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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 2447 - (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 : cchiw 2447 structure S=Specialize
31 : cchiw 2383
32 : jhr 2358 fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
33 :     of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
34 : jhr 1640 | ty => TranslateTy.tr ty
35 :     (* end case *))
36 :    
37 : jhr 197 fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
38 : jhr 2356 of (Ty.DimConst n) => n
39 :     | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
40 :     (* end case *))
41 : jhr 197
42 : cchiw 2447
43 :    
44 : jhr 407 fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
45 : cchiw 2447 of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
46 : jhr 2356 | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
47 : cchiw 2447 (* end case *))
48 : jhr 183
49 : cchiw 2447
50 : jhr 2358 fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
51 :     fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
52 : jhr 1116 fun dimVarToMatrix dv = let
53 : jhr 2358 val d = dimVarToInt dv
54 : jhr 2356 in
55 :     DstTy.tensorTy[d, d] (* square matrix type *)
56 :     end
57 : jhr 197
58 : cchiw 2445
59 : jhr 1640 fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
60 : jhr 407
61 : jhr 1640 fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
62 : jhr 1116
63 : jhr 407 fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
64 : cchiw 2447 fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
65 : jhr 407
66 : cchiw 2447
67 : jhr 407 fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
68 :    
69 :     fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
70 :    
71 : jhr 1116 fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
72 : jhr 197
73 : jhr 1640 (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
74 :     fun eigenVec (rator, dim) = let
75 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
76 :     in
77 :     fn (y, _, [m]) => let
78 :     val v = IL.Var.new("evals", ty)
79 :     in
80 :     [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
81 :     end
82 :     end
83 :     fun eigenVal (rator, dim) = let
84 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
85 :     in
86 :     fn (y, _, [m]) => let
87 :     val v = IL.Var.new("evecs", ty)
88 :     in
89 :     [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
90 :     end
91 :     end
92 :    
93 : cchiw 2414
94 : cchiw 2412
95 : cchiw 2378
96 :    
97 : cchiw 2447 fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))]
98 : cchiw 2382
99 : cchiw 2445 fun simpleEinOp rator (y, _,xs) = assignEin(y, rator, xs)
100 : cchiw 2414
101 : cchiw 2447 fun peelFieldSK SK=[2] (*(case TU.pruneShape(MV.toShape SK)
102 :     of Ty.Shape dd => List.map pruneDim dd
103 :     | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
104 :     (* end case *))*)
105 : cchiw 2414
106 : cchiw 2447
107 :    
108 : cchiw 2445 fun tensorEinOp einop (y, [SK], xs) =
109 :     let val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
110 :     val rator =S.transform(einop,[dd1],[])
111 :     in
112 :     assignEin(y, rator,xs)
113 :     end
114 : cchiw 2414
115 : cchiw 2439
116 : cchiw 2447
117 : cchiw 2445 fun scalarField(einop,paramarg,y,xs)=
118 : cchiw 2447 let val paramarg'=List.map dimVarToInt paramarg(*[2]*)
119 :     val rator=S.transform(einop, [[]],paramarg')
120 :    
121 : cchiw 2414 in
122 :     assignEin(y, rator, xs)
123 :     end
124 :    
125 : cchiw 2447 fun singleField(SK,einop,paramarg, y, xs)=
126 : cchiw 2445 let
127 : cchiw 2447 val s=peelFieldSK SK
128 :     val paramarg'= List.map dimVarToInt paramarg (*[2]*)
129 :     val rator= S.transform(einop, [s],paramarg')
130 : cchiw 2445 in assignEin(y, rator, xs)
131 :     end
132 : cchiw 2414
133 : cchiw 2445
134 :    
135 :    
136 : cchiw 2414 (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
137 :    
138 : cchiw 2439 (*DK- SK-shape,NK-dim *)
139 :    
140 : cchiw 2414 (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
141 :    
142 : cchiw 2412 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
143 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
144 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
145 :     val insert = VTbl.insert tbl
146 :     in
147 :     List.app insert [
148 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
149 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
150 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
151 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
152 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
153 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
154 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
155 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
156 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
157 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
158 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
159 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
160 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
161 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
162 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
163 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
164 : cchiw 2447 (BV.add_ii, simpleOp Op.IAdd ),
165 : cchiw 2445 (BV.add_tt, tensorEinOp EinOp.addTensor),
166 : cchiw 2447 (BV.add_ff, fn (y, [_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.addField, [NK,NK], y, xs)),
167 : cchiw 2445 (BV.add_fr, fn (y, [_,NK], xs)=> scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y, xs)),
168 :     (BV.add_rf, fn (y, [_,NK], [s, f])=>scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y,[f,s])),
169 : cchiw 2447 (BV.sub_ii, simpleOp Op.ISub ),
170 : cchiw 2445 (BV.sub_tt, tensorEinOp EinOp.subTensor),
171 : cchiw 2447 (BV.sub_ff, fn (y, [_,NK,SK], xs)=>singleField(SK,EinOp.subField, [NK,NK],y,xs)),
172 : cchiw 2445 (BV.sub_fr, fn (y, [_,NK], xs) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,xs)),
173 :     (BV.sub_rf, fn (y, [_,NK], [s, f]) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,[f, s])),
174 : cchiw 2447 (* CHANEG create negative subtraction*)
175 :     (BV.mul_ii, simpleOp Op.IMul),
176 :     (BV.mul_rr, simpleOp Op.IMul),
177 : cchiw 2445 (BV.mul_rt, tensorEinOp EinOp.scaleTensor),
178 :     (BV.mul_tr, fn (y, [SK], [t, r])=>let
179 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
180 :     val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor,[dd1],[])
181 :     in
182 :     assignEin(y, rator,[r,t])
183 :     end),
184 : cchiw 2439
185 :    
186 :    
187 : cchiw 2447 (BV.mul_rf, fn (y,[_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.scaleField,[NK],y, xs)),
188 : cchiw 2439
189 :    
190 : cchiw 2380
191 : cchiw 2445 (BV.mul_fr, fn (y, [_,NK,SK], [f, s])=> singleField(SK,EinOp.scaleField, [NK],y,[s,f])),
192 :    
193 : cchiw 2447 (BV.div_ii, simpleOp Op.IDiv),
194 :     (BV.div_rr, simpleOp Op.IDiv),
195 : cchiw 2378
196 :    
197 : cchiw 2445 (BV.div_tr, tensorEinOp EinOp.divideTensor),
198 : cchiw 2378
199 : cchiw 2445 (BV.div_fr, fn (y, [_,NK,SK], xs) =>singleField(SK,EinOp.divideField, [NK],y, xs)),
200 :     (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
201 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
202 :     (BV.curl2D, simpleEinOp EinOp.Curl2d),
203 :     (BV.curl3D, simpleEinOp EinOp.Curl3d),
204 : cchiw 2447 (BV.convolve_vk, fn (y, [_, NK, SK], xs) => singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,xs)),
205 :     (BV.convolve_kv, fn (y, [_, NK, SK], [k, v]) =>singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,[v,k])),
206 :     (BV.neg_i, simpleOp Op.INeg),
207 :     (BV.neg_t, tensorEinOp EinOp.negTensor),
208 : cchiw 2400
209 : cchiw 2447
210 :     (BV.neg_f, fn (y, [_,NK,SK], xs) => singleField(SK,EinOp.negField, [NK],y,xs)),
211 :    
212 : cchiw 2445 (BV.op_probe, fn (y, [_, NK, SK], xs) =>
213 : cchiw 2414 let
214 : cchiw 2447 val dv=dimVarToTensor NK (*Field*)
215 :     val sv=shapeVarToTensor SK (*Position*)
216 :     val dv'=peelFieldSK dv
217 :     val sv'=peelFieldSK sv
218 :     val einop= S.transform(EinOp.probe,[sv',dv'],[2])
219 : cchiw 2445 in assignEin(y, einop,xs)
220 : cchiw 2414 end),
221 : cchiw 2445 (BV.op_D, fn (y, [_, NK], xs) => scalarField(EinOp.Grad,[NK], y,xs)),
222 :     (BV.op_Dotimes, fn (y, [_, NK, SK, NK2], xs) => singleField(SK,EinOp.Divergence,[NK], y,xs)),
223 : jhr 2356 (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
224 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
225 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
226 :     (* end case *))),
227 : cchiw 2379
228 : cchiw 2445 (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
229 :     (BV.op_cross, simpleEinOp EinOp.crossProduct),
230 : cchiw 2414 (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
231 :     val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
232 :     val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
233 :     in
234 :     assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[d1,d2],[]),xs)
235 : cchiw 2447 end),
236 : cchiw 2412 (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
237 :     let
238 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
239 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
240 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
241 :     val beta= tl(dd2)
242 :     val i =hd(dd2)
243 : cchiw 2447 val ilist= [alpha, beta, [i]]
244 : cchiw 2412 in
245 : cchiw 2447 assignEin(y, S.transform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)
246 : cchiw 2412 end),
247 : cchiw 2380
248 : cchiw 2412 (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
249 :     let
250 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
251 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
252 :     val m= List.take(dd2,2)
253 :     val i=hd(m)
254 :     val j=tl(m)
255 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-2)
256 :     val beta=tl(tl(dd2))
257 : cchiw 2447 val ilist=[alpha, beta, [i], j]
258 : cchiw 2412 in
259 :     assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)
260 :     end),
261 : cchiw 2380
262 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
263 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
264 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
265 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
266 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
267 :     (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
268 :     val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
269 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
270 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
271 :     in [
272 : cchiw 2447 IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.ISub, [x, x0])),
273 :     IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.ISub, [x1, x0])),
274 :     IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.IDiv, [t1, t2])),
275 : jhr 2356 IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
276 :     ] end),
277 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
278 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
279 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
280 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
281 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
282 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
283 : cchiw 2447 (BV.fn_modulate, fn (y, _, xs) => assign (y, Op.IMul, xs)),
284 : jhr 2356 (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
285 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
286 : cchiw 2379
287 : cchiw 2445 (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) =>let
288 :     val d=dimVarToInt dv
289 : cchiw 2412 in
290 : cchiw 2447 assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [[d]],[]),xs)
291 : cchiw 2445 end),
292 : cchiw 2395
293 : cchiw 2412 (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
294 :     let
295 :     val d1=dimVarToInt dv1
296 :     val d2=dimVarToInt dv2
297 :     in
298 :     assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]),xs)
299 :     end),
300 : cchiw 2400
301 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
302 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
303 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
304 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
305 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
306 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
307 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
308 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
309 : cchiw 2379
310 : cchiw 2447 (BV.identity, fn (y, [dv], xs) =>let
311 : cchiw 2445 val d=dimVarToInt dv
312 :     in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[[d],[d]],[]),xs)
313 :     end),
314 :    
315 : cchiw 2447 (* (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
316 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),*)
317 : cchiw 2445 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], xs) =>
318 : jhr 1640 assign(y,
319 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
320 : cchiw 2447 xs))
321 : cchiw 2445
322 : cchiw 2447
323 :     (*,
324 :    
325 :     (BV.dynSubscript, fn (y, [tv], args) =>
326 :     assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))*)
327 : cchiw 2388 ];
328 : cchiw 2445
329 : jhr 2356 (* add C math functions *)
330 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
331 :     tbl
332 :     end
333 : jhr 180
334 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
335 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
336 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
337 :     (* end case *))
338 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
339 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
340 : jhr 180
341 :     end

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