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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 2496, Tue Oct 29 05:29:46 2013 UTC
# Line 1  Line 1 
1  (* translate-basis.sml  (* translate-basis.sml
2   *   *
3   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot.cs.uchicago.edu)   * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4   * All rights reserved.   * All rights reserved.
5   *   *
6   * Translation for basis operations in Simple AST to HighIL code   * Translation for basis operations in Simple AST to HighIL code
# Line 12  Line 12 
12     * to the instantiated meta variables mvs) to a list of SSA assignments in     * to the instantiated meta variables mvs) to a list of SSA assignments in
13     * reverse order.     * reverse order.
14     *)     *)
15      val translate : (HighIL.var * Var.var * Types.meta_var list * HighIL.var list)      val translate : (HighIL.var * Var.var * SimpleTypes.meta_arg list * HighIL.var list)
16            -> HighIL.assign list            -> HighIL.assignment list
17    
18    end = struct    end = struct
19    
# Line 21  Line 21 
21      structure IL = HighIL      structure IL = HighIL
22      structure DstTy = HighILTypes      structure DstTy = HighILTypes
23      structure Op = HighOps      structure Op = HighOps
24      structure Ty = Types      structure Ty = SimpleTypes
     structure TU = TypeUtil  
     structure MV = MetaVar  
25      structure VTbl = Var.Tbl      structure VTbl = Var.Tbl
26        structure EinOp = Operators
27        structure S = Specialize
28    
29      fun pruneDim d = (case TU.pruneDim d      fun trType (Ty.TY ty) = TranslateTy.tr ty
30             of (Ty.DimConst n) => n        | trType _ = raise Fail "expected type"
31              | d => raise Fail("unresolved dimension " ^ TU.dimToString d)      fun dimVarToInt (Ty.DIM d) = d
32            (* end case *))        | dimVarToInt _ = raise Fail "expected dim"
33        fun dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[dimVarToInt dv]
34      fun pruneShape sv = (case TU.pruneShape(MV.toShape sv)      fun dimVarToMatrix dv = let
35             of Ty.Shape dd => DstTy.tensorTy(List.map pruneDim dd)            val d = dimVarToInt dv
36              | shp => raise Fail("unresolved shape " ^ TU.shapeToString shp)            in
37            (* end case *))              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 dimVarToTensor dv = DstTy.tensorTy[pruneDim(MV.toDim dv)]      fun assign (y, rator, xs) = [IL.ASSGN(y, IL.OP(rator, xs))]
     fun shapeVarToTensor sv = pruneShape sv  
43    
44      fun assign (y, rator, xs) = [(y, IL.OP(rator, xs))]      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    
# Line 47  Line 49 
49    
50      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)      fun vectorOp rator (y, [dv], xs) = assign (y, rator(dimVarToTensor dv), xs)
51    
52      fun kernel h (y, [], []) = assign(y, Op.Kernel h, [])      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 simpleEinOp rator (y, _,xs) = [assignEin(y, rator, xs)]
77    
78    
79        fun tensorEinOp einop (y, [shp], xs) = let
80              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
81              val rator =S.transform(einop, [dd1], [])
82              in
83                [assignEin(y, rator,xs)]
84              end
85    
86    
87        fun singleField (s, einop, paramarg, y, xs) = let
88              val rator= S.transform(einop, [s], paramarg)
89              in
90                [assignEin(y, rator, xs)]
91              end
92    
93    
94    (* shape is an int list, DIM is in int|variable, k-level of differntiation *)
95    
96    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)    (* build a table that maps Basis variables to their translation functions *)
97      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
98            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")            val tbl = VTbl.mkTable (128, Fail "Translate table")
99              val insert = VTbl.insert tbl
100            in            in
101              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),  
102                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),                  (BV.lt_ii,              simpleOp(Op.LT DstTy.IntTy)),
103                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT(DstTy.realTy))),                  (BV.lt_rr,              simpleOp(Op.LT DstTy.realTy)),
104                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),                  (BV.lte_ii,             simpleOp(Op.LTE DstTy.IntTy)),
105                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE(DstTy.realTy))),                  (BV.lte_rr,             simpleOp(Op.LTE DstTy.realTy)),
106                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),                  (BV.gte_ii,             simpleOp(Op.GTE DstTy.IntTy)),
107                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),                  (BV.gte_rr,             simpleOp(Op.GTE(DstTy.realTy))),
108                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),                  (BV.gt_ii,              simpleOp(Op.GT DstTy.IntTy)),
# Line 81  Line 115 
115                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),                  (BV.neq_ii,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.IntTy)),
116                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),                  (BV.neq_ss,             simpleOp(Op.NEQ DstTy.StringTy)),
117                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),                  (BV.neq_rr,             simpleOp(Op.NEQ(DstTy.realTy))),
118                  (BV.neg_i,              simpleOp(Op.Neg DstTy.IntTy)),                  (BV.add_ii,             simpleOp Op.IAdd),
119                  (BV.neg_t,              tensorOp Op.Neg),                  (BV.add_tt,             tensorEinOp EinOp.addTensor),
120                  (BV.neg_f,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.NegField, xs)),                  (BV.add_ff,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
121                  (BV.op_at,              fn (y, [_, dv, sv], xs) =>                                              singleField(dd,EinOp.addField, [d,d], y, xs)),
122                                            assign(y, Op.Probe(shapeVarToTensor sv, dimVarToTensor dv), xs)),                  (BV.add_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d], xs) =>
123                  (BV.op_convolve,        fn (y, _, xs) => assign(y, Op.Convolve, xs)),                                              singleField([],EinOp.addTenField,[d],y, xs)),
124                  (BV.op_D,               fn (y, _, xs) => assign(y, Op.DiffField, xs)),                  (BV.add_rf,             fn (y, [_,Ty.DIM d], [s, f]) =>
125                  (BV.op_norm,            tensorOp Op.Norm),                                              singleField([],EinOp.addTenField,[d],y,[f,s])),
126                    (BV.sub_ii,             simpleOp Op.ISub),
127                    (BV.sub_tt,             tensorEinOp EinOp.subTensor),
128                    (BV.sub_ff,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
129                                                  singleField(dd,EinOp.subField, [d,d],y,xs)),
130                    (BV.sub_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d], xs) =>
131                                                singleField([],EinOp.subFieldTen,[d], y,xs)),
132                    (BV.sub_rf,             fn (y, [_,Ty.DIM d], [s, f]) =>
133                                                singleField([],EinOp.subTenField,[d], y,[f, s])),
134    
135                    (BV.mul_ii,             simpleOp Op.IMul),
136                    (BV.mul_rr,             fn (y,_,args) => [assignEin(y, EinOp.prodScalar,args)]),
137                    (BV.mul_rt,             tensorEinOp EinOp.scaleTensor),
138                    (BV.mul_tr,             fn (y, [shp], [t, r]) => let
139                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor shp
140                                              val rator = S.transform(EinOp.scaleTensor, [dd1], [])
141                                              in
142                                                [assignEin(y, rator,[r,t])]
143                                              end),
144                    (BV.mul_rf,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) =>
145                            singleField(dd,EinOp.scaleField,[d],y, xs)),
146                    (BV.mul_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], [f, s]) =>
147                            singleField(dd,EinOp.scaleField, [d],y,[s,f])),
148                    (BV.div_ii,             simpleOp Op.IDiv),
149                    (BV.div_rr,             fn (y,_,args) => [assignEin(y, EinOp.divScalar,args)]),
150                    (BV.div_tr,             tensorEinOp EinOp.divideTensor),
151                    (BV.div_fr,             fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) => singleField(dd,EinOp.divideField, [d],y, xs)),
152                    (BV.exp_ri,             simpleOp(Op.Power)),
153                    (BV.exp_rr,             basisFn MathFuns.pow),
154                    (BV.curl2D,             simpleEinOp EinOp.Curl2d),
155                    (BV.curl3D,             simpleEinOp EinOp.Curl3d),
156                    (BV.convolve_vk,        fn (y, [_, Ty.DIM d,  Ty.SHAPE dd], xs) =>
157                                            singleField(dd,EinOp.conv, [d],y,xs)),
158                    (BV.convolve_kv,        fn (y, [_, Ty.DIM d,  Ty.SHAPE dd], [k, v]) =>
159                                            singleField(dd,EinOp.conv, [d],y,[v,k])),
160                    (BV.neg_i,              simpleOp Op.INeg),
161                    (BV.neg_t,              tensorEinOp EinOp.negTensor),
162                    (BV.neg_f,              fn (y, [_,Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) => singleField(dd,EinOp.negField, [d],y,xs)),
163                    (BV.op_probe,           fn (y, [_, Ty.DIM d, Ty.SHAPE dd], xs) => let
164                                              val einop= S.transform(EinOp.probe,[dd,[d]],[d])
165                                              in
166                                                [assignEin(y, einop,xs)]
167                                              end),
168                    (BV.op_D,               fn (y, [_, Ty.DIM d], xs) => singleField([],EinOp.Grad,[d], y,xs)),
169                    (BV.op_Dotimes,         fn (y, [_, Ty.DIM d1,  Ty.SHAPE dd, Ty.DIM d2], xs) => singleField(dd,EinOp.Divergence,[d1], y,xs)),
170                    (BV.op_norm,            fn (y, [sv], xs) => (case shapeVarToTensor sv
171                                               of DstTy.TensorTy[] => assign(y, Op.Abs DstTy.realTy, xs)
172                                                | ty => assign(y, Op.Norm ty, xs)
173                                              (* end case *))),
174                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),                  (BV.op_not,             simpleOp Op.Not),
175                  (BV.fn_CL,              fn (y, _, xs) => assign(y, Op.CL, xs)),                  (BV.op_cross,           simpleEinOp EinOp.crossProduct),
176                  (BV.fn_convolve,        fn (y, _, [h, img]) => assign(y, Op.Convolve, [img, h])),                  (BV.op_outer,           fn (y, [Ty.DIM d1, Ty.DIM d2], xs) =>
177                  (BV.fn_cos,             simpleOp Op.Cos),                                            [assignEin(y, S.transform(EinOp.outerProduct, [[d1], [d2]], []), xs)]),
178                  (BV.fn_dot,             vectorOp Op.Dot),                  (BV.op_inner,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
179                  (BV.fn_inside,          fn (y, [_, dv, _], xs) =>                                            val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor sh1
180                                            assign(y, Op.Inside(dimVarToTensor dv), xs)),                                            val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = shapeVarToTensor sh2
181                                              val alpha= List.take(dd1, length(dd1)-1)
182                                              val beta=  tl(dd2)
183                                              val i =hd(dd2)
184                                              val ilist=  [alpha, beta, [i]]
185                                              in
186                                               [assignEin(y, S.transform(EinOp.innerProduct, ilist,[]),xs)]
187                                              end),
188                    (BV.op_colon,           fn (y, [sh1, sh2, _], xs) => let
189                                              val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor sh1
190                                              val ty2 as DstTy.TensorTy dd2 = shapeVarToTensor sh2
191                                              val i::j::beta = dd2
192                                              val alpha = List.take(dd1, length(dd1)-2)
193                                              val ilist = [alpha, beta, [i], [j]]
194                                              in
195                                                [assignEin(y, S.transform(EinOp.doubleDot, ilist,[]),xs)]
196                                              end),
197                    (BV.fn_inside,          fn (y, [_, Ty.DIM d, _], xs) => assign(y, Op.Inside d, xs)),
198                    (BV.clamp_rrr,          simpleOp (Op.Clamp DstTy.realTy)),
199                    (BV.clamp_vvv,          vectorOp Op.Clamp),
200                    (BV.lerp3,              tensorOp Op.Lerp),
201                    (BV.lerp5,              fn (y, [sv], [a, b, x0, x, x1]) => let
202                                              val t1 = IL.Var.new("t1", DstTy.realTy)
203                                              val t2 = IL.Var.new("t2", DstTy.realTy)
204                                              val t3 = IL.Var.new("t3", DstTy.realTy)
205                                              in [
206                                                assignEin(t1, EinOp.subScalar,[x,x0]),
207                                                assignEin(t2, EinOp.subScalar,[x1,x0]),
208                                                assignEin(t3, EinOp.divScalar,[t1,t2]),
209                                                IL.ASSGN(y,  IL.OP(Op.Lerp(shapeVarToTensor sv), [a, b, t3]))
210                                              ] end),
211                    (BV.evals2x2,           eigenVal (Op.Eigen2x2, 2)),
212                    (BV.evals3x3,           eigenVal (Op.Eigen3x3, 3)),
213                    (BV.evecs2x2,           eigenVec (Op.Eigen2x2, 2)),
214                    (BV.evecs3x3,           eigenVec (Op.Eigen3x3, 3)),
215                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),                  (BV.fn_max,             simpleOp Op.Max),
216                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),                  (BV.fn_min,             simpleOp Op.Min),
217                  (BV.fn_modulate,        vectorOp Op.Mul),  
218                  (BV.fn_pow,             simpleOp Op.Pow),                  (*  modulate is vector * vector pointwise multiplication *)
219                    (BV.fn_modulate,        fn (y,[sh1], xs) =>let
220                        val ty1 as DstTy.TensorTy dd1 = shapeVarToTensor sh1
221                        in [assignEin(y, S.transform(EinOp.modulate, [dd1],[]),xs)]
222                        end),
223                    (BV.fn_normalize,       vectorOp Op.Normalize),
224                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),                  (BV.fn_principleEvec,   vectorOp Op.PrincipleEvec),
225                  (BV.fn_sin,             simpleOp Op.Sin),                  (BV.fn_trace,           fn (y, [Ty.DIM d], xs) =>
226                                              [assignEin(y,S.transform(EinOp.trace, [[d]],[]), xs)]),
227                    (BV.fn_transpose,       fn (y, [Ty.DIM d1, Ty.DIM d2], xs) =>
228                                              [assignEin(y, S.transform(EinOp.transpose, [[d1],[d2]],[]), xs)]),
229                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),                  (BV.kn_bspln3,          kernel Kernel.bspln3),
230                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),                  (BV.kn_bspln5,          kernel Kernel.bspln5),
231                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),                  (BV.kn_ctmr,            kernel Kernel.ctmr),
232                    (BV.kn_c2ctmr,          kernel Kernel.ctmr),
233                    (BV.kn_c4hexic,         kernel Kernel.c4hexic),
234                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),                  (BV.kn_tent,            kernel Kernel.tent),
235                  (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal)                  (BV.kn_c1tent,          kernel Kernel.tent),
236                    (BV.i2r,                simpleOp Op.IntToReal),
237                    (BV.identity,           fn (y, [Ty.DIM d], xs) =>
238                                              [assignEin(y, S.transform(EinOp.identity, [[d],[d]],[]), xs)]),
239                 (*   (BV.zero,               fn (y, [sv], []) =>
240                                              assign(y, Op.Zero(shapeVarToTensor sv), [])),*)
241                    (BV.subscript,          fn (y, [ty, Ty.DIM d], xs) =>
242                                              assign (y, Op.SeqSub(DstTy.SeqTy(trType ty, d)), xs))
243    (*,
244                      (BV.dynSubscript,     fn (y, [tv], args) =>
245                                              assign(y, Op.SeqSub(DstTy.DynSeqTy(pruneTy tv)), args))
246    *)
247                ];                ];
248              (* add C math functions *)
249                List.app (fn (n, x) => insert(x, basisFn n)) BV.mathFns;
250              tbl              tbl
251            end            end
252    
# Line 115  Line 254 
254             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)             of SOME transFn => transFn(y, mvs, xs)
255              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)              | NONE => raise Fail("TranslateBasis.translate: unknown basis function " ^ Var.uniqueNameOf f)
256            (* end case *))            (* end case *))
257    handle ex => (print(concat["translate (", IL.Var.toString y, ", ",
258    Var.uniqueNameOf f, ", ...)\n"]); raise ex)
259    
260    end    end

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