src/gromacs/simd/tests/base.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014, 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_SIMD_TESTS_BASE_H
  37 #define GMX_SIMD_TESTS_BASE_H
  38
  39 /*! \internal \file
  40  * \brief
  41  * Declares common base class for testing SIMD and SIMD4.
  42  *
  43  * The base class contains the settings for absolute and ulp tolerances,
  44  * as well as testing ranges used for both SIMD and SIMD4 tests, mainly
  45  * to keep everything symmetric and clean. The class also defines a couple
  46  * of generic tests that compare vectors of elements with arbitrary length for
  47  * either exact or approximate matching (in terms of ulp). These are used in
  48  * derived classes that convert either SIMD or SIMD4 values to
  49  * std::vector<real> and then performs the comparison.
  50  *
  51  * \author Erik Lindahl <erik.lindahl@scilifelab.se>
  52  * \ingroup module_simd
  53  */
  54 #include <vector>
  55 #include <gtest/gtest.h>
  56 #include "gromacs/simd/simd.h"
  57
  58
  59 namespace gmx
  60 {
  61 namespace test
  62 {
  63
  64 /*! \internal
  65  * \brief
  66  * Base class for SIMD test fixtures.
  67  *
  68  * This class contains settings that are common for SIMD and SIMD4 tests,
  69  * and it is thus not used directly for any tests, but derived separately
  70  * in simd.h and simd4.h.
  71  *
  72  * \ingroup module_simd
  73  */
  74 class SimdBaseTest : public ::testing::Test
  75 {
  76     public:
  77         /*! \brief Initialize new SIMD test fixture with default tolerances.
  78          *
  79          * The default absolute tolerance is set to 0, which means the we always
  80          * check the ulp tolerance by default (passing the absolute tolerance
  81          * test would otherwise mean we approve the test instantly).
  82          * The default ulp tolerance is set to 10 units in single, and 255 units
  83          * in double precision.
  84          * Most SIMD math functions achieve 2-3 ulp accuracy in single, but by
  85          * being a bit liberal we avoid tests failing on aggressive compilers.
  86          *
  87          * For double precision we only aim to achieve twice the accuracy of
  88          * single. This way we can make do with a single extra iteration
  89          * in some algorithms, in particular 1/sqrt(x).
  90          *
  91          * The range is used by derived classes to test math functions. The
  92          * default test range will be [1,10], which is intentionally
  93          * conservative so it works with (inverse) square root, division,
  94          * exponentials, logarithms, and error functions.
  95          */
  96         SimdBaseTest()
  97         {
  98 #ifdef GMX_DOUBLE
  99             ulpTol_       = 255LL; // Aim for roughly twice the precision we have in single.
 100 #else
 101             ulpTol_       = 10LL;  // Be a bit liberal so compiler optimization doesn't bite us.
 102 #endif
 103             absTol_       = 0;
 104             range_        = std::pair<real, real>(1, 10);
 105         }
 106
 107         /*! \brief Adjust ulp tolerance from the default 10 (float) or 255 (double). */
 108         void setUlpTol(gmx_int64_t newTol)   { ulpTol_ = newTol; }
 109
 110         /*! \brief Adjust the absolute tolerance from the default 0.
 111          *
 112          * If values are closer than the absolute tolerance, the test will pass
 113          * no matter what their ulp difference is.
 114          */
 115         void setAbsTol(real newTol)          { absTol_ = newTol; }
 116
 117         /*! \brief Change math function testing range from the default [1,10]. */
 118         void setRange(real low, real high) { range_.first = low; range_.second = high; }
 119
 120         static int  s_nPoints;    //!< Number of test points to use, settable on command line.
 121
 122         /*! \brief Compare two std::vector<real> for approximate equality.
 123          *
 124          * This is an internal implementation routine that will be used by
 125          * routines in derived child classes that first convert SIMD or SIMD4
 126          * variables to std::vector<real>. Do not call it directly.
 127          *
 128          * This routine is designed according to the Google test specs, so the char
 129          * strings will describe the arguments to the macro.
 130          *
 131          * The comparison is applied to each element, and it returns true if each element
 132          * in the vector test variable is within the class tolerances of the corresponding
 133          * reference elements.
 134          */
 135         ::testing::AssertionResult
 136         compareVectorRealUlp(const char * refExpr,  const char * tstExpr,
 137                              const std::vector<real> &ref, const std::vector<real> &tst);
 138
 139         /*! \brief Compare std::vectors for exact equality.
 140          *
 141          * The template in this class makes it usable for testing both
 142          * SIMD floating-point and integers variables, after conversion to
 143          * vectors.
 144          * This is an internal implementation routine that will be used by
 145          * routines in derived child classes that first convert SIMD or SIMD4
 146          * variables to std::vector<real>. Do not call it directly.
 147          *
 148          * This routine is designed according to the Google test specs, so the char
 149          * strings will describe the arguments to the macro.
 150          *
 151          * The comparison is applied to each element, and it returns true if each element
 152          * in the vector test variable is within the class tolerances of the corresponding
 153          * reference elements.
 154          */
 155         template <typename T> ::testing::AssertionResult
 156         compareVectorEq(const char * refExpr,  const char * tstExpr,
 157                         const std::vector<T> &ref, const std::vector<T> &tst)
 158         {
 159             if (ref == tst)
 160             {
 161                 return ::testing::AssertionSuccess();
 162             }
 163             else
 164             {
 165                 return ::testing::AssertionFailure()
 166                        << "Failing SIMD comparison between " << refExpr << " and " << tstExpr << std::endl
 167                        << "Ref. values: " << ::testing::PrintToString(ref) << std::endl
 168                        << "Test values: " << ::testing::PrintToString(tst) << std::endl;
 169             }
 170         }
 171
 172     protected:
 173         gmx_int64_t            ulpTol_;       //!< Current tolerance in units-in-last-position.
 174         real                   absTol_;       //!< Current absolute tolerance.
 175         std::pair<real, real>  range_;        //!< Range for math function tests.
 176 };
 177
 178 }      // namespace
 179 }      // namespace
 180
 181 #endif // GMX_SIMD_TESTS_BASE_H