<div> </div><div> </div><div>Hello,</div><div> </div><div>To me this is an issue in llvm loop vectorizer (if N is large enough to prevent complete unrolling of j-loop).</div><div> </div><div>Woud you mind to share stencil.ll than I would say more definitely what the issue is.</div><div> </div><div>Regards,</div><div>Serge.</div><div> </div><div> </div><div>22.10.2017, 03:21, "hameeza ahmed" <hahmed2305@gmail.com>:</div><blockquote type="cite"><div>Hello,<div> </div><div>The following stencil function that you wrote few months ago (for computing 2D-5 point Jacobi stencil) is vectorizable.</div><div> </div><div><div>void stencil(int a[][N], int b[N])</div><div>{</div><div>  int i, j, k;</div><div>    for (k = 0; k < N; k++) {</div><div>        for (i = 1; i <= N-2; i++) {</div><div>            for (j = 1; j <= N-2; j++)</div><div>                 b[j] = 0.25 * (a[i][j] + a[i-1][j] + a[i+1][j] + a[i][j-1] + a[i][j+1]);</div><div>            for (j = 1; j <= N-2; j++)</div><div>                 a[i][j] = b[j];</div><div>        }</div><div>    }</div><div>}</div></div><div> </div><div>but when i write the above code in main i am getting error </div><div> </div><div><div>opt  -S -O3  stencil.ll -o stencil_o3.ll</div><div>remark: <unknown>:0:0: loop not vectorized: value that could not be identified as reduction is used outside the loop</div></div><div> </div><div>Why is that so?</div><div> </div><div>my code is follows:</div><div>int a[N][N],  b[N];</div><div><div>int main(void)</div><div>{</div><div>  int i, j, k;</div><div>    for (k = 0; k < N; k++) {</div><div>        for (i = 1; i <= N-2; i++) {</div><div>            for (j = 1; j <= N-2; j++)</div><div>                 b[j] = 0.25 * (a[i][j] + a[i-1][j] + a[i+1][j] + a[i][j-1] + a[i][j+1]);</div><div>            for (j = 1; j <= N-2; j++)</div><div>                 a[i][j] = b[j];</div><div>        }</div><div>    }</div><div>}</div></div><div> </div><div> </div><div>Please help.</div><div> </div><div>Thank You.</div><div> </div></div><div> <div>On Mon, Jul 3, 2017 at 10:19 AM, Serge Preis <span><<a target="_blank" href="mailto:spreis@yandex-team.ru">spreis@yandex-team.ru</a>></span> wrote:<blockquote style="margin:0 0 0 0.8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex;">Hello,<br /><br />This is not equivalent rewrite: your original code definitely shouldn't vectorize because it has backward cross-iteration (loop-carried) dependency: your value on iteration j+1 depend on value from iteration j you've just written. In case of vectorization you need to do load-operation-store on multiple consecutive values at once and it is impossible in this case.<br /><br />In your new code all values of a[] in right-hand side of the main loop are from previous k iteration (because on current k iteration you're writing to 'b'). So there is no way to vectorize loop in its original form, but new form is definitely vectorizable.<br /><br />I am second to recommend you filing a bug over 'restrict' behavior. And you may in fact save some memory by making 'b' 1D array (this is not equivalent rewrite once again though)<br /><br /><span>// This function computes 2D-5 point Jacobi stencil</span><br />void stencil(int a[][N], int b[N])<br /><span>{<br />  int i, j, k;<br />    for (k = 0; k < N; k++) {<br />        for (i = 1; i <= N-2; i++) {<br />            for (j = 1; j <= N-2; j++)</span><br />                 b[j] = 0.25 * (a[i][j] + a[i-1][j] + a[i+1][j] + a[i][j-1] + a[i][j+1]);<br /><span>            for (j = 1; j <= N-2; j++)</span><br />                 a[i][j] = b[j];<br />        }<br />    }<br />}<br /><br />There is a way to vectorize your code even more efficient. This will look like more low-level, but probably closest to what you would expect from vectorization.<br /><br />void stencil(int a[][N])<br /><span>{<br />    int i, j, k;<br />    for (k = 0; k < 100; k++) {  <br />         for (i = 1; i <= N-2; i++) {</span><br />            for (j = 1; j <= N-2; j+=16) {<br />               int b[16];     // This should become a register on KNL<br />               for (v = 0; v < 16; v++) {<br />                   b[v] = 0.25 * (a[i][j+v] + a[i-1][j+v] + a[i+1][j+v] + a[i][j-1+v] + a[i][j+1+v]);<br />               }<br />               for (v = 0; v < 16; v++) {  // This will be a single store operation<br />                   a[i][j+v] = b[v];<br />               }<br />           }<br />           // You should explicitly take care about the tail of j-loop<br />#if !MASKED_SHORT_LOOP_VECTORIZATION_SUPPORTED    // This is not an actual name, just a designator<br />           for (;j <= N-2; j++) {<br /><span>               a[i][j] = 0.25 * (a[i][j] + a[i-1][j] + a[i+1][j] + a[i][j-1] + a[i][j+1]);<br />           }</span><br />#else<br />          for (v = 0; v < 16-(N-2-j); v++) {  // This would become masked non-loop<br />              b[v] = 0.25 * (a[i][j+v] + a[i-1][j+v] + a[i+1][j+v] + a[i][j-1+v] + a[i][j+1+v]);<br />          }<br />          for (v = 0; v <  16-(N-2-j); v++) {  // This will be a single masked store operation<br />              a[i][j+v] = b[v];<br />          }<br />#endif<br />    }<br />}<br /><br />Unfortunalely compiler cannot do this for you: this is not equivalent transformation of original code. I am also not aware of any way to express this desired behavior less explicitly (e.g. OpenMP SIMD pragma won't work in this case).<br /><br />Minor note: You're using 'int' for data, than multiply by 0.25 (divide by 4) and than write it back to 'int'. This will cost you 2 conversion to/from double while you may just place (...) / 4  which should be optimized to simple sequecnce with shifts (not to single shift due to signedness, but still better than conversions with changes of element size 4->8->4 and data size INT->FP->INT).<br /><br />And by the way why do you divide by 4, not by 5 as number of points suggest?<br /><br />Serge Preis<br /><br /><br />02.07.2017, 05:11, "hameeza ahmed via llvm-dev" <<a href="mailto:llvm-dev@lists.llvm.org">llvm-dev@lists.llvm.org</a>>:<div><div>> further i modified the code to the following;<br />><br />> #include <stdio.h><br />> #define N 100351<br />><br />> // This function computes 2D-5 point Jacobi stencil<br />> void stencil(int a[restrict][N], int b[restrict][N])<br />> {<br />>    int i, j, k;<br />>    for (k = 0; k < N; k++) {<br />>        for (i = 1; i <= N-2; i++)<br />>            for (j = 1; j <= N-2; j++)<br />>         b[i][j] = 0.25 * (a[i][j] + a[i-1][j] + a[i+1][j] + a[i][j-1] + a[i][j+1]);<br />><br />> for (i = 1; i <= N-2; i++)<br />> for (j = 1; j <= N-2; j++)<br />>  a[i][j] = b[i][j];<br />><br />> }<br />> }<br />><br />>    but still no vectorization in IR. Also, when I set vector width explicitly to 64, it gives the following error:<br />><br />> remark: <unknown>:0:0: loop not vectorized: call instruction cannot be vectorized<br />> remark: <unknown>:0:0: loop not vectorized: value that could not be identified as reduction is used outside the loop<br />><br />> I need serious help on this. Please guide me.<br />><br />> On Sun, Jul 2, 2017 at 1:54 AM, hameeza ahmed <<a href="mailto:hahmed2305@gmail.com">hahmed2305@gmail.com</a>> wrote:<br />>> Does it happen due to loop carried dependence? if yes what is the solution to vectorize such codes?<br />>><br />>> please reply. i m waiting.<br />>><br />>> On Jul 1, 2017 12:30 PM, "hameeza ahmed" <<a href="mailto:hahmed2305@gmail.com">hahmed2305@gmail.com</a>> wrote:<br />>>> I even tried polly but still my llvm IR does not contain vector instructions. i used the following command;<br />>>><br />>>> clang  -S -emit-llvm stencil.c -march=knl -O3 -mllvm -polly -mllvm -polly-vectorizer=stripmine -o stencil_poly.ll<br />>>><br />>>> Please specify what is wrong with my code?<br />>>><br />>>> On Sat, Jul 1, 2017 at 4:08 PM, hameeza ahmed <<a href="mailto:hahmed2305@gmail.com">hahmed2305@gmail.com</a>> wrote:<br />>>>> Hello,<br />>>>><br />>>>> I am trying to vectorize following stencil code;<br />>>>><br />>>>> #include <stdio.h><br />>>>> #define N 100351<br />>>>><br />>>>> // This function computes 2D-5 point Jacobi stencil<br />>>>> void stencil(int a[restrict][N])<br />>>>> {<br />>>>>    int i, j, k;<br />>>>>    for (k = 0; k < 100; k++)<br />>>>>      {  for (i = 1; i <= N-2; i++)<br />>>>>          {  for (j = 1; j <= N-2; j++)<br />>>>>         { a[i][j] = 0.25 * (a[i][j] + a[i-1][j] + a[i+1][j] + a[i][j-1] + a[i][j+1]);<br />>>>>               }<br />>>>> }<br />>>>> }}<br />>>>><br />>>>> I have used the following commands<br />>>>><br />>>>> clang  -S -emit-llvm stencil.c -march=knl -O3 -mllvm -disable-llvm-optzns -o stencil.ll<br />>>>><br />>>>> opt  -S -O3 stencil.ll -o stencil_o3.ll<br />>>>><br />>>>> llc -x86-asm-syntax=intel stencil_o3.ll -o stencil.s<br />>>>><br />>>>> But the code is not vectorized. It still uses the scalar instructions;<br />>>>><br />>>>> Please correct me.<br />>>>><br />>>>> Thank You</div></div>> ,<br />><br />> _______________________________________________<br />> LLVM Developers mailing list<br />> <a href="mailto:llvm-dev@lists.llvm.org">llvm-dev@lists.llvm.org</a><br />> <a target="_blank" href="http://lists.llvm.org/cgi-bin/mailman/listinfo/llvm-dev">http://lists.llvm.org/cgi-bin/mailman/listinfo/llvm-dev</a></blockquote></div></div></blockquote>