src/gromacs/gpu_utils/sycl_kernel_utils.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2021, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 #ifndef GMX_GPU_UTILS_SYCL_KERNEL_UTILS_H
  37 #define GMX_GPU_UTILS_SYCL_KERNEL_UTILS_H
  38
  39 #include "gmxsycl.h"
  40
  41 /*! \file
  42  *  \brief SYCL kernel helper functions.
  43  *
  44  *  \author Andrey Alekseenko <al42and@gmail.com>
  45  */
  46
  47 /*! \brief Access mode to use for atomic accessors.
  48  *
  49  * Intel DPCPP compiler has \c sycl::atomic_ref, but has no \c sycl::atomic_fetch_add for floats.
  50  * However, \c atomic_ref can not be constructed from \c sycl::atomic, so we can not use
  51  * atomic accessors. Thus, we use \c mode::read_write accessors and \c atomic_ref.
  52  *
  53  * hipSYCL does not have \c sycl::atomic_ref, but has \c sycl::atomic_fetch_add for floats, which
  54  * requires using atomic accessors. Thus, we use \c mode::atomic accessors.
  55  *
  56  * The \ref atomicFetchAdd function could be used for doing operations on such accessors.
  57  */
  58 static constexpr auto mode_atomic = GMX_SYCL_DPCPP ? cl::sycl::access::mode::read_write :
  59                                                    /* GMX_SYCL_HIPSYCL */ cl::sycl::access::mode::atomic;
  60
  61 /*! \brief Convenience wrapper to do atomic addition to a global buffer.
  62  *
  63  * Skips sub-normal values.
  64  *
  65  * The implementation differences between DPCPP and hipSYCL are explained in \ref mode_atomic.
  66  */
  67 template<class IndexType>
  68 static inline void atomicFetchAdd(DeviceAccessor<float, mode_atomic> acc, const IndexType idx, const float val)
  69 {
  70 #if GMX_SYCL_DPCPP
  71     if (cl::sycl::isnormal(val))
  72     {
  73         sycl_2020::atomic_ref<float, sycl_2020::memory_order::relaxed, sycl_2020::memory_scope::device, cl::sycl::access::address_space::global_space>
  74                 fout_atomic(acc[idx]);
  75         fout_atomic.fetch_add(val);
  76     }
  77 #elif GMX_SYCL_HIPSYCL
  78     if (std::isnormal(val)) // No sycl::isnormal in hipSYCL
  79     {
  80 #    ifdef SYCL_DEVICE_ONLY
  81         /* While there is support for float atomics on device, the host implementation uses
  82          * Clang's __atomic_fetch_add intrinsic, that, at least in Clang 11, does not support
  83          * floats. Luckily, we don't want to run on host. */
  84         acc[idx].fetch_add(val);
  85 #    else
  86         GMX_UNUSED_VALUE(acc);
  87         GMX_UNUSED_VALUE(idx);
  88 #    endif
  89     }
  90 #endif
  91 }
  92
  93 namespace sycl_2020
  94 {
  95 #if GMX_SYCL_HIPSYCL
  96 __device__ static inline float shift_left(sycl_2020::sub_group, float var, sycl_2020::sub_group::linear_id_type delta)
  97 {
  98     // No sycl::sub_group::shift_left / shuffle_down in hipSYCL yet
  99 #    ifdef SYCL_DEVICE_ONLY
 100 #        if defined(HIPSYCL_PLATFORM_CUDA) && defined(__HIPSYCL_ENABLE_CUDA_TARGET__)
 101     static const unsigned int sc_cudaFullWarpMask = 0xffffffff;
 102     return __shfl_down_sync(sc_cudaFullWarpMask, var, delta);
 103 #        elif defined(HIPSYCL_PLATFORM_ROCM) && defined(__HIPSYCL_ENABLE_HIP_TARGET__)
 104     // Do we need more ifdefs? https://github.com/ROCm-Developer-Tools/HIP/issues/1491
 105     return __shfl_down(var, delta);
 106 #        else
 107 #            error "Unsupported hipSYCL target"
 108 #        endif
 109 #    else
 110     // Should never be called
 111     GMX_UNUSED_VALUE(var);
 112     GMX_UNUSED_VALUE(delta);
 113     assert(false);
 114     return NAN;
 115 #    endif
 116 }
 117 __host__ static inline float shift_left(sycl_2020::sub_group, float, sycl_2020::sub_group::linear_id_type)
 118 {
 119     // Should never be called
 120     assert(false);
 121     return NAN;
 122 }
 123 #elif GMX_SYCL_DPCPP
 124 static inline float shift_left(sycl_2020::sub_group sg, float var, sycl_2020::sub_group::linear_id_type delta)
 125 {
 126     return sg.shuffle_down(var, delta);
 127 }
 128 #endif
 129
 130 #if GMX_SYCL_HIPSYCL
 131 __device__ static inline float shift_right(sycl_2020::sub_group,
 132                                            float                                var,
 133                                            sycl_2020::sub_group::linear_id_type delta)
 134 {
 135     // No sycl::sub_group::shift_right / shuffle_up in hipSYCL yet
 136 #    ifdef SYCL_DEVICE_ONLY
 137 #        if defined(HIPSYCL_PLATFORM_CUDA) && defined(__HIPSYCL_ENABLE_CUDA_TARGET__)
 138     static const unsigned int sc_cudaFullWarpMask = 0xffffffff;
 139     return __shfl_up_sync(sc_cudaFullWarpMask, var, delta);
 140 #        elif defined(HIPSYCL_PLATFORM_ROCM) && defined(__HIPSYCL_ENABLE_HIP_TARGET__)
 141     // Do we need more ifdefs? https://github.com/ROCm-Developer-Tools/HIP/issues/1491
 142     return __shfl_up(var, delta);
 143 #        else
 144 #            error "Unsupported hipSYCL target"
 145 #        endif
 146 #    else
 147     // Should never be called
 148     assert(false);
 149     GMX_UNUSED_VALUE(var);
 150     GMX_UNUSED_VALUE(delta);
 151     return NAN;
 152 #    endif
 153 }
 154 __host__ static inline float shift_right(sycl_2020::sub_group, float, sycl_2020::sub_group::linear_id_type)
 155 {
 156     // Should never be called
 157     assert(false);
 158     return NAN;
 159 }
 160 #elif GMX_SYCL_DPCPP
 161 static inline float shift_right(sycl_2020::sub_group sg, float var, sycl_2020::sub_group::linear_id_type delta)
 162 {
 163     return sg.shuffle_up(var, delta);
 164 }
 165 #endif
 166 } // namespace sycl_2020
 167
 168 #endif /* GMX_GPU_UTILS_SYCL_KERNEL_UTILS_H */