Include old csr solver
This commit is contained in:
parent
f24e75d4d1
commit
d12ce6c957
195
opencl_fdfd/csr.py
Normal file
195
opencl_fdfd/csr.py
Normal file
@ -0,0 +1,195 @@
|
|||||||
|
import numpy
|
||||||
|
|
||||||
|
import pyopencl
|
||||||
|
import pyopencl.array
|
||||||
|
from pyopencl.elementwise import ElementwiseKernel
|
||||||
|
from pyopencl.reduction import ReductionKernel
|
||||||
|
|
||||||
|
import time
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def type_to_C(float_type: numpy.float32 or numpy.float64) -> str:
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
Returns a string corresponding to the C equivalent of a numpy type.
|
||||||
|
|
||||||
|
:param float_type: numpy type: float32, float64, complex64, complex128
|
||||||
|
:return: string containing the corresponding C type (eg. 'double')
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
types = {
|
||||||
|
numpy.float32: 'float',
|
||||||
|
numpy.float64: 'double',
|
||||||
|
numpy.complex64: 'cfloat_t',
|
||||||
|
numpy.complex128: 'cdouble_t',
|
||||||
|
}
|
||||||
|
if float_type not in types:
|
||||||
|
raise Exception('Unsupported type')
|
||||||
|
|
||||||
|
return types[float_type]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def create_ops(context):
|
||||||
|
preamble = '''
|
||||||
|
#define PYOPENCL_DEFINE_CDOUBLE
|
||||||
|
#include <pyopencl-complex.h>
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
|
||||||
|
ctype = type_to_C(numpy.complex128)
|
||||||
|
|
||||||
|
# -------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
spmv_source = '''
|
||||||
|
int start = m_row_ptr[i];
|
||||||
|
int stop = m_row_ptr[i+1];
|
||||||
|
cdouble_t dot = cdouble_new(0.0, 0.0);
|
||||||
|
|
||||||
|
int col_ind, d_ind;
|
||||||
|
for (int j=start; j<stop; j++) {
|
||||||
|
col_ind = m_col_ind[j];
|
||||||
|
d_ind = j;
|
||||||
|
|
||||||
|
dot = cdouble_add(dot, cdouble_mul(v_in[col_ind], m_data[d_ind]));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
v_out[i] = dot;
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
|
||||||
|
v_out_args = ctype + ' *v_out, int v_len_half'
|
||||||
|
m_args = 'int m_nnz, int *m_row_ptr, int *m_col_ind, ' + ctype + ' *m_data'
|
||||||
|
v_in_args = ctype + ' *v_in'
|
||||||
|
|
||||||
|
spmv_kernel = ElementwiseKernel(context, operation=spmv_source, preamble=preamble,
|
||||||
|
arguments=', '.join((v_out_args, m_args, v_in_args)))
|
||||||
|
|
||||||
|
def spmv(v_out, m, v_in, e):
|
||||||
|
return spmv_kernel(v_out, (v_out.size - 1)//2,
|
||||||
|
m.data.size, m.row_ptr, m.col_ind, m.data,
|
||||||
|
v_in, wait_for=e)
|
||||||
|
|
||||||
|
# -------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
update_xr_source = '''
|
||||||
|
x[i] = cdouble_add(x[i], cdouble_mul(alpha, p[i]));
|
||||||
|
r[i] = cdouble_sub(r[i], cdouble_mul(alpha, v[i]));
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
|
||||||
|
xr_args = ', '.join([ctype + ' ' + f for f in ('*x', '*p', '*r', '*v', 'alpha')])
|
||||||
|
|
||||||
|
xr_kernel = ElementwiseKernel(context, operation=update_xr_source, preamble=preamble,
|
||||||
|
arguments=xr_args)
|
||||||
|
|
||||||
|
def xr_update(x, p, r, v, alpha, e):
|
||||||
|
return xr_kernel(x, p, r, v, alpha, wait_for=e)
|
||||||
|
|
||||||
|
# -------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
update_ri_source = '''
|
||||||
|
(double3)(r[i].real * r[i].real, \
|
||||||
|
r[i].real * r[i].imag, \
|
||||||
|
r[i].imag * r[i].imag)
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
|
||||||
|
ri_dtype = pyopencl.array.vec.double3
|
||||||
|
|
||||||
|
ri_kernel = ReductionKernel(context, preamble=preamble,
|
||||||
|
dtype_out=ri_dtype,
|
||||||
|
neutral='(double3)(0.0, 0.0, 0.0)',
|
||||||
|
map_expr=update_ri_source,
|
||||||
|
reduce_expr='a+b',
|
||||||
|
arguments=ctype + ' *r')
|
||||||
|
|
||||||
|
def ri_update(r, e):
|
||||||
|
g = ri_kernel(r, wait_for=e).astype(ri_dtype).get()
|
||||||
|
rr, ri, ii = [g[q] for q in 'xyz']
|
||||||
|
rho = rr + 2j * ri - ii
|
||||||
|
err = rr + ii
|
||||||
|
return rho, err
|
||||||
|
|
||||||
|
# -------------------------------------
|
||||||
|
|
||||||
|
update_p_source = '''
|
||||||
|
p[i] = cdouble_add(r[i], cdouble_mul(beta, p[i]));
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
p_args = ctype + ' *p, ' + ctype + ' *r, ' + ctype + ' beta'
|
||||||
|
|
||||||
|
p_kernel = ElementwiseKernel(context, preamble=preamble, operation=update_p_source,
|
||||||
|
arguments=p_args)
|
||||||
|
|
||||||
|
def p_update(p, r, beta, e):
|
||||||
|
return p_kernel(p, r, beta, wait_for=e)
|
||||||
|
|
||||||
|
ops = {
|
||||||
|
'spmv': spmv,
|
||||||
|
'p_update': p_update,
|
||||||
|
'ri_update': ri_update,
|
||||||
|
'xr_update': xr_update,
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return ops
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class CSRMatrix(object):
|
||||||
|
row_ptr = None # type: pyopencl.array.Array
|
||||||
|
col_ind = None # type: pyopencl.array.Array
|
||||||
|
data = None # type: pyopencl.array.Array
|
||||||
|
|
||||||
|
def __init__(self, queue, m):
|
||||||
|
self.row_ptr = pyopencl.array.to_device(queue, m.indptr)
|
||||||
|
self.col_ind = pyopencl.array.to_device(queue, m.indices)
|
||||||
|
self.data = pyopencl.array.to_device(queue, m.data.astype(numpy.complex128))
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def cg(a, b, max_iters=10000, err_thresh=1e-6, context=None, queue=None, verbose=False):
|
||||||
|
start_time = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
if context is None:
|
||||||
|
context = pyopencl.create_some_context(False)
|
||||||
|
|
||||||
|
if queue is None:
|
||||||
|
queue = pyopencl.CommandQueue(context)
|
||||||
|
|
||||||
|
ops = create_ops(context)
|
||||||
|
|
||||||
|
x = pyopencl.array.zeros(queue, dtype=numpy.complex128, shape=b.shape)
|
||||||
|
v = pyopencl.array.empty_like(x)
|
||||||
|
p = pyopencl.array.zeros_like(x)
|
||||||
|
r = pyopencl.array.to_device(queue, b)
|
||||||
|
alpha = 1.0 + 0j
|
||||||
|
rho = 1.0 + 0j
|
||||||
|
errs = []
|
||||||
|
|
||||||
|
m = CSRMatrix(queue, a)
|
||||||
|
|
||||||
|
e = ops['spmv'](v, m, x, [])
|
||||||
|
e = ops['xr_update'](x, p, r, v, 0.0, [e])
|
||||||
|
_, err2 = ops['ri_update'](r, [e])
|
||||||
|
|
||||||
|
b_norm = numpy.sqrt(err2)
|
||||||
|
print('b_norm check: ', b_norm)
|
||||||
|
|
||||||
|
start_time2 = time.perf_counter()
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(max_iters):
|
||||||
|
if verbose:
|
||||||
|
print('[{:06d}] rho {:.4} alpha {:4.4}'.format(k, rho, alpha), end=' ')
|
||||||
|
rho_prev = rho
|
||||||
|
e = ops['xr_update'](x, p, r, v, alpha, [e])
|
||||||
|
rho, err2 = ops['ri_update'](r, [e])
|
||||||
|
errs += [numpy.sqrt(err2) / b_norm]
|
||||||
|
|
||||||
|
if verbose:
|
||||||
|
print('err', errs[-1])
|
||||||
|
|
||||||
|
if errs[-1] < err_thresh:
|
||||||
|
time_elapsed = time.perf_counter() - start_time
|
||||||
|
print('Success, {} iterations in {} sec: {} iterations/sec'.format(k,
|
||||||
|
time_elapsed, k/time_elapsed))
|
||||||
|
print('overhead', start_time2-start_time)
|
||||||
|
return x.get(), errs, True
|
||||||
|
e = ops['p_update'](p, r, rho/rho_prev, [])
|
||||||
|
e.wait()
|
||||||
|
ops['spmv'](v, m, p, [e]).wait()
|
||||||
|
alpha = rho / pyopencl.array.dot(p, v).get()
|
||||||
|
|
||||||
|
if k % 1000 == 0:
|
||||||
|
print(k)
|
||||||
|
|
||||||
|
return x.get(), errs, False
|
Loading…
Reference in New Issue
Block a user