Subversion Repositories dashGPS

Rev

Blame | Last modification | View Log | Download | RSS feed

  1. /*
  2.  * Copyright (C) 2010-2018 Arm Limited or its affiliates. All rights reserved.
  3.  *
  4.  * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0
  5.  *
  6.  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the License); you may
  7.  * not use this file except in compliance with the License.
  8.  * You may obtain a copy of the License at
  9.  *
  10.  * www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  11.  *
  12.  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
  13.  * distributed under the License is distributed on an AS IS BASIS, WITHOUT
  14.  * WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
  15.  * See the License for the specific language governing permissions and
  16.  * limitations under the License.
  17.  */
  18.  
  19. /* ----------------------------------------------------------------------
  20.  * Project:      CMSIS NN Library
  21.  * Title:        arm_convolve_1x1_HWC_q7_fast_nonsquare.c
  22.  * Description:  Fast Q7 version of 1x1 convolution (non-square shape)
  23.  *
  24.  * $Date:        17. January 2018
  25.  * $Revision:    V.1.0.0
  26.  *
  27.  * Target Processor:  Cortex-M cores
  28.  *
  29.  * -------------------------------------------------------------------- */
  30.  
  31. #include "arm_math.h"
  32. #include "arm_nnfunctions.h"
  33.  
  34. /**
  35.  *  @ingroup groupNN
  36.  */
  37.  
  38. /**
  39.  * @addtogroup NNConv
  40.  * @{
  41.  */
  42.  
  43. /**
  44.  * @brief Fast Q7 version of 1x1 convolution (non-sqaure shape)
  45.  * @param[in]       Im_in        pointer to input tensor
  46.  * @param[in]       dim_im_in_x  input tensor dimention x
  47.  * @param[in]       dim_im_in_y  input tensor dimention y
  48.  * @param[in]       ch_im_in     number of input tensor channels
  49.  * @param[in]       wt           pointer to kernel weights
  50.  * @param[in]       ch_im_out    number of filters, i.e., output tensor channels
  51.  * @param[in]       dim_kernel_x filter kernel size x
  52.  * @param[in]       dim_kernel_y filter kernel size y
  53.  * @param[in]       padding_x    padding size x
  54.  * @param[in]       padding_y    padding size y
  55.  * @param[in]       stride_x     convolution stride x
  56.  * @param[in]       stride_y     convolution stride y
  57.  * @param[in]       bias         pointer to bias
  58.  * @param[in]       bias_shift   amount of left-shift for bias
  59.  * @param[in]       out_shift    amount of right-shift for output
  60.  * @param[in,out]   Im_out       pointer to output tensor
  61.  * @param[in]       dim_im_out_x output tensor dimension x
  62.  * @param[in]       dim_im_out_y output tensor dimension y
  63.  * @param[in,out]   bufferA      pointer to buffer space for input
  64.  * @param[in,out]   bufferB      pointer to buffer space for output
  65.  * @return     The function returns either
  66.  * <code>ARM_MATH_SIZE_MISMATCH</code> or <code>ARM_MATH_SUCCESS</code> based on the outcome of size checking.
  67.  *
  68.  * This function is optimized for convolution with 1x1 kernel size (i.e., dim_kernel_x=1
  69.  * and dim_kernel_y=1). It can be used for the second half of MobileNets [1] after depthwise
  70.  * separable convolution.
  71.  *
  72.  * This function is the version with full list of optimization tricks, but with
  73.  * some contraints:
  74.  *   ch_im_in is multiple of 4
  75.  *   ch_im_out is multiple of 2
  76.  *
  77.  * [1] MobileNets: Efficient Convolutional Neural Networks for Mobile Vision Applications
  78.  * https://arxiv.org/abs/1704.04861
  79.  */
  80.  
  81. arm_status arm_convolve_1x1_HWC_q7_fast_nonsquare(const q7_t * Im_in,
  82.                                                   const uint16_t dim_im_in_x,
  83.                                                   const uint16_t dim_im_in_y,
  84.                                                   const uint16_t ch_im_in,
  85.                                                   const q7_t * wt,
  86.                                                   const uint16_t ch_im_out,
  87.                                                   const uint16_t dim_kernel_x,
  88.                                                   const uint16_t dim_kernel_y,
  89.                                                   const uint16_t padding_x,
  90.                                                   const uint16_t padding_y,
  91.                                                   const uint16_t stride_x,
  92.                                                   const uint16_t stride_y,
  93.                                                   const q7_t * bias,
  94.                                                   const uint16_t bias_shift,
  95.                                                   const uint16_t out_shift,
  96.                                                   q7_t * Im_out,
  97.                                                   const uint16_t dim_im_out_x,
  98.                                                   const uint16_t dim_im_out_y,
  99.                                                   q15_t * bufferA,
  100.                                                   q7_t * bufferB)
  101. {
  102.  
  103. #if defined (ARM_MATH_DSP)
  104.     /* Run the following code for Cortex-M4 and Cortex-M7 */
  105.  
  106.     int16_t   i_out_y, i_out_x;
  107.     int16_t   i_ch_out;
  108.  
  109.     /* -----------------------
  110.      *  Here we use bufferA as q15_t internally as computation are done with q15_t level
  111.      *  im2col are done to output in q15_t format from q7_t input
  112.      */
  113.  
  114.     q15_t    *pBuffer = bufferA;
  115.     q7_t     *pOut = Im_out;
  116.  
  117.     if (ch_im_in % 4 != 0 || ch_im_out % 2 != 0 || dim_kernel_x != 1 || dim_kernel_y != 1
  118.         || padding_x != 0 || padding_y != 0 || stride_x != 1 || stride_y != 1)
  119.     {
  120.         /* check if the input dimension meets the constraints */
  121.         return ARM_MATH_SIZE_MISMATCH;
  122.     }
  123.  
  124.     for (i_out_y = 0; i_out_y < dim_im_out_y; i_out_y++)
  125.     {
  126.         for (i_out_x = 0; i_out_x < dim_im_out_x; i_out_x++)
  127.         {
  128.             /* This part implements the im2col function */
  129.             arm_q7_to_q15_reordered_no_shift((q7_t *) Im_in + (i_out_y * dim_im_in_x + i_out_x) * ch_im_in, pBuffer,
  130.                                              ch_im_in);
  131.             pBuffer += ch_im_in;
  132.  
  133.             if (pBuffer == bufferA + 2 * ch_im_in * dim_kernel_x * dim_kernel_y)
  134.             {
  135.                 pOut =
  136.                     arm_nn_mat_mult_kernel_q7_q15_reordered(wt, bufferA, ch_im_out, ch_im_in, bias_shift, out_shift, bias, pOut);
  137.                 /* counter reset */
  138.                 pBuffer = bufferA;
  139.             }
  140.         }
  141.     }
  142.  
  143.     /* check if there is left-over for compute */
  144.     if (pBuffer != bufferA)
  145.     {
  146.         const q7_t *pA = wt;
  147.         for (i_ch_out = 0; i_ch_out < ch_im_out; i_ch_out++)
  148.         {
  149.             q31_t     sum = ((q31_t)(bias[i_ch_out]) << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  150.             q15_t    *pB = bufferA;
  151.             /* basically each time it process 4 entries */
  152.             uint16_t  colCnt = ch_im_in * dim_kernel_x * dim_kernel_y >> 2;
  153.  
  154.             while (colCnt)
  155.             {
  156.  
  157.                 q31_t     inA1, inA2;
  158.                 q31_t     inB1, inB2;
  159.  
  160.                 pA = (const q7_t *)read_and_pad_reordered((void *)pA, &inA1, &inA2);
  161.  
  162.                 inB1 = *__SIMD32(pB)++;
  163.                 sum = __SMLAD(inA1, inB1, sum);
  164.                 inB2 = *__SIMD32(pB)++;
  165.                 sum = __SMLAD(inA2, inB2, sum);
  166.  
  167.                 colCnt--;
  168.             }
  169.             colCnt = ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x & 0x3;
  170.             while (colCnt)
  171.             {
  172.                 q7_t      inA1 = *pA++;
  173.                 q15_t     inB1 = *pB++;
  174.                 sum += inA1 * inB1;
  175.                 colCnt--;
  176.             }
  177.             *pOut = (q7_t) __SSAT((sum >> out_shift), 8);
  178.             pOut++;
  179.  
  180.         }
  181.  
  182.     }
  183.  
  184. #else
  185.     /* Run the following code as reference implementation for Cortex-M0 and Cortex-M3 */
  186.                
  187.     int       i, j, k, l, m, n;
  188.     int       conv_out;
  189.     int       in_row, in_col;
  190.  
  191.     if (ch_im_in % 4 != 0 || ch_im_out % 2 != 0 || dim_kernel_x != 1 || dim_kernel_y != 1
  192.         || padding_x != 0 || padding_y != 0 || stride_x != 1 || stride_y != 1)
  193.     {
  194.         /* check if the input dimension meets the constraints */
  195.         return ARM_MATH_SIZE_MISMATCH;
  196.     }
  197.  
  198.     for (i = 0; i < ch_im_out; i++)
  199.     {
  200.         for (j = 0; j < dim_im_out_y; j++)
  201.         {
  202.             for (k = 0; k < dim_im_out_x; k++)
  203.             {
  204.                 conv_out = ((q31_t)(bias[i]) << bias_shift) + NN_ROUND(out_shift);
  205.                 for (m = 0; m < dim_kernel_y; m++)
  206.                 {
  207.                     for (n = 0; n < dim_kernel_x; n++)
  208.                     {
  209.                         // if-for implementation
  210.                         in_row = stride_y * j + m - padding_y;
  211.                         in_col = stride_x * k + n - padding_x;
  212.                         if (in_row >= 0 && in_col >= 0 && in_row < dim_im_in_y && in_col < dim_im_in_x)
  213.                         {
  214.                             for (l = 0; l < ch_im_in; l++)
  215.                             {
  216.                                 conv_out += Im_in[(in_row * dim_im_in_x + in_col) * ch_im_in + l] *
  217.                                     wt[i * ch_im_in * dim_kernel_y * dim_kernel_x + (m * dim_kernel_y + n) * ch_im_in + l];
  218.                             }
  219.                         }
  220.                     }
  221.                 }
  222.                 Im_out[i + (j * dim_im_out_x + k) * ch_im_out] = (q7_t) __SSAT((conv_out >> out_shift), 8);
  223.             }
  224.         }
  225.     }
  226.  
  227. #endif                          /* ARM_MATH_DSP */
  228.  
  229.     /* Return to application */
  230.     return ARM_MATH_SUCCESS;
  231. }
  232.  
  233. /**
  234.  * @} end of NNConv group
  235.  */
  236.