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[diderot] Annotation of /branches/charisee_dev/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml
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Annotation of /branches/charisee_dev/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml

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Revision 2611 - (view) (download)
Original Path: branches/charisee/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml

1 : cchiw 2608 (* Currently under construction
2 : cchiw 2606 *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2012 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 :     *)
6 :    
7 :    
8 :     (*
9 :     A couple of different approaches.
10 :     One approach is to find all the Probe(Conv). Gerenerate exp for it
11 :     Then use Subst function to sub in. That takes care for index matching and
12 :    
13 :     *)
14 :    
15 :     (*This approach creates probe expanded terms, and adds params to the end. *)
16 :    
17 :    
18 :     structure ProbeEin = struct
19 :    
20 :     local
21 :    
22 :     structure E = Ein
23 :     structure mk= mkOperators
24 :     structure SrcIL = HighIL
25 :     structure SrcTy = HighILTypes
26 :     structure SrcOp = HighOps
27 :     structure SrcSV = SrcIL.StateVar
28 :     structure VTbl = SrcIL.Var.Tbl
29 :     structure DstIL = MidIL
30 :     structure DstTy = MidILTypes
31 :     structure DstOp = MidOps
32 :     structure DstV = DstIL.Var
33 :     structure SrcV = SrcIL.Var
34 :     structure P=Printer
35 :     structure shift=ShiftEin
36 :     structure split=SplitEin
37 :     structure F=Filter
38 : cchiw 2611 structure T=TransformEin
39 : cchiw 2606
40 : cchiw 2608 val testing=1
41 : cchiw 2606
42 :     datatype peanut= O of DstOp.rator | E of Ein.ein|C of DstTy.ty|S of int
43 :     datatype peanut2= O2 of SrcOp.rator | E2 of Ein.ein|C2 of SrcTy.ty|S2 of int
44 :     in
45 :    
46 :    
47 :     fun assign (x, rator, args) = (x, DstIL.OP(rator, args))
48 :     fun assignEin (x, rator, args) = ((x, DstIL.EINAPP(rator, args)))
49 :    
50 :     fun getRHS x = (case SrcIL.Var.binding x
51 :     of SrcIL.VB_RHS(SrcIL.OP(rator, args)) => (O2 rator, args)
52 :     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.VAR x') => getRHS x'
53 :     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.EINAPP (e,args))=>(E2 e,args)
54 :     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.CONS (ty,args))=>(C2 ty,args)
55 :     | SrcIL.VB_NONE=>(S2 2,[])
56 :     | vb => raise Fail(concat[
57 :     "expected rhs operator for ", SrcIL.Var.toString x,
58 :     "but found ", SrcIL.vbToString vb])
59 :     (* end case *))
60 :    
61 : cchiw 2608
62 :    
63 : cchiw 2606 (*Create fractional, and integer position vectors*)
64 :     fun transformToImgSpace (dim,v,posx)=let
65 :    
66 :     val translate=DstOp.Translate v
67 :     val transform=DstOp.Transform v
68 :     val M = DstV.new ("M", DstTy.tensorTy [dim,dim]) (*transform dim by dim?*)
69 : cchiw 2608
70 : cchiw 2606 val T = DstV.new ("T", DstTy.tensorTy [dim,dim]) (*translate*)
71 :     val x = DstV.new ("x", DstTy.vecTy dim) (*Image-Space position*)
72 :     val f = DstV.new ("f", DstTy.vecTy dim) (*fractional*)
73 :     val nd = DstV.new ("nd", DstTy.vecTy dim) (*real position*)
74 :     val n = DstV.new ("n", DstTy.iVecTy dim) (*integer position*)
75 :     val PosToImgSpace=mk.transform(dim,dim)
76 : cchiw 2608 val P = DstV.new ("P", DstTy.tensorTy [dim,dim]) (*transform dim by dim?*)
77 : cchiw 2606
78 :     val code=[
79 :     assign(M, transform, []),
80 :     assign(T, translate, []),
81 :     assignEin(x, PosToImgSpace,[M,posx,T]) , (* MX+T*)
82 :     assign(nd, DstOp.Floor dim, [x]), (*nd *)
83 :     assignEin(f, mk.subTen([dim]),[x,nd]), (*fractional*)
84 : cchiw 2608 assign(n, DstOp.RealToInt dim, [nd]), (*real to Int*)
85 :     assignEin(P, mk.transpose([dim,dim]), [M])
86 :     ]
87 :     in ([n,f],P,code)
88 : cchiw 2606 end
89 :    
90 :    
91 :     fun replaceH(kvar, place,args)=let
92 :     val l1=List.take(args, place)
93 :     val l2=List.drop(args,place+1)
94 :     in l1@[kvar]@l2 end
95 :    
96 :    
97 :     (*Get Img, and Kern Args*)
98 :     fun getArgs(hid,hArg,V,imgArg,args,lift)=case (getRHS hArg,getRHS imgArg)
99 :     of ((O2(SrcOp.Kernel(h, i)),argK),(O2(SrcOp.LoadImage img),_))=> let
100 :     val hvar=DstV.new ("KNL", DstTy.KernelTy)
101 :     val imgvar=DstV.new ("IMG", DstTy.ImageTy img)
102 :     val argsVK= (case lift
103 :     of 0=> let
104 :     val argsN=replaceH(hvar, hid,args)
105 :     in replaceH(imgvar, V,argsN) end
106 :     | _ => [imgvar, hvar]
107 :     (* end case *))
108 :     val assigments=[assign (hvar, DstOp.Kernel(h, i), []), assign(imgvar,DstOp.LoadImage img,[])]
109 :    
110 :     in
111 :     (Kernel.support h ,img, assigments,argsVK)
112 :     end
113 :     | ((O2(SrcOp.Kernel(h, i)),arg),_)=> raise Fail "Not an img Argument"
114 :     | _ => raise Fail "Not a kernel argument"
115 :    
116 :    
117 : cchiw 2608 fun handleArgs(V,h,t,(params,args),origargs,lift)=let
118 : cchiw 2606 val E.IMG(dim)=List.nth(params,V)
119 :     val kArg=List.nth(origargs,h)
120 :     val imgArg=List.nth(origargs,V)
121 :     val newposArg=List.nth(args, t)
122 :     val (s,img,argcode,argsVH) =getArgs(h,kArg,V,imgArg,args,lift)
123 : cchiw 2608 val (argsT,P,code')=transformToImgSpace(dim,img,newposArg)
124 :     in (dim,argsVH@argsT,argcode@code', s,P)
125 : cchiw 2606 end
126 :    
127 : cchiw 2608
128 : cchiw 2606 (*createDels=> creates the kronecker deltas for each Kernel*)
129 :     fun createDels([],_)= []
130 :     | createDels(d::ds,dim)= [( E.C dim,d)]@createDels(ds,dim)
131 :    
132 :     (*Created new body for probe*)
133 :     fun createBody(dim, s,sx,shape,deltas,V, h, nid, fid)=let
134 :    
135 :     (*sumIndex creating summaiton Index for body*)
136 :     fun sumIndex(0)=[]
137 :     |sumIndex(dim)= sumIndex(dim-1)@[(E.V (dim+sx-1),1-s,s)]
138 :    
139 :     (*createKRN Image field and kernels *)
140 :     fun createKRN(0,imgpos,rest)=E.Prod ([E.Img(V,shape,imgpos)] @rest)
141 :     | createKRN(dim,imgpos,rest)=let
142 :     val dim'=dim-1
143 :     val sum=sx+dim'
144 :     val dels=createDels(deltas,dim')
145 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[E.C dim']),E.Value(sum)]]
146 :     val rest'= E.Krn(h,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[E.C dim']),E.Value(sum)))
147 :     in
148 :     createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)
149 :     end
150 :    
151 :     val exp=createKRN(dim, [],[])
152 :     val esum=sumIndex (dim)
153 :     in E.Sum(esum, exp)
154 :     end
155 :    
156 :    
157 :     fun ShapeConv([],n)=[]
158 :     | ShapeConv(E.C c::es, n)=ShapeConv(es, n)
159 :     | ShapeConv(E.V v::es, n)=
160 :     if(n>v) then [E.V v] @ ShapeConv(es, n)
161 :     else ShapeConv(es,n)
162 :    
163 :    
164 :     fun mapIndex([],_)=[]
165 :     | mapIndex(E.V v::es,index) = [List.nth(index, v)]@ mapIndex(es,index)
166 :     | mapIndex(E.C c::es,index) = mapIndex(es,index)
167 :    
168 :    
169 : cchiw 2611 (*Lift probe and Multiply by P*)
170 :     fun liftProbe(E.Probe(E.Conv(V,alpha,H,dx),E.Tensor(t,_)),(params,args),index, sumIndex,origargs)=let
171 :     val _ =print "Lift Probe"
172 : cchiw 2606
173 :     val n=length(index)
174 : cchiw 2611 val ns=length sumIndex
175 :     val nshift=length(dx)
176 :     val np=length(params)
177 :     val nsumshift =(case ns
178 :     of 0=> n
179 :     |_=>let val (E.V v,_,_)=List.nth(sumIndex, ns-1)
180 :     in
181 :     v+1
182 :     end
183 :     (* end case *))
184 : cchiw 2606
185 :    
186 : cchiw 2611 (*Outer Index-id Of Probe*)
187 :     val VShape=ShapeConv(alpha, n)
188 :     val HShape=ShapeConv(dx, n)
189 :     val shape=VShape@HShape
190 : cchiw 2606
191 : cchiw 2611 (* Bindings for Shape*)
192 :     val shapebind= mapIndex(shape,index)
193 :     val Vshapebind= mapIndex(VShape,index)
194 : cchiw 2606
195 : cchiw 2611 (*Look at Args and get dim, mid-il ops, support, and Arg for transformation matrix P*)
196 :     val (dim,args',code,support,PArg) = handleArgs(V,H,t,(params,args), origargs,1)
197 : cchiw 2608
198 : cchiw 2611 (*New transformations:params, sx, rest, will be empty if no transformation is made*)
199 :     val (oldArg,newArg,dx, paramsT,sxT,restT,ixT,dataT) = T.Transform(dx,shapebind,Vshapebind,dim,PArg,nsumshift,ns,4)
200 : cchiw 2606
201 : cchiw 2611 (*rewriteBody*)
202 :     val bodyExpanded = createBody(dim, support,nsumshift+nshift,alpha,dx,0, 1, 3, 2)
203 : cchiw 2608
204 : cchiw 2611 val sx=sumIndex@sxT
205 :     val body'=(case sx
206 :     of [] =>E.Prod(restT@[bodyExpanded])
207 :     | _ => E.Sum(sx, E.Prod(restT@[bodyExpanded]))
208 :     (*end case*))
209 : cchiw 2606
210 : cchiw 2611 (*create new EIN OPerator*)
211 :     val _ =print("Found this many args ")
212 :     val _ =print(Int.toString(length(args')))
213 :    
214 :     val params'=[E.IMG(dim),E.KRN,E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]@paramsT
215 :     val (p',i',b',a')=shift.clean(params', index@ixT, body', args'@[PArg])
216 : cchiw 2606 val newbie'=Ein.EIN{params=p', index=i', body=b'}
217 : cchiw 2608 val data=assignEin (oldArg, newbie', a')
218 :    
219 : cchiw 2606 val _ = (case testing
220 :     of 0 => 1
221 : cchiw 2611 | _ => (print(String.concat["\n Lift Probe\n", split.printA(newArg, newbie', a'),"\n"]);1)
222 :     (*end case *))
223 :     in
224 :     (E.Tensor(np,shape), (params@[E.TEN(1,shapebind)],args@[newArg]),code@[data]@dataT)
225 : cchiw 2606 end
226 : cchiw 2608
227 :    
228 :    
229 :     (*Does not yet do transformation*)
230 : cchiw 2606 (* Expand probe in place *)
231 :     fun replaceProbe(b,(params,args),index, sumIndex,origargs)=let
232 :    
233 : cchiw 2608 val E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),E.Tensor(t,_))=b
234 : cchiw 2606 val fid=length(params)
235 : cchiw 2611 val nid=fid+1
236 : cchiw 2606 val n=length(index)
237 :     val ns=length sumIndex
238 : cchiw 2611 val nshift=length(dx)
239 :     val nsumshift =(case ns
240 :     of 0=> n
241 :     | _=>let
242 : cchiw 2606 val (E.V v,_,_)=List.nth(sumIndex, ns-1)
243 : cchiw 2611 in v+1
244 : cchiw 2606 end
245 : cchiw 2611 (* end case *))
246 :    
247 :     (*Outer Index-id Of Probe*)
248 :     val VShape=ShapeConv(alpha, n)
249 :     val HShape=ShapeConv(dx, n)
250 :     val shape=VShape@HShape
251 :     (* Bindings for Shape*)
252 :     val shapebind= mapIndex(shape,index)
253 :     val Vshapebind= mapIndex(VShape,index)
254 :    
255 :    
256 :     val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(V,h,t,(params,args), origargs,0)
257 :     val (_,_,dx, _,sxT,restT,_,_) = T.Transform(dx,shapebind,Vshapebind,dim,PArg,nsumshift,1,nid+1)
258 :    
259 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim]),E.TEN(1,[dim,dim])]
260 :     val body'' = createBody(dim, s,nsumshift+nshift,alpha,dx,V, h, nid, fid)
261 :     val body' =(case nshift
262 :     of 0=> body''
263 :     | _ => E.Sum(sxT, E.Prod(restT@[body'']))
264 :     (*end case*))
265 :     val args'=argsA@[PArg]
266 : cchiw 2606 val _ =(case testing
267 :     of 0=> 1
268 :     | _ => let
269 :     val subexp=Ein.EIN{params=params', index=index, body=body'}
270 :     val _= print(String.concat["\n Don't replace probe \n $$$ new sub-expression $$$ \n",P.printerE(subexp),"\n"])
271 :     in 1 end
272 :     (* end case *))
273 :    
274 : cchiw 2611
275 : cchiw 2606 in (body',(params',args') ,code)
276 :     end
277 :    
278 : cchiw 2611 (*Checks if vairable occurs just once. If it does then we can lift *)
279 :     fun checkSum([(E.V i,lb,ub)],E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx), E.Tensor(id,beta)),info,index,origargs)=let
280 :     val n=length(index)
281 :     val _=print "in check Sum\n "
282 :     val _=print(P.printbody(E.Sum([(E.V i,lb,ub)],E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),E.Tensor(id,beta)))))
283 :     in
284 :     if (i=n) then (case F.findOcc(i,alpha@dx)
285 :     of 1 => liftProbe(E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),E.Tensor(id,beta)),info,index@[ub], [],origargs)
286 :     | _ => replaceProbe(E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),E.Tensor(id,beta)), info,index, [(E.V i,lb,ub)],origargs)
287 :     (*end case*))
288 :     else replaceProbe(E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),E.Tensor(id,beta)), info,index, [(E.V i,lb,ub)],origargs)
289 :     end
290 :    
291 : cchiw 2606 fun flatten []=[]
292 :     | flatten(e1::es)=e1@(flatten es)
293 :    
294 :    
295 :     (* sx-[] then move out, otherwise keep in *)
296 :     fun expandEinOp ( Ein.EIN{params, index, body}, origargs,args) = let
297 :    
298 :     val dummy=E.Const 0
299 :     val sumIndex=ref []
300 :    
301 :     (*b-current body, info-original ein op, data-new assigments*)
302 :     fun rewriteBody(b,info)= let
303 :    
304 :     fun callfn(c1,body)=let
305 :     val ref x=sumIndex
306 :     val c'=[c1]@x
307 :     val (bodyK,infoK,dataK)= (sumIndex:=c';rewriteBody(body ,info))
308 :     val ref s=sumIndex
309 :     val z=hd(s)
310 :     val e'=( case bodyK
311 :     of E.Const _ =>bodyK
312 :     | _ => E.Sum(z,bodyK)
313 :     (*end case*))
314 :     in
315 :     (sumIndex:=tl(s);(e',infoK,dataK))
316 :     end
317 : cchiw 2611
318 :     fun filter es=let
319 :     fun filterApply([], doneB, infoB, dataB)= (doneB, infoB,dataB)
320 :     | filterApply(B::es, doneA, infoA,dataA)= let
321 :     val (bodyB, infoB,dataB)= rewriteBody(B,infoA)
322 :     in
323 :     filterApply(es, doneA@[bodyB], infoB,dataA@dataB)
324 :     end
325 :     in filterApply(es, [],info,[])
326 :     end
327 : cchiw 2606 in (case b
328 :     of E.Sum(c, E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t)) =>let
329 :     val ref sx=sumIndex
330 : cchiw 2611 in (case sx
331 :     of [] => liftProbe(E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t ), info,index, c,origargs)
332 :     | [i]=> checkSum(i,b, info,index,origargs)
333 :     | _ => let
334 :     val (b,m,code)=replaceProbe(E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t ), info,index, (flatten sx)@c,origargs)
335 :     in (E.Sum(c,b),m,code)
336 :     end
337 : cchiw 2606 (* end case*))
338 :     end
339 :     | E.Probe(E.Conv _, E.Tensor _) =>let
340 :     val ref sx=sumIndex
341 :     in (case sx
342 :     of []=> liftProbe(b, info,index, [],origargs)
343 : cchiw 2611 | [i]=> checkSum(i,b, info,index,origargs)
344 :     | _ => replaceProbe(b, info,index, flatten sx,origargs)
345 : cchiw 2606 (* end case*))
346 :     end
347 :     | E.Probe _=> (dummy,info,[])
348 :     | E.Conv _=> (dummy,info,[])
349 :     | E.Lift _=> (dummy,info,[])
350 :     | E.Field _ => (dummy,info,[])
351 :     | E.Apply _ => (dummy,info,[])
352 :     | E.Neg e=> let
353 :     val (body',info',data')=rewriteBody(e,info)
354 :     in
355 :     (E.Neg(body'),info',data')
356 :     end
357 :     | E.Sum (c,e)=> callfn(c,e)
358 :     | E.Sub(a,b)=>let
359 :     val (bodyA,infoA,dataA)= rewriteBody(a,info)
360 :     val (bodyB, infoB, dataB)= rewriteBody(b,infoA)
361 :     in (E.Sub(bodyA, bodyB),infoB,dataA@dataB)
362 :     end
363 :     | E.Div(a,b)=>let
364 :     val (bodyA,infoA,dataA)= rewriteBody(a,info)
365 :     val (bodyB, infoB,dataB)= rewriteBody(b,infoA)
366 :     in (E.Div(bodyA, bodyB),infoB,dataA@dataB) end
367 :     | E.Add es=> let
368 : cchiw 2611 val (done, info',data')= filter es
369 :     val (_, e)=F.mkAdd done
370 :     in (e, info',data')
371 :     end
372 : cchiw 2606 | E.Prod es=> let
373 : cchiw 2611 val (done, info',data')= filter es
374 :     val (_, e)=F.mkProd done
375 :     in (e, info',data')
376 :     end
377 : cchiw 2606 | _=> (b,info,[])
378 :     (* end case *))
379 :     end
380 :    
381 :     val empty =fn key =>NONE
382 :     val _ =(case testing
383 :     of 0 => 1
384 :     | _ => (print "\n ************************** \n Starting Expand";1)
385 :     (*end case*))
386 :    
387 :     val (body',(params',args'),newbies)=rewriteBody(body,(params,args))
388 :     val e'=Ein.EIN{params=params', index=index, body=body'}
389 : cchiw 2608 (*val _ =(case testing
390 : cchiw 2606 of 0 => 1
391 :     | _ => (String.concat[P.printerE(e'),"\n DONE expand ************************** \n "];1)
392 : cchiw 2608 (*end case*))*)
393 : cchiw 2606 in
394 :     ((e',args'),newbies)
395 :     end
396 :    
397 :     end; (* local *)
398 :    
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