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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 2490, Mon Oct 21 21:17:25 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 12  Line 12 
12     * to the instantiated meta variables mvs) to a list of SSA assignments in     * to the instantiated meta variables mvs) to a list of SSA assignments in
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 * SimpleTypes.meta_arg 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 = SimpleTypes
     structure TU = TypeUtil  
     structure MV = MetaVar  
25      structure VTbl = Var.Tbl      structure VTbl = Var.Tbl
26        structure EinOp = Operators
27        structure S = Specialize
28    
29      fun assign (y, rator, xs) = [(y, IL.OP(rator, xs))]      fun trType (Ty.TY ty) = TranslateTy.tr ty
30          | trType _ = raise Fail "expected type"
31        fun dimVarToInt (Ty.DIM d) = d
32          | dimVarToInt _ = raise Fail "expected dim"
33        fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
34        fun dimVarToMatrix dv = let
35              val d = dimVarToInt dv
36              in
37                DstTy.tensorTy[d, d]        (* square matrix type *)
38              end
39        fun shapeVarToTensor (Ty.SHAPE shp) = DstTy.tensorTy shp
40          | shapeVarToTensor _ = raise Fail "expected shape"
41    
42        fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
43    
44        fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
45    
46      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
47    
48      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d      fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
49             of (Ty.DimConst n) => n  
50              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
51            (* end case *))  
52        fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
53    
54      fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)    (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
55             of Ty.Shape dd =>      fun eigenVec (rator, dim) = let
56                  assign (y, rator(Op.TensorTy(List.map pruneDim dd)), xs)            val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
57              in
58                fn (y, _, [m]) => let
59                    val v = IL.Var.new("evals", ty)
60                    in
61                      [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
62                    end
63              end
64        fun eigenVal (rator, dim) = let
65              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
66              in
67                fn (y, _, [m]) => let
68                    val v = IL.Var.new("evecs", ty)
69                    in
70                      [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
71                    end
72              end
73    
74        fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))]
75    
76        fun assignEin2 (y, rator, xs) = IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))
77    
78        fun simpleEinOp rator (y, _,xs) = assignEin(y, rator, xs)
79    
80        fun peelFieldSK SK = [2]  (*(case TU.pruneShape(MV.toShape SK)
81                of Ty.Shape dd =>  List.map pruneDim dd
82              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
83            (* end case *))              (* end case *))*)
84    
85        fun tensorEinOp einop (y, [SK], xs) = let
86              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
87              val rator =S.transform(einop,[dd1],[])
88              in
89                assignEin(y, rator,xs)
90              end
91    
92        fun scalarField (einop, paramarg, y, xs) = let
93              val paramarg' = List.map dimVarToInt  paramarg(*[2]*)
94              val rator = S.transform(einop, [[]], paramarg')
95              in
96                assignEin(y, rator, xs)
97              end
98    
99        fun singleField (SK, einop, paramarg, y, xs) = let
100              val s=peelFieldSK SK
101              val paramarg'= List.map dimVarToInt paramarg (*[2]*)
102              val rator= S.transform(einop, [s],paramarg')
103              in
104                assignEin(y, rator, xs)
105              end
106    
107      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) =  (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
           assign (y, rator(Op.TensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]), xs)  
108    
109      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel h, [])  (*DK- SK-shape,NK-dim *)
110    
111    (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
112    
113    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
114      val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assign list) VTbl.hash_table = let      val tbl : ((IL.var * Ty.meta_arg list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
115            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
116              val insert = VTbl.insert tbl
117              in
118                List.app insert [
119                    (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
120                    (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
121                    (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
122                    (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
123                    (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
124                    (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
125                    (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
126                    (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
127                    (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
128                    (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
129                    (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
130                    (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
131                    (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
132                    (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
133                    (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
134                    (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
135                    (BV.add_ii,             simpleOp Op.IAdd ),
136                    (BV.add_tt,             tensorEinOp EinOp.addTensor),
137                    (BV.add_ff,             fn (y, [_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.addField, [NK,NK], y, xs)),
138                    (BV.add_fr,             fn (y, [_,NK], xs)=>    scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y, xs)),
139                    (BV.add_rf,             fn (y, [_,NK], [s, f])=>scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y,[f,s])),
140                    (BV.sub_ii,              simpleOp Op.ISub ),
141                    (BV.sub_tt,             tensorEinOp EinOp.subTensor),
142                    (BV.sub_ff,             fn (y, [_,NK,SK], xs)=>singleField(SK,EinOp.subField, [NK,NK],y,xs)),
143                    (BV.sub_fr,             fn (y, [_,NK], xs) =>     scalarField(EinOp.subField,[NK], y,xs)),
144                    (BV.sub_rf,             fn (y, [_,NK], [s, f]) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,[f, s])),
145    
146                    (* CHANGE create negative subtraction*)
147                    (BV.mul_ii,             simpleOp Op.IMul),
148                    (BV.mul_rr,             fn (y,_,args)=>
149                                assignEin(y, EinOp.prodScalar,args)),
150    
151                    (BV.mul_rt,             tensorEinOp EinOp.scaleTensor),
152                    (BV.mul_tr,             fn (y, [SK], [t, r])=>let
153                                             val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
154                                                val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor,[dd1],[])
155            in            in
156              List.app (VTbl.insert tbl) [                                              assignEin(y, rator,[r,t])
157                  (BV.add_ii,             simpleOp(Op.Add Op.IntTy)),                                          end),
158                  (BV.add_tt,             tensorOp Op.Add),  
159                  (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.Sub Op.IntTy)),  
160                  (BV.sub_tt,             tensorOp Op.Sub),  
161                  (BV.mul_ii,             simpleOp(Op.Mul Op.IntTy)),                (BV.mul_rf,             fn (y,[_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.scaleField,[NK],y, xs)),
162                  (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(Op.TensorTy[]))),  
163                  (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),  
164                  (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),  
165                  (BV.div_ii,             simpleOp(Op.Div Op.IntTy)),                  (BV.mul_fr,             fn (y, [_,NK,SK], [f, s])=> singleField(SK,EinOp.scaleField, [NK],y,[s,f])),
166                  (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div(Op.TensorTy[]))),  
167                  (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),                  (BV.div_ii,             simpleOp Op.IDiv),
168                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT Op.IntTy)),                  (BV.div_rr,              fn (y,_,args)=>
169                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT(Op.TensorTy[]))),                              assignEin(y, EinOp.divScalar,args)),
170                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE Op.IntTy)),  
171                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE(Op.TensorTy[]))),                 (BV.div_tr,             tensorEinOp EinOp.divideTensor),
172                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE Op.IntTy)),  
173                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(Op.TensorTy[]))),                  (BV.div_fr,             fn (y, [_,NK,SK], xs) =>singleField(SK,EinOp.divideField, [NK],y, xs)),
174                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT Op.IntTy)),                  (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
175                  (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(Op.TensorTy[]))),                  (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
176                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ Op.BoolTy)),                  (BV.curl2D,             simpleEinOp EinOp.Curl2d),
177                  (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ Op.IntTy)),                  (BV.curl3D,             simpleEinOp EinOp.Curl3d),
178                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ Op.StringTy)),                  (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, NK, SK], xs) => singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,xs)),
179                  (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(Op.TensorTy[]))),                  (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, NK, SK], [k, v]) =>singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,[v,k])),
180                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ Op.BoolTy)),                  (BV.neg_i,              simpleOp Op.INeg),
181                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ Op.IntTy)),                  (BV.neg_t,              tensorEinOp EinOp.negTensor),
182                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ Op.StringTy)),  
183                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(Op.TensorTy[]))),  
184                  (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg Op.IntTy)),                  (BV.neg_f,              fn (y, [_,NK,SK], xs) => singleField(SK,EinOp.negField, [NK],y,xs)),
185                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),  
186                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),                  (BV.op_probe,           fn (y, [_, NK, SK], xs) =>
187                  (BV.op_at,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Probe, xs)),                                          let
188                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),                                              val dv=dimVarToTensor NK  (*Field*)
189                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),                                              val sv=shapeVarToTensor SK (*Position*)
190                                                val dv'=peelFieldSK dv
191                                                val sv'=peelFieldSK sv
192                                                val einop= S.transform(EinOp.probe,[sv',dv'],[2])
193                                            in assignEin(y, einop,xs)
194                                            end),
195                    (BV.op_D,               fn (y, [_, NK], xs) => scalarField(EinOp.Grad,[NK], y,xs)),
196                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, [_, NK, SK, NK2], xs) => singleField(SK,EinOp.Divergence,[NK], y,xs)),
197                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
198                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
199                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
200                                              (* end case *))),
201    
202                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
203  (*                  (BV.op_cross,           simpleEinOp EinOp.crossProduct),
204                  (BV.op_subscript,       fn (y, [SK, NK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_outer,           fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
205  *)                                              val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
206                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),                                              val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
207                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),                                            in
208                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),                                              assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[d1,d2],[]),xs)
209                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                                            end),
210                  (BV.fn_inside,          fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Inside, xs)),                  (BV.op_inner,        fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
211  (*                                              let
212                  (BV.fn_load,            fn (y, [NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                                                  val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
213  *)                                                  val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
214                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Min),                                                  val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
215                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Max),                                                  val beta=  tl(dd2)
216                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),                                                  val i =hd(dd2)
217                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                                                  val ilist=  [alpha, beta, [i]]
218                                              in
219                                                assignEin(y, S.transform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)
220                                            end),
221    
222                    (BV.op_colon,         fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
223                                                let
224                                                    val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
225                                                    val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
226                                                    val m= List.take(dd2,2)
227                                                    val i=hd(m)
228                                                    val j=tl(m)
229                                                    val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-2)
230                                                    val beta=tl(tl(dd2))
231                                                    val ilist=[alpha, beta, [i], j]
232                                                in
233                                                    assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)
234                                                end),
235    
236                    (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>
237                                              assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
238                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
239                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
240                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
241                    (BV.lerp5,         fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) =>let
242                        (*assignEin(y, EinOp.subScalar,[x,x0])),*)
243    
244                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
245                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
246                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
247                                              in [
248                                                assignEin2(t1, EinOp.subScalar,[x,x0]),
249                                                assignEin2(t2, EinOp.subScalar,[x1,x0]),
250                                                assignEin2(t3, EinOp.divScalar,[t1,t2]),
251    
252                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
253                                              ] end),
254                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
255                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
256                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
257                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
258                    (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
259                    (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
260                    (BV.fn_modulate,        fn (y, _, xs) => assign (y, Op.IMul, xs)),
261                    (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
262                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
263                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),  
264                    (BV.fn_trace,           fn (y, [dv], xs) => let
265                                                val d=dimVarToInt dv
266                                            in
267                                                assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [[d]],[]),xs)
268                                            end),
269                    (BV.fn_transpose,       fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
270                                                val d1=dimVarToInt dv1
271                                                val d2=dimVarToInt dv2
272                                            in
273                                                assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]),xs)
274                                            end),
275                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
276                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
277                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
278                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
279                    (BV.kn_c4hexic,         kernel Kernel.c4hexic),
280                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
281                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal)(*,                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
282                  (BV.input,              fn (y, [TK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
283                  (BV.optInput,           fn (y, [TK], xs) => ??) (*FIXME*)                  (BV.identity,           fn (y, [dv], xs) =>let
284                                                val d=dimVarToInt dv
285                                            in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[[d],[d]],[]),xs)
286                                            end),
287                 (*   (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
288                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),*)
289                    (BV.subscript,          fn (y, [tv, dv], xs) =>
290                                              assign(y,
291                                                Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
292                                                xs))
293    (*,
294                      (BV.dynSubscript,     fn (y, [tv], args) =>
295                                              assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))
296  *)  *)
297                ];                ];
298              (* add C math functions *)
299                List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
300              tbl              tbl
301            end            end
302    
303      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
304             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
305              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown function " ^ Var.nameOf f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
306            (* end case *))            (* end case *))
307    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
308    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
309    
310    end    end

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