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 */


/*
 * planner.c -- find the optimal plan
 */


/* $Id: planner.c,v 1.1.1.1 2002-03-29 14:12:57 pj Exp $ */
#ifdef FFTW_USING_CILK
#include <ports/cilk.h>
#include <ports/cilk-compat.h>
#endif

#include <ports/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);
}