Multiply matrix MxM by MxM real4 any size

[RuiLoureiro]

Hi all
       Here we have 1 version to multiply any matrix MxM by
       the same matrix MxM using SSE instructions and 1 that uses FPU.
       This is a particular case of MxN * NxK already posted here, and a particular case
      of MxM * K*K also posted here.
       If we need to multiply a matrix by itself this is the better
       solution than to use the general case.

      VERSION 1:
                PROCEDURE:  MultiplyMxM_MxM_v1SSE
               
                FILE:           multiplySSEMxM_MxM_v1.inc
               
                MACROS:     multiplyMxM_MxM_v2A.mac
                                  multiplyMxM_MxM_v2B.mac
                                  basicmulMxM_MxM_v1.mac

      VERSION FPU:
                PROCEDURE:  MultiplyMxM_MxM_v1FPU
               
                FILE:       multiplyFPUMxM_MxM_v1.inc


    DOCUMENTATION:          TEXT_ABOUT_MULTIPLY_SSE_REAL4.txt

    MATRIX DEFINITION:      We must define any matrixX as this

                            ALIGN 16
                            dd ?
                            dd ?
                            dd M   ; <<--- number of columns
                            dd M   ; <<--- number of lines
                   matrixX  dd (M*M) dup (?)         

                            If we want to alloc memory, see the file AllocMemory.inc

    VERIFY SSE PROCEDURE:   Use multiplyMxM_MxM_v1.exe/asm

    Please test it in your CPU (i5/i7/AMD).
    Use ExecuteTestmultiplyMxM_MxM_SSEv1.bat and
post the file ResultsmultiplyMxM_MxM_v1.txt.

Good luck
RuiLoureiro

Some results: :t

***** Time table - LoopCount =100 000 *****

Intel(R) Core(TM) i7-4930K CPU @ 3.40GHz (SSE4)

   52  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX4x4   * MatrixX4x4
  381  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX4x4   * MatrixX4x4
   
  258  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX8x8   * MatrixX8x8
1902  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX8x8   * MatrixX8x8

  763  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX10x10 * MatrixX10x10
4157  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX10x10 * MatrixX10x10
 
  768  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX12x12 * MatrixX12x12
5797  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX12x12 * MatrixX12x12
 
  991  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX11x11 * MatrixX11x11
4606  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX11x11 * MatrixX11x11
 
1371  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX13x13 * MatrixX13x13
7289  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX13x13 * MatrixX13x13

  1895  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX16x16 * MatrixX16x16
14628  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX16x16 * MatrixX16x16

2217  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX15x15 * MatrixX15x15
11565  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX15x15 * MatrixX15x15

2412  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX14x14 * MatrixX14x14
9141  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX14x14 * MatrixX14x14

3080  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX17x17 * MatrixX17x17
16757  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX17x17 * MatrixX17x17

3650  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX20x20 * MatrixX20x20
26873  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX20x20 * MatrixX20x20

3823  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX18x18 * MatrixX18x18
20278  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX18x18 * MatrixX18x18

4174  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX19x19 * MatrixX19x19
23342  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX19x19 * MatrixX19x19

  14668  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX32x32 * MatrixX32x32
108478  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX32x32 * MatrixX32x32

Code Select Expand


LiaoMi:
***** Time table - LoopCount =100 000 *****

Intel(R) Core(TM) i7-4810MQ CPU @ 2.80GHz (SSE4)

   36  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX4x4   * MatrixX4x4
  224  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX4x4   * MatrixX4x4   
   
  178  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX8x8   * MatrixX8x8
1038  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX8x8   * MatrixX8x8
 
  481  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX10x10 * MatrixX10x10
2024  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX10x10 * MatrixX10x10
 
  481  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX11x11 * MatrixX11x11
2623  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX11x11 * MatrixX11x11
 
  524  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX12x12 * MatrixX12x12
3801  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX12x12 * MatrixX12x12
 
1024  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX13x13 * MatrixX13x13
4576  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX13x13 * MatrixX13x13

1120  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX15x15 * MatrixX15x15
6321  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX15x15 * MatrixX15x15

1178  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX14x14 * MatrixX14x14
5293  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX14x14 * MatrixX14x14

1350  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX16x16 * MatrixX16x16
7535  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX16x16 * MatrixX16x16

2062  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX17x17 * MatrixX17x17
8843  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX17x17 * MatrixX17x17

2214  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX19x19 * MatrixX19x19
11990  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX19x19 * MatrixX19x19

2385  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX20x20 * MatrixX20x20
14333  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX20x20 * MatrixX20x20

2855  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX18x18 * MatrixX18x18
10295  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX18x18 * MatrixX18x18

9592  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX32x32 * MatrixX32x32  ; 15%
62165  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX32x32 * MatrixX32x32

LiaoMi:
  ***** Time table - LoopCount =100 000 *****

AMD Ryzen 7 1700 Eight-Core Processor           (SSE4)

   37  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX4x4   * MatrixX4x4
  547  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX4x4   * MatrixX4x4
   
  171  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX8x8   * MatrixX8x8
1317  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX8x8   * MatrixX8x8
 
  509  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX10x10 * MatrixX10x10
2489  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX10x10 * MatrixX10x10
 
  542  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX12x12 * MatrixX12x12
4233  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX12x12 * MatrixX12x12
 
  544  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX11x11 * MatrixX11x11
3222  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX11x11 * MatrixX11x11
 
  863  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX13x13 * MatrixX13x13
5213  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX13x13 * MatrixX13x13
 
1102  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX15x15 * MatrixX15x15
8103  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX15x15 * MatrixX15x15

1224  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX14x14 * MatrixX14x14
6523  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX14x14 * MatrixX14x14

1251  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX16x16 * MatrixX16x16
9801  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX16x16 * MatrixX16x16

1908  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX17x17 * MatrixX17x17
11814  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX17x17 * MatrixX17x17

2188  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX19x19 * MatrixX19x19
17601  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX19x19 * MatrixX19x19

2382  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX20x20 * MatrixX20x20
21288  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX20x20 * MatrixX20x20

2462  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX18x18 * MatrixX18x18
14464  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX18x18 * MatrixX18x18

9465  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1SSE,  MatrixX32x32 * MatrixX32x32  ; 10%
90823  cycles, MultiplyMxM_MxM_v1FPU,  MatrixX32x32 * MatrixX32x32


[Siekmanski]

The results.

[LiaoMi]

Hi RuiLoureiro,

AMD Ryzen 7 1700 Eight-Core Processor

[LiaoMi]

Intel(R) Core(TM) i7-4810MQ CPU @ 2.80GHz (SSE4)