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

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branches/charisee/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml revision 2606, Wed Apr 30 16:05:25 2014 UTC branches/charisee_dev/src/compiler/high-to-mid/ProbeEin.sml revision 3503, Thu Dec 17 23:13:57 2015 UTC
# Line 1  Line 1 
1  (* examples.sml  (* Expands probe ein
2   *   *
3   * COPYRIGHT (c) 2012 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)   * This code is part of the Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4     *
5     * COPYRIGHT (c) 2015 The University of Chicago
6   * All rights reserved.   * All rights reserved.
7   *)   *)
8    
   
 (*  
 A couple of different approaches.  
 One approach is to find all the Probe(Conv). Gerenerate exp for it  
 Then use Subst function to sub in. That takes care for index matching and  
   
 *)  
   
 (*This approach creates probe expanded terms, and adds params to the end. *)  
   
   
9  structure ProbeEin = struct  structure ProbeEin = struct
10    
11      local      local
12    
13      structure E = Ein      structure E = Ein
     structure mk= mkOperators  
     structure SrcIL = HighIL  
     structure SrcTy = HighILTypes  
     structure SrcOp = HighOps  
     structure SrcSV = SrcIL.StateVar  
     structure VTbl = SrcIL.Var.Tbl  
14      structure DstIL = MidIL      structure DstIL = MidIL
     structure DstTy = MidILTypes  
15      structure DstOp = MidOps      structure DstOp = MidOps
     structure DstV = DstIL.Var  
     structure SrcV = SrcIL.Var  
16      structure P=Printer      structure P=Printer
17      structure shift=ShiftEin      structure T = TransformEin
18      structure split=SplitEin      structure MidToS = MidToString
19      structure F=Filter      structure DstV = DstIL.Var
20        structure DstTy = MidILTypes
 val testing=0  
21    
 datatype peanut=    O of  DstOp.rator | E of Ein.ein|C of DstTy.ty|S of int  
 datatype peanut2=    O2 of  SrcOp.rator | E2 of Ein.ein|C2 of SrcTy.ty|S2 of int  
22      in      in
23    
24        (* This file expands probed fields
25        * Take a look at ProbeEin tex file for examples
26        *Note that the original field is an EIN operator in the form <V_alpha * H^(deltas)>(midIL.var list )
27        * Param_ids are used to note the placement of the argument in the midIL.var list
28        * Index_ids  keep track of the shape of an Image or differentiation.
29        * Mu  bind Index_id
30        * Generally, we will refer to the following
31        *dim:dimension of field V
32        * s: support of kernel H
33        * alpha: The alpha in <V_alpha * H^(deltas)>
34        * deltas: The deltas in <V_alpha * H^(deltas)>
35        * Vid:param_id for V
36        * hid:param_id for H
37        * nid: integer position param_id
38        * fid :fractional position param_id
39        * img-imginfo about V
40        *)
41    
42  fun assign (x, rator, args) = (x, DstIL.OP(rator, args))      val testing=0
43  fun assignEin (x, rator, args) = ((x, DstIL.EINAPP(rator, args)))      val valnumflag=true
44        val tsplitvar=true
45        val fieldliftflag=true
46        val constflag=true
47        val detflag =true
48        val detsumflag=true
49        fun incUse (DstIL.V{useCnt, ...}) = (useCnt := !useCnt + 1)
50        fun decUse (DstIL.V{useCnt, ...}) = (useCnt := !useCnt - 1)
51    
52        val cnt = ref 0
53        fun transformToIndexSpace e=T.transformToIndexSpace e
54        fun transformToImgSpace  e=T.transformToImgSpace  e
55        fun toStringBind e=(MidToString.toStringBind e)
56        fun mkEin e=Ein.mkEin e
57        fun mkEinApp(rator,args)=DstIL.EINAPP(rator,args)
58        fun setConst e = E.setConst e
59        fun setNeg e  =  E.setNeg e
60        fun setExp e  =  E.setExp e
61        fun setDiv e= E.setDiv e
62        fun setSub e= E.setSub e
63        fun setProd e= E.setProd e
64        fun setAdd e= E.setAdd e
65        fun mkCx es =List.map (fn c => E.C (c,true)) es
66        fun mkCxSingle c = E.C (c,true)
67    
68  fun getRHS x  = (case SrcIL.Var.binding x      fun testp n=(case testing
69      of SrcIL.VB_RHS(SrcIL.OP(rator, args)) => (O2 rator, args)          of 0=> 1
70      | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.VAR x') => getRHS x'          | _ =>(print(String.concat n);1)
     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.EINAPP (e,args))=>(E2 e,args)  
     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.CONS (ty,args))=>(C2 ty,args)  
     | SrcIL.VB_NONE=>(S2 2,[])  
     | vb => raise Fail(concat[  
     "expected rhs operator for ", SrcIL.Var.toString x,  
     "but found ", SrcIL.vbToString vb])  
71      (* end case *))      (* end case *))
72    
 (*Create fractional, and integer position vectors*)  
 fun transformToImgSpace  (dim,v,posx)=let  
   
     val translate=DstOp.Translate v  
     val transform=DstOp.Transform v  
     val M  = DstV.new ("M", DstTy.tensorTy [dim,dim])   (*transform dim by dim?*)  
     val T  = DstV.new ("T", DstTy.tensorTy [dim,dim])   (*translate*)  
     val x  = DstV.new ("x", DstTy.vecTy dim)            (*Image-Space position*)  
     val f  = DstV.new ("f", DstTy.vecTy dim)            (*fractional*)  
     val nd = DstV.new ("nd", DstTy.vecTy dim)           (*real position*)  
     val n  = DstV.new ("n", DstTy.iVecTy dim)           (*integer position*)  
     val PosToImgSpace=mk.transform(dim,dim)  
73    
74      val code=[      fun getRHSDst x  = (case DstIL.Var.binding x
75          assign(M, transform, []),          of DstIL.VB_RHS(DstIL.OP(rator, args)) => (rator, args)
76          assign(T, translate, []),          | DstIL.VB_RHS(DstIL.VAR x') => getRHSDst x'
77          assignEin(x, PosToImgSpace,[M,posx,T]) ,  (* MX+T*)          | vb => raise Fail(concat[ "expected rhs operator for ", DstIL.Var.toString x, "but found ", DstIL.vbToString vb])
         assign(nd, DstOp.Floor dim, [x]),   (*nd *)  
         assignEin(f, mk.subTen([dim]),[x,nd]),           (*fractional*)  
         assign(n, DstOp.RealToInt dim, [nd]) (*real to Int*)  
     ]  
     in ([n,f],code)  
     end  
   
   
 fun replaceH(kvar, place,args)=let  
     val l1=List.take(args, place)  
     val l2=List.drop(args,place+1)  
     in l1@[kvar]@l2 end  
   
   
 (*Get Img, and Kern Args*)  
 fun getArgs(hid,hArg,V,imgArg,args,lift)=case (getRHS hArg,getRHS imgArg)  
     of ((O2(SrcOp.Kernel(h, i)),argK),(O2(SrcOp.LoadImage img),_))=> let  
         val hvar=DstV.new ("KNL", DstTy.KernelTy)  
         val imgvar=DstV.new ("IMG", DstTy.ImageTy img)  
         val argsVK= (case lift  
             of 0=> let  
                 val argsN=replaceH(hvar, hid,args)  
                 in replaceH(imgvar, V,argsN) end  
             | _ => [imgvar, hvar]  
78          (* end case *))          (* end case *))
         val assigments=[assign (hvar, DstOp.Kernel(h, i), []), assign(imgvar,DstOp.LoadImage img,[])]  
79    
80    
81        (* getArgsDst:MidIL.Var* MidIL.Var->int, ImageInfo, int
82            uses the Param_ids for the image, kernel,
83            and position tensor to get the Mid-IL arguments
84        returns the support of ther kernel, and image
85        *)
86        fun getArgsDst(hArg,imgArg,args) = (case (getRHSDst hArg, getRHSDst imgArg)
87            of ((DstOp.Kernel(h, i), _ ), (DstOp.LoadImage(_, _, img), _ ))=> let
88          in          in
89              (Kernel.support h ,img, assigments,argsVK)                ((Kernel.support h) ,img,ImageInfo.dim img)
90          end          end
91      | ((O2(SrcOp.Kernel(h, i)),arg),_)=> raise Fail "Not an img Argument"              |  ((k,_),(i,_)) => raise Fail (String.concat["Expected kernel:", (DstOp.toString k ),"Expected Image:", (DstOp.toString i)])
92      |  _ => raise Fail "Not a kernel argument"          (*end case*))
93    
94    
95  fun handleArgs(E.Probe(E.Conv(V,shape,h, deltas),E.Tensor(t,alpha)),(params,args),origargs,lift)=let      (*handleArgs():int*int*int*Mid IL.Var list
96      val E.IMG(dim)=List.nth(params,V)          ->int*Mid.ILVars list* code*int* low-il-var
97      val kArg=List.nth(origargs,h)          * uses the Param_ids for the image, kernel, and tensor
98      val imgArg=List.nth(origargs,V)          * and gets the mid-IL vars for each.
99      val newposArg=List.nth(args, t)          *Transforms the position to index space
100      val (s,img,argcode,argsVH) =getArgs(h,kArg,V,imgArg,args,lift)          *P is the mid-il var for the (transformation matrix)transpose
101      val (argsT,code')=transformToImgSpace(dim,img,newposArg)      *)
102      in (dim,argsVH@argsT,argcode@code', s)      fun handleArgs(Vid,hid,tid,args)=let
103            val imgArg=List.nth(args,Vid)
104            val hArg=List.nth(args,hid)
105            val newposArg=List.nth(args,tid)
106            val (s,img,dim) =getArgsDst(hArg,imgArg,args)
107            val (argsT,P,code)=transformToImgSpace(dim,img,newposArg,imgArg)
108            in
109                (dim,args@argsT,code, s,P)
110      end      end
     | handleArgs _ =raise Fail"Expression is wrong for handleArgs"  
   
 (*createDels=> creates the kronecker deltas for each Kernel*)  
 fun createDels([],_)= []  
     | createDels(d::ds,dim)= [( E.C dim,d)]@createDels(ds,dim)  
   
 (*Created new body for probe*)  
 fun createBody(dim, s,sx,shape,deltas,V, h, nid, fid)=let  
   
     (*sumIndex creating summaiton Index for body*)  
     fun sumIndex(0)=[]  
     |sumIndex(dim)= sumIndex(dim-1)@[(E.V (dim+sx-1),1-s,s)]  
111    
112        (*createBody:int*int*int,mu list, param_id, param_id, param_id, param_id
113        * expands the body for the probed field
114        *)
115        fun createBody(dim, s,sx,alpha,deltas,Vid, hid, nid, fid)=let
116            (*1-d fields*)
117            fun createKRND1 ()=let
118                val sum=sx
119                val dels=List.map (fn e=>(mkCxSingle 0,e)) deltas
120                val pos=[setAdd[E.Tensor(fid,[]),E.Value(sum)]]
121                val rest= E.Krn(hid,dels,setSub(E.Tensor(nid,[]),E.Value(sum)))
122                in
123                   setProd[E.Img(Vid,alpha,pos),rest]
124                end
125      (*createKRN Image field and kernels *)      (*createKRN Image field and kernels *)
126      fun createKRN(0,imgpos,rest)=E.Prod ([E.Img(V,shape,imgpos)] @rest)          fun createKRN(0,imgpos,rest)=setProd ([E.Img(Vid,alpha,imgpos)] @rest)
127      | createKRN(dim,imgpos,rest)=let      | createKRN(dim,imgpos,rest)=let
128          val dim'=dim-1          val dim'=dim-1
129          val sum=sx+dim'          val sum=sx+dim'
130          val dels=createDels(deltas,dim')              val dels=List.map (fn e=>(mkCxSingle  dim',e)) deltas
131          val pos=[E.Add[E.Tensor(fid,[E.C dim']),E.Value(sum)]]              val pos=[setAdd[E.Tensor(fid,[mkCxSingle dim']),E.Value(sum)]]
132          val rest'= E.Krn(h,dels,E.Sub(E.Tensor(nid,[E.C dim']),E.Value(sum)))              val rest'= E.Krn(hid,dels,setSub(E.Tensor(nid,[mkCxSingle dim']),E.Value(sum)))
133          in          in
134              createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)              createKRN(dim',pos@imgpos,[rest']@rest)
135          end          end
136            val exp=(case dim
137                of 1 => createKRND1()
138                | _=> createKRN(dim, [],[])
139                (*end case*))
140            (*sumIndex creating summaiton Index for body*)
141            val slb=1-s
142            val _=List.tabulate(dim, (fn dim=> (String.concat[" sx:",Int.toString(sx)," dim:",Int.toString(dim),"esum",Int.toString(sx+dim) ]) ))
143            val esum=List.tabulate(dim, (fn dim=>(E.V (dim+sx),slb,s)))
144        in
145            E.Sum(esum, exp)
146        end
147    
148        (*getsumshift:sum_indexid list* int list-> int
149        *get fresh/unused index_id, returns int
150        *)
151        fun getsumshift(sx,n) =let
152            val nsumshift= (case sx
153                of []=> n
154                | _=>let
155                    val (E.V v,_,_)=List.hd(List.rev sx)
156                    in v+1
157                    end
158                (* end case *))
159    
160      val exp=createKRN(dim, [],[])          val aa=List.map (fn (E.V v,_,_)=>Int.toString v) sx
161      val esum=sumIndex (dim)          val _ =(String.concat["\n", "SumIndex:" ,(String.concatWith"," aa),
162      in E.Sum(esum, exp)          "\n\t Index length:",Int.toString n,
163            "\n\t Freshindex: ", Int.toString nsumshift])
164            in
165                nsumshift
166      end      end
167    
168        (*formBody:ein_exp->ein_exp
169        *just does a quick rewrite
170        *)
171        fun formBody(E.Sum([],e))=formBody e
172        | formBody(E.Sum(sx,e))= E.Sum(sx,formBody e)
173        | formBody(E.Opn(E.Prod, [e]))=e
174        | formBody e=e
175    
176        (* silly change in order of the product to match vis branch WorldtoSpace functions*)
177        fun multiPs([P0,P1,P2],sx,body)= formBody(E.Sum(sx, setProd[P0,P1,P2,body]))
178        (*
179          | multiPs([P0,P1],sx,body)=formBody(E.Sum(sx, setProd([P0,body,P1])))
180          *)
181          | multiPs([P0,P1,P2,P3],sx,body)= formBody(E.Sum(sx, setProd[P0,P1,P2,P3,body]))
182          | multiPs(Ps,sx,body)=formBody(E.Sum(sx,setProd([body]@Ps)))
183    
 fun ShapeConv([],n)=[]  
     | ShapeConv(E.C c::es, n)=ShapeConv(es, n)  
     | ShapeConv(E.V v::es, n)=  
         if(n>v) then [E.V v] @ ShapeConv(es, n)  
         else ShapeConv(es,n)  
184    
185        fun multiMergePs([P0,P1],[sx0,sx1],body)=E.Sum([sx0],setProd[P0,E.Sum([sx1],setProd[P1,body])])
186          | multiMergePs e=multiPs e
187    
 fun mapIndex([],_)=[]  
     | mapIndex(E.V v::es,index) = [List.nth(index, v)]@ mapIndex(es,index)  
     | mapIndex(E.C c::es,index) = mapIndex(es,index)  
188    
189        (* *******************************************  Replace probe *******************************************  *)
190        (* replaceProbe
191        * Transforms position to world space
192        * transforms result back to index_space
193        * rewrites body
194        * replace probe with expanded version
195        *)
196         fun replaceProbe((y, DstIL.EINAPP(e,args)),p ,sx)
197            =let
198            val originalb=Ein.body e
199            val params=Ein.params e
200            val index=Ein.index e
201            val _ = testp["\n***************** \n Replace ************ \n"]
202            val _=  toStringBind (y, DstIL.EINAPP(e,args))
203    
204            val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=p
205            val fid=length(params)
206            val nid=fid+1
207            val Pid=nid+1
208            val nshift=length(dx)
209            val (dim,argsA,code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
210            val freshIndex=getsumshift(sx,length(index))
211            val (dx,newsx1,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
212            val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim]),E.TEN(1,[dim,dim])]
213            val body' = createBody(dim, s,freshIndex+nshift,alpha,dx,Vid, hid, nid, fid)
214            val body' = multiPs(Ps,newsx1,body')
215    
216            val body'=(case originalb
217                of E.Sum(sx, E.Probe _)              => E.Sum(sx,body')
218                | E.Sum(sx,E.Opn(E.Prod,[eps0,E.Probe _ ]))  => E.Sum(sx,setProd[eps0,body'])
219                | _                                  => body'
220                (*end case*))
221    
222  (*Lift probe*)          val args'=argsA@[PArg]
223  fun liftProbe(b,(params,args),index, sumIndex,origargs)=let          val einapp=(y,mkEinApp(mkEin(params',index,body'),args'))
224            in
225                code@[einapp]
226            end
227    
228      val E.Probe(E.Conv(_,alpha,_,dx),pos)=b      (* ******************************************* Lift probe *******************************************  *)
229      val newId=length(params)      fun createEinApp(originalb,alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)= let
230      val n=length(index)          val Pid=0
231            val tid=1
232    
233      (*Create new tensor replacement*)          (*Assumes body is already clean*)
234      val shape=ShapeConv(alpha@dx, n)          val (newdx,newsx,Ps)=transformToIndexSpace(freshIndex,dim,dx,Pid)
     val newB=E.Tensor(newId,shape)  
235    
236      (* Create new Param*)          (*need to rewrite dx*)
237      (*  val shape'=List.map (fn E.V v=>(List.nth(index, v))) shape*)          val (_,sizes,e as E.Conv(_,alpha',_,dx))=(case sx@newsx
238      val shape'= mapIndex(shape,index)              of []=> ([],index,E.Conv(9,alpha,7,newdx))
239      val newP= E.TEN(1,shape')              | _ => cleanIndex.cleanIndex(E.Conv(9,alpha,7,newdx),index,sx@newsx)
240                (*end case*))
241    
242      (*Create new Arg*)          val params=[E.TEN(1,[dim,dim]),E.TEN(1,sizes)]
243      val newArg = DstV.new ("PC", DstTy.tensorTy shape')          fun filterAlpha []=[]
244              | filterAlpha(E.C _::es)= filterAlpha es
245              | filterAlpha(e1::es)=[e1]@(filterAlpha es)
246    
247      (*Expand Probe*)          val tshape=filterAlpha(alpha')@newdx
248      val ns=length sumIndex          val t=E.Tensor(tid,tshape)
249    
250      val (dim,args',code,s) = handleArgs(b,(params,args), origargs,1)          val (splitvar,body)=(case originalb
251                of E.Sum(sx, E.Probe _)              => (true,multiPs(Ps,sx@newsx,t))
252                | E.Sum(sx,E.Opn(E.Prod,[eps0,E.Probe _ ]))  => (false,E.Sum(sx,setProd[eps0,multiPs(Ps,newsx,t)]))
253                | _                                  => (case tsplitvar
254                  of(* true =>   (true,multiMergePs(Ps,newsx,t))  (*pushes summations in place*)
255                    | false*) _ =>   (true,multiPs(Ps,newsx,t))
256                    (*end case*))
257            (*end case*))
258    
259      val body' =(case ns          val _ =(case splitvar
260          of 0=>    createBody(dim, s,n,alpha,dx,0, 1, 3, 2)          of true=> (String.concat["splitvar is true", P.printbody body])
261          |_=>let          | _ => (String.concat["splitvar is false",P.printbody body])
             val (E.V v,_,_)=List.nth(sumIndex, ns-1)  
             val body'=createBody(dim, s,v+1,alpha,dx,0, 1, 3, 2)  
             in  E.Sum(sumIndex ,body')  
             end  
262      (* end case *))      (* end case *))
263    
     val params'=[E.IMG(dim),E.KRN,E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]  
     val (p',i',b',a')=shift.clean(params', index,body', args')  
     val newbie'=Ein.EIN{params=p', index=i', body=b'}  
     val data=assignEin (newArg, newbie', a')  
264    
265      val _ = (case testing          val ein0=mkEin(params,index,body)
266          of 0 => 1          in
267          | _ => (print(String.concat["\n Lift Probe\n", split.printA(newArg, newbie', a'),"\n"]);1)              (splitvar,ein0,sizes,dx,alpha')
             (*end case *))  
     in (newB, (params@[newP],args@[newArg]) ,code@[data])  
268      end      end
269    
270        fun liftProbe((y, DstIL.EINAPP(e,args)),p ,sx)=let
271            val _=testp["\n******* Lift Geneirc Probe ***\n"]
272            val originalb=Ein.body e
273            val params=Ein.params e
274            val index=Ein.index e
275            val _ =  (toStringBind (y, DstIL.EINAPP(e,args)))
276    
277   (* Expand probe in place *)          val E.Probe(E.Conv(Vid,alpha,hid,dx),E.Tensor(tid,_))=p
  fun replaceProbe(b,(params,args),index, sumIndex,origargs)=let  
   
     val E.Probe(E.Conv(V,alpha,h,dx),pos)=b  
278      val fid=length(params)      val fid=length(params)
     val n=length(index)  
   
     (*Expand Probe*)  
     val ns=length sumIndex  
     val (dim,args',code,s) = handleArgs(b,(params,args), origargs,0)  
279      val nid=fid+1      val nid=fid+1
280      val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]          val nshift=length(dx)
281      val body' =(case ns          val (dim,args',code,s,PArg) = handleArgs(Vid,hid,tid,args)
282          of 0=> createBody(dim, s,n,alpha,dx,V, h, nid, fid)          val freshIndex=getsumshift(sx,length(index))
283    
284            (*transform T*P*P..Ps*)
285            val (splitvar,ein0,sizes,dx,alpha')= createEinApp(originalb,alpha,index,freshIndex,dim,dx,sx)
286    
287            val FArg  = DstV.new ("F", DstTy.TensorTy(sizes))
288            val einApp0=mkEinApp(ein0,[PArg,FArg])
289            val rtn0=(case splitvar
290                of false => [(y,mkEinApp(ein0,[PArg,FArg]))]
291          |_=>let          |_=>let
292              val (E.V v,_,_)=List.nth(sumIndex, ns-1)                   val bind3 = (y,DstIL.EINAPP(SummationEin.main ein0,[PArg,FArg]))
293              in createBody(dim, s,v+1,alpha,dx,V, h, nid, fid)                   in Split.splitEinApp bind3
294              end              end
295          (* end case *))          (* end case *))
     val _ =(case testing  
         of 0=> 1  
         | _ =>  let  
             val subexp=Ein.EIN{params=params', index=index, body=body'}  
             val _= print(String.concat["\n Don't replace probe  \n $$$ new sub-expression $$$ \n",P.printerE(subexp),"\n"])  
             in 1 end  
         (* end case *))  
   
     in (body',(params',args') ,code)  
     end  
   
296    
297  fun flatten []=[]          (*lifted probe*)
298      | flatten(e1::es)=e1@(flatten es)          val params'=params@[E.TEN(3,[dim]),E.TEN(1,[dim])]
299            val freshIndex'= length(sizes)
   
  (* sx-[] then move out, otherwise keep in *)  
 fun expandEinOp ( Ein.EIN{params, index, body}, origargs,args) = let  
   
     val dummy=E.Const 0  
     val sumIndex=ref []  
   
     (*b-current body, info-original ein op, data-new assigments*)  
     fun rewriteBody(b,info)= let  
300    
301          fun callfn(c1,body)=let          val body' = createBody(dim, s,freshIndex',alpha',dx,Vid, hid, nid, fid)
302              val ref x=sumIndex          val ein1=mkEin(params',sizes,body')
303              val c'=[c1]@x          val einApp1=mkEinApp(ein1,args')
304              val (bodyK,infoK,dataK)= (sumIndex:=c';rewriteBody(body ,info))          val rtn1=(FArg,einApp1)
305              val ref s=sumIndex          val rtn=code@[rtn1]@rtn0
306              val z=hd(s)          val _= List.map toStringBind ([rtn1]@rtn0)
307              val e'=( case bodyK           val _=(String.concat["\n* end  Lift Geneirc Probe  ******** \n"])
                 of E.Const _ =>bodyK  
                 | _ => E.Sum(z,bodyK)  
                 (*end case*))  
308              in              in
309                  (sumIndex:=tl(s);(e',infoK,dataK))              rtn
310              end              end
311    
312          in (case b      (* ******************************************* Reconstruction -> Lift|Replace probe *******************************************  *)
313              of  E.Sum(c,  E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t)) =>let      (* scans dx for contant
314                  val ref sx=sumIndex       * arg:(1,code1, body1,[])
315                  in (case sx       *)
316                      of [] => liftProbe(E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t ), info,index, c,origargs)      fun reconstruction([],arg)= replaceProbe arg
317                      | _ =>  replaceProbe(E.Probe(E.Conv v, E.Tensor t ), info,index, (flatten sx)@c,origargs)       | reconstruction(dx,arg)=(case (constflag,fieldliftflag)
318            of (true,true) => liftProbe arg
319            | (_,false)    => replaceProbe arg
320            | _ => let
321                fun fConst [] = liftProbe arg
322                | fConst (E.C _::_) = replaceProbe arg
323                | fConst (_ ::es)= fConst es
324                in fConst dx end
325            (* end case*))
326    
327        (* **************************************************** Index Tensor **************************************************** *)
328        (*Push constant indices to tensor replacement*)
329        fun getF (e,fieldset,dim,newvx)= let
330            val (y, DstIL.EINAPP(ein,args))=e
331            val index0=Ein.index ein
332            val index1 = index0@dim
333            val b=Ein.body ein
334    
335            val (c1,dx,body1)=(case b
336                of  E.Sum([(vsum,0,n)],E.Probe(E.Conv(V,[c1,v0],h,dx),pos))=>let
337                    val shiftdx=List.tabulate(length(dx),fn n=>E.V (n+2))
338                    val b=E.Probe(E.Conv(V,[E.V 0,E.V 1],h,shiftdx),pos)
339                    in (c1,dx,b) end
340                | E.Probe(E.Conv(V,[c1,v0],h,dx),pos)=> let
341                    val body1_unshifted= E.Probe(E.Conv(V,[E.V newvx, v0],h,dx),pos)
342                    (* clean to get body indices in order *)
343                    val ( _ , _, body1)= cleanIndex.cleanIndex(body1_unshifted,index1,[])
344                    in (c1,dx,body1) end
345                |  E.Probe(E.Conv(V,[c1],h,dx),pos)=> let
346                   val body1_unshifted= E.Probe(E.Conv(V,[E.V newvx],h,dx),pos)
347                   val ( _ , _, body1)= cleanIndex.cleanIndex(body1_unshifted,index1,[])
348                   in (c1,dx,body1) end
349                (*end case*))
350    
351            val lhs1=DstV.new ("L", DstTy.TensorTy(index1))
352            val ein1 = mkEin(Ein.params ein,index1,body1)
353            val code1= (lhs1,mkEinApp(ein1,args))
354    
355            val (_,(lhs0,codeAll))= (case valnumflag
356                of false    => (fieldset,(lhs1, reconstruction(dx,(code1,body1,[]))))
357                | true      => (case  (einVarSet.rtnVarN(fieldset,code1))
358                    of (fieldset,NONE)     => (fieldset,(lhs1, reconstruction(dx,(code1,body1,[]))))
359                    | (fieldset,SOME m)   =>  (fieldset,(m,[]))
360                  (* end case*))                  (* end case*))
             end  
         | E.Probe(E.Conv _, E.Tensor _) =>let  
             val ref sx=sumIndex  
             in (case sx  
                 of []=> liftProbe(b, info,index, [],origargs)  
                 | _=> replaceProbe(b, info,index, flatten sx,origargs)  
361               (* end case*))               (* end case*))
             end  
         | E.Probe _=> (dummy,info,[])  
         | E.Conv _=>  (dummy,info,[])  
         | E.Lift _=> (dummy,info,[])  
         | E.Field _ => (dummy,info,[])  
         | E.Apply _ => (dummy,info,[])  
         | E.Neg e=> let  
             val (body',info',data')=rewriteBody(e,info)  
             in  
                 (E.Neg(body'),info',data')  
             end  
         | E.Sum (c,e)=> callfn(c,e)  
         | E.Sub(a,b)=>let  
             val (bodyA,infoA,dataA)= rewriteBody(a,info)  
             val (bodyB, infoB, dataB)= rewriteBody(b,infoA)  
             in   (E.Sub(bodyA, bodyB),infoB,dataA@dataB)  
             end  
         | E.Div(a,b)=>let  
             val (bodyA,infoA,dataA)= rewriteBody(a,info)  
             val (bodyB, infoB,dataB)= rewriteBody(b,infoA)  
             in  (E.Div(bodyA, bodyB),infoB,dataA@dataB) end  
         | E.Add es=> let  
             fun filter([], done, info', data)= let  
                     val (_, e)=F.mkAdd done  
                     in (e, info',data)  
                     end  
                 | filter(e::es, done, info',data)= let  
                     val (body', info'',data')= rewriteBody(e,info')  
                     in filter(es, done@[body'], info'',data@data') end  
             in filter(es, [],info,[]) end  
362    
363          | E.Prod es=> let          (*Probe that tensor at a constant position  c1*)
364              fun filter([], done, info',data)= let          val param0 = [E.TEN(1,index1)]
365                      val (_, e)=F.mkProd done          val nx=List.tabulate(newvx,fn n=>E.V n)
366                      in  (e,info', data)          val body0 =  (case b
367                      end              of E.Sum([(vsum,0,n)],_)=>  E.Sum([(vsum,0,n)],E.Tensor(0,[vsum,vsum]@nx))
368                  | filter(e::es, done, info',data)= let              | _ => E.Tensor(0,[c1]@nx)
369                      val (body', info'',data')= rewriteBody(e, info')              (*end case*))
370                      in filter(es, done@[body'], info'',data@data') end          val ein0 = mkEin(param0,index0,body0)
371                  in filter(es, [],info,[]) end          val einApp0 = mkEinApp(ein0,[lhs0])
372          | _=>  (b,info,[])          val code0 = (y,einApp0)
373          (* end case *))          val _= toStringBind code0
374            in
375                codeAll@[code0]
376          end          end
377        (* **************************************************** General Fn **************************************************** *)
378       val empty =fn key =>NONE      (* expandEinOp: code->  code list
379       val _ =(case testing      * A this point we only have simple ein ops
380          of 0 => 1      * Looks to see if the expression has a probe. If so, replaces it.
381          | _ => (print "\n ************************** \n Starting Expand";1)      * Note how we keeps eps expressions so only generate pieces that are used
382        *)
383        fun expandEinOp( e0 as (y, DstIL.EINAPP(ein,args)),fieldset,varset)=let
384            fun rewriteBody(e,p as E.Probe(E.Conv(_,alpha,_,dx),_))= (case (detflag,alpha,dx)
385                of (true,[E.C(_,true), E.V 0],[])            => getF(e,fieldset,[3],1)
386                | (true,[E.C(_,true), E.V 0],[E.V 1])        => getF(e,fieldset,[3],2)
387                | (true,[E.C(_,true), E.V 0],[E.V 1,E.V 2])  => getF(e,fieldset,[3],3)
388                | (true,[E.C(_,true)],[])                    => getF(e,fieldset,[3],0)
389                | (true,[E.C(_,true)],[E.V 0])               => getF(e,fieldset,[3],1)
390                | (true,[E.C(_,true)],[E.V 0,E.V 1])         => getF(e,fieldset,[3],2)
391                | (true,[E.C(_,true)],[E.V 0,E.V 1,E.V 2])   => getF(e,fieldset,[3],3)
392                | _                                          => reconstruction(dx,(e,p,[]))
393                (*end case*))
394            | rewriteBody(e,E.Sum(sx,p as E.Probe(E.Conv(_,alpha,_,dx),_)))= (case (detsumflag,sx,alpha,dx)
395                of (true,[(E.V 0,0,_)],[E.V 0 ,E.V 0],[])              => getF(e,fieldset,[3,3],0)
396                | (true,[(E.V 1,0,_)],[E.V 1 ,E.V 1],[E.V 0])          => getF(e,fieldset,[3,3],1)
397                | (true,[(E.V 2,0,_)],[E.V 2 ,E.V 2],[E.V 0,E.V 1])    => getF(e,fieldset,[3,3],2)
398                | (_,_,_,[])                                => replaceProbe(e,p, sx)  (*no dx*)
399                | (_,_,[],_)                                => reconstruction(dx,(e,p,sx))
400                | _                                         => replaceProbe(e,p, sx)
401                (* end case *))
402            | rewriteBody(e,E.Sum(sx,E.Opn(E.Prod,[eps,E.Probe p])))     = replaceProbe(e,E.Probe p,sx)
403            | rewriteBody (e,_)  = [e]
404    
405            val b=Ein.body ein
406            fun matchField()=(case b
407                of E.Probe _ => 1
408                | E.Sum (_, E.Probe _)=>1
409                | E.Sum(_, E.Opn(E.Prod,[ _ ,E.Probe _]))=>1
410                | _ =>0
411                (*end case*))
412            val (fieldset,varset,code,flag) = (case valnumflag
413                of true => (case (einVarSet.rtnVarN(fieldset,e0))
414                   of  (fldset,NONE)     => (fldset,varset,rewriteBody(e0,b),0)
415                  | (fldset,SOME v)    => (fldset,varset,[(y,DstIL.VAR v)],1)
416                     (*of (fldset, NONE)      => (fldset,varset,rewriteBody((y,DstIL.EINAPP(ein,List.map (fn a=>einVarSet.replaceArg(varset,a)) args)), b),0)
417                     | (fldset,SOME v)    => (fldset,einVarSet.VarSet.add(varset,einVarSet.VAR(v,y)),[],1)*)
418          (*end case*))          (*end case*))
419                | _     => (fieldset,varset,rewriteBody(e0, b),0)
     val (body',(params',args'),newbies)=rewriteBody(body,(params,args))  
     val e'=Ein.EIN{params=params', index=index, body=body'}  
     val _ =(case testing  
         of 0 => 1  
         | _ => (String.concat[P.printerE(e'),"\n DONE expand ************************** \n "];1)  
420          (*end case*))          (*end case*))
421      in          val m=matchField()
422          ((e',args'),newbies)          in  (code,fieldset,varset,m,flag) end
     end  
423    
424    end; (* local *)    end; (* local *)
425    

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