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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 407, Fri Oct 15 12:27:09 2010 UTC branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml revision 2485, Mon Oct 21 16:34:57 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    
# Line 25  Line 25 
25      structure TU = TypeUtil      structure TU = TypeUtil
26      structure MV = MetaVar      structure MV = MetaVar
27      structure VTbl = Var.Tbl      structure VTbl = Var.Tbl
28        structure EinOp= Operators
29        structure S=Specialize
30    
31        fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
32               of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
33                | ty => TranslateTy.tr ty
34              (* end case *))
35    
36      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
37             of (Ty.DimConst n) => n             of (Ty.DimConst n) => n
38              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
39            (* end case *))            (* end case *))
40    
41    
42    
43      fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)      fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)
44             of Ty.Shape dd => DstTy.TensorTy(List.map pruneDim dd)          of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)
45              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
46            (* end case *))            (* end case *))
47    
     fun dimVarToTensor dv = DstTy.TensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]  
     fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv  
48    
49      fun assign (y, rator, xs) = [(y, IL.OP(rator, xs))]      fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
50        fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
51        fun dimVarToMatrix dv = let
52              val d = dimVarToInt dv
53              in
54                DstTy.tensorTy[d, d]        (* square matrix type *)
55              end
56    
57    
58        fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
59    
60        fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
61    
62      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
63            fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
64    
65    
66      fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)      fun tensorOp rator (y, [sv], xs) = assign (y, rator(shapeVarToTensor sv), xs)
67    
68      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
69    
70      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel h, [])      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
71    
72      (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
73        fun eigenVec (rator, dim) = let
74              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
75              in
76                fn (y, _, [m]) => let
77                    val v = IL.Var.new("evals", ty)
78                    in
79                      [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
80                    end
81              end
82        fun eigenVal (rator, dim) = let
83              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
84              in
85                fn (y, _, [m]) => let
86                    val v = IL.Var.new("evecs", ty)
87                    in
88                      [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
89                    end
90              end
91    
92    
93    
94    
95    
96        fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))]
97    
98        fun assignEin2 (y, rator, xs) = IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(rator, xs))
99    
100        fun simpleEinOp rator (y, _,xs) = assignEin(y, rator, xs)
101    
102        fun peelFieldSK SK=[2]  (*(case TU.pruneShape(MV.toShape SK)
103                of Ty.Shape dd =>  List.map pruneDim dd
104                | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
105                (* end case *))*)
106    
107    
108    
109        fun tensorEinOp einop (y, [SK], xs) =
110            let val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
111                val rator =S.transform(einop,[dd1],[])
112            in
113                    assignEin(y, rator,xs)
114            end
115    
116    
117    
118    
119    
120        fun scalarField(einop,paramarg,y,xs)=
121                let val paramarg'=List.map dimVarToInt  paramarg(*[2]*)
122                    val rator=S.transform(einop, [[]],paramarg')
123    
124                in
125                    assignEin(y, rator, xs)
126                end
127    
128        fun singleField(SK,einop,paramarg, y, xs)=
129            let
130                val s=peelFieldSK SK
131                val paramarg'= List.map dimVarToInt paramarg (*[2]*)
132                val rator= S.transform(einop, [s],paramarg')
133            in assignEin(y, rator, xs)
134            end
135    
136    
137    
138    
139    (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
140    
141    (*DK- SK-shape,NK-dim *)
142    
143    (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
144    
145    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
146      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
147            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
148              val insert = VTbl.insert tbl
149            in            in
150              List.app (VTbl.insert tbl) [              List.app insert [
                 (BV.add_ii,             simpleOp(Op.Add DstTy.IntTy)),  
                 (BV.add_tt,             tensorOp Op.Add),  
                 (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.Sub DstTy.IntTy)),  
                 (BV.sub_tt,             tensorOp Op.Sub),  
                 (BV.mul_ii,             simpleOp(Op.Mul DstTy.IntTy)),  
                 (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.Mul(DstTy.TensorTy[]))),  
                 (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 DstTy.IntTy)),  
                 (BV.div_rr,             simpleOp(Op.Div(DstTy.TensorTy[]))),  
                 (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),  
151                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
152                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT(DstTy.TensorTy[]))),                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
153                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
154                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE(DstTy.TensorTy[]))),                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
155                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
156                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.TensorTy[]))),                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
157                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
158                  (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.TensorTy[]))),                  (BV.gt_rr,              simpleOp(Op.GT(DstTy.realTy))),
159                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),                  (BV.equ_bb,             simpleOp(Op.EQ DstTy.BoolTy)),
160                  (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),                  (BV.equ_ii,             simpleOp(Op.EQ DstTy.IntTy)),
161                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),                  (BV.equ_ss,             simpleOp(Op.EQ DstTy.StringTy)),
162                  (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.TensorTy[]))),                  (BV.equ_rr,             simpleOp(Op.EQ(DstTy.realTy))),
163                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),                  (BV.neq_bb,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.BoolTy)),
164                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
165                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
166                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.TensorTy[]))),                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
167                  (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),                  (BV.add_ii,             simpleOp Op.IAdd ),
168                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),                  (BV.add_tt,             tensorEinOp EinOp.addTensor),
169                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),                  (BV.add_ff,             fn (y, [_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.addField, [NK,NK], y, xs)),
170                  (BV.op_at,              fn (y, [_, dv, sv], xs) =>                  (BV.add_fr,             fn (y, [_,NK], xs)=>    scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y, xs)),
171                                            assign(y, Op.Probe(shapeVarToTensor sv, dimVarToTensor dv), xs)),                  (BV.add_rf,             fn (y, [_,NK], [s, f])=>scalarField(EinOp.addTenField,[NK],y,[f,s])),
172                  (BV.op_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),                  (BV.sub_ii,              simpleOp Op.ISub ),
173                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),                  (BV.sub_tt,             tensorEinOp EinOp.subTensor),
174                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),                  (BV.sub_ff,             fn (y, [_,NK,SK], xs)=>singleField(SK,EinOp.subField, [NK,NK],y,xs)),
175                    (BV.sub_fr,             fn (y, [_,NK], xs) =>     scalarField(EinOp.subField,[NK], y,xs)),
176                    (BV.sub_rf,             fn (y, [_,NK], [s, f]) => scalarField(EinOp.subField,[NK], y,[f, s])),
177    
178                    (* CHANGE create negative subtraction*)
179                    (BV.mul_ii,             simpleOp Op.IMul),
180                    (BV.mul_rr,             fn (y,_,args)=>
181                                assignEin(y, EinOp.prodScalar,args)),
182    
183                    (BV.mul_rt,             tensorEinOp EinOp.scaleTensor),
184                    (BV.mul_tr,             fn (y, [SK], [t, r])=>let
185                                             val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape SK
186                                                val rator =S.transform(EinOp.scaleTensor,[dd1],[])
187                                            in
188                                                assignEin(y, rator,[r,t])
189                                            end),
190    
191    
192    
193                  (BV.mul_rf,             fn (y,[_,NK,SK], xs)=> singleField(SK,EinOp.scaleField,[NK],y, xs)),
194    
195    
196    
197                    (BV.mul_fr,             fn (y, [_,NK,SK], [f, s])=> singleField(SK,EinOp.scaleField, [NK],y,[s,f])),
198    
199                    (BV.div_ii,             simpleOp Op.IDiv),
200                    (BV.div_rr,              fn (y,_,args)=>
201                                assignEin(y, EinOp.divScalar,args)),
202    
203                   (BV.div_tr,             tensorEinOp EinOp.divideTensor),
204    
205                    (BV.div_fr,             fn (y, [_,NK,SK], xs) =>singleField(SK,EinOp.divideField, [NK],y, xs)),
206                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
207                    (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
208                    (BV.curl2D,             simpleEinOp EinOp.Curl2d),
209                    (BV.curl3D,             simpleEinOp EinOp.Curl3d),
210                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, NK, SK], xs) => singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,xs)),
211                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, NK, SK], [k, v]) =>singleField(SK,EinOp.conv, [NK],y,[v,k])),
212                    (BV.neg_i,              simpleOp Op.INeg),
213                    (BV.neg_t,              tensorEinOp EinOp.negTensor),
214    
215    
216                    (BV.neg_f,              fn (y, [_,NK,SK], xs) => singleField(SK,EinOp.negField, [NK],y,xs)),
217    
218                    (BV.op_probe,           fn (y, [_, NK, SK], xs) =>
219                                            let
220                                                val dv=dimVarToTensor NK  (*Field*)
221                                                val sv=shapeVarToTensor SK (*Position*)
222                                                val dv'=peelFieldSK dv
223                                                val sv'=peelFieldSK sv
224                                                val einop= S.transform(EinOp.probe,[sv',dv'],[2])
225                                            in assignEin(y, einop,xs)
226                                            end),
227                    (BV.op_D,               fn (y, [_, NK], xs) => scalarField(EinOp.Grad,[NK], y,xs)),
228                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, [_, NK, SK, NK2], xs) => singleField(SK,EinOp.Divergence,[NK], y,xs)),
229                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
230                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
231                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
232                                              (* end case *))),
233    
234                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
235                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),                  (BV.op_cross,           simpleEinOp EinOp.crossProduct),
236                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, [h, img]) => assign(y, Op.Convolve, [img, h])),                  (BV.op_outer,           fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
237                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),                                              val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
238                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                                              val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
239                                              in
240                                                assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[d1,d2],[]),xs)
241                                              end),
242                    (BV.op_inner,        fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
243                                                let
244                                                    val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
245                                                    val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
246                                                    val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
247                                                    val beta=  tl(dd2)
248                                                    val i =hd(dd2)
249                                                    val ilist=  [alpha, beta, [i]]
250                                              in
251                                                assignEin(y, S.transform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)
252                                            end),
253    
254                    (BV.op_colon,         fn (y, [sh1, sh2, _], xs) =>
255                                                let
256                                                    val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
257                                                    val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
258                                                    val m= List.take(dd2,2)
259                                                    val i=hd(m)
260                                                    val j=tl(m)
261                                                    val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-2)
262                                                    val beta=tl(tl(dd2))
263                                                    val ilist=[alpha, beta, [i], j]
264                                                in
265                                                    assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)
266                                                end),
267    
268                  (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>                  (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>
269                                            assign(y, Op.Inside(dimVarToTensor dv), xs)),                                            assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
270                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
271                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
272                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
273                    (BV.lerp5,         fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) =>let
274                        (*assignEin(y, EinOp.subScalar,[x,x0])),*)
275    
276                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
277                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
278                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
279                                              in [
280                                                assignEin2(t1, EinOp.subScalar,[x,x0]),
281                                                assignEin2(t2, EinOp.subScalar,[x1,x0]),
282                                                assignEin2(t3, EinOp.divScalar,[t1,t2]),
283    
284                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
285                                              ] end),
286                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
287                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
288                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
289                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
290                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
291                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
292                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),                  (BV.fn_modulate,         fn (y, _, xs) => assign (y, Op.IMul, xs)),
293                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                  (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
294                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
295                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),  
296                   (BV.fn_trace,           fn (y, [dv], xs) =>let
297                                                val d=dimVarToInt dv
298                                            in
299                                                assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [[d]],[]),xs)
300                                            end),
301    
302                    (BV.fn_transpose,           fn (y, [dv1, dv2], xs) =>
303                                            let
304                                                val d1=dimVarToInt dv1
305                                                val d2=dimVarToInt dv2
306                                            in
307                                                assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]),xs)
308                                            end),
309    
310                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
311                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
312                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
313                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
314                    (BV.kn_c4hexic,         kernel Kernel.c4hexic),
315                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
316                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal)                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
317                    (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
318    
319                    (BV.identity,           fn (y, [dv], xs) =>let
320                                                val d=dimVarToInt dv
321                                            in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[[d],[d]],[]),xs)
322                                            end),
323    
324                 (*   (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
325                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),*)
326                   (BV.subscript,          fn (y, [tv, dv], xs) =>
327                                              assign(y,
328                                                Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
329                                                xs))
330    
331    
332                (*,
333    
334                (BV.dynSubscript,       fn (y, [tv], args) =>
335                                            assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))*)
336                ];                ];
337    
338              (* add C math functions *)
339                List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
340              tbl              tbl
341            end            end
342    
# Line 115  Line 344 
344             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
345              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
346            (* end case *))            (* end case *))
347    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
348    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
349    
350    end    end

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changed lines
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