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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 3092 - (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 : jhr 3060 structure P = Printer
15 :     structure T = TransformEin
16 :     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 3092 val testlift=1
42 : cchiw 2845 val cnt = ref 0
43 : cchiw 2606
44 : cchiw 3030 fun printEINAPP e=MidToString.printEINAPP e
45 : cchiw 2845 fun transformToIndexSpace e=T.transformToIndexSpace e
46 :     fun transformToImgSpace e=T.transformToImgSpace e
47 : cchiw 3033
48 : cchiw 3048 fun transitionToString(testreplace,a,b)=(case testreplace
49 :     of 0=> 1
50 :     | _ => (print(String.concat["\n\n\n Replace probe:\n",P.printbody a,"\n=>",P.printbody b]);1)
51 :     (*end case*))
52 : cchiw 3033 fun mkEin(params,index,body)=E.EIN{params=params, index=index,body=body}
53 :     fun mkEinApp(rator,args)=DstIL.EINAPP(rator,args)
54 :     fun getBody(_,DstIL.EINAPP(E.EIN{body,...},_))=body
55 :     fun setBody(body',(y,DstIL.EINAPP(E.EIN{params,index,body},args)))=
56 :     (y,DstIL.EINAPP(E.EIN{params=params,index=index,body=body'},args))
57 : cchiw 3048
58 : cchiw 2845 fun testp n=(case testing
59 :     of 0=> 1
60 :     | _ =>(print(String.concat n);1)
61 :     (*end case*))
62 : cchiw 3048 fun einapptostring (body,a,b)=(case testlift
63 :     of 0=>1
64 :     | _=> (print(String.concat["\n lift probe of ",P.printbody body,"=>\n\t", printEINAPP a, "&\n\t", printEINAPP b]);1)
65 :     (*end case*))
66 :    
67 :    
68 : cchiw 2845 fun getRHSDst x = (case DstIL.Var.binding x
69 :     of DstIL.VB_RHS(DstIL.OP(rator, args)) => (rator, args)
70 :     | DstIL.VB_RHS(DstIL.VAR x') => getRHSDst x'
71 :     | vb => raise Fail(concat[ "expected rhs operator for ", DstIL.Var.toString x, "but found ", DstIL.vbToString vb])
72 :     (* end case *))
73 : cchiw 2838
74 : cchiw 2606
75 : cchiw 2845 (* getArgsDst:MidIL.Var* MidIL.Var->int, ImageInfo, int
76 :     uses the Param_ids for the image, kernel,
77 :     and position tensor to get the Mid-IL arguments
78 :     returns the support of ther kernel, and image
79 :     *)
80 : jhr 3060 fun getArgsDst(hArg,imgArg,args) = (case (getRHSDst hArg, getRHSDst imgArg)
81 :     of ((DstOp.Kernel(h, i), _ ), (DstOp.LoadImage(_, _, img), _ ))=> let
82 : cchiw 2845 in
83 : jhr 3060 ((Kernel.support h) ,img,ImageInfo.dim img)
84 : cchiw 2845 end
85 :     | _ => raise Fail "Expected Image and kernel arguments"
86 :     (*end case*))
87 : cchiw 2606
88 :    
89 : cchiw 2845 (*handleArgs():int*int*int*Mid IL.Var list
90 :     ->int*Mid.ILVars list* code*int* low-il-var
91 :     * uses the Param_ids for the image, kernel, and tensor
92 :     * and gets the mid-IL vars for each.
93 :     *Transforms the position to index space
94 :     *P is the mid-il var for the (transformation matrix)transpose
95 :     *)
96 :     fun handleArgs(Vid,hid,tid,args)=let
97 :     val imgArg=List.nth(args,Vid)
98 :     val hArg=List.nth(args,hid)
99 :     val newposArg=List.nth(args,tid)
100 :     val (s,img,dim) =getArgsDst(hArg,imgArg,args)
101 :     val (argsT,P,code)=transformToImgSpace(dim,img,newposArg,imgArg)
102 : cchiw 2606 in
103 : cchiw 2845 (dim,args@argsT,code, s,P)
104 : cchiw 2606 end
105 : cchiw 2838
106 : cchiw 2845 (*createBody:int*int*int,mu list, param_id, param_id, param_id, param_id
107 :     * expands the body for the probed field
108 :     *)
109 :     fun createBody(dim, s,sx,alpha,deltas,Vid, hid, nid, fid)=let
110 :     (*1-d fields*)
111 :     fun createKRND1 ()=let
112 :     val sum=sx
113 :     val dels=List.map (fn e=>(E.C 0,e)) deltas
114 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[]),E.Value(sum)]]
115 :     val rest= E.Krn(hid,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[]),E.Value(sum)))
116 :     in
117 :     E.Prod [E.Img(Vid,alpha,pos),rest]
118 : cchiw 2843 end
119 : cchiw 2845 (*createKRN Image field and kernels *)
120 :     fun createKRN(0,imgpos,rest)=E.Prod ([E.Img(Vid,alpha,imgpos)] @rest)
121 :     | createKRN(dim,imgpos,rest)=let
122 :     val dim'=dim-1
123 :     val sum=sx+dim'
124 :     val dels=List.map (fn e=>(E.C dim',e)) deltas
125 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[E.C dim']),E.Value(sum)]]
126 :     val rest'= E.Krn(hid,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[E.C dim']),E.Value(sum)))
127 :     in
128 :     createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)
129 :     end
130 :     val exp=(case dim
131 :     of 1 => createKRND1()
132 :     | _=> createKRN(dim, [],[])
133 :     (*end case*))
134 :     (*sumIndex creating summaiton Index for body*)
135 :     val slb=1-s
136 :     val esum=List.tabulate(dim, (fn dim=>(E.V (dim+sx),slb,s)))
137 : cchiw 2843 in
138 : cchiw 2845 E.Sum(esum, exp)
139 : cchiw 2606 end
140 :    
141 : cchiw 2845 (*getsumshift:sum_indexid list* int list-> int
142 :     *get fresh/unused index_id, returns int
143 :     *)
144 :     fun getsumshift(sx,index) =let
145 :     val nsumshift= (case sx
146 :     of []=> length(index)
147 :     | _=>let
148 :     val (E.V v,_,_)=List.hd(List.rev sx)
149 :     in v+1
150 :     end
151 :     (* end case *))
152 :     val aa=List.map (fn (E.V v,_,_)=>Int.toString v) sx
153 :     val _ =testp["\n", "SumIndex" ,(String.concatWith"," aa),
154 :     "\nThink nshift is ", Int.toString nsumshift]
155 :     in
156 :     nsumshift
157 :     end
158 : cchiw 2611
159 : cchiw 2845 (*formBody:ein_exp->ein_exp
160 :     *just does a quick rewrite
161 :     *)
162 :     fun formBody(E.Sum([],e))=formBody e
163 :     | formBody(E.Sum(sx,e))= E.Sum(sx,formBody e)
164 :     | formBody(E.Prod [e])=e
165 :     | formBody e=e
166 : cchiw 2606
167 : cchiw 2976 (* silly change in order of the product to match vis branch WorldtoSpace functions*)
168 :     fun multiPs([P0,P1,P2],sx,body)= formBody(E.Sum(sx, E.Prod([P0,P1,P2,body])))
169 :     | multiPs(Ps,sx,body)=formBody(E.Sum(sx, E.Prod([body]@Ps)))
170 :    
171 : cchiw 2845 (* replaceProbe:ein_exp* params *midIL.var list * int list* sum_id list
172 :     -> ein_exp* *code
173 :     * Transforms position to world space
174 :     * transforms result back to index_space
175 :     * rewrites body
176 :     * replace probe with expanded version
177 :     *)
178 : cchiw 3048 (* fun replaceProbe(testN,y,originalb,b,params,args,index, sx)*)
179 :    
180 :     fun replaceProbe(testN,(y, DstIL.EINAPP(e,args)),p ,sx)
181 :     =let
182 :     val originalb=Ein.body e
183 :     val params=Ein.params e
184 :     val index=Ein.index e
185 :    
186 :    
187 :     val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=p
188 : cchiw 2845 val fid=length(params)
189 :     val nid=fid+1
190 :     val Pid=nid+1
191 :     val nshift=length(dx)
192 :     val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
193 :     val freshIndex=getsumshift(sx,index)
194 :     val (dx,newsx1,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
195 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim]),E.TEN(1,[dim,dim])]
196 :     val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha,dx,Vid, hid, nid, fid)
197 : cchiw 2976 val body' = multiPs(Ps,newsx1,body')
198 : cchiw 3033
199 :     val body'=(case originalb
200 :     of E.Sum(sx, E.Probe _) => E.Sum(sx,body')
201 :     | E.Sum(sx,E.Prod[eps0,E.Probe _ ]) => E.Sum(sx,E.Prod[eps0,body'])
202 :     | _ => body'
203 :     (*end case*))
204 : cchiw 3048 val _=transitionToString(testN,originalb,body')
205 : cchiw 3033
206 : cchiw 2845 val args'=argsA@[PArg]
207 : cchiw 3033 val einapp=(y,mkEinApp(mkEin(params',index,body'),args'))
208 :     in
209 :     code@[einapp]
210 : cchiw 2845 end
211 : cchiw 2976
212 :    
213 : cchiw 3048 fun createEinApp(originalb,alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)= let
214 : cchiw 2976 val Pid=0
215 :     val tid=1
216 :    
217 : cchiw 3048 val (newdx,newsx,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
218 :    
219 :     (*need to rewrite dx*)
220 :     val (_,sizes,E.Conv(_,_,_,dx))=(case sx@newsx
221 :     of []=> ([],index,E.Conv(9,alpha,7,newdx))
222 :     | _ =>cleanIndex.cleanIndex(E.Conv(9,alpha,7,newdx),index,sx@newsx)
223 :     (*end case*))
224 :    
225 :     val params=[E.TEN(1,[dim,dim]),E.TEN(1,sizes)]
226 : cchiw 3033 val tshape=alpha@newdx
227 :     val t=E.Tensor(tid,tshape)
228 : cchiw 3048 val exp = multiPs(Ps,newsx,t)
229 :     val body=(case originalb
230 :     of E.Sum(sx, E.Probe _) => E.Sum(sx,exp)
231 :     | E.Sum(sx,E.Prod[eps0,E.Probe _ ]) => E.Sum(sx,E.Prod[eps0,exp])
232 :     | _ => exp
233 :     (*end case*))
234 :    
235 :     val ein0=mkEin(params,index,body)
236 : cchiw 2976 in
237 : cchiw 3048 (ein0,sizes,dx)
238 : cchiw 2976 end
239 : cchiw 3048
240 :     fun liftProbe(testN,(y, DstIL.EINAPP(e,args)),p ,sx)=let
241 :     val originalb=Ein.body e
242 :     val params=Ein.params e
243 :     val index=Ein.index e
244 : cchiw 2976
245 : cchiw 3048 val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=p
246 : cchiw 2976 val fid=length(params)
247 :     val nid=fid+1
248 :     val nshift=length(dx)
249 : cchiw 3048 val (dim,args',code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
250 : cchiw 2976 val freshIndex=getsumshift(sx,index)
251 :    
252 :    
253 :     (*transform T*P*P..Ps*)
254 : cchiw 3048 val (ein0,sizes,dx)= createEinApp(originalb,alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)
255 :     val FArg = DstV.new ("F", DstTy.TensorTy(sizes))
256 :     val einApp0=mkEinApp(ein0,[PArg,FArg])
257 :     val rtn0=(y,einApp0)
258 : cchiw 2976
259 :     (*lifted probe*)
260 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]
261 : cchiw 3048 val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha,dx,Vid, hid, nid, fid)
262 : cchiw 3033 val ein1=mkEin(params',sizes,body')
263 : cchiw 2976 val einApp1=mkEinApp(ein1,args')
264 : cchiw 3048 val rtn1=(FArg,einApp1)
265 :     val rtn=code@[rtn1,rtn0]
266 :     val _= einapptostring (p,rtn1,rtn0)
267 : cchiw 2976 in
268 :     rtn
269 :     end
270 :    
271 :    
272 : cchiw 2845 (* expandEinOp: code-> code list
273 : cchiw 3048 *A this point we only have simple ein ops
274 : cchiw 2845 *Looks to see if the expression has a probe. If so, replaces it.
275 :     * Note how we keeps eps expressions so only generate pieces that are used
276 :     *)
277 : cchiw 3048 fun expandEinOp( e as (y, DstIL.EINAPP(ein,args))) = let
278 : cchiw 3066 fun checkConst ([],a) = liftProbe a
279 :     | checkConst ((E.C _::_),a) =replaceProbe a
280 :     | checkConst ((_ ::es),a)=checkConst(es,a)
281 : cchiw 2845 fun rewriteBody b=(case b
282 : cchiw 3048 of E.Probe(E.Conv(_,_,_,[]),_)
283 : cchiw 3092 => replaceProbe(1,e,b, [])
284 : cchiw 3066 | E.Probe(E.Conv (_,alpha,_,dx),_)
285 :     => checkConst(alpha@dx,(0,e,b,[]))
286 : cchiw 3048 | E.Sum(sx,p as E.Probe(E.Conv(_,_,_,[]),_))
287 : cchiw 3092 => replaceProbe(1,e,p, sx)
288 : cchiw 3066 | E.Sum(sx,p as E.Probe(E.Conv(_,[],_,dx),_))
289 :     => checkConst(dx,(0,e,p,sx))
290 : cchiw 3048 | E.Sum(sx,E.Probe p)
291 : cchiw 3092 => replaceProbe(1,e,E.Probe p, sx)
292 : cchiw 3048 | E.Sum(sx,E.Prod[eps,E.Probe p])
293 : cchiw 3092 => replaceProbe(1,e,E.Probe p,sx)
294 : cchiw 3048 | _ => [e]
295 : cchiw 2845 (* end case *))
296 :     in
297 : cchiw 3048 rewriteBody (Ein.body ein)
298 : cchiw 2845 end
299 : cchiw 2843
300 : cchiw 2606 end; (* local *)
301 :    
302 : cchiw 2845 end (* local *)

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