examples/smpi/NAS/EP/ep.c

   1 #include <stdlib.h>
   2 #include <stdio.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <math.h>
   5
   6 #include "mpi.h"
   7 #include "npbparams.h"
   8
   9 #include "simgrid/instr.h" //TRACE_
  10
  11 #include "randlc.h"
  12
  13 #ifndef CLASS
  14 #define CLASS 'S'
  15 #define NUM_PROCS            1
  16 #endif
  17 #define true 1
  18 #define false 0
  19
  20
  21 //---NOTE : all the timers function have been modified to
  22 //          avoid global timers (privatize these).
  23       // ----------------------- timers ---------------------
  24       void timer_clear(double *onetimer) {
  25             //elapsed[n] = 0.0;
  26             *onetimer = 0.0;
  27       }
  28
  29       void timer_start(double *onetimer) {
  30             *onetimer = MPI_Wtime();
  31       }
  32
  33       void timer_stop(int n,double *elapsed,double *start) {
  34             double t, now;
  35
  36             now = MPI_Wtime();
  37             t = now - start[n];
  38             elapsed[n] += t;
  39       }
  40
  41       double timer_read(int n, double *elapsed) {  /* ok, useless, but jsut to keep function call */
  42             return(elapsed[n]);
  43       }
  44       /********************************************************************
  45        *****************            V R A N L C          ******************
  46        *****************                                 *****************/
  47       double vranlc(int n, double x, double a, double *y)
  48       {
  49         int i;
  50         long  i246m1=0x00003FFFFFFFFFFF;
  51     long  LLx, Lx, La;
  52         double d2m46;
  53
  54 // This doesn't work, because the compiler does the calculation in 32
  55 // bits and overflows. No standard way (without f90 stuff) to specify
  56 // that the rhs should be done in 64 bit arithmetic.
  57 //     parameter(i246m1=2**46-1)
  58
  59       d2m46=pow(0.5,46);
  60
  61 // c Note that the v6 compiler on an R8000 does something stupid with
  62 // c the above. Using the following instead (or various other things)
  63 // c makes the calculation run almost 10 times as fast.
  64 //
  65 // c     save d2m46
  66 // c      data d2m46/0.0d0/
  67 // c      if (d2m46 .eq. 0.0d0) then
  68 // c         d2m46 = 0.5d0**46
  69 // c      endif
  70
  71       Lx = (long)x;
  72       La = (long)a;
  73       //fprintf(stdout,("================== Vranlc ================");
  74       //fprintf(stdout,("Before Loop: Lx = " + Lx + ", La = " + La);
  75   LLx = Lx;
  76   for (i=0; i< n; i++) {
  77       Lx   = Lx*La & i246m1 ;
  78       LLx = Lx;
  79       y[i] = d2m46 * (double)LLx;
  80       /*
  81          if(i == 0) {
  82          fprintf(stdout,("After loop 0:");
  83          fprintf(stdout,("Lx = " + Lx + ", La = " + La);
  84          fprintf(stdout,("d2m46 = " + d2m46);
  85          fprintf(stdout,("LLX(Lx) = " + LLX.doubleValue());
  86          fprintf(stdout,("Y[0]" + y[0]);
  87          }
  88        */
  89   }
  90
  91       x = (double)LLx;
  92       /*
  93       fprintf(stdout,("Change: Lx = " + Lx);
  94       fprintf(stdout,("=============End   Vranlc ================");
  95       */
  96       return x;
  97     }
  98
  99
 100
 101 //-------------- the core (unique function) -----------
 102       void doTest(int argc, char **argv) {
 103       double dum[3] = {1.,1.,1.};
 104       double x1, x2, sx, sy, tm, an, tt, gc;
 105       double Mops;
 106       double epsilon=1.0E-8, a = 1220703125., s=271828183.;
 107       double t1, t2, t3, t4;
 108       double sx_verify_value, sy_verify_value, sx_err, sy_err;
 109
 110 #include "npbparams.h"
 111       int    mk=16,
 112          // --> set by make : in npbparams.h
 113          //m=28, // for CLASS=A
 114          //m=30, // for CLASS=B
 115          //npm=2, // NPROCS
 116          mm = m-mk,
 117          nn = (int)(pow(2,mm)),
 118          nk = (int)(pow(2,mk)),
 119          nq=10,
 120          np,
 121          node,
 122          no_nodes,
 123          i,
 124          ik,
 125          kk,
 126          l,
 127          k, nit, no_large_nodes,
 128          np_add, k_offset, j;
 129       int    me, nprocs, root=0, dp_type;
 130       int verified,
 131           timers_enabled=true;
 132       char  size[500]; // mind the size of the string to represent a big number
 133
 134       //Use in randlc..
 135       int KS = 0;
 136       double R23, R46, T23, T46;
 137
 138       double *qq = (double *) malloc (10000*sizeof(double));
 139       double *start = (double *) malloc (64*sizeof(double));
 140       double *elapsed = (double *) malloc (64*sizeof(double));
 141
 142       double *x = (double *) malloc (2*nk*sizeof(double));
 143       double *q = (double *) malloc (nq*sizeof(double));
 144
 145       TRACE_smpi_set_category ("start");
 146
 147       MPI_Init( &argc, &argv );
 148       MPI_Comm_size( MPI_COMM_WORLD, &no_nodes);
 149       MPI_Comm_rank( MPI_COMM_WORLD, &node);
 150
 151 #ifdef USE_MPE
 152     MPE_Init_log();
 153 #endif
 154       root = 0;
 155       if (node == root ) {
 156
 157           /*   Because the size of the problem is too large to store in a 32-bit
 158            *   integer for some classes, we put it into a string (for printing).
 159            *   Have to strip off the decimal point put in there by the floating
 160            *   point print statement (internal file)
 161            */
 162           fprintf(stdout," NAS Parallel Benchmarks 3.2 -- EP Benchmark");
 163           sprintf(size,"%d",pow(2,m+1));
 164           //size = size.replace('.', ' ');
 165           fprintf(stdout," Number of random numbers generated: %s\n",size);
 166           fprintf(stdout," Number of active processes: %d\n",no_nodes);
 167
 168       }
 169       verified = false;
 170
 171       /* c   Compute the number of "batches" of random number pairs generated
 172          c   per processor. Adjust if the number of processors does not evenly
 173          c   divide the total number
 174 */
 175
 176        np = nn / no_nodes;
 177        no_large_nodes = nn % no_nodes;
 178        if (node < no_large_nodes) np_add = 1;
 179        else np_add = 0;
 180        np = np + np_add;
 181
 182        if (np == 0) {
 183              fprintf(stdout,"Too many nodes: %d  %d",no_nodes,nn);
 184              MPI_Abort(MPI_COMM_WORLD,1);
 185              exit(0);
 186        }
 187
 188 /* c   Call the random number generator functions and initialize
 189    c   the x-array to reduce the effects of paging on the timings.
 190    c   Also, call all mathematical functions that are used. Make
 191    c   sure these initializations cannot be eliminated as dead code.
 192 */
 193
 194    //call vranlc(0, dum[1], dum[2], dum[3]);
 195    // Array indexes start at 1 in Fortran, 0 in Java
 196    vranlc(0, dum[0], dum[1], &(dum[2]));
 197
 198    dum[0] = randlc(&(dum[1]),&(dum[2]));
 199    /////////////////////////////////
 200    for (i=0;i<2*nk;i++) {
 201        x[i] = -1e99;
 202    }
 203    Mops = log(sqrt(abs(1)));
 204
 205    /*
 206       c---------------------------------------------------------------------
 207       c    Synchronize before placing time stamp
 208       c---------------------------------------------------------------------
 209     */
 210         MPI_Barrier( MPI_COMM_WORLD );
 211
 212         TRACE_smpi_set_category ("ep");
 213
 214         timer_clear(&(elapsed[1]));
 215         timer_clear(&(elapsed[2]));
 216         timer_clear(&(elapsed[3]));
 217         timer_start(&(start[1]));
 218
 219         t1 = a;
 220   //fprintf(stdout,("(ep.f:160) t1 = " + t1);
 221         t1 = vranlc(0, t1, a, x);
 222   //fprintf(stdout,("(ep.f:161) t1 = " + t1);
 223
 224
 225 /* c   Compute AN = A ^ (2 * NK) (mod 2^46). */
 226
 227         t1 = a;
 228   //fprintf(stdout,("(ep.f:165) t1 = " + t1);
 229         for (i=1; i <= mk+1; i++) {
 230                t2 = randlc(&t1, &t1);
 231          //fprintf(stdout,("(ep.f:168)[loop i=" + i +"] t1 = " + t1);
 232         }
 233         an = t1;
 234   //fprintf(stdout,("(ep.f:172) s = " + s);
 235         tt = s;
 236         gc = 0.;
 237         sx = 0.;
 238         sy = 0.;
 239         for (i=0; i < nq ; i++) {
 240                q[i] = 0.;
 241         }
 242
 243 /*
 244     Each instance of this loop may be performed independently. We compute
 245     the k offsets separately to take into account the fact that some nodes
 246     have more numbers to generate than others
 247 */
 248
 249       if (np_add == 1)
 250          k_offset = node * np -1;
 251       else
 252          k_offset = no_large_nodes*(np+1) + (node-no_large_nodes)*np -1;
 253
 254       int stop = false;
 255       for(k = 1; k <= np; k++) {
 256          stop = false;
 257          kk = k_offset + k ;
 258          t1 = s;
 259          //fprintf(stdout,("(ep.f:193) t1 = " + t1);
 260          t2 = an;
 261
 262 //       Find starting seed t1 for this kk.
 263
 264          for (i=1;i<=100 && !stop;i++) {
 265             ik = kk / 2;
 266       //fprintf(stdout,("(ep.f:199) ik = " +ik+", kk = " + kk);
 267             if (2 * ik != kk)  {
 268                 t3 = randlc(&t1, &t2);
 269                 //fprintf(stdout,("(ep.f:200) t1= " +t1 );
 270             }
 271             if (ik==0)
 272                 stop = true;
 273             else {
 274                t3 = randlc(&t2, &t2);
 275                kk = ik;
 276            }
 277          }
 278 //       Compute uniform pseudorandom numbers.
 279
 280          //if (timers_enabled)  timer_start(3);
 281    timer_start(&(start[3]));
 282          //call vranlc(2 * nk, t1, a, x)  --> t1 and y are modified
 283
 284   //fprintf(stdout,">>>>>>>>>>>Before vranlc(l.210)<<<<<<<<<<<<<");
 285   //fprintf(stdout,"2*nk = " + (2*nk));
 286   //fprintf(stdout,"t1 = " + t1);
 287   //fprintf(stdout,"a  = " + a);
 288   //fprintf(stdout,"x[0] = " + x[0]);
 289   //fprintf(stdout,">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<");
 290
 291   t1 = vranlc(2 * nk, t1, a, x);
 292
 293   //fprintf(stdout,(">>>>>>>>>>>After  Enter vranlc (l.210)<<<<<<");
 294   //fprintf(stdout,("2*nk = " + (2*nk));
 295   //fprintf(stdout,("t1 = " + t1);
 296   //fprintf(stdout,("a  = " + a);
 297   //fprintf(stdout,("x[0] = " + x[0]);
 298   //fprintf(stdout,(">>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>><<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<");
 299
 300          //if (timers_enabled)  timer_stop(3);
 301    timer_stop(3,elapsed,start);
 302
 303 /*       Compute Gaussian deviates by acceptance-rejection method and
 304  *       tally counts in concentric square annuli.  This loop is not
 305  *       vectorizable.
 306  */
 307          //if (timers_enabled) timer_start(2);
 308     timer_start(&(start[2]));
 309          for(i=1; i<=nk;i++) {
 310             x1 = 2. * x[2*i-2] -1.0;
 311             x2 = 2. * x[2*i-1] - 1.0;
 312             t1 = x1*x1 + x2*x2;
 313             if (t1 <= 1.) {
 314                t2   = sqrt(-2. * log(t1) / t1);
 315                t3   = (x1 * t2);
 316                t4   = (x2 * t2);
 317                l    = (int)(abs(t3) > abs(t4) ? abs(t3) : abs(t4));
 318                q[l] = q[l] + 1.;
 319                sx   = sx + t3;
 320                sy   = sy + t4;
 321              }
 322     /*
 323        if(i == 1) {
 324                 fprintf(stdout,"x1 = " + x1);
 325                 fprintf(stdout,"x2 = " + x2);
 326                 fprintf(stdout,"t1 = " + t1);
 327                 fprintf(stdout,"t2 = " + t2);
 328                 fprintf(stdout,"t3 = " + t3);
 329                 fprintf(stdout,"t4 = " + t4);
 330                 fprintf(stdout,"l = " + l);
 331                 fprintf(stdout,"q[l] = " + q[l]);
 332                 fprintf(stdout,"sx = " + sx);
 333                 fprintf(stdout,"sy = " + sy);
 334        }
 335     */
 336            }
 337          //if (timers_enabled)  timer_stop(2);
 338     timer_stop(2,elapsed,start);
 339       }
 340
 341     TRACE_smpi_set_category ("finalize");
 342
 343       //int MPI_Allreduce(void *sbuf, void *rbuf, int count, MPI_Datatype dtype, MPI_Op op, MPI_Comm comm)
 344   MPI_Allreduce(&sx, x, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
 345   sx = x[0]; //FIXME :  x[0] or x[1] => x[0] because fortran starts with 1
 346       MPI_Allreduce(&sy, x, 1, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
 347       sy = x[0];
 348       MPI_Allreduce(q, x, nq, MPI_DOUBLE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
 349
 350       for(i = 0; i < nq; i++) {
 351     q[i] = x[i];
 352   }
 353   for(i = 0; i < nq; i++) {
 354     gc += q[i];
 355   }
 356
 357   timer_stop(1,elapsed,start);
 358       tm = timer_read(1,elapsed);
 359   MPI_Allreduce(&tm, x, 1, MPI_DOUBLE, MPI_MAX, MPI_COMM_WORLD);
 360   tm = x[0];
 361
 362   if(node == root) {
 363     nit = 0;
 364     verified = true;
 365
 366     if(m == 24) {
 367              sx_verify_value = -3.247834652034740E3;
 368                   sy_verify_value = -6.958407078382297E3;
 369     } else if(m == 25) {
 370                 sx_verify_value = -2.863319731645753E3;
 371       sy_verify_value = -6.320053679109499E3;
 372     } else if(m == 28) {
 373             sx_verify_value = -4.295875165629892E3;
 374       sy_verify_value = -1.580732573678431E4;
 375     } else if(m == 30) {
 376             sx_verify_value =  4.033815542441498E4;
 377                   sy_verify_value = -2.660669192809235E4;
 378     } else if(m == 32) {
 379                   sx_verify_value =  4.764367927995374E4;
 380                      sy_verify_value = -8.084072988043731E4;
 381     } else if(m == 36) {
 382             sx_verify_value =  1.982481200946593E5;
 383             sy_verify_value = -1.020596636361769E5;
 384     } else {
 385       verified = false;
 386     }
 387
 388     /*
 389     fprintf(stdout,("sx        = " + sx);
 390     fprintf(stdout,("sx_verify = " + sx_verify_value);
 391     fprintf(stdout,("sy        = " + sy);
 392     fprintf(stdout,("sy_verify = " + sy_verify_value);
 393     */
 394     if(verified) {
 395       sx_err = abs((sx - sx_verify_value)/sx_verify_value);
 396       sy_err = abs((sy - sy_verify_value)/sy_verify_value);
 397       /*
 398       fprintf(stdout,("sx_err = " + sx_err);
 399       fprintf(stdout,("sy_err = " + sx_err);
 400       fprintf(stdout,("epsilon= " + epsilon);
 401       */
 402       verified = ((sx_err < epsilon) && (sy_err < epsilon));
 403     }
 404
 405     Mops = (pow(2.0, m+1))/tm/1000;
 406
 407     fprintf(stdout,"EP Benchmark Results:\n");
 408     fprintf(stdout,"CPU Time=%d\n",tm);
 409     fprintf(stdout,"N = 2^%d\n",m);
 410     fprintf(stdout,"No. Gaussain Pairs =%d\n",gc);
 411     fprintf(stdout,"Sum = %f %ld\n",sx,sy);
 412     fprintf(stdout,"Count:");
 413     for(i = 0; i < nq; i++) {
 414       fprintf(stdout,"%d\t %ld\n",i,q[i]);
 415     }
 416
 417     /*
 418     print_results("EP", _class, m+1, 0, 0, nit, npm, no_nodes, tm, Mops,
 419         "Random numbers generated", verified, npbversion,
 420         compiletime, cs1, cs2, cs3, cs4, cs5, cs6, cs7) */
 421     fprintf(stdout,"\nEP Benchmark Completed\n");
 422             fprintf(stdout,"Class           = %s\n", _class);
 423     fprintf(stdout,"Size            = %s\n", size);
 424     fprintf(stdout,"Iteration       = %d\n", nit);
 425     fprintf(stdout,"Time in seconds = %f\n",(tm/1000));
 426     fprintf(stdout,"Total processes = %d\n",no_nodes);
 427     fprintf(stdout,"Mops/s total    = %f\n",Mops);
 428     fprintf(stdout,"Mops/s/process  = %f\n", Mops/no_nodes);
 429     fprintf(stdout,"Operation type  = Random number generated\n");
 430     if(verified) {
 431       fprintf(stdout,"Verification    = SUCCESSFUL\n");
 432     } else {
 433       fprintf(stdout,"Verification    = UNSUCCESSFUL\n");
 434     }
 435              fprintf(stdout,"Total time:     %f\n",(timer_read(1,elapsed)/1000));
 436              fprintf(stdout,"Gaussian pairs: %f\n",(timer_read(2,elapsed)/1000));
 437              fprintf(stdout,"Random numbers: %f\n",(timer_read(3,elapsed)/1000));
 438          }
 439 #ifdef USE_MPE
 440     MPE_Finish_log(argv[0]);
 441 #endif
 442
 443        MPI_Finalize();
 444       }
 445
 446     int main(int argc, char **argv) {
 447        doTest(argc,argv);
 448     }