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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 183, Wed Jul 28 16:28:10 2010 UTC branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml revision 2381, Sat Jun 8 01:48:52 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 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        structure EinOp= Examples
29    
30      fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSIGN(y, IL.OP(rator, xs))]      fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
31               of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
32                | ty => TranslateTy.tr ty
33              (* end case *))
34    
35      fun simpleOP rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
36               of (Ty.DimConst n) => n
37                | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
38              (* end case *))
39    
40      fun tensorOP rator (y, [sv], xs) = (case TU.prunShape(MV.toShape sv)      fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
41             of Ty.Shape dd => assign (y, IP.OP(rator(Op.TensorTy dd), xs))             of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
42              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
43            (* end case *))            (* end case *))
44    
45      val tbl = let      fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
46            val tbl = Var.Tbl.mkTable (128, Fail "Translate table")      fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
47        fun dimVarToMatrix dv = let
48              val d = dimVarToInt dv
49              in
50                DstTy.tensorTy[d, d]        (* square matrix type *)
51              end
52        fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
53    
54        fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
55    
56        fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
57    
58        fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
59    
60        fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
61    
62        fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
63    
64        fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
65    
66      (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
67        fun eigenVec (rator, dim) = let
68              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
69              in
70                fn (y, _, [m]) => let
71                    val v = IL.Var.new("evals", ty)
72            in            in
73              List.app (Var.Tbl.insert tbl) [                    [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
74                  (add_ii,        simpleOp(OP.Add OP.IntTy)),                  end
75                  (add_tt,        tensorOp OP.Add),            end
76                  (sub_ii,        simpleOp(OP.Sub OP.IntTy)),      fun eigenVal (rator, dim) = let
77                  (sub_tt,        tensorOp OP.Sub),            val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
78                  (mul_ii,        simpleOp(OP.Mul OP.IntTy)),            in
79                  (mul_rr,        simpleOp(OP.Mul(OP.TensorTy[]))),              fn (y, _, [m]) => let
80                  (mul_rt,        tensorOp OP.Scale),                  val v = IL.Var.new("evecs", ty)
81                  (mul_tr,        fn (y, sv, [t, r]) => tensorOp OP.Scale (y, sv, [r, t])),                  in
82                  (div_ii,        simpleOp(OP.Div OP.IntTy)),                    [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
83                  (div_rr,        simpleOp(OP.Div(OP.TensorTy[]))),                  end
84                  (div_tr,        fn (y, [SK], xs) => ??), (*FIXME*)            end
85                  (lt_ii,         simpleOp(OP.LT OP.IntTy)),  
86                  (lt_rr,         simpleOp(OP.LT(OP.TensorTy[]))),      fun assignEin(*hmm*)
87                  (lte_ii,        simpleOp(OP.LTE OP.IntTy)),  
88                  (lte_rr,        simpleOp(OP.LTE(OP.TensorTy[]))),  
89                  (gte_ii,        simpleOp(OP.GTE OP.IntTy)),      fun createTenEin(operator, sv)=S.transform(operator,[len(sv), sv])
90                  (gte_rr,        simpleOp(OP.GTE(OP.TensorTy[]))),      fun createFldEin(operator, f)=S.transform(operator,[  ])
91                  (gt_ii,         simpleOp(OP.GT OP.IntTy)),  
92                  (gt_rr,         simpleOp(OP.GT(OP.TensorTy[]))),      fun ScaGenToEin  rator(y, [],xs)= assignEin (y,S.transform(rator,[]), xs)
93                  (equ_bb,        simpleOp(OP.EQ OP.BoolTy)),      fun GenToEin rator(y,[sv],xs)= assignEin(y,createTenEin(rator,sv),xs)
94                  (equ_ii,        simpleOp(OP.EQ OP.IntTy)),  
95                  (equ_ss,        simpleOp(OP.EQ OP.StringTy)),    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
96                  (equ_rr,        simpleOp(OP.EQ(OP.TensorTy[]))),      val tbl : ((IL.var * Ty.meta_var list * IL.var list) -> IL.assignment list) VTbl.hash_table = let
97                  (neq_bb,        simpleOp(OP.NEQ OP.BoolTy)),            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
98                  (neq_ii,        simpleOp(OP.NEQ OP.IntTy)),            val insert = VTbl.insert tbl
99                  (neq_ss,        simpleOp(OP.NEQ OP.StringTy)),            in
100                  (neq_rr,        simpleOp(OP.NEQ(OP.TensorTy[]))),              List.app insert [
101                  (neg_i,         simpleOp(OP.Neg OP.IntTy)),                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
102                  (neg_t,         tensorOp OP.Neg),                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
103                  (neg_f,         fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
104                  (op_at,         fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
105                  (op_D,          fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
106                  (op_norm,       tensorOp OP.Norm),                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
107                  (op_not,        simpleOp OP.Not),                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
108                  (op_subscript,  fn (y, [SK, NK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
109                  (fn_CL,         fn (y, [N3, N3], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
110                  (fn_convolve,   fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
111                  (fn_cos,        simpleOp OP.Cos),                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
112                  (fn_dot,        fn (y, [dv], xs) => (case TU.pruneDim(MV.toDim dv)                  (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
113                                     of Ty.DimConst d => assign (y, OP.Dot(OP.TensorTy[d]), xs)                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
114                                      | dim => raise Fail("unresolved dimension "^TU.dimToString dim)                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
115                    (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
116                    (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
117    
118                        (* Changed*)
119    
120                    (BV.add_ii,             ScaGenToEin(EinOp.addScalars)),
121                    (BV.add_tt,             GenToEin(EinOp.addTensors)),
122    
123                        (*Ein*)
124                    (BV.add_ff,             fn (y, _, [f, g])
125                                                =>assignEin(y, createFldEin(EinOp.addField,f ), [f, g])),
126                    (BV.add_fr,             fn (y, _, [f, s])
127                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
128                    (BV.add_rf,             fn (y, _, [s, f])
129                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
130    
131                    (BV.sub_ii,             ScaGenToEin(EinOp.subScalars)), (*DstTy.IntTy*)
132                    (BV.sub_tt,             GenToEin(EinOp.subTensor)),
133                    (BV.sub_ff,             fn (y, _, [f, g])
134                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.subField,f), [f, g])),
135    
136                    (* UnChanged*)
137                    (BV.sub_fr,             fn (y, _, [f, s]) => let
138                                              val s' = IL.Var.copy s
139                                              in [
140                                                IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Neg DstTy.realTy, [s])),
141                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f, s']))
142                                              ] end),
143    
144                    (BV.sub_rf,             fn (y, _, [s, f]) => let
145                                              val f' = IL.Var.copy f
146                                              in [
147                                                IL.ASSGN(f', IL.OP(Op.NegField, [f])),
148                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f', s]))
149                                              ] end),
150                             (* Changed*)
151                    (BV.mul_ii,             ScaGenToEin(EinOp.scalarxscalar)),
152                    (BV.mul_rr,             ScaGenToEin(EinOp.scalarxscalar)),
153                    (BV.mul_rt,             GenToEin(EinOp.scaleTensor)),    (*tensorOp Op.Scale),*)
154    
155                    (BV.mul_tr,             fn (y, sv, [t, r])
156                                                =>assignEin(y,createTenEin(EinOp.scaleTensor, sv), [r,t])
157    
158    
159                    (BV.mul_rf,             fn (y, _, [s, f]) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField,f), [s, f])),
160                    (BV.mul_fr,             fn (y, _, [f, s]) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField,f), [s, f])),
161    
162                             (* UnChanged*)
163    
164                    (BV.div_ii,             simpleOp(Op.Div DstTy.IntTy)),
165                    (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div DstTy.realTy)),
166                    (BV.div_tr,             fn (y, [sv], [x, s]) => let
167                                              val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
168                                              val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
169                                              in [
170                                                IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
171                                                IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
172                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.Scale(shapeVarToTensor sv), [s', x]))
173                                              ] end),
174                    (BV.div_fr,             fn (y, _, [f, s]) => let
175                                              val one = IL.Var.new("one", DstTy.realTy)
176                                              val s' = IL.Var.new("sInv", DstTy.realTy)
177                                              in [
178                                                IL.ASSGN(one, IL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
179                                                IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [one, s])),
180                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.ScaleField, [s', f]))
181                                              ] end),
182                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
183                    (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
184    
185                            (* Changed*)
186                    (BV.curl2D,             fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl2d, xs)),
187                    (BV.curl3D,             fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl3d, xs)),
188    
189    
190                             (* UnChanged*)
191                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, dv, _], xs) =>
192                                              assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
193                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>
194                                              assign(y, Op.Field(pruneDim(MV.toDim dv)), [v, k])),
195    
196    
197                    (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),
198                    (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),
199                    (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
200                    (BV.op_probe,           fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
201                                              assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs)),
202    
203                             (* Changed*)
204                    (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Grad,xs), xs)),
205                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Divergence,xs), xs)),
206    
207                             (* UnChanged*)
208                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
209                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
210                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
211                                    (* end case *))),                                    (* end case *))),
212                  (fn_inside,     fn (y, [DK, NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
213                  (fn_load,       fn (y, [NK, SK], xs) => ??), (*FIXME*)  
214                  (fn_max,        simpleOp Op.Min),                           (* Changed*)
215                  (fn_min,        simpleOp OP.Max),                  (BV.op_cross,           fn(y, _ , xs )=> assignEin(y,EinOp.crossProductE ,xs)
216                  (fn_modulate,   fn (y, [NK], xs) => ??), (*FIXME*)                  (BV.op_outer,           fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
217                  (fn_pow,        simpleOp OP.Pow),                                            val d1 = pruneDim(MV.toDim dv1)
218                  (fn_principleEvec,      fn (y, [NK], xs) => ??), (*FIXME*)                                            val d2 = pruneDim(MV.toDim dv2)
219                  (fn_sin,        simpleOp OP.Sin),                                            in assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[(length(d1),d1), (length(d2),d2)]),xs)
220                  (kn_bspln3,     fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                                            end
221                  (kn_bspln5,     fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                                              (*Here, d1, d2 is an int, but we want a list.*)
222                  (kn_ctmr,       fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)  
223                  (kn_tent,       fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                  (* Assuming dd1, ddd2 are lists of dimensions*)
224                  (i2r,           fn (y, [], xs) => ??, (*FIXME*)                  (BV.op_inner,        fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
225                  (input,         fn (y, [TK], xs) => ??) (*FIXME*)                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
226                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
227                                              val ilist=  [(length(dd1)-1, List.take(dd1, length(dd1)-1) ) ,
228                                                    ( length(dd2)-1, tl(dd2)),
229                                                    ( 0, [hd(dd2)]) ]
230                                              in assignEin(y, S.tranform(EinOp.innerProduct, ilist),xs) end),
231    
232    
233                    (BV.op_colon,         fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
234                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
235                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
236                                              val ilist=    [ (length(dd1)-2 ,  List.take(q, length(q)-2)) ,
237                                                    ( length(dd2)-2 , tl(tl(dd2))),
238                                                    (_, List.take(dd2,2))]
239                                             in  assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist),xs) end),
240    
241    
242                                (* UnChanged*)
243                    (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>
244                                              assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
245                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
246                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
247                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
248                    (BV.lerp5,              fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
249                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
250                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
251                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
252                                              in [
253                                                IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
254                                                IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
255                                                IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
256                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
257                                              ] end),
258                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
259                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
260                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
261                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
262                    (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
263                    (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
264                    (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),
265                    (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
266                    (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
267    
268                            (* Changed*)
269                    (BV.fn_trace,           fn (y, [dv], xs) => (let
270                             val i=pruneDim(MV.toDim dv)  (* (dimVarToMatrix dv)*)
271                            (*we need i to be the dimension n of an n xn matrix*)
272                            in  assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [1,i]),xs)  end)
273    
274                            (* UnChanged*)
275                    (BV.fn_transpose,       fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
276                                              assign(y, Op.Transpose(dimVarToInt dv1, dimVarToInt dv2), xs)),
277                    (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
278                    (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
279                    (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
280                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
281                    (BV.kn_c4hexic,         kernel Kernel.c4hexic),
282                    (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
283                    (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
284                    (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
285    
286                            (* Changed*)
287                    (BV.identity,           fn (y, [dv], []) =>(let
288                                            val i=pruneDim(MV.toDim dv)
289                                            (*we need i to be the dimension n of an n xn matrix*)
290                                            in  assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[(1,i),(1,i)]),[]) end)),
291    
292                            (* UnChanged*)
293                    (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
294                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
295                    (BV.subscript,          fn (y, [tv, dv], args) =>
296                                              assign(y,
297                                                Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
298                                                args))
299                ];                ];
300              (* add C math functions *)
301                List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
302              tbl              tbl
303            end            end
304    
305      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case Var.Tbl.find tbl f      fun translate (y, f, mvs, xs) = (case VTbl.find tbl f
306             of SOME transFn => transFn(mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
307              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown function " ^ Var.toString f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
308            (* end case *))            (* end case *))
309    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
310    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
311    
312    end    end

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