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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 3033 - (view) (download)
Original Path: branches/charisee/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml

1 : cchiw 2845 (* Expands probe ein
2 : cchiw 2606 *
3 :     * COPYRIGHT (c) 2012 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 :     * All rights reserved.
5 :     *)
6 :    
7 :     structure ProbeEin = struct
8 :    
9 :     local
10 :    
11 :     structure E = Ein
12 :     structure DstIL = MidIL
13 :     structure DstOp = MidOps
14 :     structure P=Printer
15 : cchiw 2611 structure T=TransformEin
16 : cchiw 2845 structure MidToS=MidToString
17 : cchiw 2976 structure DstV = DstIL.Var
18 :     structure DstTy = MidILTypes
19 :    
20 : cchiw 2606 in
21 :    
22 : cchiw 2870 (* This file expands probed fields
23 :     * Take a look at ProbeEin tex file for examples
24 :     *Note that the original field is an EIN operator in the form <V_alpha * H^(deltas)>(midIL.var list )
25 :     * Param_ids are used to note the placement of the argument in the midIL.var list
26 :     * Index_ids keep track of the shape of an Image or differentiation.
27 :     * Mu bind Index_id
28 :     * Generally, we will refer to the following
29 :     *dim:dimension of field V
30 :     * s: support of kernel H
31 :     * alpha: The alpha in <V_alpha * H^(deltas)>
32 :     * deltas: The deltas in <V_alpha * H^(deltas)>
33 :     * Vid:param_id for V
34 :     * hid:param_id for H
35 :     * nid: integer position param_id
36 :     * fid :fractional position param_id
37 :     *img-imginfo about V
38 :     *)
39 : cchiw 3033
40 : cchiw 2923 val testing=0
41 : cchiw 2845 val cnt = ref 0
42 : cchiw 2606
43 : cchiw 3030 fun printEINAPP e=MidToString.printEINAPP e
44 : cchiw 2845 fun transformToIndexSpace e=T.transformToIndexSpace e
45 :     fun transformToImgSpace e=T.transformToImgSpace e
46 : cchiw 3033
47 :     fun transitionToString(a,b)=
48 :     print(String.concat["\n\n\n Replace probe:\n",P.printbody a,"\n=>",P.printbody b])
49 :    
50 :     fun mkEin(params,index,body)=E.EIN{params=params, index=index,body=body}
51 :     fun mkEinApp(rator,args)=DstIL.EINAPP(rator,args)
52 :     fun getBody(_,DstIL.EINAPP(E.EIN{body,...},_))=body
53 :     fun setBody(body',(y,DstIL.EINAPP(E.EIN{params,index,body},args)))=
54 :     (y,DstIL.EINAPP(E.EIN{params=params,index=index,body=body'},args))
55 :    
56 : cchiw 2845 fun testp n=(case testing
57 :     of 0=> 1
58 :     | _ =>(print(String.concat n);1)
59 :     (*end case*))
60 :     fun getRHSDst x = (case DstIL.Var.binding x
61 :     of DstIL.VB_RHS(DstIL.OP(rator, args)) => (rator, args)
62 :     | DstIL.VB_RHS(DstIL.VAR x') => getRHSDst x'
63 :     | vb => raise Fail(concat[ "expected rhs operator for ", DstIL.Var.toString x, "but found ", DstIL.vbToString vb])
64 :     (* end case *))
65 : cchiw 2838
66 : cchiw 2606
67 : cchiw 2845 (* getArgsDst:MidIL.Var* MidIL.Var->int, ImageInfo, int
68 :     uses the Param_ids for the image, kernel,
69 :     and position tensor to get the Mid-IL arguments
70 :     returns the support of ther kernel, and image
71 :     *)
72 :     fun getArgsDst(hArg,imgArg,args)=(case (getRHSDst hArg,getRHSDst imgArg)
73 :     of ((DstOp.Kernel(h, i), _ ),(DstOp.LoadImage img, _ ))=> let
74 :     in
75 :     ((Kernel.support h) ,img,ImageInfo.dim img)
76 :     end
77 :     | _ => raise Fail "Expected Image and kernel arguments"
78 :     (*end case*))
79 : cchiw 2606
80 :    
81 : cchiw 2845 (*handleArgs():int*int*int*Mid IL.Var list
82 :     ->int*Mid.ILVars list* code*int* low-il-var
83 :     * uses the Param_ids for the image, kernel, and tensor
84 :     * and gets the mid-IL vars for each.
85 :     *Transforms the position to index space
86 :     *P is the mid-il var for the (transformation matrix)transpose
87 :     *)
88 :     fun handleArgs(Vid,hid,tid,args)=let
89 :     val imgArg=List.nth(args,Vid)
90 :     val hArg=List.nth(args,hid)
91 :     val newposArg=List.nth(args,tid)
92 :     val (s,img,dim) =getArgsDst(hArg,imgArg,args)
93 :     val (argsT,P,code)=transformToImgSpace(dim,img,newposArg,imgArg)
94 : cchiw 2606 in
95 : cchiw 2845 (dim,args@argsT,code, s,P)
96 : cchiw 2606 end
97 : cchiw 2838
98 : cchiw 2845 (*createBody:int*int*int,mu list, param_id, param_id, param_id, param_id
99 :     * expands the body for the probed field
100 :     *)
101 :     fun createBody(dim, s,sx,alpha,deltas,Vid, hid, nid, fid)=let
102 :     (*1-d fields*)
103 :     fun createKRND1 ()=let
104 :     val sum=sx
105 :     val dels=List.map (fn e=>(E.C 0,e)) deltas
106 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[]),E.Value(sum)]]
107 :     val rest= E.Krn(hid,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[]),E.Value(sum)))
108 :     in
109 :     E.Prod [E.Img(Vid,alpha,pos),rest]
110 : cchiw 2843 end
111 : cchiw 2845 (*createKRN Image field and kernels *)
112 :     fun createKRN(0,imgpos,rest)=E.Prod ([E.Img(Vid,alpha,imgpos)] @rest)
113 :     | createKRN(dim,imgpos,rest)=let
114 :     val dim'=dim-1
115 :     val sum=sx+dim'
116 :     val dels=List.map (fn e=>(E.C dim',e)) deltas
117 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[E.C dim']),E.Value(sum)]]
118 :     val rest'= E.Krn(hid,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[E.C dim']),E.Value(sum)))
119 :     in
120 :     createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)
121 :     end
122 :     val exp=(case dim
123 :     of 1 => createKRND1()
124 :     | _=> createKRN(dim, [],[])
125 :     (*end case*))
126 :     (*sumIndex creating summaiton Index for body*)
127 :     val slb=1-s
128 :     val esum=List.tabulate(dim, (fn dim=>(E.V (dim+sx),slb,s)))
129 : cchiw 2843 in
130 : cchiw 2845 E.Sum(esum, exp)
131 : cchiw 2606 end
132 :    
133 : cchiw 2845 (*getsumshift:sum_indexid list* int list-> int
134 :     *get fresh/unused index_id, returns int
135 :     *)
136 :     fun getsumshift(sx,index) =let
137 :     val nsumshift= (case sx
138 :     of []=> length(index)
139 :     | _=>let
140 :     val (E.V v,_,_)=List.hd(List.rev sx)
141 :     in v+1
142 :     end
143 :     (* end case *))
144 :     val aa=List.map (fn (E.V v,_,_)=>Int.toString v) sx
145 :     val _ =testp["\n", "SumIndex" ,(String.concatWith"," aa),
146 :     "\nThink nshift is ", Int.toString nsumshift]
147 :     in
148 :     nsumshift
149 :     end
150 : cchiw 2611
151 : cchiw 2845 (*formBody:ein_exp->ein_exp
152 :     *just does a quick rewrite
153 :     *)
154 :     fun formBody(E.Sum([],e))=formBody e
155 :     | formBody(E.Sum(sx,e))= E.Sum(sx,formBody e)
156 :     | formBody(E.Prod [e])=e
157 :     | formBody e=e
158 : cchiw 2606
159 : cchiw 2976 (* silly change in order of the product to match vis branch WorldtoSpace functions*)
160 :     fun multiPs([P0,P1,P2],sx,body)= formBody(E.Sum(sx, E.Prod([P0,P1,P2,body])))
161 :     | multiPs(Ps,sx,body)=formBody(E.Sum(sx, E.Prod([body]@Ps)))
162 :    
163 : cchiw 2845 (* replaceProbe:ein_exp* params *midIL.var list * int list* sum_id list
164 :     -> ein_exp* *code
165 :     * Transforms position to world space
166 :     * transforms result back to index_space
167 :     * rewrites body
168 :     * replace probe with expanded version
169 :     *)
170 : cchiw 3033 fun replaceProbe(y,originalb,b,params,args,index, sx)=let
171 : cchiw 2845 val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=b
172 :     val fid=length(params)
173 :     val nid=fid+1
174 :     val Pid=nid+1
175 :     val nshift=length(dx)
176 :     val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
177 :     val freshIndex=getsumshift(sx,index)
178 :     val (dx,newsx1,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
179 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim]),E.TEN(1,[dim,dim])]
180 :     val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha,dx,Vid, hid, nid, fid)
181 : cchiw 2976 val body' = multiPs(Ps,newsx1,body')
182 : cchiw 3033
183 :     val body'=(case originalb
184 :     of E.Sum(sx, E.Probe _) => E.Sum(sx,body')
185 :     | E.Sum(sx,E.Prod[eps0,E.Probe _ ]) => E.Sum(sx,E.Prod[eps0,body'])
186 :     | _ => body'
187 :     (*end case*))
188 :     val _=transitionToString(originalb,body')
189 :    
190 : cchiw 2845 val args'=argsA@[PArg]
191 : cchiw 3033 val einapp=(y,mkEinApp(mkEin(params',index,body'),args'))
192 :     in
193 :     code@[einapp]
194 : cchiw 2845 end
195 : cchiw 3033
196 : cchiw 2976
197 : cchiw 3033 fun shapeoflifted (tshape,index,sx)=let
198 :     val _ =List.map (fn (E.V e)=>print(Int.toString(e)^"-")) tshape
199 :     val sizeMapp= cleanIndex.mkSizeMapp(index,sx)
200 :     val sizes= List.map(fn E.V e1=> cleanIndex.lkupIX(e1,sizeMapp,"Could not find Size of")) tshape
201 :     in sizes end
202 : cchiw 2976
203 : cchiw 3033 fun createEinApp(alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)= let
204 : cchiw 2976 val Pid=0
205 :     val tid=1
206 :    
207 :     val (newdx,newsx,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
208 :     val params=[E.TEN(1,[dim,dim]),E.TEN(1,index)]
209 : cchiw 3033 val tshape=alpha@newdx
210 :     val t=E.Tensor(tid,tshape)
211 : cchiw 2976 val body = multiPs(Ps,newsx,t)
212 :     val rator=mkEin(params,index,body)
213 : cchiw 3033 val sizes= (case sx
214 :     of []=> index
215 :     | _=>(*shapeoflifted (tshape,index,sx@newsx)*) index
216 :     )
217 : cchiw 2976 in
218 : cchiw 3033 (rator,sizes)
219 : cchiw 2976 end
220 :    
221 : cchiw 3033 fun einapptostring (body,a,b)=
222 :     print(String.concat["\n lift probe of ",P.printbody body,"=>\n\t", printEINAPP a, "&\n\t", printEINAPP b])
223 : cchiw 2976
224 :    
225 :     fun liftProbe(y,b,params,args,index, sx)=let
226 :     val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=b
227 :     val fid=length(params)
228 :     val nid=fid+1
229 :     val nshift=length(dx)
230 :     val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
231 :     val freshIndex=getsumshift(sx,index)
232 :    
233 :    
234 :     (*transform T*P*P..Ps*)
235 :     val FArg = DstV.new ("F", DstTy.TensorTy(index))
236 : cchiw 3033 val (rator,sizes)=createEinApp(alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)
237 : cchiw 2976 val einApp0=mkEinApp(rator,[PArg,FArg])
238 :    
239 :    
240 :     (*lifted probe*)
241 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]
242 : cchiw 3033 val dxinner=(*List.tabulate(length(dx), (fn e=>E.V e))*) dx
243 :     val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha,dxinner,Vid, hid, nid, fid)
244 : cchiw 2976 val args'=argsA
245 : cchiw 3033
246 :     val ein1=mkEin(params',sizes,body')
247 : cchiw 2976 val einApp1=mkEinApp(ein1,args')
248 :    
249 : cchiw 3033 val rtn=(code,(FArg,einApp1),(y,einApp0))
250 :    
251 : cchiw 2976 in
252 :     rtn
253 :     end
254 : cchiw 3033
255 : cchiw 2976
256 :    
257 : cchiw 2845 (* expandEinOp: code-> code list
258 :     *Looks to see if the expression has a probe. If so, replaces it.
259 :     * Note how we keeps eps expressions so only generate pieces that are used
260 :     *)
261 : cchiw 2923 fun expandEinOp( e as (y, DstIL.EINAPP(ein as Ein.EIN{params, index, body}, args))) = let
262 : cchiw 2845 fun rewriteBody b=(case b
263 : cchiw 3033 of E.Probe(E.Conv(_,_,_,[]),_)
264 :     => replaceProbe(y,b,b,params,args, index, [])
265 :     | E.Probe(E.Conv _,_) =>let
266 :     val (a0,a1,a2)=liftProbe(y,b,params,args, index, [])
267 :     val _= einapptostring (b,a1,a2)
268 :     in
269 :     a0@[a1,a2]
270 : cchiw 2845 end
271 : cchiw 3033 | E.Sum(sx,p as E.Probe(E.Conv(_,_,_,[]),_))
272 :     => replaceProbe(y,b,p,params,args, index, sx)
273 :    
274 :     (*
275 :     | E.Sum(sx,b as E.Probe(E.Conv(_,[],_,_),_)) =>let
276 :     val _=print(String.concat["\n\n\n lift probe:\n",P.printerE ein,"\n=>"])
277 :    
278 :     val (a0,a1,a2)=liftProbe(y,b,params,args, index,sx)
279 :     val (y,DstIL.EINAPP(ein,args))=a2
280 :     val body'=E.Sum(sx,Ein.body ein)
281 :     val einapp=(y,DstIL.EINAPP(Ein.EIN{params=Ein.params ein, index=Ein.index ein, body=body'},args))
282 :     val _=einapptostring (b,a1,einapp)
283 :     in a0@[a1,einapp]
284 : cchiw 3030 end
285 : cchiw 3033 *)
286 :     | E.Sum(sx,E.Probe e)
287 :     => replaceProbe(y,b,E.Probe e,params,args, index, sx)
288 :     | E.Sum(sx,E.Prod[eps,E.Probe e])
289 :     => replaceProbe(y,b,E.Probe e,params,args, index, sx)
290 : cchiw 2922 | _=> [(y, DstIL.EINAPP(ein,args))]
291 : cchiw 2845 (* end case *))
292 :     in
293 :     rewriteBody body
294 :     end
295 : cchiw 2843
296 : cchiw 2606 end; (* local *)
297 :    
298 : cchiw 2845 end (* local *)

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