#include "stdafx.h"
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <Windows.h>        // для замера времени выполнения программы
#include <cmath>


// Функция для обработки массивов данных без использования SSE
void calcCPP(int nelems, float* mas1, float* mas2, float* mas3)
{
	float sqr1;
	float sqr2;

	// TODO: Модифицировать реализацию функции в соответствии с заданием.
	for (int i = 0; i < nelems; i++) {
		sqr1 = mas1[i] * mas1[i];
		sqr2 = mas2[i] * mas2[i];

		mas3[i] = sqrt(0.3 * sqr1 + sqr2);
	}
}


// Функция для обработки массивов данных с использованием SSE
void calcSSE(int nelems, float* mas1, float* mas2, float* mas3)
{
	int niters = nelems / 4;     // количество итераций цикла
	float v[4];
	for (int i = 0; i < 4; i++)
	{
		v[i] = 0.3f;
	}
	__asm
	{
		pushf
		push edi
		push esi
		push ebx
		push ecx
		push eax

		movups xmm4, [v]    // Инициализация констант

		mov esi, mas1       // Инициализация указателей
		mov edi, mas2
		mov ebx, mas3

		mov ecx, niters     // Инициализация счетчика цикла

		cycle :

			movaps xmm1, [esi]
			add esi, 16
			mulps xmm1, xmm1
			mulps xmm1, xmm4 // 0.3f*sqr1[i]

			movaps xmm2, [edi]
			add edi, 16
			mulps xmm2, xmm2 // sqr2[i]

			addps xmm1, xmm2

			sqrtps xmm5, xmm1

			movntps[ebx], xmm5 // в память mas3
			add ebx, 16

			dec ecx
			jnz cycle

			pop eax
			pop ecx
			pop ebx
			pop esi
			pop edi
			popf
	}
}


// Функция инициализации содержания массива
void init_mas(int nelems, float* mas, float val0)
{
	float val;
	val = val0;
	for (int i = 0; i < nelems; i++)
	{
		mas[i] = val;
		val += 0.5f;
	}
}


// Функция сравнения содержания двух массивов
bool compare_masses(int nelems, float* mas1, float* mas2)
{
	bool res = true;
	float delta;
	float base;

	for (int i = 0; i < nelems; i++)
	{
		delta = abs(mas2[i] - mas1[i]);
		base = max(abs(mas1[i]), abs(mas2[i]));
		if (base != 0)
		{
			// Контроль по относительной погрешности
			if (delta / base > 1e-4)
				res = false;
		}
	}
	return res;
}


// Функция расчета интервала времени (мс)
float eval_time_interval(LARGE_INTEGER hrStart, LARGE_INTEGER hrEnd, int ncycles)
{
	LARGE_INTEGER hrFrequency;  	// частота работы таймера высокого разрешения
	float interval, time_ms;

	if (!QueryPerformanceFrequency(&hrFrequency))
	{
		// High resolution timer is not available!
		time_ms = -1.0;
	}
	else
	{
		interval = (hrEnd.LowPart - hrStart.LowPart) / (float)hrFrequency.LowPart;
		time_ms = 1000.0 * interval / (float)ncycles;
	}
	return time_ms;
}


// Точка входа в приложение
int main()
{
	char str[80];
	LARGE_INTEGER hrStartCPP, hrEndCPP;	// замер времени без SSE
	LARGE_INTEGER hrStartSSE, hrEndSSE;	// замер времени с SSE
	int ncycles = 1000;		    // количество циклов выполнения функции
	float timeCPP, timeSSE;     // время обработки без SSE и c SSE
	bool isCorrect;

	// Выделение памяти под массивы
	const int nelems = 1024 * 1024;
	float* mas1 = (float*)malloc(nelems * 4);
	float* mas2 = (float*)malloc(nelems * 4);
	float* resCPP = (float*)malloc(nelems * 4);
	float* resSSE = (float*)malloc(nelems * 4);

	// Инициализируем начальные значения массивов
	init_mas(nelems, mas1, 1.0f);
	init_mas(nelems, mas2, 2.0f);

	// Обработка массивов без SSE
	printf("Processing masses without SSE...\n");
	QueryPerformanceCounter(&hrStartCPP); // начало отсчета времени
	for (int i = 0; i < ncycles; i++)
	{
		calcCPP(nelems, mas1, mas2, resCPP);
	}
	QueryPerformanceCounter(&hrEndCPP);	// конец отсчета времени

	// Обработка массивов с SSE
	printf("Processing masses with SSE...\n");
	QueryPerformanceCounter(&hrStartSSE); // начало отсчета времени
	for (int i = 0; i < ncycles; i++)
	{
		calcSSE(nelems, mas1, mas2, resSSE);
	}
	QueryPerformanceCounter(&hrEndSSE);	// конец отсчета времени

	// Анализ результатов обработки
	isCorrect = compare_masses(nelems, resCPP, resSSE);
	timeCPP = eval_time_interval(hrStartCPP, hrEndCPP, ncycles);
	timeSSE = eval_time_interval(hrStartSSE, hrEndSSE, ncycles);

	// Освобождение памяти
	free(mas1); mas1 = NULL;
	free(mas2); mas2 = NULL;
	free(resCPP); resCPP = NULL;
	free(resSSE); resSSE = NULL;

	// Вывод результатов измерения времени
	if (isCorrect)
		printf("Result is correct!\n");
	else
		printf("Result is not correct!\n");
	printf("Processing time without SSE, ms: %13.5f\n", timeCPP);
	printf("Processing time with SSE, ms: %13.5f\n", timeSSE);
	printf("Press Enter to exit.\n");
	gets_s(str, sizeof(str));
	return 0;
}