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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 2439 - (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 2414
90 : cchiw 2412
91 : cchiw 2378
92 :    
93 : jhr 2389 fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(R.evalEinApp(rator, xs)))]
94 : cchiw 2382
95 : cchiw 2414
96 :    
97 :    
98 : cchiw 2439
99 : cchiw 2414 fun singleScalarField(rator,y,NK,xs)=
100 :     let val rator=S.transform(rator, [],[NK])
101 :     in
102 :     assignEin(y, rator, xs)
103 :     end
104 :    
105 :     fun singleField(rator, y, SK, NK, xs)=
106 :     let
107 :     val einShape=FieldD(SK)
108 :     val rator=S.transform(rator, einShape,[NK])
109 :     in assignEin(y, rator, xs)
110 :     end
111 :    
112 :     (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
113 :    
114 : cchiw 2439 (*DK- SK-shape,NK-dim *)
115 :    
116 : cchiw 2414 (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
117 :    
118 : cchiw 2412 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
119 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
120 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
121 :     val insert = VTbl.insert tbl
122 :     in
123 :     List.app insert [
124 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
125 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
126 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
127 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
128 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
129 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
130 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
131 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
132 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
133 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
134 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
135 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
136 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
137 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
138 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
139 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
140 : cchiw 2395 (BV.add_ii, simpleOp(Op.IAdd DstTy.IntTy)),
141 : cchiw 2414 (BV.add_tt, fn (y, [SK], xs) =>
142 : cchiw 2412 let
143 : cchiw 2414 val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
144 :     val rator=S.tranform(EinOp.addTensors, [dd1],[])
145 : cchiw 2412 in
146 : cchiw 2414 assignEin(y,rator,xs)
147 : cchiw 2412 end),
148 : cchiw 2414 (BV.add_ff, fn (y, [_,NK,SK], [f, g])=>
149 :     let
150 : cchiw 2439
151 :     val rator= S.transform(EinOp.addField, [SK],[NK,NK])
152 : cchiw 2414 in assignEin(y, rator, [f, g])
153 :     end),
154 : cchiw 2439
155 : cchiw 2414 (BV.add_fr, fn (y, [_,NK], xs)=> singleScalarField(EinOp.addTenField,y, NK, xs)),
156 : cchiw 2439 (BV.add_rf, fn (y, [_,NK], [s, f])
157 :     =>singleScalarField(EinOp.addTenField,y, NK, [f,s])),
158 :    
159 :    
160 :    
161 :    
162 : cchiw 2412 (BV.sub_ii, simpleOp(Op.ISub DstTy.IntTy)),
163 : cchiw 2414 (BV.sub_tt, fn(y, [SK],xs)=>
164 :     let val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
165 : cchiw 2412 val rator =S.transform(EinOp.subTensor,[dd1],[])
166 :     in
167 :     assignEin(y, rator,xs)
168 :     end),
169 : cchiw 2414 (BV.sub_ff, fn (y, [_,NK,SK], [f, g])=>
170 :     let
171 :     val einShape=FieldD(SK)
172 :     val rator=S.transform(EinOp.subField, einShape,[NK,NK])
173 :     in assignEin(y, rator, [f, g])
174 :     end),
175 : cchiw 2380
176 : cchiw 2414 (BV.sub_fr, fn (y, [_,NK], xs) => singleScalarField(EinOp.subField, y,NK, xs)),
177 :     (BV.sub_rf, fn (y, [_,NK], [s, f]) => singleScalarField(EinOp.subField, y,NK, [f, s])),
178 : cchiw 2412 (BV.mul_ii, simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
179 :     (BV.mul_rr, simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
180 : cchiw 2414 (BV.mul_rt, fn (y, [SK], [r,t])=>
181 : cchiw 2412 let
182 : cchiw 2414 val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor, [SK],[])
183 : cchiw 2412 in assignEin(y,rator, [r,t]),
184 :     end)
185 : cchiw 2414 (BV.mul_tr, fn (y, [SK], [t, r])=>
186 : cchiw 2412 let
187 : cchiw 2414 val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor, [SK],[])
188 : cchiw 2412 in assignEin(y,rator, [r,t]),
189 :     end)
190 : cchiw 2414 (BV.mul_rf, fn (y, [_,NK,SK], xs)
191 :     => singleField(EinOp.scaleField, y, SK, NK, xs)),
192 :     (BV.mul_fr, fn (y, [_,NK,SK], [f, s])
193 :     => singleField(EinOp.scaleField, y, SK, NK, [s,f])),
194 : cchiw 2395 (BV.div_ii, simpleOp(Op.IDiv DstTy.IntTy)),
195 :     (BV.div_rr, simpleOp(Op.IDiv DstTy.realTy)),
196 : cchiw 2414 (BV.div_tr, fn (y, [SK], xs) =>
197 : cchiw 2412 let
198 : cchiw 2414 val rator=S.transform(EinOp.divideTensor,[SK],[])
199 :     in assignEin(y, rator, xs)
200 : cchiw 2412 end),
201 : cchiw 2414 (BV.div_fr, fn (y, [DK,NK,SK], xs) =>singleField(EinOp.divideField, y, SK, NK, xs)),
202 : jhr 2356 (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
203 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
204 : cchiw 2378
205 :    
206 : cchiw 2414 (BV.curl2D, fn (y, [DK], xs) =>
207 : cchiw 2412 let
208 :     val rator=S.transform(EinOp.Curl,[[0],[2],[2]],[2])
209 :     in
210 :     assignEin(y, rator, xs)
211 :     end),
212 : cchiw 2414 (BV.curl3D, fn (y, [DK], xs) =>
213 : cchiw 2412 let
214 :     val rator=S.transform(EinOp.Curl,[[3],[3],[3]],[3])
215 :     in
216 :     assignEin(y, rator, xs)
217 :     end),
218 :    
219 : cchiw 2378
220 : cchiw 2414 (BV.convolve_vk, fn (y, [DK, NK, SK], xs) =>
221 : cchiw 2412 let
222 : cchiw 2414 val shape=pruneDim(MV.toDim NK)
223 : cchiw 2412 val rator=S.transform(EinOp.conv,[shape],[])
224 :     in
225 :     assignEin (y, rator, xs)
226 :     end),
227 : cchiw 2414 (BV.convolve_kv, fn (y, [DK, NK, SK], [k, v]) =>
228 : cchiw 2412 let
229 : cchiw 2414 val shape=pruneDim(MV.toDim NK)
230 : cchiw 2412 val rator= S.transform(EinOp.conv,[shape],[])
231 :     in
232 :     assignEin (y, rator, [v,k])
233 :     end),
234 : cchiw 2379
235 : cchiw 2395 (BV.neg_i, simpleOp(Op.INeg DstTy.IntTy)),
236 :     (BV.neg_t, tensorOp Op.INeg),
237 : jhr 2356 (BV.neg_f, fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
238 : cchiw 2412
239 :    
240 : jhr 2356 (BV.op_probe, fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
241 : cchiw 2400 let
242 : cchiw 2412 val dv'=dimVarToTensor dv (*Field*)
243 :     val sv'=shapeVarToTensor sv (*Position*)
244 : cchiw 2414 val il= S.transform(EinOp.probe,[dv',sv'],[dv'])
245 : cchiw 2412 in assignEin(y, il,xs)
246 :     end ),
247 : cchiw 2400
248 : cchiw 2412
249 :     (BV.op_D, fn (y, [DK, NK], xs) =>
250 : cchiw 2414 let
251 :     val rator=S.transform(EinOp.Grad,[DK],[NK])
252 :     in
253 : cchiw 2412 assignEin(y, rator, xs)
254 : cchiw 2414 end),
255 : cchiw 2412 (BV.op_Dotimes, fn (y, [DK, NK, SK, NK], xs) =>
256 : cchiw 2414 singleField(EinOp.Divergence, y, SK, NK, xs)
257 : jhr 2356 (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
258 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
259 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
260 :     (* end case *))),
261 :     (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
262 : cchiw 2379
263 : cchiw 2400
264 : cchiw 2414
265 : cchiw 2400 (BV.op_cross, fn(y, _ , xs )=> assignEin(y,EinOp.crossProductE ,xs)),
266 : cchiw 2414 (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
267 :     val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
268 :     val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
269 :     in
270 :     assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[d1,d2],[]),xs)
271 : cchiw 2400 end),
272 : cchiw 2414
273 : cchiw 2412 (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
274 :     let
275 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
276 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
277 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
278 :     val beta= tl(dd2)
279 :     val i =hd(dd2)
280 :     val ilist= [alpha, beta, i]
281 :     in
282 :     assignEin(y, S.tranform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)
283 :     end),
284 : cchiw 2380
285 : cchiw 2412 (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
286 :     let
287 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
288 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
289 :     val m= List.take(dd2,2)
290 :     val i=hd(m)
291 :     val j=tl(m)
292 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-2)
293 :     val beta=tl(tl(dd2))
294 :    
295 :     val ilist=[alpha, beta, i, j]
296 :     in
297 :     assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)
298 :     end),
299 : cchiw 2380
300 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
301 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
302 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
303 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
304 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
305 :     (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
306 :     val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
307 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
308 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
309 :     in [
310 :     IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
311 :     IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
312 :     IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
313 :     IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
314 :     ] end),
315 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
316 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
317 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
318 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
319 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
320 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
321 :     (BV.fn_modulate, vectorOp Op.Mul),
322 :     (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
323 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
324 : cchiw 2379
325 : cchiw 2412 (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) =>
326 :     let
327 :     val i=pruneDim(MV.toDim dv)
328 :     in
329 :     assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [i],[]),xs)
330 :     end),
331 : cchiw 2395
332 : cchiw 2412 (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
333 :     let
334 :     val d1=dimVarToInt dv1
335 :     val d2=dimVarToInt dv2
336 :     in
337 :     assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]),xs)
338 :     end),
339 : cchiw 2400
340 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
341 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
342 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
343 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
344 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
345 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
346 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
347 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
348 : cchiw 2379
349 : cchiw 2412 (BV.identity, fn (y, [dv], []) =>
350 :     let
351 : cchiw 2400 val i=pruneDim(MV.toDim dv)
352 : cchiw 2412 in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[[i],[i]],[]))
353 :     end),
354 : cchiw 2380
355 : jhr 2356 (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
356 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
357 : cchiw 2414 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], xs) =>s
358 : jhr 1640 assign(y,
359 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
360 : cchiw 2414 xs))
361 : cchiw 2388 ];
362 :    
363 : jhr 2356 (* add C math functions *)
364 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
365 :     tbl
366 :     end
367 : jhr 180
368 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
369 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
370 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
371 :     (* end case *))
372 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
373 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
374 : jhr 180
375 :     end

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