps_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 ADD, 32 MULTS, 8 SQRT, 8 DIV
|
||||
float32x4_t inv_two_b_0 = _neon_rsqrt_ps(two_b_sq_0);
|
||||
float32x4_t inv_two_b_1 = _neon_rsqrt_ps(two_b_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t two_b_0 = vmulq_f32(two_b_sq_0, inv_two_b_0);
|
||||
float32x4_t two_b_1 = vmulq_f32(two_b_sq_1, inv_two_b_1);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t e_arg_0 = vmulq_f32(two_b_0, v_neg_2s_inv);
|
||||
float32x4_t e_arg_1 = vmulq_f32(two_b_1, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg_0 = vmaxq_f32(e_arg_0, v_exp_min);
|
||||
e_arg_1 = vmaxq_f32(e_arg_1, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
float32x4_t e_val_0 = _neon_exp_ps(e_arg_0);
|
||||
float32x4_t e_val_1 = _neon_exp_ps(e_arg_1);
|
||||
|
||||
// # 24 MULTS
|
||||
float32x4_t numer_inv_two_b_0 = vmulq_f32(vmulq_f32(r_sum_0, v_neg_v0_div_2s), vmulq_f32(e_val_0, inv_two_b_0));
|
||||
float32x4_t numer_inv_two_b_1 = vmulq_f32(vmulq_f32(r_sum_1, v_neg_v0_div_2s), vmulq_f32(e_val_1, inv_two_b_1));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTS
|
||||
float32x4_t sm_r_ab_0 = vmulq_f32(numer_inv_two_b_0, inv_r_ab_n_0);
|
||||
float32x4_t sm_r_ab_1 = vmulq_f32(numer_inv_two_b_1, inv_r_ab_n_1);
|
||||
float32x4_t sm_r_ab2_0 = vmulq_f32(numer_inv_two_b_0, inv_r_ab2_n_0);
|
||||
float32x4_t sm_r_ab2_1 = vmulq_f32(numer_inv_two_b_1, inv_r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDS, 32 MULTS
|
||||
float32x4_t f_x_0 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab_x_0, sm_r_ab_0), r_ab2_x_0, sm_r_ab2_0);
|
||||
float32x4_t f_x_1 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab_x_1, sm_r_ab_1), r_ab2_x_1, sm_r_ab2_1);
|
||||
float32x4_t f_y_0 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab_y_0, sm_r_ab_0), r_ab2_y_0, sm_r_ab2_0);
|
||||
float32x4_t f_y_1 = vfmaq_f32(vmulq_f32(r_ab_y_1, sm_r_ab_1), r_ab2_y_1, sm_r_ab2_1);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS, 16 MULTS
|
||||
float32x4_t f_norm_sq_0 = vfmaq_f32(vmulq_f32(f_y_0, f_y_0), f_x_0, f_x_0);
|
||||
float32x4_t f_norm_sq_1 = vfmaq_f32(vmulq_f32(f_y_1, f_y_1), f_x_1, f_x_1);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t rhs_0 = vmulq_f32(f_norm_sq_0, v_cos_phi_sq);
|
||||
float32x4_t rhs_1 = vmulq_f32(f_norm_sq_1, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS, 16 MULTS
|
||||
float32x4_t e_dot_f_0 = vfmaq_f32(vmulq_f32(eiy, f_y_0), eix, f_x_0);
|
||||
float32x4_t e_dot_f_1 = vfmaq_f32(vmulq_f32(eiy, f_y_1), eix, f_x_1);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t e_dot_f_sq_0 = vmulq_f32(e_dot_f_0, e_dot_f_0);
|
||||
float32x4_t e_dot_f_sq_1 = vmulq_f32(e_dot_f_1, e_dot_f_1);
|
||||
|
||||
uint32x4_t c1_0 = vcltq_f32(e_dot_f_0, v_zero);
|
||||
uint32x4_t c1_1 = vcltq_f32(e_dot_f_1, v_zero);
|
||||
uint32x4_t c2_0 = vcgtq_f32(e_dot_f_sq_0, rhs_0);
|
||||
uint32x4_t c2_1 = vcgtq_f32(e_dot_f_sq_1, rhs_1);
|
||||
|
||||
uint32x4_t cond_0 = vandq_u32(c1_0, c2_0);
|
||||
uint32x4_t cond_1 = vandq_u32(c1_1, c2_1);
|
||||
|
||||
float32x4_t w_val_0 = vbslq_f32(cond_0, v_c_neg_dt, v_dt_neg);
|
||||
float32x4_t w_val_1 = vbslq_f32(cond_1, v_c_neg_dt, v_dt_neg);
|
||||
|
||||
float32x4_t f_x_safe_0 = vbslq_f32(active_0, f_x_0, v_zero);
|
||||
float32x4_t f_x_safe_1 = vbslq_f32(active_1, f_x_1, v_zero);
|
||||
float32x4_t f_y_safe_0 = vbslq_f32(active_0, f_y_0, v_zero);
|
||||
float32x4_t f_y_safe_1 = vbslq_f32(active_1, f_y_1, v_zero);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDS, 16 MULTS
|
||||
acc_x_0 = vfmaq_f32(acc_x_0, f_x_safe_0, w_val_0);
|
||||
acc_x_1 = vfmaq_f32(acc_x_1, f_x_safe_1, w_val_1);
|
||||
acc_y_0 = vfmaq_f32(acc_y_0, f_y_safe_0, w_val_0);
|
||||
acc_y_1 = vfmaq_f32(acc_y_1, f_y_safe_1, w_val_1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 16 ADDS
|
||||
f_alpha_dt_x += vaddvq_f32(vaddq_f32(acc_x_0, acc_x_1));
|
||||
f_alpha_dt_y += vaddvq_f32(vaddq_f32(acc_y_0, acc_y_1));
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
float v1_x = pos_x[i] - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
float v1_y = pos_y[i] - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
float v2_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
float v2_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
float projection = (v1_x * v2_x + v1_y * v2_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0f)
|
||||
projection = 0.0f;
|
||||
else if (projection > 1.0f)
|
||||
projection = 1.0f;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
float r_aB_x = pos_x[i] - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
float r_aB_y = pos_y[i] - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
float r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
r_aB_norm = r_aB_norm > EPS ? r_aB_norm : EPS;
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
float scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
float f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
float f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
float w_val = dt_neg;
|
||||
float e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y[i] : e_y[i]);
|
||||
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTS
|
||||
float f_alpha_B_dt_x = f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
float f_alpha_B_dt_y = f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_dt_x;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 4) {
|
||||
|
||||
float32x4_t w_x_i_vec = vld1q_f32(&w_x[i]);
|
||||
float32x4_t w_y_i_vec = vld1q_f32(&w_y[i]);
|
||||
float32x4_t v_max_i_vec = vld1q_f32(&v_max[i]);
|
||||
float32x4_t pos_x_i_vec = vld1q_f32(&pos_x[i]);
|
||||
float32x4_t pos_y_i_vec = vld1q_f32(&pos_y[i]);
|
||||
float32x4_t destination_y_i_vec = vld1q_f32(&destination_y[i]);
|
||||
float32x4_t destination_x_i_vec = vld1q_f32(&destination_x[i]);
|
||||
float32x4_t desired_v0_i_vec = vld1q_f32(&desired_v0[i]);
|
||||
int32x4_t color_i_vec = vld1q_s32(&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 4 ADDS, 8 MULTS
|
||||
float32x4_t w_norm_sq = vfmaq_f32(vmulq_f32(w_y_i_vec, w_y_i_vec), w_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 4 ADD, 16 MULTS, 4 SQRT, 4 DIV
|
||||
float32x4_t w_norm_inv = _neon_rsqrt_ps(w_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 4 MULTS
|
||||
float32x4_t correction_factor = vminq_f32(v_one, vmulq_f32(v_max_i_vec, w_norm_inv));
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t curr_vel_x_i_vec = vmulq_f32(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
float32x4_t curr_vel_y_i_vec = vmulq_f32(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
const float32x4_t dt_vec = vdupq_n_f32(dt);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS, 8 MULTS
|
||||
pos_x_i_vec = vfmaq_f32(pos_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, dt_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = vfmaq_f32(pos_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec, dt_vec);
|
||||
|
||||
uint32x4_t cond_1_left = vceqq_s32(color_i_vec, vdupq_n_s32(0));
|
||||
uint32x4_t cond_1_right = vcgtq_f32(pos_x_i_vec, vdupq_n_f32(BOARD_LENGTH - 1.5f));
|
||||
uint32x4_t cond_1 = vandq_u32(cond_1_left, cond_1_right);
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = vbslq_f32(cond_1, v_one, pos_x_i_vec);
|
||||
destination_y_i_vec = vbslq_f32(cond_1, pos_y_i_vec, destination_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = vbslq_f32(cond_1, desired_v0_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = vbslq_f32(cond_1, v_zero, w_y_i_vec);
|
||||
curr_vel_x_i_vec = vbslq_f32(cond_1, w_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = vbslq_f32(cond_1, w_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec);
|
||||
|
||||
uint32x4_t cond_2_left = vceqq_s32(color_i_vec, vdupq_n_s32(1));
|
||||
uint32x4_t cond_2_right = vcltq_f32(pos_x_i_vec, vdupq_n_f32(1.5f));
|
||||
uint32x4_t cond_2 = vandq_u32(cond_2_left, cond_2_right);
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = vbslq_f32(cond_2, vdupq_n_f32(BOARD_LENGTH - 1.0f), pos_x_i_vec);
|
||||
destination_y_i_vec = vbslq_f32(cond_2, pos_y_i_vec, destination_y_i_vec);
|
||||
|
||||
float32x4_t neg_desired_v0 = vnegq_f32(desired_v0_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = vbslq_f32(cond_2, neg_desired_v0, w_x_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = vbslq_f32(cond_2, v_zero, w_y_i_vec);
|
||||
curr_vel_x_i_vec = vbslq_f32(cond_2, w_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = vbslq_f32(cond_2, w_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = vmaxq_f32(pos_y_i_vec, vdupq_n_f32(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = vminq_f32(pos_y_i_vec, vdupq_n_f32(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 8 ADDS
|
||||
float32x4_t ex_vec = vsubq_f32(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
float32x4_t ey_vec = vsubq_f32(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 4 ADDS, 8 MULTS
|
||||
float32x4_t e_norm_sq = vfmaq_f32(vmulq_f32(ey_vec, ey_vec), ex_vec, ex_vec);
|
||||
|
||||
// # 4 ADD, 16 MULTS, 4 SQRT, 4 DIV
|
||||
float32x4_t e_norm_inv = _neon_rsqrt_ps(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
float32x4_t e_x_i_vec = vmulq_f32(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
float32x4_t e_y_i_vec = vmulq_f32(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 4 ADDS, 8 MULTS
|
||||
float32x4_t vel_norm_sq = vfmaq_f32(vmulq_f32(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec), curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 4 MULTS
|
||||
float32x4_t sb_sq_i_vec = vmulq_f32(vel_norm_sq, vdupq_n_f32(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 4 SQRT
|
||||
float32x4_t vel_norm_dt = vsqrtq_f32(sb_sq_i_vec); // full-precision sqrt, matches AVX-512
|
||||
|
||||
vst1q_f32(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
vst1q_f32(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTS
|
||||
vst1q_f32(&sb_e_x[i], vmulq_f32(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
vst1q_f32(&sb_e_y[i], vmulq_f32(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,483 +0,0 @@
|
||||
// # Changes:
|
||||
// # - Ported AVX2 to AVX-512
|
||||
// # - Replaced Obstacle with the version that contains no Vector2d
|
||||
// # - Implemented Fast Inverse Square Root
|
||||
// # Predecessor: variant_inlining_7_SoA_AVX2_polyexp.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
#include <vector>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<double> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<double> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<double> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<double> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<double> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
double x = x_gen_left(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
double x = x_gen_right(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = -30;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9;
|
||||
pos_y[j] = 1e9;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
static inline __m512d _avx512_exp_pd(__m512d x) {
|
||||
|
||||
const __m512d log2e = _mm512_set1_pd(1.4426950408889634);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d nf = _mm512_roundscale_pd(_mm512_mul_pd(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
const __m512d ln2 = _mm512_set1_pd(0.6931471805599453);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r = _mm512_fnmadd_pd(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512d c13 = _mm512_set1_pd(c13_scalar);
|
||||
const __m512d c12 = _mm512_set1_pd(c12_scalar);
|
||||
const __m512d c11 = _mm512_set1_pd(c11_scalar);
|
||||
const __m512d c10 = _mm512_set1_pd(c10_scalar);
|
||||
const __m512d c9 = _mm512_set1_pd(c9_scalar);
|
||||
const __m512d c8 = _mm512_set1_pd(c8_scalar);
|
||||
const __m512d c7 = _mm512_set1_pd(c7_scalar);
|
||||
const __m512d c6 = _mm512_set1_pd(c6_scalar);
|
||||
const __m512d c5 = _mm512_set1_pd(c5_scalar);
|
||||
const __m512d c4 = _mm512_set1_pd(c4_scalar);
|
||||
const __m512d c3 = _mm512_set1_pd(c3_scalar);
|
||||
const __m512d c2 = _mm512_set1_pd(c2_scalar);
|
||||
const __m512d c1 = _mm512_set1_pd(c1_scalar);
|
||||
const __m512d c0 = _mm512_set1_pd(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512d p = c13;
|
||||
|
||||
// # 104 MULTs, 104 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m256d nf_lo = _mm512_castpd512_pd256(nf);
|
||||
__m256d nf_hi = _mm512_extractf64x4_pd(nf, 1);
|
||||
|
||||
__m128i ni32_lo = _mm256_cvtpd_epi32(nf_lo);
|
||||
__m128i ni32_hi = _mm256_cvtpd_epi32(nf_hi);
|
||||
|
||||
__m256i ni64_lo = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_lo);
|
||||
__m256i ni64_hi = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_hi);
|
||||
|
||||
__m512i ni64 = _mm512_inserti64x4(_mm512_castsi256_si512(ni64_lo), ni64_hi, 1);
|
||||
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi64(ni64, _mm512_set1_epi64(1023));
|
||||
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi64(biased, 52);
|
||||
|
||||
__m512d pow2n = _mm512_castsi512_pd(scaled);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_pd(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
static inline double fast_inv_sqrt(double number) {
|
||||
double y = number;
|
||||
|
||||
uint64_t i = bit_cast<uint64_t>(y);
|
||||
|
||||
i = 0x5fe6eb50c7b537a9ULL - (i >> 1);
|
||||
|
||||
y = bit_cast<double>(i);
|
||||
|
||||
double x2 = number * 0.5;
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
|
||||
return y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
|
||||
vector<tuple<int, int, double, double, double, double, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
alignas(64) constexpr double lane_offset_arr[8] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0};
|
||||
const __m512d lane_off = _mm512_load_pd(lane_offset_arr);
|
||||
const __m512d v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_pd(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512d v_neg_2s_inv = _mm512_set1_pd(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512d v_cos_phi_inv = _mm512_set1_pd(cos_phi_inv);
|
||||
const __m512d v_dt_neg = _mm512_set1_pd(dt_neg);
|
||||
const __m512d v_c_neg_dt = _mm512_set1_pd(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512d v_zero = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
const __m512d v_np = _mm512_set1_pd(n_p);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * n_p * 33 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 232 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 10
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * n_p * 40 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 320 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 13
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 8 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * n_p +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 24 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
double pos_x_i = pos_x[i];
|
||||
double pos_y_i = pos_y[i];
|
||||
double e_x_i = e_x[i];
|
||||
double e_y_i = e_y[i];
|
||||
double desired_v0_i = desired_v0[i];
|
||||
double curr_vel_x_i = curr_vel_x[i];
|
||||
double curr_vel_y_i = curr_vel_y[i];
|
||||
|
||||
double f_alpha_dt_x = (e_x_i * desired_v0_i - curr_vel_x_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
double f_alpha_dt_y = (e_y_i * desired_v0_i - curr_vel_y_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512d pix = _mm512_set1_pd(pos_x_i);
|
||||
const __m512d piy = _mm512_set1_pd(pos_y_i);
|
||||
const __m512d eix = _mm512_set1_pd(e_x_i);
|
||||
const __m512d eiy = _mm512_set1_pd(e_y_i);
|
||||
const __m512d v_i = _mm512_set1_pd((double)i);
|
||||
|
||||
__m512d acc_x = _mm512_setzero_pd();
|
||||
__m512d acc_y = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 8) {
|
||||
__m512d j_idx = _mm512_add_pd(_mm512_set1_pd((double)j), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask8 m_neq_i = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask8 m_in_range = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 active = m_neq_i & m_in_range;
|
||||
|
||||
__m512d pjx = _mm512_loadu_pd(&pos_x[j]);
|
||||
__m512d pjy = _mm512_loadu_pd(&pos_y[j]);
|
||||
__m512d sbe_jx = _mm512_loadu_pd(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512d sbe_jy = _mm512_loadu_pd(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512d sb_jsq = _mm512_loadu_pd(&sb_sq[j]);
|
||||
|
||||
__m512d r_ab_x = _mm512_sub_pd(pix, pjx);
|
||||
__m512d r_ab_y = _mm512_sub_pd(piy, pjy);
|
||||
__m512d r_ab_n2 = _mm512_fmadd_pd(r_ab_x, r_ab_x, _mm512_mul_pd(r_ab_y, r_ab_y));
|
||||
__m512d r_ab_n = _mm512_sqrt_pd(r_ab_n2);
|
||||
|
||||
__m512d r_ab2_x = _mm512_sub_pd(r_ab_x, sbe_jx);
|
||||
__m512d r_ab2_y = _mm512_sub_pd(r_ab_y, sbe_jy);
|
||||
__m512d r_ab2_n2 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x, r_ab2_x, _mm512_mul_pd(r_ab2_y, r_ab2_y));
|
||||
__m512d r_ab2_n = _mm512_sqrt_pd(r_ab2_n2);
|
||||
|
||||
__m512d r_sum = _mm512_add_pd(r_ab_n, r_ab2_n);
|
||||
__m512d two_b_sq = _mm512_fmsub_pd(r_sum, r_sum, sb_jsq);
|
||||
__m512d two_b = _mm512_sqrt_pd(two_b_sq);
|
||||
|
||||
__m512d e_arg = _mm512_mul_pd(two_b, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512d e_val = _avx512_exp_pd(e_arg);
|
||||
|
||||
__m512d numer = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(r_sum, v_neg_v0_div_2s), e_val);
|
||||
__m512d denom = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(two_b, r_ab_n), r_ab2_n);
|
||||
__m512d denom_safe = _mm512_mask_blend_pd(active, _mm512_set1_pd(1.0), denom);
|
||||
__m512d smc = _mm512_div_pd(numer, denom_safe);
|
||||
|
||||
__m512d sm_r_ab = _mm512_mul_pd(smc, r_ab2_n);
|
||||
__m512d sm_r_ab2 = _mm512_mul_pd(smc, r_ab_n);
|
||||
|
||||
__m512d f_x = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x, sm_r_ab2, _mm512_mul_pd(r_ab_x, sm_r_ab));
|
||||
__m512d f_y = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_y, sm_r_ab2, _mm512_mul_pd(r_ab_y, sm_r_ab));
|
||||
|
||||
__m512d a = _mm512_mul_pd(_mm512_fmadd_pd(eix, f_x, _mm512_mul_pd(eiy, f_y)), v_cos_phi_inv);
|
||||
__m512d a_sq = _mm512_mul_pd(a, a);
|
||||
__m512d b_sq = _mm512_fmadd_pd(f_x, f_x, _mm512_mul_pd(f_y, f_y));
|
||||
|
||||
__mmask8 k_ge = _mm512_cmp_pd_mask(a, v_zero, _CMP_GE_OQ);
|
||||
__mmask8 k_gt = _mm512_cmp_pd_mask(a_sq, b_sq, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask8 k_cond = _mm512_kand(k_ge, k_gt);
|
||||
__m512d w_val = _mm512_mask_blend_pd(k_cond, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512d f_x_safe = _mm512_maskz_mov_pd(active, f_x);
|
||||
__m512d f_y_safe = _mm512_maskz_mov_pd(active, f_y);
|
||||
acc_x = _mm512_fmadd_pd(f_x_safe, w_val, acc_x);
|
||||
acc_y = _mm512_fmadd_pd(f_y_safe, w_val, acc_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_pd(acc_x);
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_pd(acc_y);
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
double v1_x = pos_x_i - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
double v1_y = pos_y_i - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
|
||||
double projection = (v1_x * board.obstacles[k].obstacle_v_x + v1_y * board.obstacles[k].obstacle_v_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0)
|
||||
projection = 0.0;
|
||||
else if (projection > 1.0)
|
||||
projection = 1.0;
|
||||
|
||||
double r_aB_x = pos_x_i - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
double r_aB_y = pos_y_i - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
double r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
double scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
double f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
double f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
double w_val = dt_neg;
|
||||
double e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y_i : e_y_i);
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
double w_norm_inv = fast_inv_sqrt(w_x[i] * w_x[i] + w_y[i] * w_y[i]);
|
||||
|
||||
double correction_factor = min(1.0, v_max[i] * w_norm_inv);
|
||||
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i] * correction_factor;
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i] * correction_factor;
|
||||
|
||||
pos_x[i] = pos_x[i] + curr_vel_x[i] * dt;
|
||||
pos_y[i] = pos_y[i] + curr_vel_y[i] * dt;
|
||||
|
||||
if (!color[i] && pos_x[i] > (BOARD_LENGTH - 1.5)) {
|
||||
pos_x[i] = 1.0;
|
||||
destination_y[i] = pos_y[i];
|
||||
w_x[i] = desired_v0[i];
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i];
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i];
|
||||
}
|
||||
if (color[i] && pos_x[i] < 1.5) {
|
||||
pos_x[i] = BOARD_LENGTH - 1.0;
|
||||
destination_y[i] = pos_y[i];
|
||||
w_x[i] = -desired_v0[i];
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = w_x[i];
|
||||
curr_vel_y[i] = w_y[i];
|
||||
}
|
||||
|
||||
pos_y[i] = clamp(pos_y[i], WALL_EPS, BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS);
|
||||
|
||||
double ex = destination_x[i] - pos_x[i];
|
||||
double ey = destination_y[i] - pos_y[i];
|
||||
|
||||
double e_norm_inv = fast_inv_sqrt(ex * ex + ey * ey);
|
||||
|
||||
e_x[i] = ex * e_norm_inv;
|
||||
e_y[i] = ey * e_norm_inv;
|
||||
|
||||
double velocity_norm_sq = curr_vel_x[i] * curr_vel_x[i] + curr_vel_y[i] * curr_vel_y[i];
|
||||
double sb_sq_i = velocity_norm_sq * delta_t_sq;
|
||||
double velocity_norm_mul_delta_t = sqrt(sb_sq_i);
|
||||
|
||||
sb_sq[i] = sb_sq_i;
|
||||
|
||||
sb_e_x[i] = e_x[i] * velocity_norm_mul_delta_t;
|
||||
sb_e_y[i] = e_y[i] * velocity_norm_mul_delta_t;
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,576 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Performed Scalar Replacements
|
||||
// # Predecessor: variant_inlining_8_SoA_AVX512_polyexp_fastinvsqrt.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
#include <vector>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<double> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<double> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<double> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<double> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<double> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
double x = x_gen_left(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
double x = x_gen_right(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = -30;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9;
|
||||
pos_y[j] = 1e9;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
static inline __m512d _avx512_exp_pd(__m512d x) {
|
||||
|
||||
const __m512d log2e = _mm512_set1_pd(1.4426950408889634);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d nf = _mm512_roundscale_pd(_mm512_mul_pd(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
const __m512d ln2 = _mm512_set1_pd(0.6931471805599453);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r = _mm512_fnmadd_pd(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512d c13 = _mm512_set1_pd(c13_scalar);
|
||||
const __m512d c12 = _mm512_set1_pd(c12_scalar);
|
||||
const __m512d c11 = _mm512_set1_pd(c11_scalar);
|
||||
const __m512d c10 = _mm512_set1_pd(c10_scalar);
|
||||
const __m512d c9 = _mm512_set1_pd(c9_scalar);
|
||||
const __m512d c8 = _mm512_set1_pd(c8_scalar);
|
||||
const __m512d c7 = _mm512_set1_pd(c7_scalar);
|
||||
const __m512d c6 = _mm512_set1_pd(c6_scalar);
|
||||
const __m512d c5 = _mm512_set1_pd(c5_scalar);
|
||||
const __m512d c4 = _mm512_set1_pd(c4_scalar);
|
||||
const __m512d c3 = _mm512_set1_pd(c3_scalar);
|
||||
const __m512d c2 = _mm512_set1_pd(c2_scalar);
|
||||
const __m512d c1 = _mm512_set1_pd(c1_scalar);
|
||||
const __m512d c0 = _mm512_set1_pd(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512d p = c13;
|
||||
|
||||
// # 104 MULTs, 104 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m256d nf_lo = _mm512_castpd512_pd256(nf);
|
||||
__m256d nf_hi = _mm512_extractf64x4_pd(nf, 1);
|
||||
|
||||
__m128i ni32_lo = _mm256_cvtpd_epi32(nf_lo);
|
||||
__m128i ni32_hi = _mm256_cvtpd_epi32(nf_hi);
|
||||
|
||||
__m256i ni64_lo = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_lo);
|
||||
__m256i ni64_hi = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_hi);
|
||||
|
||||
__m512i ni64 = _mm512_inserti64x4(_mm512_castsi256_si512(ni64_lo), ni64_hi, 1);
|
||||
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi64(ni64, _mm512_set1_epi64(1023));
|
||||
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi64(biased, 52);
|
||||
|
||||
__m512d pow2n = _mm512_castsi512_pd(scaled);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_pd(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 10 MULTs, 3 ADDs
|
||||
static inline double fast_inv_sqrt(double number) {
|
||||
double y = number;
|
||||
|
||||
uint64_t i = bit_cast<uint64_t>(y);
|
||||
|
||||
i = 0x5fe6eb50c7b537a9ULL - (i >> 1);
|
||||
|
||||
y = bit_cast<double>(i);
|
||||
|
||||
double x2 = number * 0.5;
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
y = y * (1.5 - (x2 * y * y));
|
||||
|
||||
return y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
|
||||
vector<tuple<int, int, double, double, double, double, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
alignas(64) constexpr double lane_offset_arr[8] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0};
|
||||
const __m512d lane_off = _mm512_load_pd(lane_offset_arr);
|
||||
const __m512d v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_pd(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512d v_neg_2s_inv = _mm512_set1_pd(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512d v_cos_phi_inv = _mm512_set1_pd(cos_phi_inv);
|
||||
const __m512d v_dt_neg = _mm512_set1_pd(dt_neg);
|
||||
const __m512d v_c_neg_dt = _mm512_set1_pd(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512d v_zero = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
const __m512d v_np = _mm512_set1_pd(n_p);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * n_p * 33 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 232 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 10
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * n_p * 40 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 320 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 13
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 8 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * n_p +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 24 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
double pos_x_i = pos_x[i];
|
||||
double pos_y_i = pos_y[i];
|
||||
double e_x_i = e_x[i];
|
||||
double e_y_i = e_y[i];
|
||||
double desired_v0_i = desired_v0[i];
|
||||
double curr_vel_x_i = curr_vel_x[i];
|
||||
double curr_vel_y_i = curr_vel_y[i];
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 2 ADDs
|
||||
double f_alpha_dt_x = (e_x_i * desired_v0_i - curr_vel_x_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
double f_alpha_dt_y = (e_y_i * desired_v0_i - curr_vel_y_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512d pix = _mm512_set1_pd(pos_x_i);
|
||||
const __m512d piy = _mm512_set1_pd(pos_y_i);
|
||||
const __m512d eix = _mm512_set1_pd(e_x_i);
|
||||
const __m512d eiy = _mm512_set1_pd(e_y_i);
|
||||
const __m512d v_i = _mm512_set1_pd((double)i);
|
||||
|
||||
__m512d acc_x = _mm512_setzero_pd();
|
||||
__m512d acc_y = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 8) {
|
||||
|
||||
// # 8 ADDs
|
||||
__m512d j_idx = _mm512_add_pd(_mm512_set1_pd((double)j), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask8 m_neq_i = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask8 m_in_range = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 active = m_neq_i & m_in_range;
|
||||
|
||||
__m512d pjx = _mm512_loadu_pd(&pos_x[j]);
|
||||
__m512d pjy = _mm512_loadu_pd(&pos_y[j]);
|
||||
__m512d sbe_jx = _mm512_loadu_pd(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512d sbe_jy = _mm512_loadu_pd(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512d sb_jsq = _mm512_loadu_pd(&sb_sq[j]);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_x = _mm512_sub_pd(pix, pjx);
|
||||
__m512d r_ab_y = _mm512_sub_pd(piy, pjy);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_n2 = _mm512_fmadd_pd(r_ab_x, r_ab_x, _mm512_mul_pd(r_ab_y, r_ab_y));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d r_ab_n = _mm512_sqrt_pd(r_ab_n2);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_x = _mm512_sub_pd(r_ab_x, sbe_jx);
|
||||
__m512d r_ab2_y = _mm512_sub_pd(r_ab_y, sbe_jy);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_n2 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x, r_ab2_x, _mm512_mul_pd(r_ab2_y, r_ab2_y));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d r_ab2_n = _mm512_sqrt_pd(r_ab2_n2);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDs
|
||||
__m512d r_sum = _mm512_add_pd(r_ab_n, r_ab2_n);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d two_b_sq = _mm512_fmsub_pd(r_sum, r_sum, sb_jsq);
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d two_b = _mm512_sqrt_pd(two_b_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d e_arg = _mm512_mul_pd(two_b, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
__m512d e_val = _avx512_exp_pd(e_arg);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512d numer = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(r_sum, v_neg_v0_div_2s), e_val);
|
||||
__m512d denom = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(two_b, r_ab_n), r_ab2_n);
|
||||
|
||||
__m512d denom_safe = _mm512_mask_blend_pd(active, _mm512_set1_pd(1.0), denom);
|
||||
|
||||
// # 8 DIVs
|
||||
__m512d smc = _mm512_div_pd(numer, denom_safe);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d sm_r_ab = _mm512_mul_pd(smc, r_ab2_n);
|
||||
__m512d sm_r_ab2 = _mm512_mul_pd(smc, r_ab_n);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d f_x = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x, sm_r_ab2, _mm512_mul_pd(r_ab_x, sm_r_ab));
|
||||
__m512d f_y = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_y, sm_r_ab2, _mm512_mul_pd(r_ab_y, sm_r_ab));
|
||||
|
||||
// # 24 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d a = _mm512_mul_pd(_mm512_fmadd_pd(eix, f_x, _mm512_mul_pd(eiy, f_y)), v_cos_phi_inv);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d a_sq = _mm512_mul_pd(a, a);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d b_sq = _mm512_fmadd_pd(f_x, f_x, _mm512_mul_pd(f_y, f_y));
|
||||
|
||||
__mmask8 k_ge = _mm512_cmp_pd_mask(a, v_zero, _CMP_GE_OQ);
|
||||
__mmask8 k_gt = _mm512_cmp_pd_mask(a_sq, b_sq, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask8 k_cond = _mm512_kand(k_ge, k_gt);
|
||||
__m512d w_val = _mm512_mask_blend_pd(k_cond, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512d f_x_safe = _mm512_maskz_mov_pd(active, f_x);
|
||||
__m512d f_y_safe = _mm512_maskz_mov_pd(active, f_y);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
acc_x = _mm512_fmadd_pd(f_x_safe, w_val, acc_x);
|
||||
acc_y = _mm512_fmadd_pd(f_y_safe, w_val, acc_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_pd(acc_x);
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_pd(acc_y);
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
double obs_start_x = board.obstacles[k].start_x;
|
||||
double obs_start_y = board.obstacles[k].start_y;
|
||||
double obs_v_x = board.obstacles[k].obstacle_v_x;
|
||||
double obs_v_y = board.obstacles[k].obstacle_v_y;
|
||||
double obs_length_sq_inv = board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
double v1_x = pos_x_i - obs_start_x;
|
||||
double v1_y = pos_y_i - obs_start_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
double projection = (v1_x * obs_v_x + v1_y * obs_v_y) * obs_length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0)
|
||||
projection = 0.0;
|
||||
else if (projection > 1.0)
|
||||
projection = 1.0;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 4 ADDs
|
||||
double r_aB_x = pos_x_i - (obs_start_x + obs_v_x * projection);
|
||||
double r_aB_y = pos_y_i - (obs_start_y + obs_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
double r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
double scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
double f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
double f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
double w_val = dt_neg;
|
||||
double e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y_i : e_y_i);
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
double color_i = color[i];
|
||||
double curr_vel_x_i = curr_vel_x[i];
|
||||
double curr_vel_y_i = curr_vel_y[i];
|
||||
double w_x_i = w_x[i];
|
||||
double w_y_i = w_y[i];
|
||||
double pos_x_i = pos_x[i];
|
||||
double pos_y_i = pos_y[i];
|
||||
double e_x_i = e_x[i];
|
||||
double e_y_i = e_y[i];
|
||||
double v_max_i = v_max[i];
|
||||
double desired_v0_i = desired_v0[i];
|
||||
double destination_x_i = destination_x[i];
|
||||
double destination_y_i = destination_y[i];
|
||||
|
||||
// # 12 MULTs, 4 ADDs
|
||||
double w_norm_inv = fast_inv_sqrt(w_x_i * w_x_i + w_y_i * w_y_i);
|
||||
|
||||
// # 1 MULT
|
||||
double correction_factor = min(1.0, v_max_i * w_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
curr_vel_x_i = w_x_i * correction_factor;
|
||||
curr_vel_y_i = w_y_i * correction_factor;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 2 ADDs
|
||||
pos_x_i = pos_x_i + curr_vel_x_i * dt;
|
||||
pos_y_i = pos_y_i + curr_vel_y_i * dt;
|
||||
|
||||
if (!color_i && pos_x_i > (BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE)) {
|
||||
pos_x_i = 1.0;
|
||||
destination_y_i = pos_y_i;
|
||||
w_x_i = desired_v0_i;
|
||||
w_y_i = 0.0;
|
||||
curr_vel_x_i = w_x_i;
|
||||
curr_vel_y_i = w_y_i;
|
||||
}
|
||||
if (color_i && pos_x_i < 1.5) {
|
||||
pos_x_i = BOARD_LENGTH_MINUS_ONE;
|
||||
destination_y_i = pos_y_i;
|
||||
w_x_i = -desired_v0_i;
|
||||
w_y_i = 0.0;
|
||||
curr_vel_x_i = w_x_i;
|
||||
curr_vel_y_i = w_y_i;
|
||||
}
|
||||
|
||||
pos_y_i = clamp(pos_y_i, WALL_EPS, BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS);
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
double ex = destination_x_i - pos_x_i;
|
||||
double ey = destination_y_i - pos_y_i;
|
||||
|
||||
// # 12 MULTs, 4 ADDs
|
||||
double e_norm_inv = fast_inv_sqrt(ex * ex + ey * ey);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
e_x_i = ex * e_norm_inv;
|
||||
e_y_i = ey * e_norm_inv;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
double velocity_norm_sq = curr_vel_x_i * curr_vel_x_i + curr_vel_y_i * curr_vel_y_i;
|
||||
|
||||
// # 1 MULT
|
||||
double sb_sq_i = velocity_norm_sq * delta_t_sq;
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT
|
||||
double velocity_norm_mul_delta_t = sqrt(sb_sq_i);
|
||||
|
||||
curr_vel_x[i] = curr_vel_x_i;
|
||||
curr_vel_y[i] = curr_vel_y_i;
|
||||
|
||||
w_x[i] = w_x_i;
|
||||
w_y[i] = w_y_i;
|
||||
|
||||
pos_x[i] = pos_x_i;
|
||||
pos_y[i] = pos_y_i;
|
||||
|
||||
e_x[i] = e_x_i;
|
||||
e_y[i] = e_y_i;
|
||||
|
||||
destination_y[i] = destination_y_i;
|
||||
|
||||
sb_sq[i] = sb_sq_i;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
sb_e_x[i] = e_x_i * velocity_norm_mul_delta_t;
|
||||
sb_e_y[i] = e_y_i * velocity_norm_mul_delta_t;
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,563 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Vectorised second pass with AVX-512
|
||||
// # Predecessor: variant_inlining_8_SoA_AVX512_polyexp_fastinvsqrt.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<double> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<double> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<double> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<double> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<double> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
double x = x_gen_left(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
double x = x_gen_right(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = -30;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9;
|
||||
pos_y[j] = 1e9;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
static inline __m512d _avx512_exp_pd(__m512d x) {
|
||||
|
||||
const __m512d log2e = _mm512_set1_pd(1.4426950408889634);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d nf = _mm512_roundscale_pd(_mm512_mul_pd(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
const __m512d ln2 = _mm512_set1_pd(0.6931471805599453);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r = _mm512_fnmadd_pd(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512d c13 = _mm512_set1_pd(c13_scalar);
|
||||
const __m512d c12 = _mm512_set1_pd(c12_scalar);
|
||||
const __m512d c11 = _mm512_set1_pd(c11_scalar);
|
||||
const __m512d c10 = _mm512_set1_pd(c10_scalar);
|
||||
const __m512d c9 = _mm512_set1_pd(c9_scalar);
|
||||
const __m512d c8 = _mm512_set1_pd(c8_scalar);
|
||||
const __m512d c7 = _mm512_set1_pd(c7_scalar);
|
||||
const __m512d c6 = _mm512_set1_pd(c6_scalar);
|
||||
const __m512d c5 = _mm512_set1_pd(c5_scalar);
|
||||
const __m512d c4 = _mm512_set1_pd(c4_scalar);
|
||||
const __m512d c3 = _mm512_set1_pd(c3_scalar);
|
||||
const __m512d c2 = _mm512_set1_pd(c2_scalar);
|
||||
const __m512d c1 = _mm512_set1_pd(c1_scalar);
|
||||
const __m512d c0 = _mm512_set1_pd(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512d p = c13;
|
||||
|
||||
// # 104 MULTs, 104 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m256d nf_lo = _mm512_castpd512_pd256(nf);
|
||||
__m256d nf_hi = _mm512_extractf64x4_pd(nf, 1);
|
||||
|
||||
__m128i ni32_lo = _mm256_cvtpd_epi32(nf_lo);
|
||||
__m128i ni32_hi = _mm256_cvtpd_epi32(nf_hi);
|
||||
|
||||
__m256i ni64_lo = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_lo);
|
||||
__m256i ni64_hi = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_hi);
|
||||
|
||||
__m512i ni64 = _mm512_inserti64x4(_mm512_castsi256_si512(ni64_lo), ni64_hi, 1);
|
||||
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi64(ni64, _mm512_set1_epi64(1023));
|
||||
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi64(biased, 52);
|
||||
|
||||
__m512d pow2n = _mm512_castsi512_pd(scaled);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_pd(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
|
||||
vector<tuple<int, int, double, double, double, double, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 7) & ~7;
|
||||
|
||||
alignas(64) constexpr double lane_offset_arr[8] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0};
|
||||
const __m512d lane_off = _mm512_load_pd(lane_offset_arr);
|
||||
const __m512d v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_pd(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512d v_neg_2s_inv = _mm512_set1_pd(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512d v_cos_phi_inv = _mm512_set1_pd(cos_phi_inv);
|
||||
const __m512d v_dt_neg = _mm512_set1_pd(dt_neg);
|
||||
const __m512d v_c_neg_dt = _mm512_set1_pd(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512d v_zero = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
const __m512d v_np = _mm512_set1_pd(n_p);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * n_p * 20 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 232 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 56
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * n_p * 4 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 320 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 120
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 8 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 16
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * n_p * (n_p_pad / 8) * 24 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 24
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
double pos_x_i = pos_x[i];
|
||||
double pos_y_i = pos_y[i];
|
||||
double e_x_i = e_x[i];
|
||||
double e_y_i = e_y[i];
|
||||
double desired_v0_i = desired_v0[i];
|
||||
double curr_vel_x_i = curr_vel_x[i];
|
||||
double curr_vel_y_i = curr_vel_y[i];
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 2 ADDs
|
||||
double f_alpha_dt_x = (e_x_i * desired_v0_i - curr_vel_x_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
double f_alpha_dt_y = (e_y_i * desired_v0_i - curr_vel_y_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512d pix = _mm512_set1_pd(pos_x_i);
|
||||
const __m512d piy = _mm512_set1_pd(pos_y_i);
|
||||
const __m512d eix = _mm512_set1_pd(e_x_i);
|
||||
const __m512d eiy = _mm512_set1_pd(e_y_i);
|
||||
const __m512d v_i = _mm512_set1_pd((double)i);
|
||||
|
||||
__m512d acc_x = _mm512_setzero_pd();
|
||||
__m512d acc_y = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 8) {
|
||||
|
||||
// # 8 ADDs
|
||||
__m512d j_idx = _mm512_add_pd(_mm512_set1_pd((double)j), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask8 m_neq_i = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask8 m_in_range = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 active = m_neq_i & m_in_range;
|
||||
|
||||
__m512d pjx = _mm512_loadu_pd(&pos_x[j]);
|
||||
__m512d pjy = _mm512_loadu_pd(&pos_y[j]);
|
||||
__m512d sbe_jx = _mm512_loadu_pd(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512d sbe_jy = _mm512_loadu_pd(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512d sb_jsq = _mm512_loadu_pd(&sb_sq[j]);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_x = _mm512_sub_pd(pix, pjx);
|
||||
__m512d r_ab_y = _mm512_sub_pd(piy, pjy);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_n2 = _mm512_fmadd_pd(r_ab_x, r_ab_x, _mm512_mul_pd(r_ab_y, r_ab_y));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d r_ab_n = _mm512_sqrt_pd(r_ab_n2);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_x = _mm512_sub_pd(r_ab_x, sbe_jx);
|
||||
__m512d r_ab2_y = _mm512_sub_pd(r_ab_y, sbe_jy);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_n2 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x, r_ab2_x, _mm512_mul_pd(r_ab2_y, r_ab2_y));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d r_ab2_n = _mm512_sqrt_pd(r_ab2_n2);
|
||||
|
||||
// # 8 ADDs
|
||||
__m512d r_sum = _mm512_add_pd(r_ab_n, r_ab2_n);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d two_b_sq = _mm512_fmsub_pd(r_sum, r_sum, sb_jsq);
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d two_b = _mm512_sqrt_pd(two_b_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d e_arg = _mm512_mul_pd(two_b, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
__m512d e_val = _avx512_exp_pd(e_arg);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512d numer = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(r_sum, v_neg_v0_div_2s), e_val);
|
||||
__m512d denom = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(two_b, r_ab_n), r_ab2_n);
|
||||
|
||||
// # 8 DIVs
|
||||
__m512d smc = _mm512_div_pd(numer, denom);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d sm_r_ab = _mm512_mul_pd(smc, r_ab2_n);
|
||||
__m512d sm_r_ab2 = _mm512_mul_pd(smc, r_ab_n);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d f_x = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x, sm_r_ab2, _mm512_mul_pd(r_ab_x, sm_r_ab));
|
||||
__m512d f_y = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_y, sm_r_ab2, _mm512_mul_pd(r_ab_y, sm_r_ab));
|
||||
|
||||
// # 24 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d a = _mm512_mul_pd(_mm512_fmadd_pd(eix, f_x, _mm512_mul_pd(eiy, f_y)), v_cos_phi_inv);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d a_sq = _mm512_mul_pd(a, a);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d b_sq = _mm512_fmadd_pd(f_x, f_x, _mm512_mul_pd(f_y, f_y));
|
||||
|
||||
__mmask8 k_ge = _mm512_cmp_pd_mask(a, v_zero, _CMP_GE_OQ);
|
||||
__mmask8 k_gt = _mm512_cmp_pd_mask(a_sq, b_sq, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask8 k_cond = _mm512_kand(k_ge, k_gt);
|
||||
__m512d w_val = _mm512_mask_blend_pd(k_cond, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512d f_x_safe = _mm512_maskz_mov_pd(active, f_x);
|
||||
__m512d f_y_safe = _mm512_maskz_mov_pd(active, f_y);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
acc_x = _mm512_fmadd_pd(f_x_safe, w_val, acc_x);
|
||||
acc_y = _mm512_fmadd_pd(f_y_safe, w_val, acc_y);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 16 ADDS
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_pd(acc_x);
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_pd(acc_y);
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
double v1_x = pos_x_i - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
double v1_y = pos_y_i - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
double projection = (v1_x * board.obstacles[k].obstacle_v_x + v1_y * board.obstacles[k].obstacle_v_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0)
|
||||
projection = 0.0;
|
||||
else if (projection > 1.0)
|
||||
projection = 1.0;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
double r_aB_x = pos_x_i - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
double r_aB_y = pos_y_i - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
|
||||
double r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
|
||||
double scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs
|
||||
double f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
double f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
double w_val = dt_neg;
|
||||
double e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y_i : e_y_i);
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 2 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 8) {
|
||||
|
||||
__m512d w_x_i_vec = _mm512_loadu_pd(&w_x[i]);
|
||||
__m512d w_y_i_vec = _mm512_loadu_pd(&w_y[i]);
|
||||
__m512d v_max_i_vec = _mm512_loadu_pd(&v_max[i]);
|
||||
__m512d pos_x_i_vec = _mm512_loadu_pd(&pos_x[i]);
|
||||
__m512d pos_y_i_vec = _mm512_loadu_pd(&pos_y[i]);
|
||||
__m512d destination_y_i_vec = _mm512_loadu_pd(&destination_y[i]);
|
||||
__m512d destination_x_i_vec = _mm512_loadu_pd(&destination_x[i]);
|
||||
__m512d desired_v0_i_vec = _mm512_loadu_pd(&desired_v0[i]);
|
||||
|
||||
__m256i color_i_vec = _mm256_loadu_si256((__m256i *)&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d w_norm_sq = _mm512_fmadd_pd(w_x_i_vec, w_x_i_vec, _mm512_mul_pd(w_y_i_vec, w_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d w_norm = _mm512_sqrt_pd(w_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 DIVs
|
||||
__m512d correction_factor = _mm512_min_pd(_mm512_set1_pd(1.0), _mm512_div_pd(v_max_i_vec, w_norm));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d curr_vel_x_i_vec = _mm512_mul_pd(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
__m512d curr_vel_y_i_vec = _mm512_mul_pd(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
__m512d dt_vec = _mm512_set1_pd(dt);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_fmadd_pd(curr_vel_x_i_vec, dt_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_fmadd_pd(curr_vel_y_i_vec, dt_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask8 cond_1_left = _mm256_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm256_setzero_si256());
|
||||
__mmask8 cond_1_right = _mm512_cmp_pd_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask8 cond_1 = cond_1_left & cond_1_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(1.0));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, w_x_i_vec, desired_v0_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, w_y_i_vec, _mm512_setzero_pd());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask8 cond_2_left = _mm256_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm256_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask8 cond_2_right = _mm512_cmp_pd_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(1.5), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 cond_2 = cond_2_left & cond_2_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(BOARD_LENGTH - 1.0));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
__m512d neg_desired_v0 = _mm512_xor_pd(desired_v0_i_vec, _mm512_set1_pd(-0.0));
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, w_x_i_vec, neg_desired_v0);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, w_y_i_vec, _mm512_setzero_pd());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_max_pd(pos_y_i_vec, _mm512_set1_pd(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_min_pd(pos_y_i_vec, _mm512_set1_pd(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d ex_vec = _mm512_sub_pd(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
__m512d ey_vec = _mm512_sub_pd(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d e_norm_sq = _mm512_fmadd_pd(ex_vec, ex_vec, _mm512_mul_pd(ey_vec, ey_vec));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d e_norm = _mm512_sqrt_pd(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 DIVs
|
||||
__m512d e_norm_inv = _mm512_div_pd(_mm512_set1_pd(1.0), e_norm);
|
||||
|
||||
// # 16 MULT
|
||||
__m512d e_x_i_vec = _mm512_mul_pd(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
__m512d e_y_i_vec = _mm512_mul_pd(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d vel_norm_sq = _mm512_fmadd_pd(curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, _mm512_mul_pd(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d sb_sq_i_vec = _mm512_mul_pd(vel_norm_sq, _mm512_set1_pd(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d vel_norm_dt = _mm512_sqrt_pd(sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_pd(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_pd(&sb_e_x[i], _mm512_mul_pd(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
_mm512_storeu_pd(&sb_e_y[i], _mm512_mul_pd(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
@@ -1,640 +0,0 @@
|
||||
// # Changes: Added ILP with k = 2 to j-loop
|
||||
// # Predecessor: variant_inlining_8_SoA_AVX512_polyexp_moreavx.cpp
|
||||
|
||||
#include "../headers/board_reduced.hpp"
|
||||
#include "../headers/constants.hpp"
|
||||
#include "../headers/pedestrian_reduced.hpp"
|
||||
|
||||
#include <immintrin.h>
|
||||
|
||||
#include <fstream>
|
||||
#include <random>
|
||||
|
||||
#define SEED 42
|
||||
#define BOARD_WIDTH 10.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH 50.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE BOARD_LENGTH - 1.0
|
||||
#define BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE BOARD_LENGTH - 1.5
|
||||
#define WALL_EPS 1e-3
|
||||
#define BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS 9.999
|
||||
|
||||
#ifndef RANDOM_SEED
|
||||
#define RANDOM_SEED 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#ifndef BENCHMARK
|
||||
#define BENCHMARK 0
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
using namespace std;
|
||||
|
||||
alignas(64) vector<double> pos_x, pos_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_sq;
|
||||
alignas(64) vector<double> sb_e_x, sb_e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> e_x, e_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> curr_vel_x, curr_vel_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> w_x, w_y;
|
||||
alignas(64) vector<double> desired_v0;
|
||||
alignas(64) vector<double> v_max;
|
||||
alignas(64) vector<double> destination_x, destination_y;
|
||||
alignas(64) vector<int> color;
|
||||
|
||||
Pedestrian *init_pedestrians(int n_p) {
|
||||
|
||||
#if RANDOM_SEED
|
||||
random_device rd;
|
||||
mt19937 gen(rd());
|
||||
#else
|
||||
mt19937 gen(SEED);
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
normal_distribution<double> velocity_gen(v0_mean, v0_std_dev);
|
||||
uniform_real_distribution<double> y_gen(0.3, BOARD_WIDTH - 0.3);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_left(2.0, BOARD_LENGTH / 2.0);
|
||||
uniform_real_distribution<double> x_gen_right(BOARD_LENGTH / 2.0, BOARD_LENGTH - 2.0);
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
|
||||
|
||||
pos_x.resize(n_p_pad);
|
||||
pos_y.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_sq.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
sb_e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
e_x.resize(n_p_pad);
|
||||
e_y.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_x.resize(n_p_pad);
|
||||
curr_vel_y.resize(n_p_pad);
|
||||
w_x.resize(n_p_pad);
|
||||
w_y.resize(n_p_pad);
|
||||
desired_v0.resize(n_p_pad);
|
||||
v_max.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_x.resize(n_p_pad);
|
||||
destination_y.resize(n_p_pad);
|
||||
color.resize(n_p_pad);
|
||||
|
||||
int n_p_half = n_p / 2;
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_half; i++) {
|
||||
double x = x_gen_left(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = BOARD_LENGTH + 30.0;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 0;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = n_p_half; i < n_p; i++) {
|
||||
double x = x_gen_right(gen);
|
||||
double y = y_gen(gen);
|
||||
|
||||
double dest_x = -30;
|
||||
double dest_y = y;
|
||||
|
||||
double init_e_x = dest_x - x;
|
||||
double init_e_y = dest_y - y;
|
||||
double init_e_norm = sqrt(init_e_x * init_e_x + init_e_y * init_e_y);
|
||||
double init_e_unit_x = init_e_x / init_e_norm;
|
||||
double init_e_unit_y = init_e_y / init_e_norm;
|
||||
|
||||
double d_v0;
|
||||
do {
|
||||
d_v0 = velocity_gen(gen);
|
||||
} while (d_v0 <= 0.1);
|
||||
|
||||
double v_m = 1.3 * d_v0;
|
||||
|
||||
color[i] = 1;
|
||||
pos_x[i] = x;
|
||||
pos_y[i] = y;
|
||||
e_x[i] = init_e_unit_x;
|
||||
e_y[i] = init_e_unit_y;
|
||||
v_max[i] = v_m;
|
||||
desired_v0[i] = d_v0;
|
||||
destination_x[i] = dest_x;
|
||||
destination_y[i] = dest_y;
|
||||
|
||||
w_x[i] = 0.0;
|
||||
w_y[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_x[i] = 0.0;
|
||||
curr_vel_y[i] = 0.0;
|
||||
sb_sq[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[i] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[i] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int j = n_p; j < n_p_pad; j++) {
|
||||
pos_x[j] = 1e9;
|
||||
pos_y[j] = 1e9;
|
||||
sb_sq[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_x[j] = 0.0;
|
||||
sb_e_y[j] = 0.0;
|
||||
}
|
||||
return nullptr;
|
||||
}
|
||||
|
||||
Board init_board_without_obstacles() { return Board(BOARD_LENGTH, BOARD_WIDTH, 0, nullptr); }
|
||||
|
||||
// # 128 MULTs, 112 ADDs
|
||||
static inline __m512d _avx512_exp_pd(__m512d x) {
|
||||
|
||||
const __m512d log2e = _mm512_set1_pd(1.4426950408889634);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d nf = _mm512_roundscale_pd(_mm512_mul_pd(x, log2e), _MM_FROUND_TO_NEAREST_INT | _MM_FROUND_NO_EXC);
|
||||
const __m512d ln2 = _mm512_set1_pd(0.6931471805599453);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d r = _mm512_fnmadd_pd(nf, ln2, x);
|
||||
|
||||
const __m512d c13 = _mm512_set1_pd(c13_scalar);
|
||||
const __m512d c12 = _mm512_set1_pd(c12_scalar);
|
||||
const __m512d c11 = _mm512_set1_pd(c11_scalar);
|
||||
const __m512d c10 = _mm512_set1_pd(c10_scalar);
|
||||
const __m512d c9 = _mm512_set1_pd(c9_scalar);
|
||||
const __m512d c8 = _mm512_set1_pd(c8_scalar);
|
||||
const __m512d c7 = _mm512_set1_pd(c7_scalar);
|
||||
const __m512d c6 = _mm512_set1_pd(c6_scalar);
|
||||
const __m512d c5 = _mm512_set1_pd(c5_scalar);
|
||||
const __m512d c4 = _mm512_set1_pd(c4_scalar);
|
||||
const __m512d c3 = _mm512_set1_pd(c3_scalar);
|
||||
const __m512d c2 = _mm512_set1_pd(c2_scalar);
|
||||
const __m512d c1 = _mm512_set1_pd(c1_scalar);
|
||||
const __m512d c0 = _mm512_set1_pd(c0_scalar);
|
||||
|
||||
__m512d p = c13;
|
||||
|
||||
// # 104 MULTs, 104 ADDs
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c12);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c11);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c10);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c9);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c8);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c7);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c6);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c5);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c4);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c3);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c2);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c1);
|
||||
p = _mm512_fmadd_pd(p, r, c0);
|
||||
|
||||
__m256d nf_lo = _mm512_castpd512_pd256(nf);
|
||||
__m256d nf_hi = _mm512_extractf64x4_pd(nf, 1);
|
||||
|
||||
__m128i ni32_lo = _mm256_cvtpd_epi32(nf_lo);
|
||||
__m128i ni32_hi = _mm256_cvtpd_epi32(nf_hi);
|
||||
|
||||
__m256i ni64_lo = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_lo);
|
||||
__m256i ni64_hi = _mm256_cvtepi32_epi64(ni32_hi);
|
||||
|
||||
__m512i ni64 = _mm512_inserti64x4(_mm512_castsi256_si512(ni64_lo), ni64_hi, 1);
|
||||
|
||||
__m512i biased = _mm512_add_epi64(ni64, _mm512_set1_epi64(1023));
|
||||
|
||||
__m512i scaled = _mm512_slli_epi64(biased, 52);
|
||||
|
||||
__m512d pow2n = _mm512_castsi512_pd(scaled);
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
return _mm512_mul_pd(p, pow2n);
|
||||
}
|
||||
|
||||
int run_simulation(Pedestrian *pedestrians, Board &board, int n_p, int n_iter, const char *dump_path) {
|
||||
|
||||
#if BENCHMARK
|
||||
(void)dump_path;
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
const int dump_interval = 1;
|
||||
|
||||
vector<tuple<int, int, double, double, double, double, int>> samples;
|
||||
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
samples.reserve(static_cast<size_t>(n_iter / dump_interval + 1) * n_p);
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
samples.emplace_back(0, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
const int n_p_pad = (n_p + 15) & ~15;
|
||||
|
||||
alignas(64) constexpr double lane_offset_arr[8] = {0.0, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0};
|
||||
const __m512d lane_off = _mm512_load_pd(lane_offset_arr);
|
||||
|
||||
const __m512d v_neg_v0_div_2s = _mm512_set1_pd(NEG_V0_AB_div_TWO_SIGMA);
|
||||
const __m512d v_neg_2s_inv = _mm512_set1_pd(NEG_TWO_SIGMA_INV);
|
||||
const __m512d v_cos_phi_sq = _mm512_set1_pd(cos_phi_sq);
|
||||
const __m512d v_dt_neg = _mm512_set1_pd(dt_neg);
|
||||
const __m512d v_c_neg_dt = _mm512_set1_pd(c_neg_times_dt);
|
||||
const __m512d v_zero = _mm512_setzero_pd();
|
||||
const __m512d v_one = _mm512_set1_pd(1.0f);
|
||||
const __m512d v_np = _mm512_set1_pd((float)n_p);
|
||||
const __m512d v_exp_min = _mm512_set1_pd(-87.0f);
|
||||
|
||||
// # ADDs: n_iter * n_p * 36 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 16) * 464 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 10 +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 56
|
||||
|
||||
// # MULTs: n_iter * n_p * 4 +
|
||||
// # n_iter * n_p * (n_p_pad / 16) * 640 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles * 13 +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 120
|
||||
|
||||
// # DIVs: n_iter * n_p * (n_p_pad / 16) * 16 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 16
|
||||
|
||||
// # SQRTs: n_iter * n_p * (n_p_pad / 16) * 48 +
|
||||
// # n_iter * n_p * board.n_obstacles +
|
||||
// # n_iter * (n_p_pad / 8) * 24
|
||||
|
||||
// # EXPs: n_iter * n_p * board.n_obstacles
|
||||
|
||||
for (int t = 0; t < n_iter; t++) {
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
|
||||
double pos_x_i = pos_x[i];
|
||||
double pos_y_i = pos_y[i];
|
||||
double e_x_i = e_x[i];
|
||||
double e_y_i = e_y[i];
|
||||
double desired_v0_i = desired_v0[i];
|
||||
double curr_vel_x_i = curr_vel_x[i];
|
||||
double curr_vel_y_i = curr_vel_y[i];
|
||||
|
||||
// # 4 MULTs, 2 ADDs
|
||||
double f_alpha_dt_x = (e_x_i * desired_v0_i - curr_vel_x_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
double f_alpha_dt_y = (e_y_i * desired_v0_i - curr_vel_y_i) * dt_times_tau_alpha_inv;
|
||||
|
||||
const __m512d pix = _mm512_set1_pd(pos_x_i);
|
||||
const __m512d piy = _mm512_set1_pd(pos_y_i);
|
||||
const __m512d eix = _mm512_set1_pd(e_x_i);
|
||||
const __m512d eiy = _mm512_set1_pd(e_y_i);
|
||||
const __m512d v_i = _mm512_set1_pd((double)i);
|
||||
|
||||
__m512d acc_x_0 = _mm512_setzero_pd();
|
||||
__m512d acc_y_0 = _mm512_setzero_pd();
|
||||
__m512d acc_x_1 = _mm512_setzero_pd();
|
||||
__m512d acc_y_1 = _mm512_setzero_pd();
|
||||
|
||||
for (int j = 0; j < n_p_pad; j += 16) {
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d j_idx_0 = _mm512_add_pd(_mm512_set1_pd((double)j), lane_off);
|
||||
__m512d j_idx_1 = _mm512_add_pd(_mm512_set1_pd((double)j + 8), lane_off);
|
||||
|
||||
__mmask8 m_neq_i_0 = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx_0, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
__mmask8 m_neq_i_1 = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx_1, v_i, _CMP_NEQ_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask8 m_in_range_0 = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx_0, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 m_in_range_1 = _mm512_cmp_pd_mask(j_idx_1, v_np, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask8 active_0 = m_neq_i_0 & m_in_range_0;
|
||||
__mmask8 active_1 = m_neq_i_1 & m_in_range_1;
|
||||
|
||||
__m512d pjx_0 = _mm512_loadu_pd(&pos_x[j]);
|
||||
__m512d pjx_1 = _mm512_loadu_pd(&pos_x[j + 8]);
|
||||
|
||||
__m512d pjy_0 = _mm512_loadu_pd(&pos_y[j]);
|
||||
__m512d pjy_1 = _mm512_loadu_pd(&pos_y[j + 8]);
|
||||
|
||||
__m512d sbe_jx_0 = _mm512_loadu_pd(&sb_e_x[j]);
|
||||
__m512d sbe_jx_1 = _mm512_loadu_pd(&sb_e_x[j + 8]);
|
||||
|
||||
__m512d sbe_jy_0 = _mm512_loadu_pd(&sb_e_y[j]);
|
||||
__m512d sbe_jy_1 = _mm512_loadu_pd(&sb_e_y[j + 8]);
|
||||
|
||||
__m512d sb_jsq_0 = _mm512_loadu_pd(&sb_sq[j]);
|
||||
__m512d sb_jsq_1 = _mm512_loadu_pd(&sb_sq[j + 8]);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_x_0 = _mm512_sub_pd(pix, pjx_0);
|
||||
__m512d r_ab_x_1 = _mm512_sub_pd(pix, pjx_1);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_y_0 = _mm512_sub_pd(piy, pjy_0);
|
||||
__m512d r_ab_y_1 = _mm512_sub_pd(piy, pjy_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab_n2_0 = _mm512_fmadd_pd(r_ab_x_0, r_ab_x_0, _mm512_mul_pd(r_ab_y_0, r_ab_y_0));
|
||||
__m512d r_ab_n2_1 = _mm512_fmadd_pd(r_ab_x_1, r_ab_x_1, _mm512_mul_pd(r_ab_y_1, r_ab_y_1));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512d r_ab_n_0 = _mm512_sqrt_pd(r_ab_n2_0);
|
||||
__m512d r_ab_n_1 = _mm512_sqrt_pd(r_ab_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_x_0 = _mm512_sub_pd(r_ab_x_0, sbe_jx_0);
|
||||
__m512d r_ab2_x_1 = _mm512_sub_pd(r_ab_x_1, sbe_jx_1);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_y_0 = _mm512_sub_pd(r_ab_y_0, sbe_jy_0);
|
||||
__m512d r_ab2_y_1 = _mm512_sub_pd(r_ab_y_1, sbe_jy_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d r_ab2_n2_0 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x_0, r_ab2_x_0, _mm512_mul_pd(r_ab2_y_0, r_ab2_y_0));
|
||||
__m512d r_ab2_n2_1 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x_1, r_ab2_x_1, _mm512_mul_pd(r_ab2_y_1, r_ab2_y_1));
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512d r_ab2_n_0 = _mm512_sqrt_pd(r_ab2_n2_0);
|
||||
__m512d r_ab2_n_1 = _mm512_sqrt_pd(r_ab2_n2_1);
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d r_sum_0 = _mm512_add_pd(r_ab_n_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512d r_sum_1 = _mm512_add_pd(r_ab_n_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d two_b_sq_0 = _mm512_fmsub_pd(r_sum_0, r_sum_0, sb_jsq_0);
|
||||
__m512d two_b_sq_1 = _mm512_fmsub_pd(r_sum_1, r_sum_1, sb_jsq_1);
|
||||
|
||||
// # 16 SQRTs
|
||||
__m512d two_b_0 = _mm512_sqrt_pd(two_b_sq_0);
|
||||
__m512d two_b_1 = _mm512_sqrt_pd(two_b_sq_1);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d e_arg_0 = _mm512_mul_pd(two_b_0, v_neg_2s_inv);
|
||||
__m512d e_arg_1 = _mm512_mul_pd(two_b_1, v_neg_2s_inv);
|
||||
|
||||
e_arg_0 = _mm512_max_pd(e_arg_0, v_exp_min);
|
||||
e_arg_1 = _mm512_max_pd(e_arg_1, v_exp_min);
|
||||
|
||||
// # 256 MULTs, 224 ADDs
|
||||
__m512d e_val_0 = _avx512_exp_pd(e_arg_0);
|
||||
__m512d e_val_1 = _avx512_exp_pd(e_arg_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512d numer_0 = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(r_sum_0, v_neg_v0_div_2s), e_val_0);
|
||||
__m512d numer_1 = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(r_sum_1, v_neg_v0_div_2s), e_val_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs
|
||||
__m512d denom_0 = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(two_b_0, r_ab_n_0), r_ab2_n_0);
|
||||
__m512d denom_1 = _mm512_mul_pd(_mm512_mul_pd(two_b_1, r_ab_n_1), r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
__m512d denom_safe_0 = _mm512_mask_blend_pd(active_0, v_one, denom_0);
|
||||
__m512d denom_safe_1 = _mm512_mask_blend_pd(active_1, v_one, denom_1);
|
||||
|
||||
// # 16 DIVs
|
||||
__m512d smc_0 = _mm512_div_pd(numer_0, denom_safe_0);
|
||||
__m512d smc_1 = _mm512_div_pd(numer_1, denom_safe_1);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d sm_r_ab_0 = _mm512_mul_pd(smc_0, r_ab2_n_0);
|
||||
__m512d sm_r_ab_1 = _mm512_mul_pd(smc_1, r_ab2_n_1);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d sm_r_ab2_0 = _mm512_mul_pd(smc_0, r_ab_n_0);
|
||||
__m512d sm_r_ab2_1 = _mm512_mul_pd(smc_1, r_ab_n_1);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d f_x_0 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_pd(r_ab_x_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512d f_x_1 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_x_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_pd(r_ab_x_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d f_y_0 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_y_0, sm_r_ab2_0, _mm512_mul_pd(r_ab_y_0, sm_r_ab_0));
|
||||
__m512d f_y_1 = _mm512_fmadd_pd(r_ab2_y_1, sm_r_ab2_1, _mm512_mul_pd(r_ab_y_1, sm_r_ab_1));
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d f_norm_sq_0 = _mm512_fmadd_pd(f_x_0, f_x_0, _mm512_mul_pd(f_y_0, f_y_0));
|
||||
__m512d f_norm_sq_1 = _mm512_fmadd_pd(f_x_1, f_x_1, _mm512_mul_pd(f_y_1, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d rhs_0 = _mm512_mul_pd(f_norm_sq_0, v_cos_phi_sq);
|
||||
__m512d rhs_1 = _mm512_mul_pd(f_norm_sq_1, v_cos_phi_sq);
|
||||
|
||||
// # 32 MULTs, 16 ADDs
|
||||
__m512d e_dot_f_0 = _mm512_fmadd_pd(eix, f_x_0, _mm512_mul_pd(eiy, f_y_0));
|
||||
__m512d e_dot_f_1 = _mm512_fmadd_pd(eix, f_x_1, _mm512_mul_pd(eiy, f_y_1));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
__m512d e_dot_f_sq_0 = _mm512_mul_pd(e_dot_f_0, e_dot_f_0);
|
||||
__m512d e_dot_f_sq_1 = _mm512_mul_pd(e_dot_f_1, e_dot_f_1);
|
||||
|
||||
__mmask8 c1_0 = _mm512_cmp_pd_mask(e_dot_f_0, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 c1_1 = _mm512_cmp_pd_mask(e_dot_f_1, v_zero, _CMP_LT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask8 c2_0 = _mm512_cmp_pd_mask(e_dot_f_sq_0, rhs_0, _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask8 c2_1 = _mm512_cmp_pd_mask(e_dot_f_sq_1, rhs_1, _CMP_GT_OQ);
|
||||
|
||||
__mmask8 cond_0 = c1_0 & c2_0;
|
||||
__mmask8 cond_1 = c1_1 & c2_1;
|
||||
|
||||
__m512d w_val_0 = _mm512_mask_blend_pd(cond_0, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
__m512d w_val_1 = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, v_dt_neg, v_c_neg_dt);
|
||||
|
||||
__m512d f_x_safe_0 = _mm512_maskz_mov_pd(active_0, f_x_0);
|
||||
__m512d f_x_safe_1 = _mm512_maskz_mov_pd(active_1, f_x_1);
|
||||
|
||||
__m512d f_y_safe_0 = _mm512_maskz_mov_pd(active_0, f_y_0);
|
||||
__m512d f_y_safe_1 = _mm512_maskz_mov_pd(active_1, f_y_1);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
acc_x_0 = _mm512_fmadd_pd(f_x_safe_0, w_val_0, acc_x_0);
|
||||
acc_x_1 = _mm512_fmadd_pd(f_x_safe_1, w_val_1, acc_x_1);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
|
||||
acc_y_0 = _mm512_fmadd_pd(f_y_safe_0, w_val_0, acc_y_0);
|
||||
acc_y_1 = _mm512_fmadd_pd(f_y_safe_1, w_val_1, acc_y_1);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 32 ADDs
|
||||
f_alpha_dt_x += _mm512_reduce_add_pd(_mm512_add_pd(acc_x_0, acc_x_1));
|
||||
f_alpha_dt_y += _mm512_reduce_add_pd(_mm512_add_pd(acc_y_0, acc_y_1));
|
||||
|
||||
for (int k = 0; k < board.n_obstacles; k++) {
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
|
||||
double v1_x = pos_x_i - board.obstacles[k].start_x;
|
||||
double v1_y = pos_y_i - board.obstacles[k].start_y;
|
||||
|
||||
// # 3 MULTs, 1 ADD
|
||||
double projection = (v1_x * board.obstacles[k].obstacle_v_x + v1_y * board.obstacles[k].obstacle_v_y) * board.obstacles[k].length_sq_inv;
|
||||
|
||||
if (projection < 0.0)
|
||||
projection = 0.0;
|
||||
else if (projection > 1.0)
|
||||
projection = 1.0;
|
||||
|
||||
// # 4 ADDs, 2 MULTs
|
||||
double r_aB_x = pos_x_i - (board.obstacles[k].start_x + board.obstacles[k].obstacle_v_x * projection);
|
||||
double r_aB_y = pos_y_i - (board.obstacles[k].start_y + board.obstacles[k].obstacle_v_y * projection);
|
||||
|
||||
// # 1 SQRT, 2 MULTs, 1 ADD
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||||
double r_aB_norm = sqrt(r_aB_x * r_aB_x + r_aB_y * r_aB_y);
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 1 EXP, 1 DIV
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||||
double scalar_mult = (NEG_U0_AB_div_R * exp(r_aB_norm * NEG_R_INV)) / r_aB_norm;
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||||
|
||||
// # 2 MULTs
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||||
double f_alpha_B_neg_x = r_aB_x * scalar_mult;
|
||||
double f_alpha_B_neg_y = r_aB_y * scalar_mult;
|
||||
|
||||
double w_val = dt_neg;
|
||||
double e_dot_f = (f_alpha_B_neg_y == 0) ? 0 : (f_alpha_B_neg_y < 0 ? -e_y_i : e_y_i);
|
||||
if (e_dot_f < cos_phi)
|
||||
w_val = c_neg_times_dt;
|
||||
|
||||
// # 2 MULTs, 2 ADDs
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||||
f_alpha_dt_x += f_alpha_B_neg_x * w_val;
|
||||
f_alpha_dt_y += f_alpha_B_neg_y * w_val;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// # 2 ADDs
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||||
w_x[i] += f_alpha_dt_x;
|
||||
w_y[i] += f_alpha_dt_y;
|
||||
}
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < n_p_pad; i += 8) {
|
||||
|
||||
__m512d w_x_i_vec = _mm512_loadu_pd(&w_x[i]);
|
||||
__m512d w_y_i_vec = _mm512_loadu_pd(&w_y[i]);
|
||||
__m512d v_max_i_vec = _mm512_loadu_pd(&v_max[i]);
|
||||
__m512d pos_x_i_vec = _mm512_loadu_pd(&pos_x[i]);
|
||||
__m512d pos_y_i_vec = _mm512_loadu_pd(&pos_y[i]);
|
||||
__m512d destination_y_i_vec = _mm512_loadu_pd(&destination_y[i]);
|
||||
__m512d destination_x_i_vec = _mm512_loadu_pd(&destination_x[i]);
|
||||
__m512d desired_v0_i_vec = _mm512_loadu_pd(&desired_v0[i]);
|
||||
|
||||
__m256i color_i_vec = _mm256_loadu_si256((__m256i *)&color[i]);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d w_norm_sq = _mm512_fmadd_pd(w_x_i_vec, w_x_i_vec, _mm512_mul_pd(w_y_i_vec, w_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
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||||
__m512d w_norm = _mm512_sqrt_pd(w_norm_sq);
|
||||
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||||
// # 8 DIVs
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||||
__m512d correction_factor = _mm512_min_pd(_mm512_set1_pd(1.0), _mm512_div_pd(v_max_i_vec, w_norm));
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
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||||
__m512d curr_vel_x_i_vec = _mm512_mul_pd(w_x_i_vec, correction_factor);
|
||||
__m512d curr_vel_y_i_vec = _mm512_mul_pd(w_y_i_vec, correction_factor);
|
||||
|
||||
__m512d dt_vec = _mm512_set1_pd(dt);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 16 ADDs
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||||
pos_x_i_vec = _mm512_fmadd_pd(curr_vel_x_i_vec, dt_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_fmadd_pd(curr_vel_y_i_vec, dt_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask8 cond_1_left = _mm256_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm256_setzero_si256());
|
||||
__mmask8 cond_1_right = _mm512_cmp_pd_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(BOARD_LENGTH_MINUS_ONE_POINT_FIVE), _CMP_GT_OQ);
|
||||
__mmask8 cond_1 = cond_1_left & cond_1_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(1.0));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, w_x_i_vec, desired_v0_i_vec);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, w_y_i_vec, _mm512_setzero_pd());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_1, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
__mmask8 cond_2_left = _mm256_cmpeq_epi32_mask(color_i_vec, _mm256_set1_epi32(1));
|
||||
__mmask8 cond_2_right = _mm512_cmp_pd_mask(pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(1.5), _CMP_LT_OQ);
|
||||
__mmask8 cond_2 = cond_2_left & cond_2_right;
|
||||
|
||||
pos_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, pos_x_i_vec, _mm512_set1_pd(BOARD_LENGTH - 1.0));
|
||||
destination_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
__m512d neg_desired_v0 = _mm512_xor_pd(desired_v0_i_vec, _mm512_set1_pd(-0.0));
|
||||
w_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, w_x_i_vec, neg_desired_v0);
|
||||
w_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, w_y_i_vec, _mm512_setzero_pd());
|
||||
curr_vel_x_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, curr_vel_x_i_vec, w_x_i_vec);
|
||||
curr_vel_y_i_vec = _mm512_mask_blend_pd(cond_2, curr_vel_y_i_vec, w_y_i_vec);
|
||||
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_max_pd(pos_y_i_vec, _mm512_set1_pd(WALL_EPS));
|
||||
pos_y_i_vec = _mm512_min_pd(pos_y_i_vec, _mm512_set1_pd(BOARD_WIDTH_MINUS_WALL_EPS));
|
||||
|
||||
// # 16 ADDs
|
||||
__m512d ex_vec = _mm512_sub_pd(destination_x_i_vec, pos_x_i_vec);
|
||||
__m512d ey_vec = _mm512_sub_pd(destination_y_i_vec, pos_y_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d e_norm_sq = _mm512_fmadd_pd(ex_vec, ex_vec, _mm512_mul_pd(ey_vec, ey_vec));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d e_norm = _mm512_sqrt_pd(e_norm_sq);
|
||||
|
||||
// # 8 DIVs
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||||
__m512d e_norm_inv = _mm512_div_pd(_mm512_set1_pd(1.0), e_norm);
|
||||
|
||||
// # 16 MULT
|
||||
__m512d e_x_i_vec = _mm512_mul_pd(ex_vec, e_norm_inv);
|
||||
__m512d e_y_i_vec = _mm512_mul_pd(ey_vec, e_norm_inv);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs, 8 ADDs
|
||||
__m512d vel_norm_sq = _mm512_fmadd_pd(curr_vel_x_i_vec, curr_vel_x_i_vec, _mm512_mul_pd(curr_vel_y_i_vec, curr_vel_y_i_vec));
|
||||
|
||||
// # 8 MULTs
|
||||
__m512d sb_sq_i_vec = _mm512_mul_pd(vel_norm_sq, _mm512_set1_pd(delta_t_sq));
|
||||
|
||||
// # 8 SQRTs
|
||||
__m512d vel_norm_dt = _mm512_sqrt_pd(sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
_mm512_storeu_pd(&curr_vel_x[i], curr_vel_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&curr_vel_y[i], curr_vel_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&w_x[i], w_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&w_y[i], w_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&pos_x[i], pos_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&pos_y[i], pos_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&e_x[i], e_x_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&e_y[i], e_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&destination_y[i], destination_y_i_vec);
|
||||
_mm512_storeu_pd(&sb_sq[i], sb_sq_i_vec);
|
||||
|
||||
// # 16 MULTs
|
||||
_mm512_storeu_pd(&sb_e_x[i], _mm512_mul_pd(e_x_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
_mm512_storeu_pd(&sb_e_y[i], _mm512_mul_pd(e_y_i_vec, vel_norm_dt));
|
||||
}
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
for (int i = 0; i < n_p; i++) {
|
||||
if (dump_path && (t % dump_interval == 0)) {
|
||||
samples.emplace_back(t + 1, i, pos_x[i], pos_y[i], e_x[i], e_y[i], color[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
#if !BENCHMARK
|
||||
if (dump_path) {
|
||||
ofstream out(dump_path);
|
||||
out << "time,id,x,y,p.e.x,p.e.y,color\n";
|
||||
|
||||
for (auto &[t, id, x, y, e_x, e_y, c] : samples) {
|
||||
out << t << ',' << id << ',' << x << ',' << y << ',' << e_x << ',' << e_y << ',' << c << '\n';
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
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