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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 2584, Tue Apr 15 03:22:58 2014 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    
27      fun assign (y, rator, xs) = [(y, IL.OP(rator, xs))]      structure mk= mkOperators
28    
29        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      (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
55        fun eigenVec (rator, dim) = let
56              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  simpleEOp rator (y, _,xs) = [assignEin(y, rator, xs)]
77    
     fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)  
            of Ty.Shape dd =>  
                 assign (y, rator(Op.TensorTy(List.map pruneDim dd)), xs)  
             | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)  
           (* end case *))  
78    
     fun vectorOp rator (y, [dv], xs) =  
           assign (y, rator(Op.TensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]), xs)  
79    
80      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel h, [])  
81    
82    (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
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 : ((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
86            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
87              val insert = VTbl.insert tbl
88              in
89                List.app insert [
90                    (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
91                    (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
92                    (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
93                    (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
94                    (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
95                    (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
96                    (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
97                    (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
98                    (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
99                    (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
100                    (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
101                    (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
102                    (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
103                    (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
104                    (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
105                    (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
106                    (BV.add_ii,             simpleOp Op.IAdd),
107                    (BV.add_tt,             fn (y, [shp], xs) => let
108                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
109                                            val rator =mk.addTen(dd1)
110                                            in
111                                                [assignEin(y, rator,xs)]
112                                            end),
113                    (BV.add_ff,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
114                                                [assignEin(y, mk.addField(d, dd),xs)]),
115    
116                    (BV.add_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d], [f,s]) =>
117                                                [assignEin(y, mk.addTenField(d),[s,f])]),
118    
119                    (BV.add_rf,             fn (y, [_,Ty.DIM d], xs) =>
120                                                [assignEin(y, mk.addTenField(d),xs)]),
121    
122    
123                    (BV.sub_ii,             simpleOp Op.ISub),
124                    (BV.sub_tt,             fn (y, [shp], xs) => let
125                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
126                                            val rator =mk.subTen(dd1)
127                                            in
128                                                [assignEin(y, rator,xs)]
129                                            end),
130                    (BV.sub_ff,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
131                                                  [assignEin(y, mk.subField(d, dd),xs)]),
132    
133    
134                    (BV.sub_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d], xs) =>
135                                                [assignEin(y, mk.subFieldTen(d),xs)]),
136    
137                    (BV.sub_rf,             fn (y, [_,Ty.DIM d], xs) =>
138                                              [assignEin(y, mk.subTenField(d),xs)]),
139    
140                    (BV.mul_ii,             simpleOp Op.IMul),
141                    (BV.mul_rr,             fn (y,_,args) => [assignEin(y, mk.prodScalar,args)]),
142                    (BV.mul_rt,             fn (y, [shp], xs) => let
143                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
144                                            val rator =mk.scaleTen(dd1)
145                                            in
146                                                [assignEin(y, rator,xs)]
147                                            end),
148                    (BV.mul_tr,             fn (y, [shp], [t, r]) => let
149                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
150                                              val rator = mk.scaleTen dd1
151                                              in
152                                                [assignEin(y, rator,[r,t])]
153                                              end),
154                    (BV.mul_rf,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
155                                                [assignEin(y, mk.scaleField(d, dd),xs)]),
156                    (BV.mul_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], [f, s]) =>
157                                                [assignEin(y, mk.scaleField(d, dd),[s,f])]),
158    (*MARK-mul_ff*)
159                    (BV.mul_ss,             fn (y, [_,Ty.DIM d], xs) =>
160                                            [assignEin(y, mk.mulFieldss d,xs)]),
161                    (BV.mul_sf,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
162                                                [assignEin(y, mk.mulFieldsf(d,dd),xs)]),
163                    (BV.mul_fs,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], [f,s]) =>
164                                            [assignEin(y, mk.mulFieldsf(d,dd),[s,f])]),
165    
166                    (BV.div_ii,             simpleOp Op.IDiv),
167                    (BV.div_rr,             fn (y,_,args) => [assignEin(y, mk.divScalar,args)]),
168                    (BV.div_tr,             fn (y, [shp], xs) => let
169                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
170                                            val rator =mk.divTen(dd1)
171                                            in
172                                                [assignEin(y, rator,xs)]
173                                            end),
174                    (BV.div_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
175                                                [assignEin(y, mk.divideField(d, dd),xs)]),
176                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
177                    (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
178                    (BV.curl2D,              simpleEOp mk.curl2d),
179                    (BV.curl3D,              simpleEOp mk.curl3d),
180                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, Ty.DIM d,  Ty.SHAPE dd], xs) =>
181                                               [assignEin(y, mk.conv(d, dd),xs)]),
182                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, Ty.DIM d,  Ty.SHAPE dd], [k, v]) =>
183                                                 [assignEin(y, mk.conv(d, dd),[v,k])]),
184                    (BV.neg_i,              simpleOp Op.INeg),
185                    (BV.neg_t,              fn (y, [shp], xs) => let
186                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
187                                            val rator =mk.negTen(dd1)
188                                            in
189                                                [assignEin(y, rator,xs)]
190                                            end),
191                    (BV.neg_f,              fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
192                                            [assignEin(y, mk.negField(d, dd),xs)]),
193                    (BV.op_probe,           fn (y, [_, Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
194                                                [assignEin(y, (mk.probe(dd,d)),xs)]),
195                    (BV.op_D,               fn (y, [_, Ty.DIM d], xs) =>  [assignEin(y, mk.grad([d]),xs)]),
196    
197                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, [_, Ty.DIM d1, Ty.SHAPE dd, Ty.DIM d2], xs) => let
198                                        val x= print (String.concat[" d1:",Int.toString(d1)," d2:",Int.toString(d2),
199                                            " shape:",Int.toString(length(dd)), "\n"])
200                                            val g=print "*******\n"
201                                            val gg2=print(Int.toString(length(xs)))
202                            in
203                                        [assignEin(y, mk.dotimes(d1, dd@[d2]),xs)] end ),
204                    (BV.op_Ddot,         fn (y, [_, Ty.DIM d1,  Ty.SHAPE dd, Ty.DIM d2], xs) =>let
205                                            val g=print "*******\n"
206                                            val gg2=print(Int.toString(length(xs)))
207            in            in
208              List.app (VTbl.insert tbl) [                                          [assignEin(y, mk.divergence(d1, dd),xs)] end ),
209                  (BV.add_ii,             simpleOp(Op.Add Op.IntTy)),  
210                  (BV.add_tt,             tensorOp Op.Add),  
211                  (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.Sub Op.IntTy)),                  (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
212                  (BV.sub_tt,             tensorOp Op.Sub),                                             of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
213                  (BV.mul_ii,             simpleOp(Op.Mul Op.IntTy)),                                              | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
214                  (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(Op.TensorTy[]))),                                            (* end case *))),
                 (BV.mul_rt,             tensorOp Op.Scale),  
                 (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp Op.Scale (y, sv, [r, t])),  
                 (BV.div_ii,             simpleOp(Op.Div Op.IntTy)),  
                 (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),  
                 (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT Op.IntTy)),  
                 (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE Op.IntTy)),  
                 (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE Op.IntTy)),  
                 (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT Op.IntTy)),  
                 (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ Op.BoolTy)),  
                 (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ Op.IntTy)),  
                 (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ Op.StringTy)),  
                 (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ Op.BoolTy)),  
                 (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ Op.IntTy)),  
                 (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ Op.StringTy)),  
                 (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(Op.TensorTy[]))),  
                 (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg Op.IntTy)),  
                 (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),  
                 (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),  
                 (BV.op_at,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Probe, xs)),  
                 (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),  
                 (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),  
215                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
216  (*                  (BV.op_cross,            simpleEOp mk.crossProduct),
217                  (BV.op_subscript,       fn (y, [SK, NK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_outer,           fn (y, [Ty.DIM d1, Ty.DIM d2], xs) =>
218  *)                                  [assignEin(y, (mk.outerProduct(d1, d2)), xs)]),
219                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),               (*   (BV,op_outerField,      fn (y, _, xs)=>
220                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),                                          []),*)
221                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),                  (BV.op_inner,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
222                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor sh1
223                  (BV.fn_inside,          fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Inside, xs)),                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = shapeVarToTensor sh2
224  (*                                          in
225                  (BV.fn_load,            fn (y, [NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                                              [assignEin(y, (mk.innerProduct(dd1,dd2)),xs)]
226  *)                                          end),
227                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Min),  
228                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Max),                  (BV.op_innerField,           fn (y,  _, xs) =>
229                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),  
230                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                                                  [assignEin(y, mk.addField(2, []),xs)]),
231    
232                    (BV.op_colon,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
233                                                val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor sh1
234                                                val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = shapeVarToTensor sh2
235                                            in
236                                                [assignEin(y, (mk.doubleDot(dd1,dd2)),xs)]
237                                            end),
238                    (BV.fn_inside,          fn (y, [_, Ty.DIM d, _], xs) => assign(y, Op.Inside d, xs)),
239                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
240                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
241                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
242                    (BV.lerp5,              fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
243                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
244                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
245                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
246                                              in [
247                                                assignEin(t1, mk.subScalar,[x,x0]),
248                                                assignEin(t2, mk.subScalar,[x1,x0]),
249                                                assignEin(t3, mk.divScalar,[t1,t2]),
250                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
251                                              ] end),
252                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
253                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
254                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
255                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
256                    (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
257                    (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
258    
259                    (*  modulate is vector * vector pointwise multiplication *)
260                    (BV.fn_modulate,        fn (y,[Ty.DIM dd1], xs) =>
261                                    [assignEin(y, (mk.modulate dd1),xs)]),
262                    (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
263                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
264                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),                  (BV.fn_trace,           fn (y, [Ty.DIM d], xs) =>
265                                              [assignEin(y,(mk.trace d), xs)]),
266                    (BV.fn_transpose,       fn (y, [Ty.DIM d1, Ty.DIM d2], xs) =>
267                                              [assignEin(y, (mk.transpose [d1,d2]), xs)]),
268                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
269                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
270                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
271                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
272                    (BV.kn_c4hexic,         kernel Kernel.c4hexic),
273                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
274                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal)(*,                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
275                  (BV.input,              fn (y, [TK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
276                  (BV.optInput,           fn (y, [TK], xs) => ??) (*FIXME*)                  (BV.identity,           fn (y, [Ty.DIM d], xs) =>
277                                              [assignEin(y, (mk.identity d), xs)]),
278                 (*   (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
279                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),*)
280                    (BV.subscript,          fn (y, [ty, Ty.DIM d], xs) =>
281                                              assign (y, Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(trType ty, d)), xs))
282    (*,
283                      (BV.dynSubscript,     fn (y, [tv], args) =>
284                                              assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))
285  *)  *)
286                ];                ];
287              (* add C math functions *)
288                List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
289              tbl              tbl
290            end            end
291    
292      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
293             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
294              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown function " ^ Var.nameOf f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
295            (* end case *))            (* end case *))
296    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
297    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
298    
299    end    end

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