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[diderot] Annotation of /branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml
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Annotation of /branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml

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Revision 2378 - (view) (download)

1 : jhr 180 (* translate-basis.sml
2 :     *
3 : jhr 435 * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 : jhr 180 * All rights reserved.
5 :     *
6 :     * Translation for basis operations in Simple AST to HighIL code
7 :     *)
8 :    
9 :     structure TranslateBasis : sig
10 :    
11 : jhr 189 (* translate(lhs, f, mvs, args) translates the application of f (specialized
12 :     * to the instantiated meta variables mvs) to a list of SSA assignments in
13 :     * reverse order.
14 :     *)
15 : jhr 180 val translate : (HighIL.var * Var.var * Types.meta_var list * HighIL.var list)
16 : jhr 2356 -> HighIL.assignment list
17 : jhr 180
18 :     end = struct
19 :    
20 : jhr 194 structure BV = BasisVars
21 : jhr 180 structure IL = HighIL
22 : jhr 392 structure DstTy = HighILTypes
23 : jhr 180 structure Op = HighOps
24 : jhr 183 structure Ty = Types
25 :     structure TU = TypeUtil
26 :     structure MV = MetaVar
27 : jhr 194 structure VTbl = Var.Tbl
28 : cchiw 2378 structure EinOp= Examples
29 : jhr 180
30 : jhr 2358 fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
31 :     of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
32 : jhr 1640 | ty => TranslateTy.tr ty
33 :     (* end case *))
34 :    
35 : jhr 197 fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
36 : jhr 2356 of (Ty.DimConst n) => n
37 :     | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
38 :     (* end case *))
39 : jhr 197
40 : jhr 407 fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
41 : jhr 2356 of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
42 :     | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
43 :     (* end case *))
44 : jhr 183
45 : jhr 2358 fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
46 :     fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
47 : jhr 1116 fun dimVarToMatrix dv = let
48 : jhr 2358 val d = dimVarToInt dv
49 : jhr 2356 in
50 :     DstTy.tensorTy[d, d] (* square matrix type *)
51 :     end
52 : jhr 407 fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
53 : jhr 197
54 : jhr 1640 fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
55 : jhr 407
56 : jhr 1640 fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
57 : jhr 1116
58 : jhr 407 fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
59 :    
60 :     fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
61 :    
62 :     fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
63 :    
64 : jhr 1116 fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
65 : jhr 197
66 : jhr 1640 (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
67 :     fun eigenVec (rator, dim) = let
68 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
69 :     in
70 :     fn (y, _, [m]) => let
71 :     val v = IL.Var.new("evals", ty)
72 :     in
73 :     [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
74 :     end
75 :     end
76 :     fun eigenVal (rator, dim) = let
77 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
78 :     in
79 :     fn (y, _, [m]) => let
80 :     val v = IL.Var.new("evecs", ty)
81 :     in
82 :     [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
83 :     end
84 :     end
85 :    
86 : cchiw 2378 fun assignEin(*hmm*)
87 :    
88 :     fun createScalarEin rator(y, [],xs)= assignEin (y,rator, xs)
89 :    
90 :     fun createEin rator(y, [sv], xs)= assignEin(y, rator, xs)
91 :    
92 :    
93 :    
94 :    
95 : jhr 184 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
96 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
97 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
98 :     val insert = VTbl.insert tbl
99 :     in
100 :     List.app insert [
101 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
102 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
103 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
104 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
105 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
106 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
107 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
108 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
109 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
110 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
111 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
112 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
113 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
114 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
115 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
116 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
117 : cchiw 2378
118 :     (* Changed*)
119 :    
120 :     (BV.add_ii, createScalarEin(EinOp.addScalars)), (* DstTy.IntTy*)
121 :     (BV.add_tt, createEin(Ein.Op.addTensors)),
122 :    
123 :     (* UnChanged*)
124 : jhr 2356 (BV.add_ff, fn (y, _, [f, g]) => assign(y, Op.AddField, [f, g])),
125 : jhr 2358 (BV.add_fr, fn (y, _, [f, s]) => assign(y, Op.OffsetField, [f, s])),
126 :     (BV.add_rf, fn (y, _, [s, f]) => assign(y, Op.OffsetField, [f, s])),
127 : cchiw 2378 (* Changed*)
128 :     (BV.sub_ii, createScalarEin(EinOp.subScalars)), (*DstTy.IntTy*)
129 :     (BV.sub_tt, createEin(EinOp.subTensor)),
130 :    
131 :     (* UnChanged*)
132 : jhr 2356 (BV.sub_ff, fn (y, _, [f, g]) => assign(y, Op.SubField, [f, g])),
133 : jhr 2358 (BV.sub_fr, fn (y, _, [f, s]) => let
134 :     val s' = IL.Var.copy s
135 :     in [
136 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Neg DstTy.realTy, [s])),
137 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f, s']))
138 :     ] end),
139 : cchiw 2378
140 : jhr 2358 (BV.sub_rf, fn (y, _, [s, f]) => let
141 :     val f' = IL.Var.copy f
142 :     in [
143 :     IL.ASSGN(f', IL.OP(Op.NegField, [f])),
144 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f', s]))
145 :     ] end),
146 : cchiw 2378 (* Changed*)
147 :     (BV.mul_ii, createScalarEin(EinOp.scalarxscalar)), (* DstTy.IntTy)),*)
148 :     (BV.mul_rr, createScalarEin(EinOp.scalarxscalar)), (*(DstTy.realTy))),*)
149 :     (BV.mul_rt, createEin(EinOp.scaleTensor)), (*tensorOp Op.Scale),*)
150 :     (BV.mul_tr, fn (y, sv, [t, r]) => createEin EinOp.scaleTensor (y, sv, [r, t])),
151 :    
152 :    
153 :    
154 :    
155 :     (* UnChanged*)
156 : jhr 2356 (BV.mul_rf, fn (y, _, [s, f]) => assign(y, Op.ScaleField, [s, f])),
157 :     (BV.mul_fr, fn (y, _, [f, s]) => assign(y, Op.ScaleField, [s, f])),
158 : cchiw 2378
159 :    
160 :    
161 : jhr 2356 (BV.div_ii, simpleOp(Op.Div DstTy.IntTy)),
162 :     (BV.div_rr, simpleOp(Op.Div DstTy.realTy)),
163 :     (BV.div_tr, fn (y, [sv], [x, s]) => let
164 :     val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
165 :     val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
166 :     in [
167 :     IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
168 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
169 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Scale(shapeVarToTensor sv), [s', x]))
170 :     ] end),
171 :     (BV.div_fr, fn (y, _, [f, s]) => let
172 :     val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
173 :     val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
174 :     in [
175 :     IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
176 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
177 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.ScaleField, [s', f]))
178 :     ] end),
179 :     (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
180 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
181 : cchiw 2378
182 :    
183 :    
184 : jhr 2358 (BV.curl2D, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CurlField 2, xs)),
185 :     (BV.curl3D, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CurlField 3, xs)),
186 : cchiw 2378
187 :    
188 :    
189 : jhr 2356 (BV.convolve_vk, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
190 :     assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
191 :     (BV.convolve_kv, fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>
192 :     assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), [v, k])),
193 :     (BV.neg_i, simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),
194 :     (BV.neg_t, tensorOp Op.Neg),
195 :     (BV.neg_f, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
196 :     (BV.op_probe, fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
197 :     assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs)),
198 :     (BV.op_D, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),
199 :     (BV.op_Dotimes, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),
200 :     (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
201 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
202 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
203 :     (* end case *))),
204 :     (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
205 :     (BV.op_cross, simpleOp Op.Cross),
206 :     (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
207 :     val d1 = pruneDim(MV.toDim dv1)
208 :     val d2 = pruneDim(MV.toDim dv2)
209 :     in
210 :     assign (y, Op.Outer(DstTy.tensorTy[d1, d2]), xs)
211 :     end),
212 :     (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
213 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
214 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
215 :     val rator = (case (dd1, dd2)
216 :     of ([d], [d']) => Op.Dot ty1
217 :     | ([d1], [d1', d2]) => Op.MulVecMat ty2
218 :     | ([d1, d2], [d2']) => Op.MulMatVec ty1
219 :     | ([d1, d2], [d2', d3]) => Op.MulMatMat(ty1, ty2)
220 : jhr 2358 | ([d1], [d1', d2, d3]) => Op.MulVecTen3 ty2
221 :     | ([d1, d2, d3], [d3']) => Op.MulTen3Vec ty1
222 :     | _ => raise Fail(concat[
223 :     "unsupported inner-product: ",
224 :     DstTy.toString ty1, " * ", DstTy.toString ty2
225 :     ])
226 : jhr 2356 (* end case *))
227 :     in
228 :     assign (y, rator, xs)
229 :     end),
230 : jhr 2358 (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
231 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
232 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
233 :     in
234 :     assign (y, Op.ColonMul(ty1, ty2), xs)
235 :     end),
236 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
237 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
238 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
239 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
240 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
241 :     (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
242 :     val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
243 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
244 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
245 :     in [
246 :     IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
247 :     IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
248 :     IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
249 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
250 :     ] end),
251 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
252 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
253 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
254 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
255 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
256 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
257 :     (BV.fn_modulate, vectorOp Op.Mul),
258 :     (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
259 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
260 :     (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) => assign(y, Op.Trace(dimVarToMatrix dv), xs)),
261 : jhr 2358 (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
262 :     assign(y, Op.Transpose(dimVarToInt dv1, dimVarToInt dv2), xs)),
263 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
264 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
265 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
266 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
267 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
268 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
269 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
270 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
271 :     (BV.identity, fn (y, [dv], []) =>
272 :     assign(y, Op.Identity(pruneDim(MV.toDim dv)), [])),
273 :     (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
274 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
275 : jhr 1640 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], args) =>
276 :     assign(y,
277 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
278 : jhr 1640 args))
279 : jhr 2356 ];
280 :     (* add C math functions *)
281 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
282 :     tbl
283 :     end
284 : jhr 180
285 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
286 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
287 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
288 :     (* end case *))
289 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
290 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
291 : jhr 180
292 :     end

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