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[diderot] Annotation of /branches/charisee/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml
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Annotation of /branches/charisee/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml

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Revision 2827 - (view) (download)

1 : cchiw 2608 (* Currently under construction
2 : cchiw 2606 *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2012 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 :     *)
6 :    
7 :    
8 :     (*
9 :     A couple of different approaches.
10 :     One approach is to find all the Probe(Conv). Gerenerate exp for it
11 :     Then use Subst function to sub in. That takes care for index matching and
12 :    
13 :     *)
14 :    
15 :     (*This approach creates probe expanded terms, and adds params to the end. *)
16 :    
17 :    
18 :     structure ProbeEin = struct
19 :    
20 :     local
21 :    
22 :     structure E = Ein
23 :     structure mk= mkOperators
24 :     structure SrcIL = HighIL
25 :     structure SrcTy = HighILTypes
26 :     structure SrcOp = HighOps
27 :     structure SrcSV = SrcIL.StateVar
28 :     structure VTbl = SrcIL.Var.Tbl
29 :     structure DstIL = MidIL
30 :     structure DstTy = MidILTypes
31 :     structure DstOp = MidOps
32 :     structure DstV = DstIL.Var
33 :     structure SrcV = SrcIL.Var
34 :     structure P=Printer
35 :     structure shift=ShiftEin
36 :     structure split=SplitEin
37 :     structure F=Filter
38 : cchiw 2611 structure T=TransformEin
39 : cchiw 2606
40 : cchiw 2827 val testing=0
41 : cchiw 2606
42 : cchiw 2827
43 : cchiw 2606 in
44 :    
45 :    
46 :     fun assign (x, rator, args) = (x, DstIL.OP(rator, args))
47 :     fun assignEin (x, rator, args) = ((x, DstIL.EINAPP(rator, args)))
48 :    
49 :    
50 :     (*Create fractional, and integer position vectors*)
51 : cchiw 2827 fun transformToImgSpace (dim,v,posx,imgArgDst)=let
52 : cchiw 2606 val translate=DstOp.Translate v
53 :     val transform=DstOp.Transform v
54 :     val M = DstV.new ("M", DstTy.tensorTy [dim,dim]) (*transform dim by dim?*)
55 : cchiw 2680 val T = DstV.new ("T", DstTy.tensorTy [dim]) (*translate*)
56 : cchiw 2606 val x = DstV.new ("x", DstTy.vecTy dim) (*Image-Space position*)
57 :     val f = DstV.new ("f", DstTy.vecTy dim) (*fractional*)
58 :     val nd = DstV.new ("nd", DstTy.vecTy dim) (*real position*)
59 :     val n = DstV.new ("n", DstTy.iVecTy dim) (*integer position*)
60 :     val PosToImgSpace=mk.transform(dim,dim)
61 : cchiw 2608 val P = DstV.new ("P", DstTy.tensorTy [dim,dim]) (*transform dim by dim?*)
62 : cchiw 2606 val code=[
63 : cchiw 2827 assign(M, transform, [imgArgDst]),
64 :     assign(T, translate, [imgArgDst]),
65 : cchiw 2606 assignEin(x, PosToImgSpace,[M,posx,T]) , (* MX+T*)
66 :     assign(nd, DstOp.Floor dim, [x]), (*nd *)
67 :     assignEin(f, mk.subTen([dim]),[x,nd]), (*fractional*)
68 : cchiw 2608 assign(n, DstOp.RealToInt dim, [nd]), (*real to Int*)
69 :     assignEin(P, mk.transpose([dim,dim]), [M])
70 :     ]
71 :     in ([n,f],P,code)
72 : cchiw 2606 end
73 :    
74 : cchiw 2827 fun getRHS x = (case SrcIL.Var.binding x
75 :     of SrcIL.VB_RHS(SrcIL.OP(rator, args)) => (rator, args)
76 :     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.VAR x') => getRHS x'
77 :     | vb => raise Fail(concat[ "expected rhs operator for ", SrcIL.Var.toString x, "but found ", SrcIL.vbToString vb])
78 :     (* end case *))
79 : cchiw 2606
80 :     (*Get Img, and Kern Args*)
81 : cchiw 2827 fun getArgs(hid,hArg,V,imgArg,args,lift,varI)=(case (getRHS hArg,getRHS imgArg)
82 :     of ((SrcOp.Kernel(h, i), _ ),(SrcOp.LoadImage img, _ ))=> let
83 : cchiw 2606 val hvar=DstV.new ("KNL", DstTy.KernelTy)
84 :     val imgvar=DstV.new ("IMG", DstTy.ImageTy img)
85 :     val argsVK= (case lift
86 :     of 0=> let
87 : cchiw 2680 val _=print "non lift"
88 : cchiw 2827 val l1=List.take(args, hid)
89 :     val l2=List.drop(args,hid+1)
90 :     in
91 :     l1@[hvar]@l2
92 :     end
93 :     | _ => [varI, hvar]
94 : cchiw 2606 (* end case *))
95 : cchiw 2827
96 : cchiw 2680 val assigments=[assign (hvar, DstOp.Kernel(h, i), [])]
97 : cchiw 2606 in
98 : cchiw 2827 ((Kernel.support h) ,img, assigments,argsVK)
99 : cchiw 2606 end
100 : cchiw 2827 | _ => raise Fail "Expected Image and kernel argument"
101 :     (*end case*))
102 : cchiw 2606
103 :    
104 : cchiw 2680 fun handleArgs(V,h,t,(params,args),origargs,lift,dstargs)=let
105 : cchiw 2606 val E.IMG(dim)=List.nth(params,V)
106 :     val kArg=List.nth(origargs,h)
107 :     val imgArg=List.nth(origargs,V)
108 :     val newposArg=List.nth(args, t)
109 : cchiw 2680 val imgArgDst=List.nth(dstargs,V)
110 :     val (s,img,argcode,argsVH) =getArgs(h,kArg,V,imgArg,args,lift,imgArgDst)
111 : cchiw 2827 val (argsT,P,code')=transformToImgSpace(dim,img,newposArg,imgArgDst)
112 : cchiw 2608 in (dim,argsVH@argsT,argcode@code', s,P)
113 : cchiw 2606 end
114 :    
115 : cchiw 2608
116 : cchiw 2606 (*createDels=> creates the kronecker deltas for each Kernel*)
117 :     fun createDels([],_)= []
118 :     | createDels(d::ds,dim)= [( E.C dim,d)]@createDels(ds,dim)
119 :    
120 :     (*Created new body for probe*)
121 :     fun createBody(dim, s,sx,shape,deltas,V, h, nid, fid)=let
122 :    
123 :     (*sumIndex creating summaiton Index for body*)
124 :     fun sumIndex(0)=[]
125 :     |sumIndex(dim)= sumIndex(dim-1)@[(E.V (dim+sx-1),1-s,s)]
126 :    
127 :     (*createKRN Image field and kernels *)
128 :     fun createKRN(0,imgpos,rest)=E.Prod ([E.Img(V,shape,imgpos)] @rest)
129 :     | createKRN(dim,imgpos,rest)=let
130 :     val dim'=dim-1
131 :     val sum=sx+dim'
132 :     val dels=createDels(deltas,dim')
133 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[E.C dim']),E.Value(sum)]]
134 :     val rest'= E.Krn(h,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[E.C dim']),E.Value(sum)))
135 :     in
136 :     createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)
137 :     end
138 :    
139 :     val exp=createKRN(dim, [],[])
140 :     val esum=sumIndex (dim)
141 :     in E.Sum(esum, exp)
142 :     end
143 :    
144 :    
145 :     fun ShapeConv([],n)=[]
146 :     | ShapeConv(E.C c::es, n)=ShapeConv(es, n)
147 :     | ShapeConv(E.V v::es, n)=
148 :     if(n>v) then [E.V v] @ ShapeConv(es, n)
149 :     else ShapeConv(es,n)
150 :    
151 :    
152 :     fun mapIndex([],_)=[]
153 :     | mapIndex(E.V v::es,index) = [List.nth(index, v)]@ mapIndex(es,index)
154 :     | mapIndex(E.C c::es,index) = mapIndex(es,index)
155 :    
156 :    
157 : cchiw 2680 (*
158 : cchiw 2611 (*Lift probe and Multiply by P*)
159 :     fun liftProbe(E.Probe(E.Conv(V,alpha,H,dx),E.Tensor(t,_)),(params,args),index, sumIndex,origargs)=let
160 :     val _ =print "Lift Probe"
161 : cchiw 2606
162 :     val n=length(index)
163 : cchiw 2611 val ns=length sumIndex
164 :     val nshift=length(dx)
165 :     val np=length(params)
166 :     val nsumshift =(case ns
167 :     of 0=> n
168 :     |_=>let val (E.V v,_,_)=List.nth(sumIndex, ns-1)
169 :     in
170 :     v+1
171 :     end
172 :     (* end case *))
173 : cchiw 2606
174 :    
175 : cchiw 2611 (*Outer Index-id Of Probe*)
176 :     val VShape=ShapeConv(alpha, n)
177 :     val HShape=ShapeConv(dx, n)
178 :     val shape=VShape@HShape
179 : cchiw 2606
180 : cchiw 2611 (* Bindings for Shape*)
181 :     val shapebind= mapIndex(shape,index)
182 :     val Vshapebind= mapIndex(VShape,index)
183 : cchiw 2606
184 : cchiw 2611 (*Look at Args and get dim, mid-il ops, support, and Arg for transformation matrix P*)
185 :     val (dim,args',code,support,PArg) = handleArgs(V,H,t,(params,args), origargs,1)
186 : cchiw 2827 val _ =print("\nSupport is "^Int.toString support)
187 : cchiw 2608
188 : cchiw 2611 (*New transformations:params, sx, rest, will be empty if no transformation is made*)
189 :     val (oldArg,newArg,dx, paramsT,sxT,restT,ixT,dataT) = T.Transform(dx,shapebind,Vshapebind,dim,PArg,nsumshift,ns,4)
190 : cchiw 2606
191 : cchiw 2611 (*rewriteBody*)
192 :     val bodyExpanded = createBody(dim, support,nsumshift+nshift,alpha,dx,0, 1, 3, 2)
193 : cchiw 2608
194 : cchiw 2611 val sx=sumIndex@sxT
195 :     val body'=(case sx
196 :     of [] =>E.Prod(restT@[bodyExpanded])
197 :     | _ => E.Sum(sx, E.Prod(restT@[bodyExpanded]))
198 :     (*end case*))
199 : cchiw 2606
200 : cchiw 2611 (*create new EIN OPerator*)
201 :     val _ =print("Found this many args ")
202 :     val _ =print(Int.toString(length(args')))
203 :    
204 :     val params'=[E.IMG(dim),E.KRN,E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]@paramsT
205 :     val (p',i',b',a')=shift.clean(params', index@ixT, body', args'@[PArg])
206 : cchiw 2606 val newbie'=Ein.EIN{params=p', index=i', body=b'}
207 : cchiw 2608 val data=assignEin (oldArg, newbie', a')
208 :    
209 : cchiw 2606 val _ = (case testing
210 :     of 0 => 1
211 : cchiw 2611 | _ => (print(String.concat["\n Lift Probe\n", split.printA(newArg, newbie', a'),"\n"]);1)
212 :     (*end case *))
213 :     in
214 :     (E.Tensor(np,shape), (params@[E.TEN(1,shapebind)],args@[newArg]),code@[data]@dataT)
215 : cchiw 2606 end
216 : cchiw 2615 |liftProbe _ =raise Fail"Incorrect body for Probe"
217 : cchiw 2608
218 : cchiw 2680 *)
219 : cchiw 2608
220 :    
221 : cchiw 2680
222 : cchiw 2608 (*Does not yet do transformation*)
223 : cchiw 2606 (* Expand probe in place *)
224 : cchiw 2680 fun replaceProbe(b,(params,args),index, sumIndex,origargs,dstargs)=let
225 : cchiw 2606
226 : cchiw 2608 val E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),E.Tensor(t,_))=b
227 : cchiw 2606 val fid=length(params)
228 : cchiw 2611 val nid=fid+1
229 : cchiw 2606 val n=length(index)
230 :     val ns=length sumIndex
231 : cchiw 2611 val nshift=length(dx)
232 :     val nsumshift =(case ns
233 :     of 0=> n
234 :     | _=>let
235 : cchiw 2606 val (E.V v,_,_)=List.nth(sumIndex, ns-1)
236 : cchiw 2611 in v+1
237 : cchiw 2606 end
238 : cchiw 2611 (* end case *))
239 :    
240 :     (*Outer Index-id Of Probe*)
241 :     val VShape=ShapeConv(alpha, n)
242 :     val HShape=ShapeConv(dx, n)
243 :     val shape=VShape@HShape
244 :     (* Bindings for Shape*)
245 :     val shapebind= mapIndex(shape,index)
246 :     val Vshapebind= mapIndex(VShape,index)
247 :    
248 :    
249 : cchiw 2680 val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(V,h,t,(params,args), origargs,0,dstargs)
250 : cchiw 2827 val _ =print("\nSupport is "^Int.toString s)
251 : cchiw 2611 val (_,_,dx, _,sxT,restT,_,_) = T.Transform(dx,shapebind,Vshapebind,dim,PArg,nsumshift,1,nid+1)
252 :    
253 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim]),E.TEN(1,[dim,dim])]
254 :     val body'' = createBody(dim, s,nsumshift+nshift,alpha,dx,V, h, nid, fid)
255 :     val body' =(case nshift
256 :     of 0=> body''
257 :     | _ => E.Sum(sxT, E.Prod(restT@[body'']))
258 :     (*end case*))
259 :     val args'=argsA@[PArg]
260 : cchiw 2606 val _ =(case testing
261 :     of 0=> 1
262 :     | _ => let
263 :     val subexp=Ein.EIN{params=params', index=index, body=body'}
264 :     val _= print(String.concat["\n Don't replace probe \n $$$ new sub-expression $$$ \n",P.printerE(subexp),"\n"])
265 :     in 1 end
266 :     (* end case *))
267 :    
268 : cchiw 2611
269 : cchiw 2606 in (body',(params',args') ,code)
270 :     end
271 :    
272 : cchiw 2680 (*
273 : cchiw 2612 (*Checks if (1) Summation variable occurs just once (2) it matches n.
274 :     Then we lift otherwise expand in place *)
275 :     fun checkSum(sx,b,info,index,origargs)=(case sx
276 :     of [(E.V i,lb,ub)]=> let
277 :     val E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx), E.Tensor(id,beta))=b
278 :     val n=length(index)
279 :     val _=(case testing
280 :     of 1=> (print(String.concat["in check Sum\n " ,P.printbody(E.Sum([(E.V i,lb,ub)],b))]);1)
281 :     |_ => 1)
282 :     in
283 :     if (i=n) then (case F.countSx(sx,b)
284 :     of (1,ixx) => liftProbe(b,info,index@[ub], [],origargs)
285 :     | _ => replaceProbe(b, info,index,sx,origargs)
286 :     (*end case*))
287 :     else replaceProbe(b, info,index, sx,origargs)
288 :     end
289 :     | _ =>replaceProbe(b, info,index, sx,origargs)
290 :     (*end case*))
291 : cchiw 2680 *)
292 : cchiw 2611
293 : cchiw 2606 fun flatten []=[]
294 :     | flatten(e1::es)=e1@(flatten es)
295 :    
296 :    
297 :     (* sx-[] then move out, otherwise keep in *)
298 :     fun expandEinOp ( Ein.EIN{params, index, body}, origargs,args) = let
299 :    
300 :     val dummy=E.Const 0
301 :     val sumIndex=ref []
302 :    
303 :     (*b-current body, info-original ein op, data-new assigments*)
304 :     fun rewriteBody(b,info)= let
305 :    
306 :     fun callfn(c1,body)=let
307 :     val ref x=sumIndex
308 :     val c'=[c1]@x
309 :     val (bodyK,infoK,dataK)= (sumIndex:=c';rewriteBody(body ,info))
310 :     val ref s=sumIndex
311 :     val z=hd(s)
312 :     val e'=( case bodyK
313 :     of E.Const _ =>bodyK
314 :     | _ => E.Sum(z,bodyK)
315 :     (*end case*))
316 :     in
317 :     (sumIndex:=tl(s);(e',infoK,dataK))
318 :     end
319 : cchiw 2611
320 : cchiw 2671
321 :     (*Nothing liftProbe and checkSum are commented out.
322 :     Some mistake underestimating size of dimension*)
323 :    
324 : cchiw 2611 fun filter es=let
325 :     fun filterApply([], doneB, infoB, dataB)= (doneB, infoB,dataB)
326 :     | filterApply(B::es, doneA, infoA,dataA)= let
327 :     val (bodyB, infoB,dataB)= rewriteBody(B,infoA)
328 :     in
329 :     filterApply(es, doneA@[bodyB], infoB,dataA@dataB)
330 :     end
331 :     in filterApply(es, [],info,[])
332 :     end
333 : cchiw 2606 in (case b
334 :     of E.Sum(c, E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t)) =>let
335 :     val ref sx=sumIndex
336 : cchiw 2611 in (case sx
337 : cchiw 2671 of (* [] => liftProbe(E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t ), info,index, c,origargs)
338 : cchiw 2611 | [i]=> checkSum(i,b, info,index,origargs)
339 : cchiw 2671 |*) _ => let
340 : cchiw 2680 val (b,m,code)=replaceProbe(E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t ), info,index, (flatten sx)@c,origargs,args)
341 : cchiw 2611 in (E.Sum(c,b),m,code)
342 :     end
343 : cchiw 2606 (* end case*))
344 :     end
345 :     | E.Probe(E.Conv _, E.Tensor _) =>let
346 :     val ref sx=sumIndex
347 :     in (case sx
348 : cchiw 2671 of (* []=> liftProbe(b, info,index, [],origargs)
349 : cchiw 2611 | [i]=> checkSum(i,b, info,index,origargs)
350 : cchiw 2680 |*) _ => replaceProbe(b, info,index, flatten sx,origargs,args)
351 : cchiw 2606 (* end case*))
352 :     end
353 :     | E.Probe _=> (dummy,info,[])
354 :     | E.Conv _=> (dummy,info,[])
355 :     | E.Lift _=> (dummy,info,[])
356 :     | E.Field _ => (dummy,info,[])
357 :     | E.Apply _ => (dummy,info,[])
358 :     | E.Neg e=> let
359 :     val (body',info',data')=rewriteBody(e,info)
360 :     in
361 :     (E.Neg(body'),info',data')
362 :     end
363 :     | E.Sum (c,e)=> callfn(c,e)
364 :     | E.Sub(a,b)=>let
365 :     val (bodyA,infoA,dataA)= rewriteBody(a,info)
366 :     val (bodyB, infoB, dataB)= rewriteBody(b,infoA)
367 :     in (E.Sub(bodyA, bodyB),infoB,dataA@dataB)
368 :     end
369 :     | E.Div(a,b)=>let
370 :     val (bodyA,infoA,dataA)= rewriteBody(a,info)
371 :     val (bodyB, infoB,dataB)= rewriteBody(b,infoA)
372 :     in (E.Div(bodyA, bodyB),infoB,dataA@dataB) end
373 :     | E.Add es=> let
374 : cchiw 2611 val (done, info',data')= filter es
375 :     val (_, e)=F.mkAdd done
376 :     in (e, info',data')
377 :     end
378 : cchiw 2606 | E.Prod es=> let
379 : cchiw 2611 val (done, info',data')= filter es
380 :     val (_, e)=F.mkProd done
381 :     in (e, info',data')
382 :     end
383 : cchiw 2606 | _=> (b,info,[])
384 :     (* end case *))
385 :     end
386 :    
387 :     val empty =fn key =>NONE
388 :     val _ =(case testing
389 :     of 0 => 1
390 :     | _ => (print "\n ************************** \n Starting Expand";1)
391 :     (*end case*))
392 :    
393 :     val (body',(params',args'),newbies)=rewriteBody(body,(params,args))
394 :     val e'=Ein.EIN{params=params', index=index, body=body'}
395 : cchiw 2608 (*val _ =(case testing
396 : cchiw 2606 of 0 => 1
397 :     | _ => (String.concat[P.printerE(e'),"\n DONE expand ************************** \n "];1)
398 : cchiw 2608 (*end case*))*)
399 : cchiw 2606 in
400 :     ((e',args'),newbies)
401 :     end
402 :    
403 :     end; (* local *)
404 :    
405 :     end (* local *)

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