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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 2383 - (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 : jhr 180
29 : cchiw 2383 structure EinOp= Operators
30 :     structure R=Rewrite
31 :     structure N=Normalize
32 :    
33 : jhr 2358 fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
34 :     of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
35 : jhr 1640 | ty => TranslateTy.tr ty
36 :     (* end case *))
37 :    
38 : jhr 197 fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
39 : jhr 2356 of (Ty.DimConst n) => n
40 :     | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
41 :     (* end case *))
42 : jhr 197
43 : jhr 407 fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
44 : jhr 2356 of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
45 :     | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
46 :     (* end case *))
47 : jhr 183
48 : jhr 2358 fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
49 :     fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
50 : jhr 1116 fun dimVarToMatrix dv = let
51 : jhr 2358 val d = dimVarToInt dv
52 : jhr 2356 in
53 :     DstTy.tensorTy[d, d] (* square matrix type *)
54 :     end
55 : jhr 407 fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
56 : jhr 197
57 : jhr 1640 fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
58 : jhr 407
59 : jhr 1640 fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
60 : jhr 1116
61 : jhr 407 fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
62 :    
63 :     fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
64 :    
65 :     fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
66 :    
67 : jhr 1116 fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
68 : jhr 197
69 : jhr 1640 (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
70 :     fun eigenVec (rator, dim) = let
71 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
72 :     in
73 :     fn (y, _, [m]) => let
74 :     val v = IL.Var.new("evals", ty)
75 :     in
76 :     [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
77 :     end
78 :     end
79 :     fun eigenVal (rator, dim) = let
80 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
81 :     in
82 :     fn (y, _, [m]) => let
83 :     val v = IL.Var.new("evecs", ty)
84 :     in
85 :     [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
86 :     end
87 :     end
88 :    
89 : cchiw 2378
90 : cchiw 2383 fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, R.App(rator, xs))]
91 : cchiw 2378
92 : cchiw 2382
93 : cchiw 2380 fun createTenEin(operator, sv)=S.transform(operator,[len(sv), sv])
94 : cchiw 2383 fun createFldEin(operator, f)=S.transform(operator,[])
95 : cchiw 2378
96 : cchiw 2383 fun ScaGenToEin rator(y, [],xs)= assignEin (y,S.transform(rator,[]), xs)
97 : cchiw 2381 fun GenToEin rator(y,[sv],xs)= assignEin(y,createTenEin(rator,sv),xs)
98 :    
99 : jhr 184 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
100 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
101 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
102 :     val insert = VTbl.insert tbl
103 :     in
104 :     List.app insert [
105 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
106 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
107 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
108 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
109 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
110 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
111 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
112 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
113 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
114 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
115 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
116 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
117 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
118 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
119 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
120 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
121 : cchiw 2378
122 :     (* Changed*)
123 :    
124 : cchiw 2381 (BV.add_ii, ScaGenToEin(EinOp.addScalars)),
125 : cchiw 2380 (BV.add_tt, GenToEin(EinOp.addTensors)),
126 : cchiw 2378
127 : cchiw 2383
128 : cchiw 2380 (BV.add_ff, fn (y, _, [f, g])
129 :     =>assignEin(y, createFldEin(EinOp.addField,f ), [f, g])),
130 :     (BV.add_fr, fn (y, _, [f, s])
131 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
132 :     (BV.add_rf, fn (y, _, [s, f])
133 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
134 : cchiw 2378
135 : cchiw 2380 (BV.sub_ii, ScaGenToEin(EinOp.subScalars)), (*DstTy.IntTy*)
136 :     (BV.sub_tt, GenToEin(EinOp.subTensor)),
137 :     (BV.sub_ff, fn (y, _, [f, g])
138 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.subField,f), [f, g])),
139 :    
140 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
141 : jhr 2358 (BV.sub_fr, fn (y, _, [f, s]) => let
142 :     val s' = IL.Var.copy s
143 :     in [
144 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Neg DstTy.realTy, [s])),
145 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f, s']))
146 :     ] end),
147 : cchiw 2378
148 : jhr 2358 (BV.sub_rf, fn (y, _, [s, f]) => let
149 :     val f' = IL.Var.copy f
150 :     in [
151 :     IL.ASSGN(f', IL.OP(Op.NegField, [f])),
152 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f', s]))
153 :     ] end),
154 : cchiw 2378 (* Changed*)
155 : cchiw 2381 (BV.mul_ii, ScaGenToEin(EinOp.scalarxscalar)),
156 :     (BV.mul_rr, ScaGenToEin(EinOp.scalarxscalar)),
157 : cchiw 2380 (BV.mul_rt, GenToEin(EinOp.scaleTensor)), (*tensorOp Op.Scale),*)
158 : cchiw 2378
159 : cchiw 2380 (BV.mul_tr, fn (y, sv, [t, r])
160 : cchiw 2381 =>assignEin(y,createTenEin(EinOp.scaleTensor, sv), [r,t])
161 : cchiw 2380
162 :    
163 :     (BV.mul_rf, fn (y, _, [s, f]) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField,f), [s, f])),
164 :     (BV.mul_fr, fn (y, _, [f, s]) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField,f), [s, f])),
165 :    
166 : cchiw 2378 (* UnChanged*)
167 :    
168 : jhr 2356 (BV.div_ii, simpleOp(Op.Div DstTy.IntTy)),
169 :     (BV.div_rr, simpleOp(Op.Div DstTy.realTy)),
170 :     (BV.div_tr, fn (y, [sv], [x, s]) => let
171 :     val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
172 :     val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
173 :     in [
174 :     IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
175 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
176 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Scale(shapeVarToTensor sv), [s', x]))
177 :     ] end),
178 :     (BV.div_fr, fn (y, _, [f, s]) => let
179 :     val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
180 :     val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
181 :     in [
182 :     IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
183 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
184 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.ScaleField, [s', f]))
185 :     ] end),
186 :     (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
187 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
188 : cchiw 2378
189 : cchiw 2379 (* Changed*)
190 :     (BV.curl2D, fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl2d, xs)),
191 :     (BV.curl3D, fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl3d, xs)),
192 : cchiw 2378
193 :    
194 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
195 : jhr 2356 (BV.convolve_vk, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
196 :     assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
197 :     (BV.convolve_kv, fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>
198 :     assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), [v, k])),
199 : cchiw 2379
200 :    
201 : jhr 2356 (BV.neg_i, simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),
202 :     (BV.neg_t, tensorOp Op.Neg),
203 :     (BV.neg_f, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
204 :     (BV.op_probe, fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
205 :     assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs)),
206 : cchiw 2379
207 : cchiw 2381 (* Changed*)
208 :     (BV.op_D, fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Grad,xs), xs)),
209 :     (BV.op_Dotimes, fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Divergence,xs), xs)),
210 : cchiw 2379
211 :     (* UnChanged*)
212 : jhr 2356 (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
213 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
214 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
215 :     (* end case *))),
216 :     (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
217 : cchiw 2379
218 :     (* Changed*)
219 : cchiw 2381 (BV.op_cross, fn(y, _ , xs )=> assignEin(y,EinOp.crossProductE ,xs)
220 :     (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
221 : jhr 2356 val d1 = pruneDim(MV.toDim dv1)
222 :     val d2 = pruneDim(MV.toDim dv2)
223 : cchiw 2381 in assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[(length(d1),d1), (length(d2),d2)]),xs)
224 :     end
225 :     (*Here, d1, d2 is an int, but we want a list.*)
226 : cchiw 2379
227 : cchiw 2381 (* Assuming dd1, ddd2 are lists of dimensions*)
228 : cchiw 2380 (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
229 : jhr 2356 val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
230 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
231 : cchiw 2380 val ilist= [(length(dd1)-1, List.take(dd1, length(dd1)-1) ) ,
232 : cchiw 2381 ( length(dd2)-1, tl(dd2)),
233 :     ( 0, [hd(dd2)]) ]
234 : cchiw 2380 in assignEin(y, S.tranform(EinOp.innerProduct, ilist),xs) end),
235 :    
236 :    
237 :     (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
238 : jhr 2358 val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
239 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
240 : cchiw 2380 val ilist= [ (length(dd1)-2 , List.take(q, length(q)-2)) ,
241 : cchiw 2381 ( length(dd2)-2 , tl(tl(dd2))),
242 :     (_, List.take(dd2,2))]
243 : cchiw 2380 in assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist),xs) end),
244 :    
245 :    
246 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
247 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
248 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
249 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
250 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
251 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
252 :     (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
253 :     val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
254 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
255 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
256 :     in [
257 :     IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
258 :     IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
259 :     IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
260 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
261 :     ] end),
262 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
263 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
264 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
265 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
266 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
267 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
268 :     (BV.fn_modulate, vectorOp Op.Mul),
269 :     (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
270 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
271 : cchiw 2379
272 :     (* Changed*)
273 : cchiw 2381 (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) => (let
274 :     val i=pruneDim(MV.toDim dv) (* (dimVarToMatrix dv)*)
275 :     (*we need i to be the dimension n of an n xn matrix*)
276 :     in assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [1,i]),xs) end)
277 : cchiw 2379
278 :     (* UnChanged*)
279 :     (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
280 : jhr 2358 assign(y, Op.Transpose(dimVarToInt dv1, dimVarToInt dv2), xs)),
281 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
282 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
283 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
284 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
285 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
286 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
287 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
288 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
289 : cchiw 2379
290 :     (* Changed*)
291 : cchiw 2381 (BV.identity, fn (y, [dv], []) =>(let
292 :     val i=pruneDim(MV.toDim dv)
293 :     (*we need i to be the dimension n of an n xn matrix*)
294 :     in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[(1,i),(1,i)]),[]) end)),
295 : cchiw 2380
296 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
297 : jhr 2356 (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
298 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
299 : jhr 1640 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], args) =>
300 :     assign(y,
301 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
302 : jhr 1640 args))
303 : jhr 2356 ];
304 :     (* add C math functions *)
305 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
306 :     tbl
307 :     end
308 : jhr 180
309 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
310 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
311 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
312 :     (* end case *))
313 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
314 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
315 : jhr 180
316 :     end

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