From 523a597a4dbdeda8f59fe4efb4457b37cad7bdf2 Mon Sep 17 00:00:00 2001
From: Jan Potocki <jpotocki32@gmail.com>
Date: Sat, 8 Jun 2019 15:00:44 +0200
Subject: [PATCH] Wydanie R2019.06.2: SSE

---
 lab6/Makefile   |  8 ++++++
 lab6/rdtsc.s    | 23 +++++++++++++++
 lab6/sse.c      | 76 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
 lab6/suma_sse.s | 36 +++++++++++++++++++++++
 4 files changed, 143 insertions(+)
 create mode 100644 lab6/Makefile
 create mode 100644 lab6/rdtsc.s
 create mode 100644 lab6/sse.c
 create mode 100644 lab6/suma_sse.s

diff --git a/lab6/Makefile b/lab6/Makefile
new file mode 100644
index 0000000..bc7a7f0
--- /dev/null
+++ b/lab6/Makefile
@@ -0,0 +1,8 @@
+sse: sse.c suma_sse.s rdtsc.s
+	gcc -g sse.c suma_sse.s rdtsc.s -o sse -no-pie
+
+
+all: sse
+
+clean:
+	rm -f sse
diff --git a/lab6/rdtsc.s b/lab6/rdtsc.s
new file mode 100644
index 0000000..d940f72
--- /dev/null
+++ b/lab6/rdtsc.s
@@ -0,0 +1,23 @@
+# Jan Potocki 2019
+# Funkcja odczytujaca i zwracajaca wartosc TSC (time-stamp counter)
+
+.globl rdtsc
+.type rdtsc, @function
+
+rdtsc:
+pushq %rbp              # Wejscie do funkcji
+movq %rsp, %rbp
+pushq %rbx              # Zapisanie wartosci rbx na stosie
+                        # (zgodnie z konwencja wywolan)
+
+movl $0, %eax           # Wybor Maximum Return Value dla CPUID
+cpuid                   # Rozkaz serializujacy - zapobiega przesunieciu
+                        # rdtsc przez optymalizacje na poziomie mikrokodu
+rdtsc                   # edx:eax - time-stamp counter
+
+shlq $32, %rdx          # Przesuniecie bitow z edx do wyzszej polowy rdx
+orq %rax, %rdx          # W rax zwracany wynik (zlozony z edx:eax)
+
+popq %rbx               # Przywrocenie wartosci rbx ze stosu
+popq %rbp               # Wyjscie z funkcji
+ret
diff --git a/lab6/sse.c b/lab6/sse.c
new file mode 100644
index 0000000..7940009
--- /dev/null
+++ b/lab6/sse.c
@@ -0,0 +1,76 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <time.h>
+
+// Dlugosc tablic (powinna byc podzielna przez 4)
+#define tab_length 60
+
+unsigned long rdtsc();
+void suma_c(int tab1[], int tab2[], int wynik[], long int length);
+void suma_sse(int tab1[], int tab2[], int wynik[], long int length);
+
+int main()
+{
+    int tab1[tab_length], tab2[tab_length];
+    int wynik_c[tab_length], wynik_sse[tab_length];
+    int i;
+    
+    unsigned long time_start, time_stop;
+    unsigned long time_c, time_sse;
+    double acc;
+    
+    printf("Liczba elementow w tablicach: %d\n", tab_length);
+    
+    // Losowanie danych
+    srand(time(NULL));
+    for(i = 0; i < tab_length; i++)
+    {
+        tab1[i] = rand() % 101;
+        tab2[i] = rand() % 101;
+    }
+    
+    // Suma - C
+    printf("Sumowanie - C...\t");
+    time_start = rdtsc();
+    suma_c(tab1, tab2, wynik_c, tab_length);
+    time_stop = rdtsc();
+    time_c = time_stop - time_start;
+    printf("OK\n");
+    
+    // Suma - SSE (asembler)
+    printf("Sumowanie - SSE...\t");
+    time_start = rdtsc();
+    suma_sse(tab1, tab2, wynik_sse, tab_length);
+    time_stop = rdtsc();
+    time_sse = time_stop - time_start;
+    printf("OK\n");
+    
+    acc = (double)time_c / (double)time_sse;
+    
+    // Wyswietlenie wynikow
+    if(tab_length <= 60)
+    {
+        // Zawartosc tablic - do kontroli, jezeli sa krotkie
+        printf("\n\t\tC\tSSE\n");
+        for(i = 0; i < tab_length; i++)
+        {
+            printf("%d+%d\t=\t%d\t%d\n", tab1[i], tab2[i], wynik_c[i], wynik_sse[i]);
+        }
+    }
+    
+    printf("\nCzas sumowania (TSC) - C:\t%lu\n", time_c);
+    printf("Czas sumowania (TSC) - SSE:\t%lu\n", time_sse);
+    printf("%fx szybciej\n", acc);
+    
+    return 0;
+}
+
+void suma_c(int tab1[], int tab2[], int wynik[], long int length)
+{
+    int i;
+    
+    for(i = 0; i < length; i++)
+    {
+        wynik[i] = tab1[i] + tab2[i];
+    }
+}
diff --git a/lab6/suma_sse.s b/lab6/suma_sse.s
new file mode 100644
index 0000000..ab1161e
--- /dev/null
+++ b/lab6/suma_sse.s
@@ -0,0 +1,36 @@
+# Jan Potocki 2019
+# Suma 2 tablic liczb int (32-bitowych) za pomoca jednostki SSE
+
+.globl suma_sse
+.type sume_sse, @function
+
+suma_sse:
+pushq %rbp                      # Wejscie do funkcji
+movq %rsp, %rbp
+
+# rdi - wskaznik na 1. tablice
+# rsi - wskaznik na 2. tablice
+# rdx - wskaznik na tablice przeznaczona na wynik
+# rcx - dlugosc tablic
+
+# Obliczenie dlugosci tablicy w bajtach (ograniczenie petli)
+pushq %rdx                      # Zapisanie wartosci rdx na stosie
+movq %rcx, %rax                 # Przygotowanie mnozenia...
+movq $4, %rcx                   # int = 4 bajty (w modelu danych LP64)
+mulq %rcx                       # Mnozenie (wynik w rdx:rax)
+popq %rdx                       # Przywrocenie wartosci rdx ze stosu
+
+# Sumowanie wektorowe
+mov $0, %r8                     # r8 - indeks petli
+
+suma:
+movdqu (%rdi, %r8, 1), %xmm0    # xmm0 - 4 liczby z pierwszej tablicy
+movdqu (%rsi, %r8, 1), %xmm1    # xmm1 - 4 liczby z drugiej tablicy
+paddd %xmm1, %xmm0              # Rownoczesna suma 4 liczb
+movdqu %xmm0, (%rdx, %r8, 1)    # Zapisanie wyniku w pamieci
+add $16, %r8                    # Przesuniecie o 16 bajtow (4x int)
+cmp %rax, %r8                   # sprawdzenie czy osiagnieto koniec tablicy
+jne suma
+
+popq %rbp                       # Wyjscie z funkcji
+ret