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 */

/*

 * planner.c -- find the optimal plan

 */

/* $Id: planner.c,v 1.2 2003-03-24 11:14:54 pj Exp $ */

#ifdef FFTW_USING_CILK

#include <cilk.h>

#include <cilk-compat.h>

#endif

#include <fftw-int.h>

#include <stdlib.h>

//#include <ports/stdio.h>

extern fftw_generic_codelet fftw_twiddle_generic;

extern fftw_generic_codelet fftwi_twiddle_generic;

extern fftw_codelet_desc *fftw_config[];

/* undocumented debugging hook */

void (*fftw_plan_hook)(fftw_plan plan) = (void (*)(fftw_plan)) 0;

static void init_test_array(fftw_complex *arr, int stride, int n)

{

     int j;

     for (j = 0; j < n; ++j) {

          c_re(arr[stride * j]) = 0.0;

          c_im(arr[stride * j]) = 0.0;

     }

}

/*

 * The timer keeps doubling the number of iterations

 * until the program runs for more than FFTW_TIME_MIN

 */

static double fftw_measure_runtime(fftw_plan plan,

                                   fftw_complex *in, int istride,

                                   fftw_complex *out, int ostride)

{

     fftw_time begin, end, start;

     double t, tmax, tmin;

     int i, iter;

     int n;

     int repeat;

     n = plan->n;

     iter = 1;

     for (;;) {

          tmin = 1.0E10;

          tmax = -1.0E10;

          init_test_array(in, istride, n);

          start = fftw_get_time();

          /* repeat the measurement FFTW_TIME_REPEAT times */

          for (repeat = 0; repeat < FFTW_TIME_REPEAT; ++repeat) {

               begin = fftw_get_time();

               for (i = 0; i < iter; ++i) {

                    fftw(plan, 1, in, istride, 0, out, ostride, 0);

               }

               end = fftw_get_time();

               t = fftw_time_to_sec(fftw_time_diff(end, begin));

               if (t < tmin)

                    tmin = t;

               if (t > tmax)

                    tmax = t;

               /* do not run for too long */

               t = fftw_time_to_sec(fftw_time_diff(end, start));

               if (t > FFTW_TIME_LIMIT)

                    break;

          }

          if (tmin >= FFTW_TIME_MIN)

               break;

          iter *= 2;

     }

     tmin /= (double) iter;

     tmax /= (double) iter;

     return tmin;

}

/* auxiliary functions */

static void compute_cost(fftw_plan plan,

                         fftw_complex *in, int istride,

                         fftw_complex *out, int ostride)

{

     if (plan->flags & FFTW_MEASURE)

          plan->cost = fftw_measure_runtime(plan, in, istride, out, ostride);

     else {

          double c;

          c = plan->n * fftw_estimate_node(plan->root);

          plan->cost = c;

     }

}

static void run_plan_hooks(fftw_plan p)

{

     if (fftw_plan_hook && p) {

          fftw_complete_twiddle(p->root, p->n);

          fftw_plan_hook(p);

     }

}

/* macrology */

#define FOR_ALL_CODELETS(p) \

   fftw_codelet_desc **__q, *p;                         \

   for (__q = &fftw_config[0]; (p = (*__q)); ++__q)

/******************************************

 *      Recursive planner                 *

 ******************************************/

static fftw_plan planner(fftw_plan *table, int n, fftw_direction dir, int flags,

                         fftw_complex *, int, fftw_complex *, int);

/*

 * the planner consists of two parts: one that tries to

 * use accumulated wisdom, and one that does not.

 * A small driver invokes both parts in sequence

 */

/* planner with wisdom: look up the codelet suggested by the wisdom */

static fftw_plan planner_wisdom(fftw_plan *table, int n,

                                fftw_direction dir, int flags,

                                fftw_complex *in, int istride,

                                fftw_complex *out, int ostride)

{

     fftw_plan best = (fftw_plan) 0;

     fftw_plan_node *node;

     int have_wisdom;

     enum fftw_node_type wisdom_type;

     int wisdom_signature;

     /* see if we remember any wisdom for this case */

     have_wisdom = fftw_wisdom_lookup(n, flags, dir, FFTW_WISDOM,

                                      istride, ostride,

                                      &wisdom_type, &wisdom_signature, 0);

     if (!have_wisdom)

          return best;

     if (wisdom_type == FFTW_NOTW) {

          FOR_ALL_CODELETS(p) {

               if (p->dir == dir && p->type == wisdom_type) {

                    /* see if wisdom applies */

                    if (wisdom_signature == p->signature &&

                        p->size == n) {

                         node = fftw_make_node_notw(n, p);

                         best = fftw_make_plan(n, dir, node, flags,

                                               p->type, p->signature);

                         fftw_use_plan(best);

                         run_plan_hooks(best);

                         return best;

                    }

               }

          }

     }

     if (wisdom_type == FFTW_TWIDDLE) {

          FOR_ALL_CODELETS(p) {

               if (p->dir == dir && p->type == wisdom_type) {

                    /* see if wisdom applies */

                    if (wisdom_signature == p->signature &&

                        p->size > 1 &&

                        (n % p->size) == 0) {

                         fftw_plan r = planner(table, n / p->size, dir, flags,

                                               in, istride, out, ostride);

                         node = fftw_make_node_twiddle(n, p,

                                                       r->root, flags);

                         best = fftw_make_plan(n, dir, node, flags,

                                               p->type, p->signature);

                         fftw_use_plan(best);

                         run_plan_hooks(best);

                         fftw_destroy_plan_internal(r);

                         return best;

                    }

               }

          }

     }

     /*

      * BUG (or: TODO)  Can we have generic wisdom? This is probably

      * an academic question

      */

     return best;

}

/*

 * planner with no wisdom: try all combinations and pick

 * the best

 */

static fftw_plan planner_normal(fftw_plan *table, int n, fftw_direction dir,

                                int flags,

                                fftw_complex *in, int istride,

                                fftw_complex *out, int ostride)

{

     fftw_plan best = (fftw_plan) 0;

     fftw_plan newplan;

     fftw_plan_node *node;

     /* see if we have any codelet that solves the problem */

     {

          FOR_ALL_CODELETS(p) {

               if (p->dir == dir && p->type == FFTW_NOTW) {

                    if (p->size == n) {

                         node = fftw_make_node_notw(n, p);

                         newplan = fftw_make_plan(n, dir, node, flags,

                                                  p->type, p->signature);

                         fftw_use_plan(newplan);

                         compute_cost(newplan, in, istride, out, ostride);

                         run_plan_hooks(newplan);

                         best = fftw_pick_better(newplan, best);

                    }

               }

          }

     }

     /* Then, try all available twiddle codelets */

     {

          FOR_ALL_CODELETS(p) {

               if (p->dir == dir && p->type == FFTW_TWIDDLE) {

                    if ((n % p->size) == 0 &&

                        p->size > 1 &&

                        (!best || n != p->size)) {

                         fftw_plan r = planner(table, n / p->size, dir, flags,

                                               in, istride, out, ostride);

                         node = fftw_make_node_twiddle(n, p,

                                                       r->root, flags);

                         newplan = fftw_make_plan(n, dir, node, flags,

                                                  p->type, p->signature);

                         fftw_use_plan(newplan);

                         fftw_destroy_plan_internal(r);

                         compute_cost(newplan, in, istride, out, ostride);

                         run_plan_hooks(newplan);

                         best = fftw_pick_better(newplan, best);

                    }

               }

          }

     }

     /*

      * resort to generic or rader codelets for unknown factors

      */

     {

          fftw_generic_codelet *codelet = (dir == FFTW_FORWARD ?

                                           fftw_twiddle_generic :

                                           fftwi_twiddle_generic);

          int size, prev_size = 0, remaining_factors = n;

          fftw_plan r;

          while (remaining_factors > 1) {

               size = fftw_factor(remaining_factors);

               remaining_factors /= size;

               /* don't try the same factor more than once */

               if (size == prev_size)

                    continue;

               prev_size = size;

               /* Look for codelets corresponding to this factor. */

               {

                    FOR_ALL_CODELETS(p) {

                         if (p->dir == dir && p->type == FFTW_TWIDDLE

                             && p->size == size) {

                              size = 0;

                              break;

                         }

                    }

               }

               /*

                * only try a generic/rader codelet if there were no

                * twiddle codelets for this factor

                */

               if (!size)

                    continue;

               r = planner(table, n / size, dir, flags,

                           in, istride, out, ostride);

               /* Try Rader codelet: */

               node = fftw_make_node_rader(n, size, dir, r->root, flags);

               newplan = fftw_make_plan(n, dir, node, flags, FFTW_RADER, 0);

               fftw_use_plan(newplan);

               compute_cost(newplan, in, istride, out, ostride);

               run_plan_hooks(newplan);

               best = fftw_pick_better(newplan, best);

               if (size < 100) {        /*

                                         * only try generic for small

                                         * sizes

                                         */

                    /* Try generic codelet: */

                    node = fftw_make_node_generic(n, size, codelet,

                                                  r->root, flags);

                    newplan = fftw_make_plan(n, dir, node, flags,

                                             FFTW_GENERIC, 0);

                    fftw_use_plan(newplan);

                    compute_cost(newplan, in, istride, out, ostride);

                    run_plan_hooks(newplan);

                    best = fftw_pick_better(newplan, best);

               }

               fftw_destroy_plan_internal(r);

          }

     }

     if (!best)

          fftw_die("bug in planner");

     return best;

}

static fftw_plan planner(fftw_plan *table, int n, fftw_direction dir,

                         int flags,

                         fftw_complex *in, int istride,

                         fftw_complex *out, int ostride)

{

     fftw_plan best = (fftw_plan) 0;

     /* see if plan has already been computed */

     best = fftw_lookup(table, n, flags);

     if (best) {

          fftw_use_plan(best);

          return best;

     }

     /* try a wise plan */

     best = planner_wisdom(table, n, dir, flags,

                           in, istride, out, ostride);

     if (!best) {

          /* No wisdom.  Plan normally. */

          best = planner_normal(table, n, dir, flags,

                                in, istride, out, ostride);

     }

     if (best) {

          fftw_insert(table, best, n);

          /* remember the wisdom */

          fftw_wisdom_add(n, flags, dir, FFTW_WISDOM, istride, ostride,

                          best->wisdom_type,

                          best->wisdom_signature);

     }

     return best;

}

fftw_plan fftw_create_plan_specific(int n, fftw_direction dir, int flags,

                                    fftw_complex *in, int istride,

                                    fftw_complex *out, int ostride)

{

     fftw_plan table;

     fftw_plan p1;

     /* validate parameters */

     if (n <= 0)

          return (fftw_plan) 0;

     if ((dir != FFTW_FORWARD) && (dir != FFTW_BACKWARD))

          return (fftw_plan) 0;

     fftw_make_empty_table(&table);

     p1 = planner(&table, n, dir, flags,

                  in, istride, out, ostride);

     fftw_destroy_table(&table);

     fftw_complete_twiddle(p1->root, n);

     return p1;

}

fftw_plan fftw_create_plan(int n, fftw_direction dir, int flags)

{

     fftw_complex *tmp_in, *tmp_out;

     fftw_plan p;

     if (flags & FFTW_MEASURE) {

          tmp_in = (fftw_complex *) fftw_malloc(2 * n * sizeof(fftw_complex));

          if (!tmp_in)

               return 0;

          tmp_out = tmp_in + n;

          p = fftw_create_plan_specific(n, dir, flags,

                                        tmp_in, 1, tmp_out, 1);

          fftw_free(tmp_in);

     } else

          p = fftw_create_plan_specific(n, dir, flags,

                           (fftw_complex *) 0, 1, (fftw_complex *) 0, 1);

     return p;

}

void fftw_destroy_plan(fftw_plan plan)

{

     fftw_destroy_plan_internal(plan);

}