source: soft/giet_vm/applications/transpose/main.c @ 574

Last change on this file since 574 was 574, checked in by alain, 9 years ago

Cosmetic
File size: 16.0 KB
Line 
1///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2// File   : main.c   (for transpose application)
3// Date   : february 2014
4// author : Alain Greiner
5///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
6// This multi-threaded application makes a transpose for a NN*NN pixels
7// sequence of images.
8// It can run on a multi-processors, multi-clusters architecture, with one thread
9// per processor.
10//
11// The image sequence is read from a file (one byte per pixel).
12// The input and output buffers containing the image are distributed in all clusters.
13//
14// - The image size NN must fit the frame buffer size: 128 bytes
15// - The block size in block device must be 512 bytes.
16// - The number of clusters  must be a power of 2 no larger than 32
17// - The number of processors per cluster must be a power of 2 no larger than 4
18//
19// For each image the application makes a self test (checksum for each line).
20// The actual display on the frame buffer depends on frame buffer availability.
21///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
22
23#include "stdio.h"
24#include "user_barrier.h"
25#include "malloc.h"
26
27#define BLOCK_SIZE          512                 // block size on disk
28#define CLUSTERS_MAX        32                  // max number of clusters
29#define PROCS_MAX           4                   // max number of processors per cluster
30#define NN                  256                 // image size : nlines = npixels
31#define NB_IMAGES           1                   // number of images to be handled
32#define FILE_PATHNAME       "misc/lena.raw"     // pathname on virtual disk
33#define INSTRUMENTATION_OK  0                   // display statistics on TTY when non zero
34
35///////////////////////////////////////////////////////
36// global variables stored in seg_data in cluster(0,0)
37///////////////////////////////////////////////////////
38
39// instrumentation counters for each processor in each cluster
40unsigned int LOAD_START[CLUSTERS_MAX][PROCS_MAX];
41unsigned int LOAD_END  [CLUSTERS_MAX][PROCS_MAX];
42unsigned int TRSP_START[CLUSTERS_MAX][PROCS_MAX];
43unsigned int TRSP_END  [CLUSTERS_MAX][PROCS_MAX];
44unsigned int DISP_START[CLUSTERS_MAX][PROCS_MAX];
45unsigned int DISP_END  [CLUSTERS_MAX][PROCS_MAX];
46
47// arrays of pointers on distributed buffers
48// one input buffer & one output buffer per cluster
49unsigned char*  buf_in [CLUSTERS_MAX];
50unsigned char*  buf_out[CLUSTERS_MAX];
51
52// checksum variables
53unsigned check_line_before[NN];
54unsigned check_line_after[NN];
55
56// global synchronisation barrier
57giet_sqt_barrier_t barrier;
58
59volatile unsigned int init_ok = 0;
60
61//////////////////////////////////////////
62__attribute__ ((constructor)) void main()
63//////////////////////////////////////////
64{
65
66    unsigned int l;                  // line index for loops
67    unsigned int p;                  // pixel index for loops
68    unsigned int c;                  // cluster index for loops
69
70    // processor identifiers
71    unsigned int x;                  // x cluster coordinate
72    unsigned int y;                  // y cluster coordinate
73    unsigned int lpid;               // local processor index
74
75    // plat-form parameters
76    unsigned int x_size;             // number of clusters in a row
77    unsigned int y_size;             // number of clusters in a column
78    unsigned int nprocs;             // number of processors per cluster
79   
80    giet_proc_xyp( &x, &y, &lpid);             
81
82    giet_procs_number( &x_size , &y_size , &nprocs );
83
84    unsigned int nclusters  = x_size * y_size;               // number of clusters
85    unsigned int ntasks     = x_size * y_size * nprocs;      // number of tasks
86    unsigned int npixels    = NN * NN;                       // pixels per image
87    unsigned int nblocks    = npixels / BLOCK_SIZE;          // blocks per image
88    unsigned int image      = 0;                             // image counter
89    int          file       = 0;                             // file descriptor
90    unsigned int cluster_id = (x * y_size) + y;              // "continuous" index   
91    unsigned int task_id    = (cluster_id * nprocs) + lpid;  // "continuous" task index
92
93    // Processor [0,0,0] makes initialisation
94    // It includes parameters checking, barrier initialization,
95    // distributed buffers allocation, and file open
96    if ( (x==0) && (y==0) && (lpid==0) )
97    {
98        if ((nprocs != 1) && (nprocs != 2) && (nprocs != 4))
99        { 
100            giet_exit("[TRANSPOSE ERROR] number of procs per cluster must be 1, 2 or 4");
101        }
102        if ((nclusters != 1) && (nclusters != 2) && (nclusters != 4) && 
103            (nclusters != 8) && (nclusters != 16) && (nclusters != 32) )
104        {
105            giet_exit("[TRANSPOSE ERROR] number of clusters must be 1,2,4,8,16,32");
106        }
107        if ( ntasks > NN )
108        {
109            giet_exit("[TRANSPOSE ERROR] number of tasks larger than number of lines");
110        }
111
112        // Distributed buffers allocation
113        // The buffers containing one image are distributed in the user
114        // heap (one buf_in and one buf_out per cluster).
115        // Each buffer contains (NN*NN / nclusters) bytes.
116        for ( c = 0 ; c < nclusters ; c++ )
117        {
118            unsigned int rx = c / y_size;
119            unsigned int ry = c % y_size;
120
121            heap_init( rx, ry );
122            buf_in[c]  = remote_malloc( npixels/nclusters, rx, ry );
123            buf_out[c] = remote_malloc( npixels/nclusters, rx, ry );
124
125            giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] Proc [0,0,0] completes buffer allocation"
126                            " for cluster[%d,%d] at cycle %d\n"
127                            " - buf_in  = %x\n"
128                            " - buf_out = %x\n",
129                            rx, ry, giet_proctime(), 
130                            (unsigned int)buf_in[c], 
131                            (unsigned int)buf_out[c] );
132        }
133
134        // Barrier initialisation
135        sqt_barrier_init( &barrier, x_size , y_size , nprocs );
136
137        giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] Proc [0,0,0] completes barrier init at cycle %d\n",
138                        giet_proctime() );
139
140        // open file containing images
141        file = giet_fat_open( FILE_PATHNAME , 0 );
142
143        if (file < 0)
144        { 
145            giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE ERROR] Proc [%d,%d,%d]"
146                            " cannot open file %s",
147                            x , y , lpid , FILE_PATHNAME );
148            giet_exit(" open() failure");
149        }
150        else
151        {
152            giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] Proc [0,0,0] open file misc/images.raw\n");
153        }
154        init_ok = 1;
155    }
156    else   // others processors wait initialisation completion
157    {
158        while ( init_ok == 0 );
159    }
160   
161    /////////////////////////
162    // Main loop (on images)
163    while (image < NB_IMAGES)
164    {
165        // pseudo parallel load from disk to buf_in buffer : nblocks/nclusters blocks
166        // only task running on processor with (lpid == 0) does it
167
168        LOAD_START[cluster_id][lpid] = giet_proctime();
169
170        if (lpid == 0)
171        {
172            giet_fat_read( file,
173                           buf_in[cluster_id],
174                           (nblocks / nclusters),
175                           ((image*nblocks) + ((nblocks*cluster_id)/nclusters)) );
176
177            if ( (x==0) && (y==0) )
178            giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] Proc [%d,%d,%d] completes load"
179                            "  for image %d at cycle %d\n",
180                            x, y, lpid, image, giet_proctime() );
181        }
182
183        LOAD_END[cluster_id][lpid] = giet_proctime();
184
185        /////////////////////////////
186        sqt_barrier_wait( &barrier );
187
188        // parallel transpose from buf_in to buf_out
189        // each task makes the transposition for nlt lines (nlt = NN/ntasks)
190        // from line [task_id*nlt] to line [(task_id + 1)*nlt - 1]
191        // (p,l) are the absolute pixel coordinates in the source image
192
193
194        TRSP_START[cluster_id][lpid] = giet_proctime();
195
196        unsigned int nlt   = NN / ntasks;      // number of lines per task
197        unsigned int nlc   = NN / nclusters;   // number of lines per cluster
198
199        unsigned int src_cluster;
200        unsigned int src_index;
201        unsigned int dst_cluster;
202        unsigned int dst_index;
203
204        unsigned char byte;
205
206        unsigned int first = task_id * nlt;    // first line index for a given task
207        unsigned int last  = first + nlt;      // last line index for a given task
208
209        for ( l = first ; l < last ; l++ )
210        {
211            check_line_before[l] = 0;
212         
213            // in each iteration we transfer one byte
214            for ( p = 0 ; p < NN ; p++ )
215            {
216                // read one byte from local buf_in
217                src_cluster = l / nlc;
218                src_index   = (l % nlc)*NN + p;
219                byte        = buf_in[src_cluster][src_index];
220
221                // compute checksum
222                check_line_before[l] = check_line_before[l] + byte;
223
224                // write one byte to remote buf_out
225                dst_cluster = p / nlc; 
226                dst_index   = (p % nlc)*NN + l;
227                buf_out[dst_cluster][dst_index] = byte;
228            }
229        }
230
231        if ( lpid == 0 )
232        {
233            if ( (x==0) && (y==0) )
234            giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] proc [%d,%d,0] completes transpose"
235                            " for image %d at cycle %d\n", 
236                            x, y, image, giet_proctime() );
237
238        }
239        TRSP_END[cluster_id][lpid] = giet_proctime();
240
241        /////////////////////////////
242        sqt_barrier_wait( &barrier );
243
244
245        if ( USE_FBF )  // external frame buffer available
246        {
247            // parallel display from local buf_out to frame buffer
248            // all processors contribute to display using memcpy...
249
250            DISP_START[cluster_id][lpid] = giet_proctime();
251
252            unsigned int  npt   = npixels / ntasks;   // number of pixels per task
253
254            giet_fbf_sync_write( npt * task_id, 
255                                 &buf_out[cluster_id][lpid*npt], 
256                                 npt );
257
258            if ( (x==0) && (y==0) && (lpid==0) )
259            giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] Proc [%d,%d,%d] completes display"
260                            " for image %d at cycle %d\n",
261                            x, y, lpid, image, giet_proctime() );
262
263            DISP_END[cluster_id][lpid] = giet_proctime();
264
265            /////////////////////////////
266            sqt_barrier_wait( &barrier );
267        }
268        else         // checksum by processor(x,y,0) in each cluster
269        {
270            if ( lpid == 0 )
271            {
272                unsigned int success = 1;
273                unsigned int start   = cluster_id * nlc;
274                unsigned int stop    = start + nlc;
275
276                for ( l = start ; l < stop ; l++ )
277                {
278                    check_line_after[l] = 0;
279
280                    for ( p = 0 ; p < NN ; p++ )
281                    {
282                        // read one byte in remote buffer
283                        src_cluster = p / nlc;
284                        src_index   = (p % nlc)*NN + l;
285
286                        unsigned char byte = buf_out[src_cluster][src_index];
287
288                        check_line_after[l] = check_line_after[l] + byte;
289                    }
290
291                    if ( check_line_before[l] != check_line_after[l] ) success = 0;
292                }
293
294                if ( success ) 
295                {
296                    giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] proc [%d,%d,0] checksum OK"
297                                    " for image %d at cycle %d\n",
298                                    x, y, image, giet_proctime() );
299                }
300                else
301                {
302                    giet_shr_printf("\n[TRANSPOSE] proc [%d,%d,0] checksum KO"
303                                    " for image %d at cycle %d\n",
304                                    x, y, image, giet_proctime() );
305                }
306            } 
307        }
308
309        /////////////////////////////
310        sqt_barrier_wait( &barrier );
311
312        // instrumentation done by processor [0,0,0]
313        if ( (x==0) && (y==0) && (lpid==0) && INSTRUMENTATION_OK )
314        {
315            int cc, pp;
316            unsigned int min_load_start = 0xFFFFFFFF;
317            unsigned int max_load_start = 0;
318            unsigned int min_load_ended = 0xFFFFFFFF;
319            unsigned int max_load_ended = 0;
320            unsigned int min_trsp_start = 0xFFFFFFFF;
321            unsigned int max_trsp_start = 0;
322            unsigned int min_trsp_ended = 0xFFFFFFFF;
323            unsigned int max_trsp_ended = 0;
324            unsigned int min_disp_start = 0xFFFFFFFF;
325            unsigned int max_disp_start = 0;
326            unsigned int min_disp_ended = 0xFFFFFFFF;
327            unsigned int max_disp_ended = 0;
328
329            for (cc = 0; cc < nclusters; cc++)
330            {
331                for (pp = 0; pp < NB_PROCS_MAX; pp++)
332                {
333                    if (LOAD_START[cc][pp] < min_load_start)  min_load_start = LOAD_START[cc][pp];
334                    if (LOAD_START[cc][pp] > max_load_start)  max_load_start = LOAD_START[cc][pp];
335                    if (LOAD_END[cc][pp]   < min_load_ended)  min_load_ended = LOAD_END[cc][pp]; 
336                    if (LOAD_END[cc][pp]   > max_load_ended)  max_load_ended = LOAD_END[cc][pp];
337                    if (TRSP_START[cc][pp] < min_trsp_start)  min_trsp_start = TRSP_START[cc][pp];
338                    if (TRSP_START[cc][pp] > max_trsp_start)  max_trsp_start = TRSP_START[cc][pp];
339                    if (TRSP_END[cc][pp]   < min_trsp_ended)  min_trsp_ended = TRSP_END[cc][pp];
340                    if (TRSP_END[cc][pp]   > max_trsp_ended)  max_trsp_ended = TRSP_END[cc][pp];
341                    if (DISP_START[cc][pp] < min_disp_start)  min_disp_start = DISP_START[cc][pp];
342                    if (DISP_START[cc][pp] > max_disp_start)  max_disp_start = DISP_START[cc][pp];
343                    if (DISP_END[cc][pp]   < min_disp_ended)  min_disp_ended = DISP_END[cc][pp];
344                    if (DISP_END[cc][pp]   > max_disp_ended)  max_disp_ended = DISP_END[cc][pp];
345                }
346            }
347
348            giet_shr_printf(" - LOAD_START : min = %d / max = %d / med = %d / delta = %d\n",
349                            min_load_start, max_load_start, (min_load_start+max_load_start)/2, 
350                            max_load_start-min_load_start); 
351
352            giet_shr_printf(" - LOAD_END   : min = %d / max = %d / med = %d / delta = %d\n",
353                            min_load_ended, max_load_ended, (min_load_ended+max_load_ended)/2, 
354                            max_load_ended-min_load_ended); 
355
356            giet_shr_printf(" - TRSP_START : min = %d / max = %d / med = %d / delta = %d\n",
357                            min_trsp_start, max_trsp_start, (min_trsp_start+max_trsp_start)/2, 
358                            max_trsp_start-min_trsp_start); 
359
360            giet_shr_printf(" - TRSP_END   : min = %d / max = %d / med = %d / delta = %d\n",
361                            min_trsp_ended, max_trsp_ended, (min_trsp_ended+max_trsp_ended)/2, 
362                            max_trsp_ended-min_trsp_ended); 
363
364            giet_shr_printf(" - DISP_START : min = %d / max = %d / med = %d / delta = %d\n",
365                            min_disp_start, max_disp_start, (min_disp_start+max_disp_start)/2, 
366                            max_disp_start-min_disp_start); 
367
368            giet_shr_printf(" - DISP_END   : min = %d / max = %d / med = %d / delta = %d\n",
369                            min_disp_ended, max_disp_ended, (min_disp_ended+max_disp_ended)/2, 
370                            max_disp_ended-min_disp_ended); 
371        }
372
373        image++;
374
375        /////////////////////////////
376        sqt_barrier_wait( &barrier );
377
378    } // end while image     
379
380    // Processor[0,0,0] releases the Distributed buffers
381    if ( (x==0) && (y==0) && (lpid==0) )
382    {
383        for ( c = 0 ; c < nclusters ; c++ )
384        {
385            free( buf_in[c] );
386            free( buf_in[c] );
387        }
388    }
389
390    giet_exit("Completed");
391
392} // end main()
393
394// Local Variables:
395// tab-width: 3
396// c-basic-offset:
397// c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0))
398// indent-tabs-mode: nil
399// End:
400
401// vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=3:tabstop=3:softtabstop=3
402
403
404
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.