Quellcodebibliothek Statistik Leitseite products/sources/formale Sprachen/C/MySQL/bench/   (MySQL Server Version 8.1-8.4©)  Datei vom 12.11.2025 mit Größe 11 kB image not shown  

Quelle  bench_norm.cpp   Sprache: C

 
#include <typeinfo>
#include <iostream>
#include <Eigen/Core>
#include "BenchTimer.h"
using namespace Eigen;
using namespace std;

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar sqsumNorm(T& v)
{
  return v.norm();
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar stableNorm(T& v)
{
  return v.stableNorm();
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar hypotNorm(T& v)
{
  return v.hypotNorm();
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar blueNorm(T& v)
{
  return v.blueNorm();
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar lapackNorm(T& v)
{
  typedef typename T::Scalar Scalar;
  int n = v.size();
  Scalar scale = 0;
  Scalar ssq = 1;
  for (int i=0;i<n;++i)
  {
    Scalar ax = std::abs(v.coeff(i));
    if (scale >= ax)
    {
      ssq += numext::abs2(ax/scale);
    }
    else
    {
      ssq = Scalar(1) + ssq * numext::abs2(scale/ax);
      scale = ax;
    }
  }
  return scale * std::sqrt(ssq);
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar twopassNorm(T& v)
{
  typedef typename T::Scalar Scalar;
  Scalar s = v.array().abs().maxCoeff();
  return s*(v/s).norm();
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar bl2passNorm(T& v)
{
  return v.stableNorm();
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar divacNorm(T& v)
{
  int n =v.size() / 2;
  for (int i=0;i<n;++i)
    v(i) = v(2*i)*v(2*i) + v(2*i+1)*v(2*i+1);
  n = n/2;
  while (n>0)
  {
    for (int i=0;i<n;++i)
      v(i) = v(2*i) + v(2*i+1);
    n = n/2;
  }
  return std::sqrt(v(0));
}

namespace Eigen {
namespace internal {
#ifdef EIGEN_VECTORIZE
Packet4f plt(const Packet4f& a, Packet4f& b) { return _mm_cmplt_ps(a,b); }
Packet2d plt(const Packet2d& a, Packet2d& b) { return _mm_cmplt_pd(a,b); }

Packet4f pandnot(const Packet4f& a, Packet4f& b) { return _mm_andnot_ps(a,b); }
Packet2d pandnot(const Packet2d& a, Packet2d& b) { return _mm_andnot_pd(a,b); }
#endif
}
}

template<typename T>
EIGEN_DONT_INLINE typename T::Scalar pblueNorm(const T& v)
{
  #ifndef EIGEN_VECTORIZE
  return v.blueNorm();
  #else
  typedef typename T::Scalar Scalar;

  static int nmax = 0;
  static Scalar b1, b2, s1m, s2m, overfl, rbig, relerr;
  int n;

  if(nmax <= 0)
  {
    int nbig, ibeta, it, iemin, iemax, iexp;
    Scalar abig, eps;

    nbig  = NumTraits<int>::highest();          // largest integer
    ibeta = std::numeric_limits<Scalar>::radix; // NumTraits<Scalar>::Base;                    // base for floating-point numbers
    it    = NumTraits<Scalar>::digits();        // NumTraits<Scalar>::Mantissa;                // number of base-beta digits in mantissa
    iemin = NumTraits<Scalar>::min_exponent();  // minimum exponent
    iemax = NumTraits<Scalar>::max_exponent();  // maximum exponent
    rbig  = NumTraits<Scalar>::highest();       // largest floating-point number

    // Check the basic machine-dependent constants.
    if(iemin > 1 - 2*it || 1+it>iemax || (it==2 && ibeta<5)
      || (it<=4 && ibeta <= 3 ) || it<2)
    {
      eigen_assert(false && "the algorithm cannot be guaranteed on this computer");
    }
    iexp  = -((1-iemin)/2);
    b1    = std::pow(ibeta, iexp);  // lower boundary of midrange
    iexp  = (iemax + 1 - it)/2;
    b2    = std::pow(ibeta,iexp);   // upper boundary of midrange

    iexp  = (2-iemin)/2;
    s1m   = std::pow(ibeta,iexp);   // scaling factor for lower range
    iexp  = - ((iemax+it)/2);
    s2m   = std::pow(ibeta,iexp);   // scaling factor for upper range

    overfl  = rbig*s2m;          // overflow boundary for abig
    eps     = std::pow(ibeta, 1-it);
    relerr  = std::sqrt(eps);      // tolerance for neglecting asml
    abig    = 1.0/eps - 1.0;
    if (Scalar(nbig)>abig)  nmax = abig;  // largest safe n
    else                    nmax = nbig;
  }

  typedef typename internal::packet_traits<Scalar>::type Packet;
  const int ps = internal::packet_traits<Scalar>::size;
  Packet pasml = internal::pset1<Packet>(Scalar(0));
  Packet pamed = internal::pset1<Packet>(Scalar(0));
  Packet pabig = internal::pset1<Packet>(Scalar(0));
  Packet ps2m = internal::pset1<Packet>(s2m);
  Packet ps1m = internal::pset1<Packet>(s1m);
  Packet pb2  = internal::pset1<Packet>(b2);
  Packet pb1  = internal::pset1<Packet>(b1);
  for(int j=0; j<v.size(); j+=ps)
  {
    Packet ax = internal::pabs(v.template packet<Aligned>(j));
    Packet ax_s2m = internal::pmul(ax,ps2m);
    Packet ax_s1m = internal::pmul(ax,ps1m);
    Packet maskBig = internal::plt(pb2,ax);
    Packet maskSml = internal::plt(ax,pb1);

//     Packet maskMed = internal::pand(maskSml,maskBig);
//     Packet scale = internal::pset1(Scalar(0));
//     scale = internal::por(scale, internal::pand(maskBig,ps2m));
//     scale = internal::por(scale, internal::pand(maskSml,ps1m));
//     scale = internal::por(scale, internal::pandnot(internal::pset1(Scalar(1)),maskMed));
//     ax = internal::pmul(ax,scale);
//     ax = internal::pmul(ax,ax);
//     pabig = internal::padd(pabig, internal::pand(maskBig, ax));
//     pasml = internal::padd(pasml, internal::pand(maskSml, ax));
//     pamed = internal::padd(pamed, internal::pandnot(ax,maskMed));


    pabig = internal::padd(pabig, internal::pand(maskBig, internal::pmul(ax_s2m,ax_s2m)));
    pasml = internal::padd(pasml, internal::pand(maskSml, internal::pmul(ax_s1m,ax_s1m)));
    pamed = internal::padd(pamed, internal::pandnot(internal::pmul(ax,ax),internal::pand(maskSml,maskBig)));
  }
  Scalar abig = internal::predux(pabig);
  Scalar asml = internal::predux(pasml);
  Scalar amed = internal::predux(pamed);
  if(abig > Scalar(0))
  {
    abig = std::sqrt(abig);
    if(abig > overfl)
    {
      eigen_assert(false && "overflow");
      return rbig;
    }
    if(amed > Scalar(0))
    {
      abig = abig/s2m;
      amed = std::sqrt(amed);
    }
    else
    {
      return abig/s2m;
    }

  }
  else if(asml > Scalar(0))
  {
    if (amed > Scalar(0))
    {
      abig = std::sqrt(amed);
      amed = std::sqrt(asml) / s1m;
    }
    else
    {
      return std::sqrt(asml)/s1m;
    }
  }
  else
  {
    return std::sqrt(amed);
  }
  asml = std::min(abig, amed);
  abig = std::max(abig, amed);
  if(asml <= abig*relerr)
    return abig;
  else
    return abig * std::sqrt(Scalar(1) + numext::abs2(asml/abig));
  #endif
}

#define BENCH_PERF(NRM) { \
  float af = 0; double ad = 0; std::complex<float> ac = 0; \
  Eigen::BenchTimer tf, td, tcf; tf.reset(); td.reset(); tcf.reset();\
  for (int k=0; k<tries; ++k) { \
    tf.start(); \
    for (int i=0; i<iters; ++i) { af += NRM(vf); } \
    tf.stop(); \
  } \
  for (int k=0; k<tries; ++k) { \
    td.start(); \
    for (int i=0; i<iters; ++i) { ad += NRM(vd); } \
    td.stop(); \
  } \
  /*for (int k=0; k<std::max(1,tries/3); ++k) { \
    tcf.start(); \
    for (int i=0; i<iters; ++i) { ac += NRM(vcf); } \
    tcf.stop(); \
  } */

  std::cout << #NRM << "\t" << tf.value() << " " << td.value() <<  " " << tcf.value() << "\n"; \
}

void check_accuracy(double basef, double based, int s)
{
  double yf = basef * std::abs(internal::random<double>());
  double yd = based * std::abs(internal::random<double>());
  VectorXf vf = VectorXf::Ones(s) * yf;
  VectorXd vd = VectorXd::Ones(s) * yd;

  std::cout << "reference\t" << std::sqrt(double(s))*yf << "\t" << std::sqrt(double(s))*yd << "\n";
  std::cout << "sqsumNorm\t" << sqsumNorm(vf) << "\t" << sqsumNorm(vd) << "\n";
  std::cout << "hypotNorm\t" << hypotNorm(vf) << "\t" << hypotNorm(vd) << "\n";
  std::cout << "blueNorm\t" << blueNorm(vf) << "\t" << blueNorm(vd) << "\n";
  std::cout << "pblueNorm\t" << pblueNorm(vf) << "\t" << pblueNorm(vd) << "\n";
  std::cout << "lapackNorm\t" << lapackNorm(vf) << "\t" << lapackNorm(vd) << "\n";
  std::cout << "twopassNorm\t" << twopassNorm(vf) << "\t" << twopassNorm(vd) << "\n";
  std::cout << "bl2passNorm\t" << bl2passNorm(vf) << "\t" << bl2passNorm(vd) << "\n";
}

void check_accuracy_var(int ef0, int ef1, int ed0, int ed1, int s)
{
  VectorXf vf(s);
  VectorXd vd(s);
  for (int i=0; i<s; ++i)
  {
    vf[i] = std::abs(internal::random<double>()) * std::pow(double(10), internal::random<int>(ef0,ef1));
    vd[i] = std::abs(internal::random<double>()) * std::pow(double(10), internal::random<int>(ed0,ed1));
  }

  //std::cout << "reference\t" << internal::sqrt(double(s))*yf << "\t" << internal::sqrt(double(s))*yd << "\n";
  std::cout << "sqsumNorm\t"  << sqsumNorm(vf)  << "\t" << sqsumNorm(vd)  << "\t" << sqsumNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << sqsumNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
  std::cout << "hypotNorm\t"  << hypotNorm(vf)  << "\t" << hypotNorm(vd)  << "\t" << hypotNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << hypotNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
  std::cout << "blueNorm\t"   << blueNorm(vf)   << "\t" << blueNorm(vd)   << "\t" << blueNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << blueNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
  std::cout << "pblueNorm\t"  << pblueNorm(vf)  << "\t" << pblueNorm(vd)  << "\t" << blueNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << blueNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
  std::cout << "lapackNorm\t" << lapackNorm(vf) << "\t" << lapackNorm(vd) << "\t" << lapackNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << lapackNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
  std::cout << "twopassNorm\t" << twopassNorm(vf) << "\t" << twopassNorm(vd) << "\t" << twopassNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << twopassNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
//   std::cout << "bl2passNorm\t" << bl2passNorm(vf) << "\t" << bl2passNorm(vd) << "\t" << bl2passNorm(vf.cast<long double>()) << "\t" << bl2passNorm(vd.cast<long double>()) << "\n";
}

int main(int argc, char** argv)
{
  int tries = 10;
  int iters = 100000;
  double y = 1.1345743233455785456788e12 * internal::random<double>();
  VectorXf v = VectorXf::Ones(1024) * y;

// return 0;
  int s = 10000;
  double basef_ok = 1.1345743233455785456788e15;
  double based_ok = 1.1345743233455785456788e95;

  double basef_under = 1.1345743233455785456788e-27;
  double based_under = 1.1345743233455785456788e-303;

  double basef_over = 1.1345743233455785456788e+27;
  double based_over = 1.1345743233455785456788e+302;

  std::cout.precision(20);

  std::cerr << "\nNo under/overflow:\n";
  check_accuracy(basef_ok, based_ok, s);

  std::cerr << "\nUnderflow:\n";
  check_accuracy(basef_under, based_under, s);

  std::cerr << "\nOverflow:\n";
  check_accuracy(basef_over, based_over, s);

  std::cerr << "\nVarying (over):\n";
  for (int k=0; k<1; ++k)
  {
    check_accuracy_var(20,27,190,302,s);
    std::cout << "\n";
  }

  std::cerr << "\nVarying (under):\n";
  for (int k=0; k<1; ++k)
  {
    check_accuracy_var(-27,20,-302,-190,s);
    std::cout << "\n";
  }

  y = 1;
  std::cout.precision(4);
  int s1 = 1024*1024*32;
  std::cerr << "Performance (out of cache, " << s1 << "):\n";
  {
    int iters = 1;
    VectorXf vf = VectorXf::Random(s1) * y;
    VectorXd vd = VectorXd::Random(s1) * y;
    VectorXcf vcf = VectorXcf::Random(s1) * y;
    BENCH_PERF(sqsumNorm);
    BENCH_PERF(stableNorm);
    BENCH_PERF(blueNorm);
    BENCH_PERF(pblueNorm);
    BENCH_PERF(lapackNorm);
    BENCH_PERF(hypotNorm);
    BENCH_PERF(twopassNorm);
    BENCH_PERF(bl2passNorm);
  }

  std::cerr << "\nPerformance (in cache, " << 512 << "):\n";
  {
    int iters = 100000;
    VectorXf vf = VectorXf::Random(512) * y;
    VectorXd vd = VectorXd::Random(512) * y;
    VectorXcf vcf = VectorXcf::Random(512) * y;
    BENCH_PERF(sqsumNorm);
    BENCH_PERF(stableNorm);
    BENCH_PERF(blueNorm);
    BENCH_PERF(pblueNorm);
    BENCH_PERF(lapackNorm);
    BENCH_PERF(hypotNorm);
    BENCH_PERF(twopassNorm);
    BENCH_PERF(bl2passNorm);
  }
}

87%


¤ Dauer der Verarbeitung: 0.16 Sekunden  (vorverarbeitet)  ¤

*© Formatika GbR, Deutschland






Wurzel

Suchen

Beweissystem der NASA

Beweissystem Isabelle

NIST Cobol Testsuite

Cephes Mathematical Library

Wiener Entwicklungsmethode

Haftungshinweis

Die Informationen auf dieser Webseite wurden nach bestem Wissen sorgfältig zusammengestellt. Es wird jedoch weder Vollständigkeit, noch Richtigkeit, noch Qualität der bereit gestellten Informationen zugesichert.

Bemerkung:

Die farbliche Syntaxdarstellung ist noch experimentell.