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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 3260 - (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 : cchiw 3166 * img-imginfo about V
38 : cchiw 2870 *)
39 : cchiw 3033
40 : cchiw 2923 val testing=0
41 : cchiw 3094 val testlift=0
42 : cchiw 3189
43 : cchiw 2845 val cnt = ref 0
44 :     fun transformToIndexSpace e=T.transformToIndexSpace e
45 :     fun transformToImgSpace e=T.transformToImgSpace e
46 : cchiw 3260 fun toStringBind e=print(MidToString.toStringBind e)
47 :     fun mkEin e=Ein.mkEin e
48 : cchiw 3033 fun mkEinApp(rator,args)=DstIL.EINAPP(rator,args)
49 : cchiw 3048
50 : cchiw 2845 fun testp n=(case testing
51 :     of 0=> 1
52 :     | _ =>(print(String.concat n);1)
53 :     (*end case*))
54 : cchiw 3260
55 :    
56 : cchiw 2845 fun getRHSDst x = (case DstIL.Var.binding x
57 :     of DstIL.VB_RHS(DstIL.OP(rator, args)) => (rator, args)
58 :     | DstIL.VB_RHS(DstIL.VAR x') => getRHSDst x'
59 :     | vb => raise Fail(concat[ "expected rhs operator for ", DstIL.Var.toString x, "but found ", DstIL.vbToString vb])
60 :     (* end case *))
61 : cchiw 2838
62 : cchiw 2606
63 : cchiw 2845 (* getArgsDst:MidIL.Var* MidIL.Var->int, ImageInfo, int
64 :     uses the Param_ids for the image, kernel,
65 :     and position tensor to get the Mid-IL arguments
66 :     returns the support of ther kernel, and image
67 :     *)
68 : jhr 3060 fun getArgsDst(hArg,imgArg,args) = (case (getRHSDst hArg, getRHSDst imgArg)
69 :     of ((DstOp.Kernel(h, i), _ ), (DstOp.LoadImage(_, _, img), _ ))=> let
70 : cchiw 2845 in
71 : jhr 3060 ((Kernel.support h) ,img,ImageInfo.dim img)
72 : cchiw 2845 end
73 :     | _ => raise Fail "Expected Image and kernel arguments"
74 :     (*end case*))
75 : cchiw 2606
76 :    
77 : cchiw 2845 (*handleArgs():int*int*int*Mid IL.Var list
78 :     ->int*Mid.ILVars list* code*int* low-il-var
79 :     * uses the Param_ids for the image, kernel, and tensor
80 :     * and gets the mid-IL vars for each.
81 :     *Transforms the position to index space
82 :     *P is the mid-il var for the (transformation matrix)transpose
83 :     *)
84 :     fun handleArgs(Vid,hid,tid,args)=let
85 :     val imgArg=List.nth(args,Vid)
86 :     val hArg=List.nth(args,hid)
87 :     val newposArg=List.nth(args,tid)
88 :     val (s,img,dim) =getArgsDst(hArg,imgArg,args)
89 :     val (argsT,P,code)=transformToImgSpace(dim,img,newposArg,imgArg)
90 : cchiw 2606 in
91 : cchiw 2845 (dim,args@argsT,code, s,P)
92 : cchiw 2606 end
93 : cchiw 2838
94 : cchiw 2845 (*createBody:int*int*int,mu list, param_id, param_id, param_id, param_id
95 :     * expands the body for the probed field
96 :     *)
97 :     fun createBody(dim, s,sx,alpha,deltas,Vid, hid, nid, fid)=let
98 :     (*1-d fields*)
99 :     fun createKRND1 ()=let
100 :     val sum=sx
101 :     val dels=List.map (fn e=>(E.C 0,e)) deltas
102 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[]),E.Value(sum)]]
103 :     val rest= E.Krn(hid,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[]),E.Value(sum)))
104 :     in
105 :     E.Prod [E.Img(Vid,alpha,pos),rest]
106 : cchiw 2843 end
107 : cchiw 2845 (*createKRN Image field and kernels *)
108 :     fun createKRN(0,imgpos,rest)=E.Prod ([E.Img(Vid,alpha,imgpos)] @rest)
109 :     | createKRN(dim,imgpos,rest)=let
110 :     val dim'=dim-1
111 :     val sum=sx+dim'
112 :     val dels=List.map (fn e=>(E.C dim',e)) deltas
113 :     val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[E.C dim']),E.Value(sum)]]
114 :     val rest'= E.Krn(hid,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[E.C dim']),E.Value(sum)))
115 :     in
116 :     createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)
117 :     end
118 :     val exp=(case dim
119 :     of 1 => createKRND1()
120 :     | _=> createKRN(dim, [],[])
121 :     (*end case*))
122 :     (*sumIndex creating summaiton Index for body*)
123 :     val slb=1-s
124 :     val esum=List.tabulate(dim, (fn dim=>(E.V (dim+sx),slb,s)))
125 : cchiw 2843 in
126 : cchiw 2845 E.Sum(esum, exp)
127 : cchiw 2606 end
128 :    
129 : cchiw 2845 (*getsumshift:sum_indexid list* int list-> int
130 :     *get fresh/unused index_id, returns int
131 :     *)
132 :     fun getsumshift(sx,index) =let
133 :     val nsumshift= (case sx
134 :     of []=> length(index)
135 :     | _=>let
136 :     val (E.V v,_,_)=List.hd(List.rev sx)
137 :     in v+1
138 :     end
139 :     (* end case *))
140 :     val aa=List.map (fn (E.V v,_,_)=>Int.toString v) sx
141 : cchiw 3260 val _ =print(String.concat["\n", "SumIndex" ,(String.concatWith"," aa),
142 :     "\nThink nshift is ", Int.toString nsumshift])
143 : cchiw 2845 in
144 :     nsumshift
145 :     end
146 : cchiw 2611
147 : cchiw 2845 (*formBody:ein_exp->ein_exp
148 :     *just does a quick rewrite
149 :     *)
150 :     fun formBody(E.Sum([],e))=formBody e
151 :     | formBody(E.Sum(sx,e))= E.Sum(sx,formBody e)
152 :     | formBody(E.Prod [e])=e
153 :     | formBody e=e
154 : cchiw 2606
155 : cchiw 2976 (* silly change in order of the product to match vis branch WorldtoSpace functions*)
156 :     fun multiPs([P0,P1,P2],sx,body)= formBody(E.Sum(sx, E.Prod([P0,P1,P2,body])))
157 :     | multiPs(Ps,sx,body)=formBody(E.Sum(sx, E.Prod([body]@Ps)))
158 : cchiw 3195
159 : cchiw 2976
160 : cchiw 3195 fun multiMergePs([P0,P1],[sx0,sx1],body)=E.Sum([sx0],E.Prod[P0,E.Sum([sx1],E.Prod[P1,body])])
161 :     | multiMergePs e=multiPs e
162 :    
163 :    
164 : cchiw 2845 (* replaceProbe:ein_exp* params *midIL.var list * int list* sum_id list
165 :     -> ein_exp* *code
166 :     * Transforms position to world space
167 :     * transforms result back to index_space
168 :     * rewrites body
169 :     * replace probe with expanded version
170 :     *)
171 : cchiw 3048 (* fun replaceProbe(testN,y,originalb,b,params,args,index, sx)*)
172 :    
173 :     fun replaceProbe(testN,(y, DstIL.EINAPP(e,args)),p ,sx)
174 :     =let
175 :     val originalb=Ein.body e
176 :     val params=Ein.params e
177 :     val index=Ein.index e
178 : cchiw 3260 val _ = print("\n***************** \n Replace ************ \n")
179 :     val _= toStringBind (y, DstIL.EINAPP(e,args))
180 : cchiw 3048
181 :     val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=p
182 : cchiw 2845 val fid=length(params)
183 :     val nid=fid+1
184 :     val Pid=nid+1
185 :     val nshift=length(dx)
186 :     val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
187 :     val freshIndex=getsumshift(sx,index)
188 :     val (dx,newsx1,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
189 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim]),E.TEN(1,[dim,dim])]
190 :     val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha,dx,Vid, hid, nid, fid)
191 : cchiw 2976 val body' = multiPs(Ps,newsx1,body')
192 : cchiw 3033
193 :     val body'=(case originalb
194 :     of E.Sum(sx, E.Probe _) => E.Sum(sx,body')
195 :     | E.Sum(sx,E.Prod[eps0,E.Probe _ ]) => E.Sum(sx,E.Prod[eps0,body'])
196 :     | _ => body'
197 :     (*end case*))
198 : cchiw 3260
199 : cchiw 3033
200 : cchiw 2845 val args'=argsA@[PArg]
201 : cchiw 3033 val einapp=(y,mkEinApp(mkEin(params',index,body'),args'))
202 :     in
203 :     code@[einapp]
204 : cchiw 2845 end
205 : cchiw 2976
206 : cchiw 3195 val tsplitvar=true
207 : cchiw 3048 fun createEinApp(originalb,alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)= let
208 : cchiw 2976 val Pid=0
209 :     val tid=1
210 : cchiw 3260
211 :     (*Assumes body is already clean*)
212 : cchiw 3048 val (newdx,newsx,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
213 :    
214 :     (*need to rewrite dx*)
215 : cchiw 3260 val (_,sizes,e as E.Conv(_,alpha',_,dx))=(case sx@newsx
216 : cchiw 3048 of []=> ([],index,E.Conv(9,alpha,7,newdx))
217 : cchiw 3260 | _ => cleanIndex.cleanIndex(E.Conv(9,alpha,7,newdx),index,sx@newsx)
218 : cchiw 3048 (*end case*))
219 :    
220 :     val params=[E.TEN(1,[dim,dim]),E.TEN(1,sizes)]
221 : cchiw 3260 fun filterAlpha []=[]
222 :     | filterAlpha(E.C _::es)= filterAlpha es
223 :     | filterAlpha(e1::es)=[e1]@(filterAlpha es)
224 :    
225 :     val tshape=filterAlpha(alpha')@newdx
226 : cchiw 3033 val t=E.Tensor(tid,tshape)
227 : cchiw 3195 val (splitvar,body)=(case originalb
228 :     of E.Sum(sx, E.Probe _) => (false,E.Sum(sx,multiPs(Ps,newsx,t)))
229 :     | E.Sum(sx,E.Prod[eps0,E.Probe _ ]) => (false,E.Sum(sx,E.Prod[eps0,multiPs(Ps,newsx,t)]))
230 :     | _ => (case tsplitvar
231 : cchiw 3196 of(* true => (true,multiMergePs(Ps,newsx,t)) (*pushes summations in place*)
232 : cchiw 3259 | false*) _ => (true,multiPs(Ps,newsx,t))
233 : cchiw 3195 (*end case*))
234 : cchiw 3048 (*end case*))
235 :    
236 :     val ein0=mkEin(params,index,body)
237 : cchiw 2976 in
238 : cchiw 3260 (splitvar,ein0,sizes,dx,alpha')
239 : cchiw 2976 end
240 : cchiw 3048
241 : cchiw 3260 fun liftProbe(printStrings,(y, DstIL.EINAPP(e,args)),p ,sx)=let
242 :     val _=print("\n******* Lift ******** \n")
243 : cchiw 3048 val originalb=Ein.body e
244 :     val params=Ein.params e
245 : cchiw 3189 val index=Ein.index e
246 : cchiw 3260 val _= toStringBind (y, DstIL.EINAPP(e,args))
247 : cchiw 2976
248 : cchiw 3048 val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=p
249 : cchiw 2976 val fid=length(params)
250 :     val nid=fid+1
251 :     val nshift=length(dx)
252 : cchiw 3048 val (dim,args',code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
253 : cchiw 2976 val freshIndex=getsumshift(sx,index)
254 :    
255 :     (*transform T*P*P..Ps*)
256 : cchiw 3260 val (splitvar,ein0,sizes,dx,alpha')= createEinApp(originalb,alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)
257 : cchiw 3048 val FArg = DstV.new ("F", DstTy.TensorTy(sizes))
258 :     val einApp0=mkEinApp(ein0,[PArg,FArg])
259 : cchiw 3195 val rtn0=(case splitvar
260 :     of false => [(y,einApp0)]
261 :     | _ => Split.splitEinApp (y,einApp0)
262 :     (*end case*))
263 : cchiw 2976
264 :     (*lifted probe*)
265 :     val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]
266 : cchiw 3260 val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha',dx,Vid, hid, nid, fid)
267 : cchiw 3033 val ein1=mkEin(params',sizes,body')
268 : cchiw 2976 val einApp1=mkEinApp(ein1,args')
269 : cchiw 3048 val rtn1=(FArg,einApp1)
270 : cchiw 3195 val rtn=code@[rtn1]@rtn0
271 : cchiw 3260 val _= List.map toStringBind ([rtn1]@rtn0)
272 : cchiw 3259
273 : cchiw 2976 in
274 :     rtn
275 :     end
276 :    
277 : cchiw 2845 (* expandEinOp: code-> code list
278 : cchiw 3259 * A this point we only have simple ein ops
279 :     * Looks to see if the expression has a probe. If so, replaces it.
280 : cchiw 2845 * Note how we keeps eps expressions so only generate pieces that are used
281 :     *)
282 : cchiw 3229 fun expandEinOp( e as (y, DstIL.EINAPP(ein,args)),fieldset)=let
283 : cchiw 3259
284 : cchiw 3260 fun checkConst ([],a) = (*liftProbe a*) replaceProbe a
285 :     | checkConst ((E.C _::_),a) = replaceProbe a
286 : cchiw 3166 | checkConst ((_ ::es),a)= checkConst(es,a)
287 : cchiw 3260
288 :     fun liftFieldMat(newvx,E.Probe(E.Conv(V,[E.C c1,E.V 0],h,dx),pos))=
289 :     let
290 :    
291 :     val _= toStringBind e
292 :     val index0=Ein.index ein
293 :     val index1 = index0@[3]
294 :     val body1_unshifted = E.Probe(E.Conv(V,[E.V newvx, E.V 0],h,dx),pos)
295 :     (* clean to get body indices in order *)
296 :     val ( _ , _, body1)= cleanIndex.cleanIndex(body1_unshifted,index1,[])
297 :     val _=print(String.concat["\n Shifted ",P.printbody body1_unshifted,"=>",P.printbody body1])
298 :    
299 :     val lhs1=DstV.new ("L", DstTy.TensorTy(index1))
300 :     val ein1 = mkEin(Ein.params ein,index1,body1)
301 :     val code1= (lhs1,mkEinApp(ein1,args))
302 :     val codeAll= liftProbe(1,code1,body1,[])
303 :    
304 :    
305 :     (*Probe that tensor at a constant position E.C c1*)
306 :     val param0 = [E.TEN(1,index1)]
307 :     val body0 = E.Tensor(0,[E.C c1]@dx)
308 :     val ein0 = mkEin(param0,index0,body0)
309 :     val einApp0 = mkEinApp(ein0,[lhs1])
310 :     val code0 = (y,einApp0)
311 :     val _= toStringBind code0
312 :     in
313 :     codeAll@[code0]
314 :     end
315 : cchiw 3259
316 : cchiw 2845 fun rewriteBody b=(case b
317 : cchiw 3048 of E.Probe(E.Conv(_,_,_,[]),_)
318 : cchiw 3260 => replaceProbe(0,e,b,[])
319 :    
320 :     | E.Probe(E.Conv(_,[E.C _ ,E.V 0],_,[E.V 1]),pos)
321 :     => liftFieldMat (2,b)
322 :     | E.Probe(E.Conv(_,[E.C _ ,E.V 0],_,[E.V 1,E.V 2] ),pos)
323 :     => liftFieldMat (3,b)
324 :    
325 : cchiw 3066 | E.Probe(E.Conv (_,alpha,_,dx),_)
326 : cchiw 3259 => checkConst(dx,(0,e,b,[])) (*scans dx for contant*)
327 : cchiw 3048 | E.Sum(sx,p as E.Probe(E.Conv(_,_,_,[]),_))
328 : cchiw 3260 => replaceProbe(0,e,p, sx) (*no dx*)
329 : cchiw 3066 | E.Sum(sx,p as E.Probe(E.Conv(_,[],_,dx),_))
330 : cchiw 3260 => checkConst(dx,(0,e,p,sx)) (*scalar field*)
331 : cchiw 3048 | E.Sum(sx,E.Probe p)
332 : cchiw 3094 => replaceProbe(0,e,E.Probe p, sx)
333 : cchiw 3048 | E.Sum(sx,E.Prod[eps,E.Probe p])
334 : cchiw 3094 => replaceProbe(0,e,E.Probe p,sx)
335 : cchiw 3048 | _ => [e]
336 : cchiw 2845 (* end case *))
337 : cchiw 3174
338 :     val (fieldset,var) = einSet.rtnVar(fieldset,y,DstIL.EINAPP(ein,args))
339 :     in (case var
340 : cchiw 3260 of NONE=> (("\n \n mapp_not_replacing:"^(P.printerE ein)^":");(rewriteBody(Ein.body ein),fieldset))
341 :     | SOME v=> (("\n mapp_replacing"^(P.printerE ein)^":");( [(y,DstIL.VAR v)] , fieldset))
342 : cchiw 3174 (*end case*))
343 : cchiw 2845 end
344 : cchiw 2843
345 : cchiw 2606 end; (* local *)
346 :    
347 : cchiw 2845 end (* local *)

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