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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 426, Mon Oct 18 18:49:55 2010 UTC branches/charisee/src/compiler/translate/translate-basis.sml revision 2401, Sun Jul 7 19:43:45 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 26  Line 26 
26      structure MV = MetaVar      structure MV = MetaVar
27      structure VTbl = Var.Tbl      structure VTbl = Var.Tbl
28    
29        structure EinOp= Operators
30        structure R=Rewrite
31        structure N=Normalize
32    
33        fun pruneTy tv = (case TU.prune(MV.toType tv)
34               of (ty as Ty.T_Var _) => raise Fail("unresolved type " ^ TU.toString ty)
35                | ty => TranslateTy.tr ty
36              (* end case *))
37    
38      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d
39             of (Ty.DimConst n) => n             of (Ty.DimConst n) => n
40              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)
# Line 36  Line 45 
45              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)
46            (* end case *))            (* end case *))
47    
48      fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]      fun dimVarToInt dv = pruneDim(MV.toDim dv)
49        fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
50        fun dimVarToMatrix dv = let
51              val d = dimVarToInt dv
52              in
53                DstTy.tensorTy[d, d]        (* square matrix type *)
54              end
55      fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv      fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv
56    
57      fun assign (y, rator, xs) = [(y, IL.OP(rator, xs))]      fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
58    
59        fun basisFn name (y, [], xs) = [IL.ASSGN(y, IL.APPLY(name, xs))]
60    
61      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)      fun simpleOp rator (y, [], xs) = assign (y, rator, xs)
62    
# Line 47  Line 64 
64    
65      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
66    
67      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel h, [])      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel(h, 0), [])
68    
69      (* utility functions for synthesizing eigenvector/eigenvalue code *)
70        fun eigenVec (rator, dim) = let
71              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.realTy, dim)
72              in
73                fn (y, _, [m]) => let
74                    val v = IL.Var.new("evals", ty)
75                    in
76                      [IL.MASSGN([v, y], rator, [m])]
77                    end
78              end
79        fun eigenVal (rator, dim) = let
80              val ty = DstTy.SeqTy(DstTy.vecTy dim, dim)
81              in
82                fn (y, _, [m]) => let
83                    val v = IL.Var.new("evecs", ty)
84                    in
85                      [IL.MASSGN([y, v], rator, [m])]
86                    end
87              end
88    
89        fun createTenEin (operator, sv) = let
90              val shape=shapeVarToTensor sv
91              in
92                S.transform(operator,[(len(shape), shape)])
93              end
94        fun createFldEin(operator, f)=S.transform(operator,[])
95    
96    
97        fun assignEin (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.EINAPP(R.evalEinApp(rator, xs)))]
98        fun simpleEinOp rator (y, [], xs) = assignEin (y, S.transform(rator,[]), xs)
99        fun tensorEinOp rator (y, [sv], xs) = assignEin(y, createTenEin(rator, sv), xs)
100    
101    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
102      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
103            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
104              val insert = VTbl.insert tbl
105            in            in
106              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.realTy))),  
                 (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.realTy))),  
                 (BV.div_tr,             tensorOp Op.InvScale),  
107                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
108                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT(DstTy.realTy))),                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
109                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
110                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE(DstTy.realTy))),                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
111                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
112                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
113                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
# Line 81  Line 120 
120                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
121                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
122                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
123                  (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),                  (BV.add_ii,             simpleOp(Op.IAdd DstTy.IntTy)),
124                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),                  (BV.add_tt,             tensorEinOp(EinOp.addTensors)),
125    
126     (*SrcOp.Field d*)
127                    (BV.add_ff,             fn (y, [_, dv, sv], [f, g])
128                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addField,f ), [f, g])),
129                    (BV.add_fr,             fn (y, _, [f, s])
130                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
131                    (BV.add_rf,             fn (y, _, [s, f])
132                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.addTenField,f ), [f, s])),
133    
134                    (BV.sub_ii,             simpleOp(Op.ISub DstTy.IntTy)),
135                    (BV.sub_tt,             tensorEinOp(EinOp.subTensor)),
136                    (BV.sub_ff,             fn (y, _, [f, g])
137                                                => assignEin(y, createFldEin(EinOp.subField,f), [f, g])),
138    
139    (***********Examine subfr, and subrf*)
140                    (BV.sub_fr,             fn (y, _, [f, s]) => let
141                                              val s' = IL.Var.copy s
142                                              in [
143                                                IL.ASSGN(s', IL.OP(Op.Neg DstTy.realTy, [s])),
144                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f, s']))
145                                              ] end),
146    
147                    (BV.sub_rf,             fn (y, _, [s, f]) => let
148                                              val f' = IL.Var.copy f
149                                              in [
150                                                IL.ASSGN(f', IL.OP(Op.NegField, [f])),
151                                                IL.ASSGN(y, IL.OP(Op.OffsetField, [f', s]))
152                                              ] end),
153    
154                    (BV.mul_ii,             simpleOp Op.IMul),
155                    (BV.mul_rr,             simpleOp(Op.IMul DstTy.IntTy)),
156                    (BV.mul_rt,             tensorEinOp(EinOp.scaleTensor)),
157                    (BV.mul_tr,             fn (y, [sv], [t, r]) =>
158                                                assignEin(y, createTenEin(EinOp.scaleTensor, sv), [r, t])),
159                    (BV.mul_rf,             fn (y, _, [s, f]) =>
160                                                assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField, f), [s, f])),
161                    (BV.mul_fr,             fn (y, _, [f, s]) =>
162                                                assignEin(y, createFldEin(EinOp.scaleField, f), [s, f])),
163    
164                    (BV.div_ii,             simpleOp(Op.IDiv DstTy.IntTy)),
165                    (BV.div_rr,             simpleOp(Op.IDiv DstTy.realTy)),
166                    (BV.div_tr,             fn (y, [sv], [x, s]) =>
167                                              assignEin(y, createTenEin(EinOp.divideTensor, sv), [x, s])),
168                    (BV.div_fr,             fn (y, _, [f, s]) =>
169                                              assignEin(y, createFldEin(EinOp.divideField, sv), [x, s])),
170    
171                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
172                    (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
173    
174                    (*Note curl is in Ein and does not need to be specialized.*)
175                    (BV.curl2D,             fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl2d, xs)),
176                    (BV.curl3D,             fn (y, _, xs) => assignEin(y, EinOp.Curl3d, xs)),
177    
178    
179                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, dv, _], xs) =>let
180                            val shape=pruneDim(MV.toDim dv)
181                            val operator=EinOp.conv
182                        in
183                            S.transform(operator,[(len(shape), shape)])
184                            assignEin (y, rator, xs)
185                        end),
186                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, dv, _], [k, v]) =>let
187                            val shape=pruneDim(MV.toDim dv)
188                            val operator=EinOp.conv
189                        in
190                            S.transform(operator,[(len(shape), shape)])
191                            assignEin (y, rator, [v,k])
192                        end),
193    
194                    (BV.neg_i,              simpleOp(Op.INeg DstTy.IntTy)),
195                    (BV.neg_t,              tensorOp Op.INeg),
196                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),
197                  (BV.op_at,              fn (y, [_, dv, sv], xs) =>                  (BV.op_probe,           fn (y, [_, dv, sv], xs) =>
198                                            assign(y, Op.Probe(shapeVarToTensor sv, dimVarToTensor dv), xs)),                            (*  assign(y, Op.Probe(dimVarToTensor dv, shapeVarToTensor sv), xs),*)
199                  (BV.op_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),  
200                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),                                          let
201                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),                                          val dv'=dimVarToTensor dv
202                                            val sv'=shapeVarToTensor sv
203                                            val operator=EinOp.probe
204                                            (*field-0 sv', position-1 dv'*)
205                                            (*F(x)_alpha   <F(x_1)>_0*)
206                                            val il= S.transform(operator,[(len(sv'), sv'),(len(dv'),dv')])
207                                            in assignEin(y, il,xs) end ),
208    
209    (*Should I not include shape in field operations? *)
210    (***********  What do I give as the arguments to Specialize*)
211                    (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Grad,xs), xs)),
212                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, _, xs) => assignEin(y, createFldEin(EinOp.Divergence,xs), xs)),
213    
214                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
215                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
216                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
217                                              (* end case *))),
218                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
219                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),  
220                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, [h, img]) => assign(y, Op.Convolve, [img, h])),  (****MV.toDim returns int, and DstTy.TensorTy returns intlist *)
221                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),  
222                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                  (BV.op_cross,           fn(y, _ , xs )=> assignEin(y,EinOp.crossProductE ,xs)),
223                    (BV.op_outer,           fn (y, [dv1, dv2], xs) => let
224                                              val d1 = [pruneDim(MV.toDim dv1)]
225                                              val d2 = [pruneDim(MV.toDim dv2)]
226                                              in assignEin( y, S.transform(EinOp.outerProduct,[(length(d1),d1), (length(d2),d2)]),xs)
227                                              end),
228                    (BV.op_inner,        fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
229                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
230                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
231                                              val ilist=  [(length(dd1)-1, List.take(dd1, length(dd1)-1) ) ,
232                                                    ( length(dd2)-1, tl(dd2)),
233                                                    ( 0, [hd(dd2)]) ]
234                                              in assignEin(y, S.tranform(EinOp.innerProduct, ilist),xs) end),
235    
236                    (BV.op_colon,         fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
237                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = pruneShape sh1
238                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = pruneShape sh2
239                                              val ilist=    [ (length(dd1)-2 ,  List.take(q, length(q)-2)) ,
240                                                    ( length(dd2)-2 , tl(tl(dd2))),
241                                                    (0, List.take(dd2,2))]
242                                             in assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist),xs) end),
243    
244                  (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>                  (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>
245                                            assign(y, Op.Inside(dimVarToTensor dv), xs)),                                            assign(y, Op.Inside(pruneDim(MV.toDim dv)), xs)),
246                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
247                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
248                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
249                    (BV.lerp5,              fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
250                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
251                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
252                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
253                                              in [
254                                                IL.ASSGN(t1, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x, x0])),
255                                                IL.ASSGN(t2, IL.OP(Op.Sub DstTy.realTy, [x1, x0])),
256                                                IL.ASSGN(t3, IL.OP(Op.Div DstTy.realTy, [t1, t2])),
257                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
258                                              ] end),
259                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
260                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
261                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
262                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
263                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
264                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
265                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),
266                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                  (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
267                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
268                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),  
269                    (BV.fn_trace,           fn (y, [dv], xs) =>let
270                                                val i=pruneDim(MV.toDim dv)
271                                            in assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [1,i]),xs)  end),
272    
273                    (BV.fn_transpose,       fn (y, [dv1, dv2], xs) =>let
274                                                val d1=dimVarToInt dv1 val d2= dimVarToInt dv2
275                                            in assignEin(y,S.transform(EinOp.transpose, [(length(d1),d1),(length d2, d2)]),xs) end) ,
276    
277                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
278                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
279                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (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),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
283                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal)                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
284                    (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
285    
286                    (BV.identity,           fn (y, [dv], []) =>let
287                                                    val i=pruneDim(MV.toDim dv)
288                                                in assignEin(y, S.transform(EinOp.identity,[(1,i),(1,i)]),[]) end),
289    
290                    (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
291                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),
292                    (BV.subscript,          fn (y, [tv, dv], args) =>
293                                              assign(y,
294                                                Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(pruneTy tv, pruneDim(MV.toDim dv))),
295                                                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    
# Line 115  Line 304 
304             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
305              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf 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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