src/test/bench/shootout-mandelbrot.rs

   1 // The Computer Language Benchmarks Game
   2 // http://benchmarksgame.alioth.debian.org/
   3 //
   4 // contributed by the Rust Project Developers
   5
   6 // Copyright (c) 2012-2014 The Rust Project Developers
   7 //
   8 // All rights reserved.
   9 //
  10 // Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11 // modification, are permitted provided that the following conditions
  12 // are met:
  13 //
  14 // - Redistributions of source code must retain the above copyright
  15 //   notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  16 //
  17 // - Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  18 //   notice, this list of conditions and the following disclaimer in
  19 //   the documentation and/or other materials provided with the
  20 //   distribution.
  21 //
  22 // - Neither the name of "The Computer Language Benchmarks Game" nor
  23 //   the name of "The Computer Language Shootout Benchmarks" nor the
  24 //   names of its contributors may be used to endorse or promote
  25 //   products derived from this software without specific prior
  26 //   written permission.
  27 //
  28 // THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  29 // "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  30 // LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  31 // FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE
  32 // COPYRIGHT OWNER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  33 // INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES
  34 // (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR
  35 // SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  36 // HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
  37 // STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
  38 // ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
  39 // OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
  40
  41 #![feature(simd)]
  42 #![allow(experimental)]
  43
  44 // ignore-pretty very bad with line comments
  45
  46 use std::io;
  47 use std::os;
  48 use std::simd::f64x2;
  49 use std::sync::Arc;
  50 use std::thread::Thread;
  51
  52 const ITER: int = 50;
  53 const LIMIT: f64 = 2.0;
  54 const WORKERS: uint = 16;
  55
  56 #[inline(always)]
  57 fn mandelbrot<W: io::Writer>(w: uint, mut out: W) -> io::IoResult<()> {
  58     assert!(WORKERS % 2 == 0);
  59
  60     // Ensure w and h are multiples of 8.
  61     let w = (w + 7) / 8 * 8;
  62     let h = w;
  63
  64     let chunk_size = h / WORKERS;
  65
  66     // Account for remainders in workload division, e.g. 1000 / 16 = 62.5
  67     let last_chunk_size = if h % WORKERS != 0 {
  68         chunk_size + h % WORKERS
  69     } else {
  70         chunk_size
  71     };
  72
  73     // precalc values
  74     let inverse_w_doubled = 2.0 / w as f64;
  75     let inverse_h_doubled = 2.0 / h as f64;
  76     let v_inverses = f64x2(inverse_w_doubled, inverse_h_doubled);
  77     let v_consts = f64x2(1.5, 1.0);
  78
  79     // A lot of this code assumes this (so do other lang benchmarks)
  80     assert!(w == h);
  81     let mut precalc_r = Vec::with_capacity(w);
  82     let mut precalc_i = Vec::with_capacity(h);
  83
  84     let precalc_futures = range(0, WORKERS).map(|i| {
  85         Thread::spawn(move|| {
  86             let mut rs = Vec::with_capacity(w / WORKERS);
  87             let mut is = Vec::with_capacity(w / WORKERS);
  88
  89             let start = i * chunk_size;
  90             let end = if i == (WORKERS - 1) {
  91                 start + last_chunk_size
  92             } else {
  93                 (i + 1) * chunk_size
  94             };
  95
  96             // This assumes w == h
  97             for x in range(start, end) {
  98                 let xf = x as f64;
  99                 let xy = f64x2(xf, xf);
 100
 101                 let f64x2(r, i) = xy * v_inverses - v_consts;
 102                 rs.push(r);
 103                 is.push(i);
 104             }
 105
 106             (rs, is)
 107         })
 108     }).collect::<Vec<_>>();
 109
 110     for res in precalc_futures.into_iter() {
 111         let (rs, is) = res.join().ok().unwrap();
 112         precalc_r.extend(rs.into_iter());
 113         precalc_i.extend(is.into_iter());
 114     }
 115
 116     assert_eq!(precalc_r.len(), w);
 117     assert_eq!(precalc_i.len(), h);
 118
 119     let arc_init_r = Arc::new(precalc_r);
 120     let arc_init_i = Arc::new(precalc_i);
 121
 122     let data = range(0, WORKERS).map(|i| {
 123         let vec_init_r = arc_init_r.clone();
 124         let vec_init_i = arc_init_i.clone();
 125
 126         Thread::spawn(move|| {
 127             let mut res: Vec<u8> = Vec::with_capacity((chunk_size * w) / 8);
 128             let init_r_slice = vec_init_r.as_slice();
 129
 130             let start = i * chunk_size;
 131             let end = if i == (WORKERS - 1) {
 132                 start + last_chunk_size
 133             } else {
 134                 (i + 1) * chunk_size
 135             };
 136
 137             for &init_i in vec_init_i.slice(start, end).iter() {
 138                 write_line(init_i, init_r_slice, &mut res);
 139             }
 140
 141             res
 142         })
 143     }).collect::<Vec<_>>();
 144
 145     try!(writeln!(&mut out as &mut Writer, "P4\n{} {}", w, h));
 146     for res in data.into_iter() {
 147         try!(out.write(res.join().ok().unwrap().as_slice()));
 148     }
 149     out.flush()
 150 }
 151
 152 fn write_line(init_i: f64, vec_init_r: &[f64], res: &mut Vec<u8>) {
 153     let v_init_i : f64x2 = f64x2(init_i, init_i);
 154     let v_2 : f64x2 = f64x2(2.0, 2.0);
 155     const LIMIT_SQUARED: f64 = LIMIT * LIMIT;
 156
 157     for chunk_init_r in vec_init_r.chunks(8) {
 158         let mut cur_byte = 0xff;
 159         let mut i = 0;
 160
 161         while i < 8 {
 162             let v_init_r = f64x2(chunk_init_r[i], chunk_init_r[i + 1]);
 163             let mut cur_r = v_init_r;
 164             let mut cur_i = v_init_i;
 165             let mut r_sq = v_init_r * v_init_r;
 166             let mut i_sq = v_init_i * v_init_i;
 167
 168             let mut b = 0;
 169             for _ in range(0, ITER) {
 170                 let r = cur_r;
 171                 let i = cur_i;
 172
 173                 cur_i = v_2 * r * i + v_init_i;
 174                 cur_r = r_sq - i_sq + v_init_r;
 175
 176                 let f64x2(bit1, bit2) = r_sq + i_sq;
 177
 178                 if bit1 > LIMIT_SQUARED {
 179                     b |= 2;
 180                     if b == 3 { break; }
 181                 }
 182
 183                 if bit2 > LIMIT_SQUARED {
 184                     b |= 1;
 185                     if b == 3 { break; }
 186                 }
 187
 188                 r_sq = cur_r * cur_r;
 189                 i_sq = cur_i * cur_i;
 190             }
 191
 192             cur_byte = (cur_byte << 2) + b;
 193             i += 2;
 194         }
 195
 196         res.push(cur_byte^-1);
 197     }
 198 }
 199
 200 fn main() {
 201     let args = os::args();
 202     let args = args.as_slice();
 203     let res = if args.len() < 2 {
 204         println!("Test mode: do not dump the image because it's not utf8, \
 205                   which interferes with the test runner.");
 206         mandelbrot(1000, io::util::NullWriter)
 207     } else {
 208         mandelbrot(args[1].parse().unwrap(), io::stdout())
 209     };
 210     res.unwrap();
 211 }