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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 2485 - (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 2383 structure EinOp= Operators
29 : cchiw 2447 structure S=Specialize
30 : cchiw 2383
31 : jhr 2358 fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
32 :     of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
33 : jhr 1640 | ty => TranslateTy.tr ty
34 :     (* end case *))
35 :    
36 : jhr 197 fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
37 : jhr 2356 of (Ty.DimConst n) => n
38 :     | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
39 :     (* end case *))
40 : jhr 197
41 : cchiw 2447
42 :    
43 : jhr 407 fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
44 : cchiw 2447 of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
45 : jhr 2356 | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
46 : cchiw 2447 (* end case *))
47 : jhr 183
48 : cchiw 2447
49 : jhr 2358 fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
50 :     fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
51 : jhr 1116 fun dimVarToMatrix dv = let
52 : jhr 2358 val d = dimVarToInt dv
53 : jhr 2356 in
54 :     DstTy.tensorTy[d, d] (* square matrix type *)
55 :     end
56 : jhr 197
57 : cchiw 2445
58 : jhr 1640 fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
59 : jhr 407
60 : jhr 1640 fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
61 : jhr 1116
62 : jhr 407 fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
63 : cchiw 2447 fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
64 : jhr 407
65 : cchiw 2447
66 : jhr 407 fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
67 :    
68 :     fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
69 :    
70 : jhr 1116 fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
71 : jhr 197
72 : jhr 1640 (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
73 :     fun eigenVec (rator, dim) = let
74 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
75 :     in
76 :     fn (y, _, [m]) => let
77 :     val v = IL.Var.new("evals", ty)
78 :     in
79 :     [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
80 :     end
81 :     end
82 :     fun eigenVal (rator, dim) = let
83 :     val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
84 :     in
85 :     fn (y, _, [m]) => let
86 :     val v = IL.Var.new("evecs", ty)
87 :     in
88 :     [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
89 :     end
90 :     end
91 :    
92 : cchiw 2414
93 : cchiw 2412
94 : cchiw 2378
95 :    
96 : cchiw 2447 fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))]
97 : cchiw 2382
98 : cchiw 2485 fun assignEin2 (y, rator, xs) = IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))
99 :    
100 : cchiw 2445 fun simpleEinOp rator (y, _,xs) = assignEin(y, rator, xs)
101 : cchiw 2414
102 : cchiw 2447 fun peelFieldSK SK=[2] (*(case TU.pruneShape(MV.toShape SK)
103 :     of Ty.Shape dd => List.map pruneDim dd
104 :     | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
105 :     (* end case *))*)
106 : cchiw 2414
107 : cchiw 2447
108 :    
109 : cchiw 2445 fun tensorEinOp einop (y, [SK], xs) =
110 :     let val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
111 :     val rator =S.transform(einop,[dd1],[])
112 :     in
113 :     assignEin(y, rator,xs)
114 :     end
115 : cchiw 2414
116 : cchiw 2439
117 : cchiw 2447
118 : cchiw 2485
119 :    
120 : cchiw 2445 fun scalarField(einop,paramarg,y,xs)=
121 : cchiw 2447 let val paramarg'=List.map dimVarToInt paramarg(*[2]*)
122 :     val rator=S.transform(einop, [[]],paramarg')
123 :    
124 : cchiw 2414 in
125 :     assignEin(y, rator, xs)
126 :     end
127 :    
128 : cchiw 2447 fun singleField(SK,einop,paramarg, y, xs)=
129 : cchiw 2445 let
130 : cchiw 2447 val s=peelFieldSK SK
131 :     val paramarg'= List.map dimVarToInt paramarg (*[2]*)
132 :     val rator= S.transform(einop, [s],paramarg')
133 : cchiw 2445 in assignEin(y, rator, xs)
134 :     end
135 : cchiw 2414
136 : cchiw 2445
137 :    
138 :    
139 : cchiw 2414 (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
140 :    
141 : cchiw 2439 (*DK- SK-shape,NK-dim *)
142 :    
143 : cchiw 2414 (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
144 :    
145 : cchiw 2412 (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
146 : jhr 1640 val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
147 : jhr 2356 val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
148 :     val insert = VTbl.insert tbl
149 :     in
150 :     List.app insert [
151 :     (BV.lt_ii, simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
152 :     (BV.lt_rr, simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
153 :     (BV.lte_ii, simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
154 :     (BV.lte_rr, simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
155 :     (BV.gte_ii, simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
156 :     (BV.gte_rr, simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
157 :     (BV.gt_ii, simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
158 :     (BV.gt_rr, simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
159 :     (BV.equ_bb, simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
160 :     (BV.equ_ii, simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
161 :     (BV.equ_ss, simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
162 :     (BV.equ_rr, simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
163 :     (BV.neq_bb, simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
164 :     (BV.neq_ii, simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
165 :     (BV.neq_ss, simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
166 :     (BV.neq_rr, simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
167 : cchiw 2447 (BV.add_ii, simpleOp Op.IAdd ),
168 : cchiw 2445 (BV.add_tt, tensorEinOp EinOp.addTensor),
169 : cchiw 2447 (BV.add_ff, fn (y, [_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.addField, [NK,NK], y, xs)),
170 : cchiw 2445 (BV.add_fr, fn (y, [_,NK], xs)=> scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y, xs)),
171 :     (BV.add_rf, fn (y, [_,NK], [s, f])=>scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y,[f,s])),
172 : cchiw 2447 (BV.sub_ii, simpleOp Op.ISub ),
173 : cchiw 2445 (BV.sub_tt, tensorEinOp EinOp.subTensor),
174 : cchiw 2447 (BV.sub_ff, fn (y, [_,NK,SK], xs)=>singleField(SK,EinOp.subField, [NK,NK],y,xs)),
175 : cchiw 2445 (BV.sub_fr, fn (y, [_,NK], xs) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,xs)),
176 :     (BV.sub_rf, fn (y, [_,NK], [s, f]) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,[f, s])),
177 : cchiw 2485
178 :     (* CHANGE create negative subtraction*)
179 : cchiw 2447 (BV.mul_ii, simpleOp Op.IMul),
180 : cchiw 2485 (BV.mul_rr, fn (y,_,args)=>
181 :     assignEin(y, EinOp.prodScalar,args)),
182 :    
183 : cchiw 2445 (BV.mul_rt, tensorEinOp EinOp.scaleTensor),
184 :     (BV.mul_tr, fn (y, [SK], [t, r])=>let
185 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
186 :     val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor,[dd1],[])
187 :     in
188 :     assignEin(y, rator,[r,t])
189 :     end),
190 : cchiw 2439
191 :    
192 :    
193 : cchiw 2447 (BV.mul_rf, fn (y,[_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.scaleField,[NK],y, xs)),
194 : cchiw 2439
195 :    
196 : cchiw 2380
197 : cchiw 2445 (BV.mul_fr, fn (y, [_,NK,SK], [f, s])=> singleField(SK,EinOp.scaleField, [NK],y,[s,f])),
198 :    
199 : cchiw 2447 (BV.div_ii, simpleOp Op.IDiv),
200 : cchiw 2485 (BV.div_rr, fn (y,_,args)=>
201 :     assignEin(y, EinOp.divScalar,args)),
202 : cchiw 2378
203 : cchiw 2445 (BV.div_tr, tensorEinOp EinOp.divideTensor),
204 : cchiw 2378
205 : cchiw 2445 (BV.div_fr, fn (y, [_,NK,SK], xs) =>singleField(SK,EinOp.divideField, [NK],y, xs)),
206 :     (BV.exp_ri, simpleOp(Op.Power)),
207 :     (BV.exp_rr, basisFn MathFuns.pow),
208 :     (BV.curl2D, simpleEinOp EinOp.Curl2d),
209 :     (BV.curl3D, simpleEinOp EinOp.Curl3d),
210 : cchiw 2447 (BV.convolve_vk, fn (y, [_, NK, SK], xs) => singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,xs)),
211 :     (BV.convolve_kv, fn (y, [_, NK, SK], [k, v]) =>singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,[v,k])),
212 :     (BV.neg_i, simpleOp Op.INeg),
213 :     (BV.neg_t, tensorEinOp EinOp.negTensor),
214 : cchiw 2400
215 : cchiw 2447
216 :     (BV.neg_f, fn (y, [_,NK,SK], xs) => singleField(SK,EinOp.negField, [NK],y,xs)),
217 :    
218 : cchiw 2445 (BV.op_probe, fn (y, [_, NK, SK], xs) =>
219 : cchiw 2414 let
220 : cchiw 2447 val dv=dimVarToTensor NK (*Field*)
221 :     val sv=shapeVarToTensor SK (*Position*)
222 :     val dv'=peelFieldSK dv
223 :     val sv'=peelFieldSK sv
224 :     val einop= S.transform(EinOp.probe,[sv',dv'],[2])
225 : cchiw 2445 in assignEin(y, einop,xs)
226 : cchiw 2414 end),
227 : cchiw 2445 (BV.op_D, fn (y, [_, NK], xs) => scalarField(EinOp.Grad,[NK], y,xs)),
228 :     (BV.op_Dotimes, fn (y, [_, NK, SK, NK2], xs) => singleField(SK,EinOp.Divergence,[NK], y,xs)),
229 : jhr 2356 (BV.op_norm, fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
230 :     of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
231 :     | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
232 :     (* end case *))),
233 : cchiw 2379
234 : cchiw 2445 (BV.op_not, simpleOp Op.Not),
235 :     (BV.op_cross, simpleEinOp EinOp.crossProduct),
236 : cchiw 2414 (BV.op_outer, fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
237 :     val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
238 :     val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
239 :     in
240 :     assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[d1,d2],[]),xs)
241 : cchiw 2447 end),
242 : cchiw 2412 (BV.op_inner, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
243 :     let
244 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
245 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
246 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
247 :     val beta= tl(dd2)
248 :     val i =hd(dd2)
249 : cchiw 2447 val ilist= [alpha, beta, [i]]
250 : cchiw 2412 in
251 : cchiw 2447 assignEin(y, S.transform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)
252 : cchiw 2412 end),
253 : cchiw 2380
254 : cchiw 2412 (BV.op_colon, fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
255 :     let
256 :     val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
257 :     val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
258 :     val m= List.take(dd2,2)
259 :     val i=hd(m)
260 :     val j=tl(m)
261 :     val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-2)
262 :     val beta=tl(tl(dd2))
263 : cchiw 2447 val ilist=[alpha, beta, [i], j]
264 : cchiw 2412 in
265 :     assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)
266 :     end),
267 : cchiw 2380
268 : jhr 2356 (BV.fn_inside, fn (y, [_, dv, _], xs) =>
269 :     assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
270 :     (BV.clamp_rrr, simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
271 :     (BV.clamp_vvv, vectorOp Op.Clamp),
272 :     (BV.lerp3, tensorOp Op.Lerp),
273 : cchiw 2485 (BV.lerp5, fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) =>let
274 :     (*assignEin(y, EinOp.subScalar,[x,x0])),*)
275 :    
276 : jhr 2356 val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
277 :     val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
278 :     val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
279 :     in [
280 : cchiw 2485 assignEin2(t1, EinOp.subScalar,[x,x0]),
281 :     assignEin2(t2, EinOp.subScalar,[x1,x0]),
282 :     assignEin2(t3, EinOp.divScalar,[t1,t2]),
283 :    
284 : jhr 2356 IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
285 :     ] end),
286 :     (BV.evals2x2, eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
287 :     (BV.evals3x3, eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
288 :     (BV.evecs2x2, eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
289 :     (BV.evecs3x3, eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
290 :     (BV.fn_max, simpleOp Op.Max),
291 :     (BV.fn_min, simpleOp Op.Min),
292 : cchiw 2447 (BV.fn_modulate, fn (y, _, xs) => assign (y, Op.IMul, xs)),
293 : jhr 2356 (BV.fn_normalize, vectorOp Op.Normalize),
294 :     (BV.fn_principleEvec, vectorOp Op.PrincipleEvec),
295 : cchiw 2379
296 : cchiw 2445 (BV.fn_trace, fn (y, [dv], xs) =>let
297 :     val d=dimVarToInt dv
298 : cchiw 2412 in
299 : cchiw 2447 assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [[d]],[]),xs)
300 : cchiw 2445 end),
301 : cchiw 2395
302 : cchiw 2412 (BV.fn_transpose, fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
303 :     let
304 :     val d1=dimVarToInt dv1
305 :     val d2=dimVarToInt dv2
306 :     in
307 :     assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]),xs)
308 :     end),
309 : cchiw 2400
310 : jhr 2356 (BV.kn_bspln3, kernel Kernel.bspln3),
311 :     (BV.kn_bspln5, kernel Kernel.bspln5),
312 :     (BV.kn_ctmr, kernel Kernel.ctmr),
313 :     (BV.kn_c2ctmr, kernel Kernel.ctmr),
314 : jhr 2358 (BV.kn_c4hexic, kernel Kernel.c4hexic),
315 : jhr 2356 (BV.kn_tent, kernel Kernel.tent),
316 :     (BV.kn_c1tent, kernel Kernel.tent),
317 :     (BV.i2r, simpleOp Op.IntToReal),
318 : cchiw 2379
319 : cchiw 2447 (BV.identity, fn (y, [dv], xs) =>let
320 : cchiw 2445 val d=dimVarToInt dv
321 :     in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[[d],[d]],[]),xs)
322 :     end),
323 :    
324 : cchiw 2447 (* (BV.zero, fn (y, [sv], []) =>
325 :     assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),*)
326 : cchiw 2445 (BV.subscript, fn (y, [tv, dv], xs) =>
327 : jhr 1640 assign(y,
328 : jhr 2358 Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
329 : cchiw 2447 xs))
330 : cchiw 2445
331 : cchiw 2447
332 :     (*,
333 :    
334 :     (BV.dynSubscript, fn (y, [tv], args) =>
335 :     assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))*)
336 : cchiw 2388 ];
337 : cchiw 2445
338 : jhr 2356 (* add C math functions *)
339 :     List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
340 :     tbl
341 :     end
342 : jhr 180
343 : jhr 194 fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
344 : jhr 2356 of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
345 :     | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
346 :     (* end case *))
347 : jhr 1116 handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
348 :     Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
349 : jhr 180
350 :     end

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