File size: 9,220 Bytes
07b428c
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
/*
 * imatrix_reader.h β€” Importance Matrix File Reader
 *
 * ╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗
 * β•‘  HExState Importance Matrix Input Module                     β•‘
 * β•‘  Reads llama.cpp-compatible .imatrix binary files            β•‘
 * β•‘  Provides per-channel importance weights for quantization    β•‘
 * β•šβ•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•
 *
 * Importance matrices capture E[xΒ²] per input channel from calibration
 * data. This information biases quantization toward preserving
 * high-importance channels, significantly improving perplexity at
 * low bit widths (Q2_K).
 *
 * File format (llama.cpp imatrix):
 *   [4 bytes: n_entries (int32)]
 *   For each entry:
 *     [4 bytes: name_len (int32)]
 *     [name_len bytes: tensor name (utf-8, no null terminator)]
 *     [4 bytes: n_values (int32)]
 *     [4 bytes: n_samples (int32)]  -- (count of calibration tokens)
 *     [n_values * 4 bytes: float32 importance values]
 */

#ifndef IMATRIX_READER_H
#define IMATRIX_READER_H

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define IMAT_MAX_ENTRIES  8192
#define IMAT_MAX_NAME_LEN 512

/* ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════
 * IMPORTANCE MATRIX ENTRY
 * ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════ */

typedef struct {
    char     name[IMAT_MAX_NAME_LEN];
    int32_t  n_values;
    int32_t  n_samples;
    float   *values;       /* Raw importance values (E[xΒ²] per channel) */
    float   *normalized;   /* Normalized: values / mean(values)         */
} IMatrixEntry;

typedef struct {
    IMatrixEntry *entries;
    int32_t       n_entries;
} IMatrixData;

/* ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════
 * LOAD IMATRIX FILE
 * ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════ */

static IMatrixData *imatrix_load(const char *path)
{
    FILE *f = fopen(path, "rb");
    if (!f) {
        fprintf(stderr, "  imatrix_load: cannot open '%s'\n", path);
        return NULL;
    }

    IMatrixData *imat = (IMatrixData *)calloc(1, sizeof(IMatrixData));
    if (!imat) { fclose(f); return NULL; }

    /* Read entry count */
    int32_t n_entries;
    if (fread(&n_entries, sizeof(int32_t), 1, f) != 1 ||
        n_entries <= 0 || n_entries > IMAT_MAX_ENTRIES) {
        fprintf(stderr, "  imatrix_load: invalid entry count %d\n", n_entries);
        free(imat);
        fclose(f);
        return NULL;
    }

    imat->n_entries = n_entries;
    imat->entries = (IMatrixEntry *)calloc(n_entries, sizeof(IMatrixEntry));

    for (int i = 0; i < n_entries; i++) {
        IMatrixEntry *e = &imat->entries[i];

        /* Read tensor name */
        int32_t name_len;
        if (fread(&name_len, sizeof(int32_t), 1, f) != 1) goto fail;
        if (name_len <= 0 || name_len >= IMAT_MAX_NAME_LEN) goto fail;

        if (fread(e->name, 1, name_len, f) != (size_t)name_len) goto fail;
        e->name[name_len] = '\0';

        /* Read value count and sample count */
        if (fread(&e->n_values, sizeof(int32_t), 1, f) != 1) goto fail;
        if (fread(&e->n_samples, sizeof(int32_t), 1, f) != 1) goto fail;

        if (e->n_values <= 0 || e->n_values > 1024 * 1024) goto fail;

        /* Read importance values */
        e->values = (float *)malloc(e->n_values * sizeof(float));
        if (!e->values) goto fail;
        if (fread(e->values, sizeof(float), e->n_values, f) !=
            (size_t)e->n_values) goto fail;

        /* Normalize: divide by mean so that mean(normalized) = 1.0 */
        e->normalized = (float *)malloc(e->n_values * sizeof(float));
        if (!e->normalized) goto fail;

        double sum = 0.0;
        for (int j = 0; j < e->n_values; j++)
            sum += (double)e->values[j];

        double mean = sum / (double)e->n_values;
        if (mean > 1e-30) {
            float inv_mean = (float)(1.0 / mean);
            for (int j = 0; j < e->n_values; j++)
                e->normalized[j] = e->values[j] * inv_mean;
        } else {
            /* Degenerate: all zeros β†’ uniform */
            for (int j = 0; j < e->n_values; j++)
                e->normalized[j] = 1.0f;
        }
    }

    fclose(f);
    return imat;

fail:
    fprintf(stderr, "  imatrix_load: parse error in '%s'\n", path);
    /* Clean up partially loaded data */
    for (int i = 0; i < imat->n_entries; i++) {
        free(imat->entries[i].values);
        free(imat->entries[i].normalized);
    }
    free(imat->entries);
    free(imat);
    fclose(f);
    return NULL;
}

/* ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════
 * FIND IMPORTANCE DATA FOR A TENSOR
 *
 * Looks up by GGUF tensor name. Returns NULL if not found.
 * ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════ */

static const IMatrixEntry *imatrix_find(const IMatrixData *imat,
                                         const char *tensor_name)
{
    if (!imat) return NULL;
    for (int i = 0; i < imat->n_entries; i++) {
        if (strcmp(imat->entries[i].name, tensor_name) == 0)
            return &imat->entries[i];
    }
    return NULL;
}

/* Also try the HuggingFace-style tensor name */
static const IMatrixEntry *imatrix_find_any(const IMatrixData *imat,
                                              const char *gguf_name,
                                              const char *hf_name)
{
    const IMatrixEntry *e = imatrix_find(imat, gguf_name);
    if (e) return e;
    return imatrix_find(imat, hf_name);
}

/* ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════
 * CLEANUP
 * ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════ */

static void imatrix_free(IMatrixData *imat)
{
    if (!imat) return;
    for (int i = 0; i < imat->n_entries; i++) {
        free(imat->entries[i].values);
        free(imat->entries[i].normalized);
    }
    free(imat->entries);
    free(imat);
}

/* ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════
 * SUMMARY
 * ═══════════════════════════════════════════════════════════════════════ */

static void imatrix_print_summary(const IMatrixData *imat)
{
    printf("  ╔═══════════════════════════════════════════════════════════════╗\n");
    printf("  β•‘  Importance Matrix                                          β•‘\n");
    printf("  ╠═══════════════════════════════════════════════════════════════╣\n");
    printf("  β•‘  Entries:          %-40d β•‘\n", imat->n_entries);

    /* Show first few entries as samples */
    int show = imat->n_entries < 5 ? imat->n_entries : 5;
    for (int i = 0; i < show; i++) {
        const IMatrixEntry *e = &imat->entries[i];
        printf("  β•‘  [%3d] %-30s %6d ch, %4d samples β•‘\n",
               i, e->name, e->n_values, e->n_samples);
    }
    if (imat->n_entries > 5)
        printf("  β•‘  ... and %d more entries                                    β•‘\n",
               imat->n_entries - 5);

    printf("  β•šβ•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•β•\n\n");
}

#endif /* IMATRIX_READER_H */