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[diderot] Diff of /branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml
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Diff of /branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml

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revision 184, Wed Jul 28 16:48:27 2010 UTC revision 1910, Tue Jun 5 12:02:36 2012 UTC
# Line 1  Line 1 
1  (* translate-basis.sml  (* translate-basis.sml
2   *   *
3   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4   * All rights reserved.   * All rights reserved.
5   *   *
6   * Translation for basis operations in Simple AST to HighIL code   * Translation for basis operations in Simple AST to HighIL code
# Line 8  Line 8 
8    
9  structure TranslateBasis : sig  structure TranslateBasis : sig
10    
11      (* 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      val translate : (HighIL.var * Var.var * Types.meta_var list * HighIL.var list)      val translate : (HighIL.var * Var.var * Types.meta_var list * HighIL.var list)
16            -> HighIL.simple_stmt list            -> HighIL.assignment list
17    
18    end = struct    end = struct
19    
20        structure BV = BasisVars
21      structure IL = HighIL      structure IL = HighIL
22        structure DstTy = HighILTypes
23      structure Op = HighOps      structure Op = HighOps
24      structure Ty = Types      structure Ty = Types
25      structure TU = TypeUtil      structure TU = TypeUtil
26      structure MV = MetaVar      structure MV = MetaVar
27        structure VTbl = Var.Tbl
28    
29      fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSIGN(y, IL.OP(rator, xs))]      fun pruneTy ty = (case TU.prune ty
30               of (Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
31                | ty => TranslateTy.tr ty
32              (* end case *))
33    
34      fun simpleOP rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
35               of (Ty.DimConst n) => n
36                | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
37              (* end case *))
38    
39      fun tensorOP rator (y, [sv], xs) = (case TU.prunShape(MV.toShape sv)      fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
40             of Ty.Shape dd => assign (y, IP.OP(rator(Op.TensorTy dd), xs))             of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
41              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
42            (* end case *))            (* end case *))
43    
44        fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]
45        fun dimVarToMatrix dv = let
46              val d = pruneDim(MV.toDim dv)
47              in
48                DstTy.tensorTy[d, d]        (* square matrix type *)
49              end
50        fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
51    
52        fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
53    
54        fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
55    
56        fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
57    
58        fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
59    
60        fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
61    
62        fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
63    
64      (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
65        fun eigenVec (rator, dim) = let
66              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
67              in
68                fn (y, _, [m]) => let
69                    val v = IL.Var.new("evals", ty)
70                    in
71                      [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
72                    end
73              end
74        fun eigenVal (rator, dim) = let
75              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
76              in
77                fn (y, _, [m]) => let
78                    val v = IL.Var.new("evecs", ty)
79                    in
80                      [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
81                    end
82              end
83    
84    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
85      val tbl = let      val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
86            val tbl = Var.Tbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
87            in            in
88              List.app (Var.Tbl.insert tbl) [              List.app (VTbl.insert tbl) [
89                  (add_ii,        simpleOp(OP.Add OP.IntTy)),                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
90                  (add_tt,        tensorOp OP.Add),                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
91                  (sub_ii,        simpleOp(OP.Sub OP.IntTy)),                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
92                  (sub_tt,        tensorOp OP.Sub),                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
93                  (mul_ii,        simpleOp(OP.Mul OP.IntTy)),                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
94                  (mul_rr,        simpleOp(OP.Mul(OP.TensorTy[]))),                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
95                  (mul_rt,        tensorOp OP.Scale),                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
96                  (mul_tr,        fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp OP.Scale (y, sv, [r, t])),                  (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
97                  (div_ii,        simpleOp(OP.Div OP.IntTy)),                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
98                  (div_rr,        simpleOp(OP.Div(OP.TensorTy[]))),                  (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
99                  (div_tr,        tensorOp OP.InvScale),                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
100                  (lt_ii,         simpleOp(OP.LT OP.IntTy)),                  (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
101                  (lt_rr,         simpleOp(OP.LT(OP.TensorTy[]))),                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
102                  (lte_ii,        simpleOp(OP.LTE OP.IntTy)),                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
103                  (lte_rr,        simpleOp(OP.LTE(OP.TensorTy[]))),                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
104                  (gte_ii,        simpleOp(OP.GTE OP.IntTy)),                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
105                  (gte_rr,        simpleOp(OP.GTE(OP.TensorTy[]))),                  (BV.add_ii,             simpleOp(Op.Add DstTy.IntTy)),
106                  (gt_ii,         simpleOp(OP.GT OP.IntTy)),                  (BV.add_tt,             tensorOp Op.Add),
107                  (gt_rr,         simpleOp(OP.GT(OP.TensorTy[]))),                  (BV.add_ff,             fn (y, _, [f, g]) => assign(y, Op.AddField, [f, g])),
108                  (equ_bb,        simpleOp(OP.EQ OP.BoolTy)),                  (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.Sub DstTy.IntTy)),
109                  (equ_ii,        simpleOp(OP.EQ OP.IntTy)),                  (BV.sub_tt,             tensorOp Op.Sub),
110                  (equ_ss,        simpleOp(OP.EQ OP.StringTy)),                  (BV.sub_ff,             fn (y, _, [f, g]) => assign(y, Op.SubField, [f, g])),
111                  (equ_rr,        simpleOp(OP.EQ(OP.TensorTy[]))),                  (BV.mul_ii,             simpleOp(Op.Mul DstTy.IntTy)),
112                  (neq_bb,        simpleOp(OP.NEQ OP.BoolTy)),                  (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(DstTy.realTy))),
113                  (neq_ii,        simpleOp(OP.NEQ OP.IntTy)),                  (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),
114                  (neq_ss,        simpleOp(OP.NEQ OP.StringTy)),                  (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),
115                  (neq_rr,        simpleOp(OP.NEQ(OP.TensorTy[]))),                  (BV.mul_rf,             fn (y, _, [s, f]) => assign(y, Op.ScaleField, [s, f])),
116                  (neg_i,         simpleOp(OP.Neg OP.IntTy)),                  (BV.mul_fr,             fn (y, _, [f, s]) => assign(y, Op.ScaleField, [s, f])),
117                  (neg_t,         tensorOp OP.Neg),                  (BV.div_ii,             simpleOp(Op.Div DstTy.IntTy)),
118                  (neg_f,         fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div DstTy.realTy)),
119                  (op_at,         fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.div_tr,             fn (y, [sv], [x, s]) => let
120                  (op_D,          fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                                            val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
121                  (op_norm,       tensorOp OP.Norm),                                            val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
122                  (op_not,        simpleOp OP.Not),                                            in [
123                  (op_subscript,  fn (y, [SK, NK], xs) => ??), (*FIXME*)                                              IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
124                  (fn_CL,         fn (y, [N3, N3], xs) => ??), (*FIXME*)                                              IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
125                  (fn_convolve,   fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                                              IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Scale(shapeVarToTensor sv), [s', x]))
126                  (fn_cos,        simpleOp OP.Cos),                                            ] end),
127                  (fn_dot,        fn (y, [dv], xs) => (case TU.pruneDim(MV.toDim dv)                  (BV.div_fr,             fn (y, _, [f, s]) => let
128                                     of Ty.DimConst d => assign (y, OP.Dot(OP.TensorTy[d]), xs)                                            val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
129                                      | dim => raise Fail("unresolved dimension "^TU.dimToString dim)                                            val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
130                                              in [
131                                                IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
132                                                IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
133                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.ScaleField, [s', f]))
134                                              ] end),
135                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
136                    (BV.exp_rr,             basisFn ILBasis.pow),
137                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, dv, _], xs) =>
138                                              assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
139                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>
140                                              assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), [v, k])),
141                    (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),
142                    (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),
143                    (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
144                    (BV.op_at,              fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
145                                              assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs)),
146                    (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),
147                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),
148                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
149                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
150                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
151                                    (* end case *))),                                    (* end case *))),
152                  (fn_inside,     fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
153                  (fn_load,       fn (y, [NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.fn_atan2,           basisFn ILBasis.atan2),
154                  (fn_max,        simpleOp Op.Min),                  (BV.fn_cos,             basisFn ILBasis.cos),
155                  (fn_min,        simpleOp OP.Max),                  (BV.op_cross,           simpleOp Op.Cross),
156                  (fn_modulate,   fn (y, [NK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_outer,           fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
157                  (fn_pow,        simpleOp OP.Pow),                                            val d1 = pruneDim(MV.toDim dv1)
158                  (fn_principleEvec,      fn (y, [NK], xs) => ??), (*FIXME*)                                            val d2 = pruneDim(MV.toDim dv2)
159                  (fn_sin,        simpleOp OP.Sin),                                            in
160                  (kn_bspln3,     fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                                              assign (y, Op.Outer(DstTy.tensorTy[d1, d2]), xs)
161                  (kn_bspln5,     fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                                            end),
162                  (kn_ctmr,       fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                  (BV.op_inner,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
163                  (kn_tent,       fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
164                  (i2r,           simpleOp OP.IntToReal),                                            val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
165                  (input,         fn (y, [TK], xs) => ??) (*FIXME*)                                            val rator = (case (dd1, dd2)
166                                                     of ([d], [d']) => Op.Dot ty1
167                                                      | ([d1], [d1', d2]) => Op.MulVecMat ty2
168                                                      | ([d1, d2], [d2']) => Op.MulMatVec ty1
169                                                      | ([d1, d2], [d2', d3]) => Op.MulMatMat(ty1, ty2)
170                                                      | _ => raise Fail "unsupported inner-product type"
171                                                    (* end case *))
172                                              in
173                                                assign (y, rator, xs)
174                                              end),
175                    (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>
176                                              assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
177                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
178                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
179                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
180                    (BV.lerp5,              fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
181                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
182                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
183                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
184                                              in [
185                                                IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
186                                                IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
187                                                IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
188                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
189                                              ] end),
190                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
191                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
192                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
193                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
194                    (BV.fn_fmod,            basisFn ILBasis.fmod),
195                    (BV.fn_log10,           basisFn ILBasis.log10),
196                    (BV.fn_ln,              basisFn ILBasis.ln),
197                    (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
198                    (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
199                    (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),
200                    (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
201                    (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
202                    (BV.fn_sin,             basisFn ILBasis.sin),
203                    (BV.fn_sqrt,            basisFn ILBasis.sqrt),
204                    (BV.fn_tan,             basisFn ILBasis.tan),
205                    (BV.fn_trace,           fn (y, [dv], xs) => assign(y, Op.Trace(dimVarToMatrix dv), xs)),
206                    (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
207                    (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
208                    (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
209                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
210                    (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
211                    (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
212                    (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
213                    (BV.identity,           fn (y, [dv], []) =>
214                                              assign(y, Op.Identity(pruneDim(MV.toDim dv)), [])),
215                    (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
216                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
217                    (BV.subscript,          fn (y, [tv, dv], args) =>
218                                              assign(y,
219                                                Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy(MV.toType tv), pruneDim(MV.toDim dv))),
220                                                args))
221                ];                ];
222              tbl              tbl
223            end            end
224    
225      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case Var.Tbl.find tbl f      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
226             of SOME transFn => transFn(mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
227              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown function " ^ Var.toString f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
228            (* end case *))            (* end case *))
229    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
230    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
231    
232    end    end

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