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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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trunk/src/compiler/translate/translate-basis.sml revision 197, Mon Aug 2 20:51:47 2010 UTC branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml revision 2377, Mon Jun 3 19:41:56 2013 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 13  Line 13 
13     * reverse order.     * 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.assign list            -> HighIL.assignment list
17    
18    end = struct    end = struct
19    
20      structure BV = BasisVars      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      structure VTbl = Var.Tbl
28    
29      fun assign (y, rator, xs) = [(y, IL.OP(rator, xs))]      fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
30               of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
31      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)              | ty => TranslateTy.tr ty
32              (* end case *))
33    
34      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
35             of (Ty.DimConst n) => n             of (Ty.DimConst n) => n
36              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
37            (* end case *))            (* end case *))
38    
39      fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)      fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
40             of Ty.Shape dd =>             of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
                 assign (y, rator(Op.TensorTy(List.map pruneDim dd)), xs)  
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 vectorOp rator (y, [dv], xs) =      fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
45            assign (y, rator(Op.TensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]), xs)      fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
46        fun dimVarToMatrix dv = let
47              val d = dimVarToInt dv
48              in
49                DstTy.tensorTy[d, d]        (* square matrix type *)
50              end
51        fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
52    
53        fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
54    
55        fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
56    
57      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel h, [])      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
58    
59        fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
60    
61        fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
62    
63        fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
64    
65      (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
66        fun eigenVec (rator, dim) = let
67              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
68              in
69                fn (y, _, [m]) => let
70                    val v = IL.Var.new("evals", ty)
71                    in
72                      [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
73                    end
74              end
75        fun eigenVal (rator, dim) = let
76              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
77              in
78                fn (y, _, [m]) => let
79                    val v = IL.Var.new("evecs", ty)
80                    in
81                      [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
82                    end
83              end
84    
85    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
86      val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assign list) VTbl.hash_table = let      val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
87            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
88              val insert = VTbl.insert tbl
89            in            in
90              List.app (VTbl.insert tbl) [              List.app insert [
91                  (BV.add_ii,             simpleOp(Op.Add Op.IntTy)),                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
92                    (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
93                    (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
94                    (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
95                    (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
96                    (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
97                    (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
98                    (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
99                    (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
100                    (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
101                    (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
102                    (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
103                    (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
104                    (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
105                    (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
106                    (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
107                    (BV.add_ii,             simpleOp(Op.Add DstTy.IntTy)),
108                  (BV.add_tt,             tensorOp Op.Add),                  (BV.add_tt,             tensorOp Op.Add),
109                  (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.Sub Op.IntTy)),                  (BV.add_ff,             fn (y, _, [f, g]) => assign(y, Op.AddField, [f, g])),
110                    (BV.add_fr,             fn (y, _, [f, s]) => assign(y, Op.OffsetField, [f, s])),
111                    (BV.add_rf,             fn (y, _, [s, f]) => assign(y, Op.OffsetField, [f, s])),
112                    (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.Sub DstTy.IntTy)),
113                  (BV.sub_tt,             tensorOp Op.Sub),                  (BV.sub_tt,             tensorOp Op.Sub),
114                  (BV.mul_ii,             simpleOp(Op.Mul Op.IntTy)),                  (BV.sub_ff,             fn (y, _, [f, g]) => assign(y, Op.SubField, [f, g])),
115                  (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(Op.TensorTy[]))),                  (BV.sub_fr,             fn (y, _, [f, s]) => let
116                                              val s' = IL.Var.copy s
117                                              in [
118                                                IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Neg DstTy.realTy, [s])),
119                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f, s']))
120                                              ] end),
121                    (BV.sub_rf,             fn (y, _, [s, f]) => let
122                                              val f' = IL.Var.copy f
123                                              in [
124                                                IL.ASSGN(f', IL.OP(Op.NegField, [f])),
125                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f', s]))
126                                              ] end),
127                    (BV.mul_ii,             simpleOp(Op.Mul DstTy.IntTy)),
128                    (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(DstTy.realTy))),
129                  (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),                  (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),
130                  (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),                  (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),
131                  (BV.div_ii,             simpleOp(Op.Div Op.IntTy)),                  (BV.mul_rf,             fn (y, _, [s, f]) => assign(y, Op.ScaleField, [s, f])),
132                  (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div(Op.TensorTy[]))),                  (BV.mul_fr,             fn (y, _, [f, s]) => assign(y, Op.ScaleField, [s, f])),
133                  (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),                  (BV.div_ii,             simpleOp(Op.Div DstTy.IntTy)),
134                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT Op.IntTy)),                  (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div DstTy.realTy)),
135                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT(Op.TensorTy[]))),                  (BV.div_tr,             fn (y, [sv], [x, s]) => let
136                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE Op.IntTy)),                                            val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
137                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE(Op.TensorTy[]))),                                            val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
138                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE Op.IntTy)),                                            in [
139                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(Op.TensorTy[]))),                                              IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
140                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT Op.IntTy)),                                              IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
141                  (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(Op.TensorTy[]))),                                              IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Scale(shapeVarToTensor sv), [s', x]))
142                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ Op.BoolTy)),                                            ] end),
143                  (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ Op.IntTy)),                  (BV.div_fr,             fn (y, _, [f, s]) => let
144                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ Op.StringTy)),                                            val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
145                  (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(Op.TensorTy[]))),                                            val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
146                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ Op.BoolTy)),                                            in [
147                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ Op.IntTy)),                                              IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
148                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ Op.StringTy)),                                              IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
149                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(Op.TensorTy[]))),                                              IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.ScaleField, [s', f]))
150                  (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg Op.IntTy)),                                            ] end),
151                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
152                    (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
153                    (BV.curl2D,             fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CurlField 2, xs)),
154                    (BV.curl3D,             fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CurlField 3, xs)),
155                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, dv, _], xs) =>
156                                              assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
157                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>
158                                              assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), [v, k])),
159                    (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),
160                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),
161                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
162                  (BV.op_at,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Probe, xs)),                  (BV.op_probe,           fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
163                                              assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs)),
164                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),
165                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),                  (BV.op_Dotimes,         fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),
166                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
167                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
168                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
169                                              (* end case *))),
170                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
171  (*                  (BV.op_cross,           simpleOp Op.Cross),
172                  (BV.op_subscript,       fn (y, [SK, NK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_outer,           fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
173  *)                                            val d1 = pruneDim(MV.toDim dv1)
174                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),                                            val d2 = pruneDim(MV.toDim dv2)
175                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),                                            in
176                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),                                              assign (y, Op.Outer(DstTy.tensorTy[d1, d2]), xs)
177                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                                            end),
178                  (BV.fn_inside,          fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Inside, xs)),                  (BV.op_inner,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
179  (*                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
180                  (BV.fn_load,            fn (y, [NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                                            val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
181  *)                                            val rator = (case (dd1, dd2)
182                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Min),                                                   of ([d], [d']) => Op.Dot ty1
183                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Max),                                                    | ([d1], [d1', d2]) => Op.MulVecMat ty2
184                                                      | ([d1, d2], [d2']) => Op.MulMatVec ty1
185                                                      | ([d1, d2], [d2', d3]) => Op.MulMatMat(ty1, ty2)
186                                                      | ([d1], [d1', d2, d3]) => Op.MulVecTen3 ty2
187                                                      | ([d1, d2, d3], [d3']) => Op.MulTen3Vec ty1
188                                                      | _ => raise Fail(concat[
189                                                            "unsupported inner-product: ",
190                                                            DstTy.toString ty1, " * ", DstTy.toString ty2
191                                                          ])
192                                                    (* end case *))
193                                              in
194                                                assign (y, rator, xs)
195                                              end),
196                    (BV.op_colon,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
197                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
198                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
199                                              in
200                                                assign (y, Op.ColonMul(ty1, ty2), xs)
201                                              end),
202                    (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>
203                                              assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
204                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
205                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
206                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
207                    (BV.lerp5,              fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
208                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
209                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
210                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
211                                              in [
212                                                IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
213                                                IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
214                                                IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
215                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
216                                              ] end),
217                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
218                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
219                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
220                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
221                    (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
222                    (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
223                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),
224                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                  (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
225                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
226                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),                  (BV.fn_trace,           fn (y, [dv], xs) => assign(y, Op.Trace(dimVarToMatrix dv), xs)),
227                    (BV.fn_transpose,       fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
228                                              assign(y, Op.Transpose(dimVarToInt dv1, dimVarToInt dv2), xs)),
229                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
230                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
231                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
232                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
233                    (BV.kn_c4hexic,         kernel Kernel.c4hexic),
234                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
235                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal)(*,                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
236                  (BV.input,              fn (y, [TK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
237                  (BV.optInput,           fn (y, [TK], xs) => ??) (*FIXME*)                  (BV.identity,           fn (y, [dv], []) =>
238  *)                                            assign(y, Op.Identity(pruneDim(MV.toDim dv)), [])),
239                    (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
240                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
241                    (BV.subscript,          fn (y, [tv, dv], args) =>
242                                              assign(y,
243                                                Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
244                                                args))
245                ];                ];
246              (* add C math functions *)
247                List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
248              tbl              tbl
249            end            end
250    
251      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
252             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
253              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown function " ^ Var.nameOf f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
254            (* end case *))            (* end case *))
255    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
256    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
257    
258    end    end

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