Robust/src/Benchmarks/Prefetch/Em3d/dsm/Em3dN.java

   1 /**
   2  *
   3  *
   4  * Java implementation of the <tt>em3d</tt> Olden benchmark.  This Olden
   5  * benchmark models the propagation of electromagnetic waves through
   6  * objects in 3 dimensions. It is a simple computation on an irregular
   7  * bipartite graph containing nodes representing electric and magnetic
   8  * field values.
   9  *
  10  * <p><cite>
  11  * D. Culler, A. Dusseau, S. Goldstein, A. Krishnamurthy, S. Lumetta, T. von
  12  * Eicken and K. Yelick. "Parallel Programming in Split-C".  Supercomputing
  13  * 1993, pages 262-273.
  14  * </cite>
  15  **/
  16 public class Em3d extends Thread
  17 {
  18
  19   /**
  20    * The number of nodes (E and H)
  21    **/
  22   private int numNodes;
  23   /**
  24    * The out-degree of each node.
  25    **/
  26   private int numDegree;
  27   /**
  28    * The number of compute iterations
  29    **/
  30   private int numIter;
  31   /**
  32    * Should we print the results and other runtime messages
  33    **/
  34   private boolean printResult;
  35   /**
  36    * Print information messages?
  37    **/
  38   private boolean printMsgs;
  39
  40     int numThreads;
  41
  42   BiGraph bg;
  43   int upperlimit;
  44   int lowerlimit;
  45   Barrier mybarr;
  46
  47   public Em3d() {
  48     numNodes = 0;
  49     numDegree = 0;
  50     numIter = 1;
  51     printResult = false;
  52     printMsgs = false;
  53   }
  54
  55   public Em3d(BiGraph bg, int lowerlimit, int upperlimit, int numIter, Barrier mybarr) {
  56     this.bg = bg;
  57     this.lowerlimit = lowerlimit;
  58     this.upperlimit = upperlimit;
  59     this.numIter = numIter;
  60     this.mybarr = mybarr;
  61   }
  62
  63   public void run() {
  64     int iteration;
  65     Barrier barr;
  66
  67     atomic {
  68       iteration = numIter;
  69       barr=mybarr;
  70     }
  71
  72     for (int i = 0; i < iteration; i++) {
  73         /* for  eNodes */
  74         atomic {
  75             for(int j = lowerlimit; j<upperlimit; j++) {
  76                 Node n = bg.eNodes[j];
  77
  78                 for (int k = 0; k < n.fromCount; k++) {
  79                     n.value -= n.coeffs[k] * n.fromNodes[k].value;
  80                 }
  81             }
  82         }
  83
  84         Barrier.enterBarrier(barr);
  85         System.clearPrefetchCache();
  86
  87         /* for  hNodes */
  88         atomic {
  89             for(int j = lowerlimit; j<upperlimit; j++) {
  90                 Node n = bg.hNodes[j];
  91                 for (int k = 0; k < n.fromCount; k++) {
  92                     n.value -= n.coeffs[k] * n.fromNodes[k].value;
  93                 }
  94             }
  95         }
  96         Barrier.enterBarrier(barr);
  97         System.clearPrefetchCache();
  98     }
  99   }
 100
 101   /**
 102    * The main roitine that creates the irregular, linked data structure
 103    * that represents the electric and magnetic fields and propagates the
 104    * waves through the graph.
 105    * @param args the command line arguments
 106    **/
 107   public static void main(String args[]) {
 108     Em3d em = new Em3d();
 109     Em3d.parseCmdLine(args, em);
 110     if (em.printMsgs)
 111       System.printString("Initializing em3d random graph...\n");
 112     long start0 = System.currentTimeMillis();
 113     int numThreads = em.numThreads;
 114     int[] mid = new int[4];
 115     mid[0] = (128<<24)|(195<<16)|(175<<8)|80;
 116     mid[1] = (128<<24)|(195<<16)|(175<<8)|78;
 117     mid[2] = (128<<24)|(195<<16)|(175<<8)|73;
 118     mid[3] = (128<<24)|(195<<16)|(175<<8)|79;
 119     System.printString("DEBUG -> numThreads = " + numThreads+"\n");
 120     Barrier mybarr;
 121     BiGraph graph;
 122     Random rand = new Random(783);
 123
 124     atomic {
 125       mybarr = global new Barrier(numThreads);
 126       graph =  BiGraph.create(em.numNodes, em.numDegree, em.printResult, rand);
 127     }
 128
 129     long end0 = System.currentTimeMillis();
 130
 131     // compute a single iteration of electro-magnetic propagation
 132     if (em.printMsgs)
 133       System.printString("Propagating field values for " + em.numIter +
 134           " iteration(s)...\n");
 135     long start1 = System.currentTimeMillis();
 136     Em3d[] em3d;
 137
 138     atomic {
 139       em3d = global new Em3d[numThreads];
 140       int increment=em.numNodes/numThreads;
 141       int base=0;
 142       for(int i=0;i<numThreads;i++) {
 143           if ((i+1)==numThreads)
 144               em3d[i] = global new Em3d(graph, base, em.numNodes, em.numIter, mybarr);
 145           else
 146               em3d[i] = global new Em3d(graph, base, base+increment, em.numIter, mybarr);
 147           base+=increment;
 148       }
 149     }
 150
 151     Em3d tmp;
 152     for(int i = 0; i<numThreads; i++) {
 153       atomic {
 154         tmp = em3d[i];
 155       }
 156       tmp.start(mid[i]);
 157     }
 158
 159     for(int i = 0; i<numThreads; i++) {
 160       atomic {
 161         tmp = em3d[i];
 162       }
 163       tmp.join();
 164     }
 165     long end1 = System.currentTimeMillis();
 166
 167     // print current field values
 168     if (em.printResult) {
 169       StringBuffer retval = new StringBuffer();
 170       double dvalue;
 171       atomic {
 172         dvalue = graph.hNodes[0].value;
 173       }
 174       int intvalue = (int)dvalue;
 175     }
 176
 177     if (em.printMsgs) {
 178       System.printString("EM3D build time "+ (long)((end0 - start0)/1000.0) + "\n");
 179       System.printString("EM3D compute time " + (long)((end1 - start1)/1000.0) + "\n");
 180       System.printString("EM3D total time " + (long)((end1 - start0)/1000.0) + "\n");
 181     }
 182     System.printString("Done!"+ "\n");
 183   }
 184
 185
 186   /**
 187    * Parse the command line options.
 188    * @param args the command line options.
 189    **/
 190
 191   public static void parseCmdLine(String args[], Em3d em)
 192   {
 193     int i = 0;
 194     String arg;
 195
 196     while (i < args.length && args[i].startsWith("-")) {
 197       arg = args[i++];
 198
 199       // check for options that require arguments
 200       if (arg.equals("-N")) {
 201         if (i < args.length) {
 202                 em.numNodes = new Integer(args[i++]).intValue();
 203         }
 204       } else if (arg.equals("-T")) {
 205         if (i < args.length) {
 206                 em.numThreads = new Integer(args[i++]).intValue();
 207         }
 208       } else if (arg.equals("-d")) {
 209         if (i < args.length) {
 210                 em.numDegree = new Integer(args[i++]).intValue();
 211         }
 212       } else if (arg.equals("-i")) {
 213         if (i < args.length) {
 214             em.numIter = new Integer(args[i++]).intValue();
 215         }
 216       } else if (arg.equals("-p")) {
 217               em.printResult = true;
 218       } else if (arg.equals("-m")) {
 219               em.printMsgs = true;
 220       } else if (arg.equals("-h")) {
 221         em.usage();
 222       }
 223     }
 224
 225     if (em.numNodes == 0 || em.numDegree == 0)
 226       em.usage();
 227   }
 228
 229   /**
 230    * The usage routine which describes the program options.
 231    **/
 232   public void usage()
 233   {
 234     System.printString("usage: java Em3d -T <threads> -N <nodes> -d <degree> [-p] [-m] [-h]\n");
 235     System.printString("    -N the number of nodes\n");
 236     System.printString("    -T the number of threads\n");
 237     System.printString("    -d the out-degree of each node\n");
 238     System.printString("    -i the number of iterations\n");
 239     System.printString("    -p (print detailed results\n)");
 240     System.printString("    -m (print informative messages)\n");
 241     System.printString("    -h (this message)\n");
 242   }
 243
 244 }