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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 2395 - (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 : jhr 2389 fun createTenEin (operator, sv) = let
90 :     val shape=shapeVarToTensor
91 :     in
92 :     S.transform(operator,[len(shape), shape])
93 :     end
94 :     fun createFldEin(operator, f)=S.transform(operator,[])
95 : cchiw 2378
96 :    
97 : jhr 2389 fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(R.evalEinApp(rator, xs)))]
98 :     fun simpleEinOp rator (y, [], xs) = assignEin (y, S.transform(rator,[]), xs)
99 :     fun tensorEinOp rator (y, [sv], xs) = assignEin(y, createTenEin(rator, sv), xs)
100 : cchiw 2382
101 : jhr 184 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
102 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
103 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
104 :     val insert = VTbl.insert tbl
105 :     in
106 :     List.app insert [
107 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
108 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
109 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
110 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
111 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
112 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
113 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
114 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
115 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
116 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
117 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
118 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
119 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
120 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
121 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
122 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
123 : cchiw 2378
124 : cchiw 2395
125 : cchiw 2378
126 : cchiw 2395 (BV.add_ii, simpleOp(Op.IAdd DstTy.IntTy)),
127 :     (* Changed*)
128 : cchiw 2386 (BV.add_tt, tensorEinOp(EinOp.addTensors)),
129 : cchiw 2378
130 : cchiw 2383
131 : cchiw 2380 (BV.add_ff, fn (y, _, [f, g])
132 :     =>assignEin(y, createFldEin(EinOp.addField,f ), [f, g])),
133 :     (BV.add_fr, fn (y, _, [f, s])
134 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
135 :     (BV.add_rf, fn (y, _, [s, f])
136 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
137 : cchiw 2378
138 : cchiw 2395 (BV.sub_ii, simpleOp(Op.ISub DstTy.IntTy)),
139 : cchiw 2386 (BV.sub_tt, tensorEinOp(EinOp.subTensor)),
140 : cchiw 2380 (BV.sub_ff, fn (y, _, [f, g])
141 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.subField,f), [f, g])),
142 :    
143 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
144 : jhr 2358 (BV.sub_fr, fn (y, _, [f, s]) => let
145 :     val s' = IL.Var.copy s
146 :     in [
147 :     IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Neg DstTy.realTy, [s])),
148 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f, s']))
149 :     ] end),
150 : cchiw 2378
151 : jhr 2358 (BV.sub_rf, fn (y, _, [s, f]) => let
152 :     val f' = IL.Var.copy f
153 :     in [
154 :     IL.ASSGN(f', IL.OP(Op.NegField, [f])),
155 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f', s]))
156 :     ] end),
157 : cchiw 2395
158 :     (BV.mul_ii, simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
159 :     (BV.mul_rr, simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
160 :     (* Changed*)
161 : cchiw 2388 (BV.mul_rt, tensorEinOp(EinOp.scaleTensor)),
162 : cchiw 2378
163 : cchiw 2380 (BV.mul_tr, fn (y, sv, [t, r])
164 : cchiw 2388 =>assignEin(y,createTenEin(EinOp.scaleTensor, sv), [r,t])),
165 : cchiw 2380
166 :    
167 : cchiw 2386 (BV.mul_rf, fn (y, _, [s, f])
168 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField,f), [s, f])),
169 :     (BV.mul_fr, fn (y, _, [f, s])
170 :     => assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField,f), [s, f])),
171 : cchiw 2380
172 : cchiw 2378 (* UnChanged*)
173 :    
174 : cchiw 2395 (BV.div_ii, simpleOp(Op.IDiv DstTy.IntTy)),
175 :     (BV.div_rr, simpleOp(Op.IDiv DstTy.realTy)),
176 : cchiw 2394 (* Changed *)
177 :     (BV.div_tr, fn (y, [sv], [x, s]) =>
178 :     assignEin(y, createTenEin(EinOp.divideTensor,sv), [x,s])),
179 :     (BV.div_fr, fn (y, _, [f, s]) =>
180 :     assignEin(y, createFldEin(EinOp.divideField,sv), [x,s])),
181 :     (*UnChanged*)
182 : jhr 2356 (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
183 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
184 : cchiw 2378
185 : cchiw 2379 (* Changed*)
186 : cchiw 2384 (*Note curl is in Ein and does not need to normalize.*)
187 : cchiw 2379 (BV.curl2D, fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl2d, xs)),
188 :     (BV.curl3D, fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl3d, xs)),
189 : cchiw 2378
190 :    
191 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
192 : jhr 2356 (BV.convolve_vk, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
193 :     assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
194 :     (BV.convolve_kv, fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>
195 :     assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), [v, k])),
196 : cchiw 2379
197 :    
198 : cchiw 2395 (BV.neg_i, simpleOp(Op.INeg DstTy.IntTy)),
199 :     (BV.neg_t, tensorOp Op.INeg),
200 : jhr 2356 (BV.neg_f, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
201 :     (BV.op_probe, fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
202 :     assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs)),
203 : cchiw 2379
204 : cchiw 2381 (* Changed*)
205 : cchiw 2384 (*Um what do I give as the argument to Normalize?*)
206 : cchiw 2381 (BV.op_D, fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Grad,xs), xs)),
207 :     (BV.op_Dotimes, fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Divergence,xs), xs)),
208 : cchiw 2379
209 :     (* UnChanged*)
210 : jhr 2356 (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
211 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
212 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
213 :     (* end case *))),
214 :     (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
215 : cchiw 2379
216 :     (* Changed*)
217 : cchiw 2388 (BV.op_cross, fn(y, _ , xs )=> assignEin(y,EinOp.crossProductE ,xs))
218 : cchiw 2381 (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
219 : jhr 2356 val d1 = pruneDim(MV.toDim dv1)
220 :     val d2 = pruneDim(MV.toDim dv2)
221 : cchiw 2381 in assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[(length(d1),d1), (length(d2),d2)]),xs)
222 : cchiw 2388 end)
223 : cchiw 2381 (*Here, d1, d2 is an int, but we want a list.*)
224 : cchiw 2379
225 : cchiw 2381 (* Assuming dd1, ddd2 are lists of dimensions*)
226 : cchiw 2380 (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
227 : jhr 2356 val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
228 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
229 : cchiw 2380 val ilist= [(length(dd1)-1, List.take(dd1, length(dd1)-1) ) ,
230 : cchiw 2381 ( length(dd2)-1, tl(dd2)),
231 :     ( 0, [hd(dd2)]) ]
232 : cchiw 2380 in assignEin(y, S.tranform(EinOp.innerProduct, ilist),xs) end),
233 :    
234 :    
235 :     (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
236 : jhr 2358 val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
237 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
238 : cchiw 2380 val ilist= [ (length(dd1)-2 , List.take(q, length(q)-2)) ,
239 : cchiw 2381 ( length(dd2)-2 , tl(tl(dd2))),
240 : cchiw 2388 (0, List.take(dd2,2))]
241 : cchiw 2380 in assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist),xs) end),
242 :    
243 :    
244 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
245 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
246 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
247 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
248 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
249 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
250 :     (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
251 :     val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
252 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
253 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
254 :     in [
255 :     IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
256 :     IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
257 :     IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
258 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
259 :     ] end),
260 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
261 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
262 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
263 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
264 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
265 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
266 :     (BV.fn_modulate, vectorOp Op.Mul),
267 :     (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
268 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
269 : cchiw 2379
270 :     (* Changed*)
271 : cchiw 2381 (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) => (let
272 :     val i=pruneDim(MV.toDim dv) (* (dimVarToMatrix dv)*)
273 :     (*we need i to be the dimension n of an n xn matrix*)
274 : cchiw 2388 in assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [1,i]),xs) end))
275 : cchiw 2379
276 : cchiw 2395
277 : cchiw 2379 (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
278 : cchiw 2395 let val d1=dimVarToInt dv1 val d2= dimVarToInt dv2
279 :     in
280 :     assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [(length(d1),d1),(length d2, d2)]),xs)
281 :     end
282 :     (* assign(y, Op.Transpose(dimVarToInt dv1, dimVarToInt dv2), xs))*)
283 :     ) ,
284 :     (* UnChanged*)
285 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
286 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
287 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
288 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
289 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
290 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
291 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
292 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
293 : cchiw 2379
294 :     (* Changed*)
295 : cchiw 2381 (BV.identity, fn (y, [dv], []) =>(let
296 :     val i=pruneDim(MV.toDim dv)
297 :     (*we need i to be the dimension n of an n xn matrix*)
298 :     in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[(1,i),(1,i)]),[]) end)),
299 : cchiw 2380
300 : cchiw 2379 (* UnChanged*)
301 : jhr 2356 (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
302 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
303 : jhr 1640 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], args) =>
304 :     assign(y,
305 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
306 : jhr 1640 args))
307 : cchiw 2388 ];
308 :    
309 : jhr 2356 (* add C math functions *)
310 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
311 :     tbl
312 :     end
313 : jhr 180
314 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
315 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
316 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
317 :     (* end case *))
318 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
319 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
320 : jhr 180
321 :     end

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