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[diderot] Diff of /branches/ein16/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml
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Diff of /branches/ein16/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml

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branches/charisee/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml revision 2856, Thu Jan 15 01:42:24 2015 UTC branches/charisee_dev/src/compiler/high-il/normalize-ein.sml revision 3374, Thu Nov 5 21:05:53 2015 UTC
# Line 7  Line 7 
7      structure P=Printer      structure P=Printer
8      structure F=Filter      structure F=Filter
9      structure G=EpsHelpers      structure G=EpsHelpers
10        structure Eq=EqualEin
11        structure R=RationalEin
12    
13      in      in
14    
     fun err str=raise Fail (String.concat["Ill-formed EIN Operator",str])  
15      val testing=0      val testing=0
16      fun flatProd e =F.rewriteProd e      fun err str=raise Fail (String.concat["Ill-formed EIN Operator",str])
17      fun mkProd e= F.mkProd e      fun mkProd e= F.mkProd e
18      fun filterSca e=F.filterSca e      fun filterSca e=F.filterSca e
     fun filterField e=F.filterField e  
19      fun mkAdd e=F.mkAdd e      fun mkAdd e=F.mkAdd e
20      fun filterGreek e=F.filterGreek e      fun filterGreek e=F.filterGreek e
21        fun mkapply e= derivativeEin.mkapply e
22      fun testp n=(case testing      fun testp n=(case testing
23          of 0=> 1          of 0=> 1
24          | _ =>(print(String.concat n);1)          | _ =>(print(String.concat n);1)
25          (*end case*))          (*end case*))
26    
     (*prodAppPartia:ein_exp list * mu list ->ein_exp  
     * chain rule  
     *)  
     fun prodAppPartial(es,p1)=(case es  
         of []      => err "Empty App Partial"  
         | [e1]     => E.Apply(E.Partial p1,e1)  
         | (e1::e2) => let  
             val l= prodAppPartial(e2,p1)  
             val (_,e2')= mkProd[e1,l]  
             val (_,e1')=mkProd(e2@ [E.Apply(E.Partial p1, e1)])  
             in  
                 E.Add[e1',e2']  
             end  
         (* end case *))  
27    
28      (*mkSum:sum_indexid list * ein_exp->int *ein_exp      (*mkSum:sum_indexid list * ein_exp->int *ein_exp
29      *distribute summation expression      *distribute summation expression
30      *)      *)
31      fun mkSum(c1,e1)=(case e1      fun mkSum(c1,e1)=(case e1
32          of E.Conv _   => (0,E.Sum(c1,e1))          of E.Lift e   => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))
         | E.Field _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Probe _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Apply _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Delta _   => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Epsilon _ => (0,E.Sum(c1,e1))  
         | E.Eps2 _    => (0,E.Sum(c1,e1))  
33          | E.Tensor(_,[]) => (1,e1)          | E.Tensor(_,[]) => (1,e1)
34          | E.Tensor _  => (0,E.Sum(c1,e1))          | E.Const _   => (1,e1)
35          | E.Neg e2    => (1,E.Neg(E.Sum(c1,e2)))          | E.ConstR _  => (1,e1)
         | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Sum(c1,a),E.Sum(c1,b)))  
         | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Sum(c1,a)) e))  
         | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Sum(c1,a),E.Sum(c1,b)))  
         | E.Lift e    => (1,E.Lift(E.Sum(c1,e)))  
         | E.Sum(c2,e2)=> (1,E.Sum(c1@c2,e2))  
36          | E.Prod p    => filterSca(c1,p)          | E.Prod p    => filterSca(c1,p)
37          | E.Const 0   => (1,E.Const 0) (*expression could have been changed to 0*)          | _           => (0,E.Sum(c1,e1))
         | E.Const _   => err("Sum of Const")  
         | E.Partial _ => err("Sum of Partial")  
         | E.Krn _     => err("Krn used before expand")  
         | E.Value _   => err("Value used before expand")  
         | E.Img _     => err("Probe used before expand")  
38          (*end case*))          (*end case*))
39    
     (* mkapply:mu list*ein_exp->int*ein_exp  
     * rewrite Apply  
     *)  
     fun mkapply(d1,e1)=(case e1  
         of E.Lift e   => (1,E.Const 0)  
         | E.Prod []   => err("Apply of empty product")  
         | E.Add []    => err("Apply of empty Addition")  
         | E.Conv(v, alpha, h, d2)    =>let  
             val E.Partial d3=d1  
             in  
                 (1,E.Conv(v,alpha,h,d2@d3))  
             end  
         | E.Field _   => (0,E.Apply(d1,e1))  
         | E.Probe _   => (0,E.Apply(d1,e1))  
         | E.Apply(E.Partial d2,e2)  => let  
             val E.Partial d3=d1  
             in  
                 (1,E.Apply(E.Partial(d3@d2),e2))  
             end  
         | E.Apply _   => err" Apply of non-Partial expression"  
         | E.Sum(c2,e2)=> (1,E.Sum(c2,E.Apply(d1,e2)))  
         | E.Neg e2    => (1,E.Neg(E.Apply(d1,e2)))  
         | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Apply(d1,a)) e))  
         | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Apply(d1,a),E.Apply(d1,b)))  
         | E.Div (g,b) => (case filterField[b]  
             of (_,[]) => (1,E.Div(E.Apply(d1,g),b)) (*Division by a real*)  
             | (pre,h) => let  
                 (*quotient rule*)  
                 val g'=E.Apply(d1,g)  
                 val h'=E.Apply(d1,flatProd(h))  
                 val num=E.Sub(E.Prod([g']@h),E.Prod[g,h'])  
                 val denom=E.Prod(pre@h@h)  
                 in (1,E.Div(num,denom))  
                 end  
             (*end case*))  
         | E.Prod p =>let  
             val (pre, post)= filterField p  
             val E.Partial d3=d1  
             in mkProd(pre@[prodAppPartial(post,d3)])  
             end  
         | E.Const _   => (1,E.Const 0)(*err("Const without Lift")*)  
         | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")  
         | E.Delta _   => err("Apply of Delta")  
         | E.Epsilon _ => err("Apply of Eps")  
         | E.Eps2 _ => err("Apply of Eps")  
         | E.Partial _ => err("Apply of Partial")  
         | E.Krn _     => err("Krn used before expand")  
         | E.Value _   => err("Value used before expand")  
         | E.Img _     => err("Probe used before expand")  
         (*end case*))  
40    
41      (*mkprobe:ein_exp* ein_exp-> int ein_exp      (*mkprobe:ein_exp* ein_exp-> int ein_exp
42      *rewritten probe      *rewritten probe
43      *)      *)
44      fun mkprobe(e1,x)=(case e1      fun mkprobe(e1,x)=let
45            val (c,rtn)=(case e1
46          of E.Lift e   => (1,e)          of E.Lift e   => (1,e)
47                | E.Sqrt a    => (1,E.Sqrt(E.Probe(a,x)))
48                | E.Cosine a    => (1,E.Cosine(E.Probe(a,x)))
49                | E.ArcCosine a    => (1,E.ArcCosine(E.Probe(a,x)))
50                | E.Sine a    => (1,E.Sine(E.Probe(a,x)))
51                | E.ArcSine a    => (1,E.ArcSine(E.Probe(a,x)))
52                | E.PowReal(a,n1)    => (1,E.PowReal(E.Probe(a,x),n1))
53    | Ein.PowEmb(a,b,c)=>(1,Ein.PowEmb(E.Probe(a,x),b,c))
54          | E.Prod []   => err("Probe of empty product")          | E.Prod []   => err("Probe of empty product")
55          | E.Prod p    => (1,E.Prod (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) p))          | E.Prod p    => (1,E.Prod (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) p))
56          | E.Apply _   => (0,E.Probe(e1,x))          | E.Apply _   => (0,E.Probe(e1,x))
# Line 130  Line 59 
59          | E.Sum(c,e') => (1,E.Sum(c,E.Probe(e',x)))          | E.Sum(c,e') => (1,E.Sum(c,E.Probe(e',x)))
60          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) e))          | E.Add e     => (1,E.Add (List.map (fn(a)=>E.Probe(a,x)) e))
61          | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))          | E.Sub (a,b) => (1,E.Sub(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))
62          | E.Neg e'    => (1,E.Neg(E.Probe(e',x)))              | E.Neg a    => (1,E.Neg(E.Probe(a,x)))
63          | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))          | E.Div (a,b) => (1,E.Div(E.Probe(a,x),E.Probe(b,x)))
64          | E.Const _   => (1,e1)(*err("Const without Lift")*)              | E.Const _   => (1,e1)
65                | Ein.ConstR _          =>(1,e1)
66          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")          | E.Tensor _  => err("Tensor without Lift")
67          | E.Delta _   => (0,e1)          | E.Delta _   => (0,e1)
68          | E.Epsilon _ => (0,e1)          | E.Epsilon _ => (0,e1)
# Line 143  Line 73 
73          | E.Value _   => err("Value used before expand")          | E.Value _   => err("Value used before expand")
74          | E.Img _     => err("Probe used before expand")          | E.Img _     => err("Probe used before expand")
75      (*end case*))      (*end case*))
76            in
77                (c,rtn)
78            end
79    
80      (* normalize: EIN->EIN      (* normalize: EIN->EIN
81      * rewrite body of EIN      * rewrite body of EIN
82      * note "c" keeps track if ein_exp is changed      * note "c" keeps track if ein_exp is changed
83      *)      *)
84      fun normalize (ee as Ein.EIN{params, index, body}) = let      fun normalize (ee as Ein.EIN{params, index, body},args) = let
85        val changed = ref false        val changed = ref false
86        fun rewriteBody body =(case body        fun rewriteBody body =(case body
87          of E.Const _    => body          of E.Const _    => body
88            | Ein.ConstR _  => body
89          | E.Tensor _    => body          | E.Tensor _    => body
90          | E.Field _     => body          | E.Field _     => body
91          | E.Delta _     => body          | E.Delta _     => body
# Line 162  Line 96 
96          | E.Krn _       => raise Fail"Krn before Expand"          | E.Krn _       => raise Fail"Krn before Expand"
97          | E.Img _       => raise Fail"Img before Expand"          | E.Img _       => raise Fail"Img before Expand"
98          | E.Value _     => raise Fail"Value before Expand"          | E.Value _     => raise Fail"Value before Expand"
99            | E.Lift e          => E.Lift(rewriteBody e)
100            | E.Sqrt e          => E.Sqrt(rewriteBody e)
101            | E.Cosine e        => E.Cosine(rewriteBody e)
102            | E.ArcCosine e     => E.ArcCosine(rewriteBody e)
103            | E.Sine e          => E.Sine(rewriteBody e)
104            | E.ArcSine e       => E.ArcSine(rewriteBody e)
105            | E.PowInt(e,n1)    => E.PowInt(rewriteBody e,n1)
106            | E.PowReal(e,n1)   => E.PowReal(rewriteBody e,n1)
107    | Ein.PowEmb(e1,sx,n1)=> Ein.PowEmb(rewriteBody e1,sx,n1)
108              (*************Algebraic Rewrites **************)              (*************Algebraic Rewrites **************)
109          | E.Neg(E.Neg e)    => rewriteBody e          | E.Neg(E.Neg e)    => rewriteBody e
110            | E.Neg(E.Const 0)  => ( changed:=true;E.Const 0)
111          | E.Neg e           => E.Neg(rewriteBody e)          | E.Neg e           => E.Neg(rewriteBody e)
         | E.Lift e          => E.Lift(rewriteBody e)  
112          | E.Add es          => let          | E.Add es          => let
113              val (change,body')= mkAdd(List.map rewriteBody es)              val (change,body')= mkAdd(List.map rewriteBody es)
114              in if (change=1) then ( changed:=true;body') else body' end              in if (change=1) then ( changed:=true;body') else body' end
115    (*
116          | E.Sub(a, E.Field f)=> (changed:=true;E.Add[a, E.Neg(E.Field(f))])          | E.Sub(a, E.Field f)=> (changed:=true;E.Add[a, E.Neg(E.Field(f))])
         | E.Sub(E.Sub(a,b),E.Sub(c,d))  => rewriteBody(E.Sub(E.Add[a,d],E.Add[b,c]))  
         | E.Sub(E.Sub(a,b),e2)          => rewriteBody (E.Sub(a,E.Add[b,e2]))  
         | E.Sub(e1,E.Sub(c,d))          => rewriteBody(E.Add([E.Sub(e1,c),d]))  
         | E.Sub (a,b)                   => E.Sub(rewriteBody a, rewriteBody b)  
         | E.Div(e1 as E.Tensor(_,[_]),e2 as E.Tensor(_,[]))=>  
                 rewriteBody (E.Prod[E.Div(E.Const 1, e2),e1])  
117    
118    *)
119            | E.Sub (E.Const 0,b)                   => (changed:=true;E.Neg(rewriteBody b))
120            | E.Sub (a,E.Const 0)                   => (changed:=true;rewriteBody a)
121            | E.Sub (a,b)                   => E.Sub(rewriteBody a, rewriteBody b)
122            | E.Div(E.Const 0,e)            =>  (changed:=true;E.Const 0)
123            (*| E.Div(e1 as E.Tensor(_,[_]),e2 as E.Tensor(_,[]))=>
124                    rewriteBody (E.Prod[E.Div(E.Const 1, e2),e1])*)
125          | E.Div(E.Div(a,b),E.Div(c,d))  => rewriteBody(E.Div(E.Prod[a,d],E.Prod[b,c]))          | E.Div(E.Div(a,b),E.Div(c,d))  => rewriteBody(E.Div(E.Prod[a,d],E.Prod[b,c]))
126          | E.Div(E.Div(a,b),c)           => rewriteBody (E.Div(a, E.Prod[b,c]))          | E.Div(E.Div(a,b),c)           => rewriteBody (E.Div(a, E.Prod[b,c]))
127          | E.Div(a,E.Div(b,c))           => rewriteBody (E.Div(E.Prod[a,c],b))          | E.Div(a,E.Div(b,c))           => rewriteBody (E.Div(E.Prod[a,c],b))
# Line 208  Line 153 
153          (*************Product**************)          (*************Product**************)
154          | E.Prod [] => raise Fail"missing elements in product"          | E.Prod [] => raise Fail"missing elements in product"
155          | E.Prod [e1] => rewriteBody e1          | E.Prod [e1] => rewriteBody e1
156          | E.Prod((E.Add(e2))::e3)=>          | E.Prod[(e1 as E.Sqrt(s1)),(e2 as E.Sqrt(s2))]=>
157             (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e]@e3)) e2))              if(Eq.isBodyEq(s1,s2)) then (changed :=true;s1)
158          | E.Prod((E.Sub(e2,e3))::e4)=>              else let
159              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e2]@e4), E.Prod([e3]@e4 )))                  val a=rewriteBody e1
160          | E.Prod((E.Div(e2,e3))::e4)=> (changed :=true; E.Div(E.Prod([e2]@e4), e3 ))                  val b=rewriteBody e2
161          | E.Prod(e1::E.Add(e2)::e3)=>                  val  (_,d)=mkProd ([a,b])
162              (changed := true; E.Add(List.map (fn e=> E.Prod([e1,e]@e3)) e2))                  in d
163          | E.Prod(e1::E.Sub(e2,e3)::e4)=>                  end
164              (changed :=true; E.Sub(E.Prod([e1,e2]@e4), E.Prod([e1,e3]@e4 )))  
165          (*************Product EPS **************)          (*************Product EPS **************)
166    
167          | E.Prod(E.Epsilon(i,j,k)::E.Apply(E.Partial d,e)::es)=>let          | E.Prod(E.Epsilon(i,j,k)::E.Apply(E.Partial d,e)::es)=>let
# Line 266  Line 211 
211                  in                  in
212                      e                      e
213                  end                  end
214              (*end case*))*)              (*end case*))
215    *)
216          | E.Prod(E.Epsilon eps1::ps)=> (case (G.epsToDels(E.Epsilon eps1::ps))          | E.Prod(E.Epsilon eps1::ps)=> (case (G.epsToDels(E.Epsilon eps1::ps))
217              of (1,e,[],_,_)      =>(changed:=true;e)(* Changed to Deltas *)              of (1,e,[],_,_)      =>(changed:=true;e)(* Changed to Deltas *)
218              | (1,e,sx,_,_)      =>(changed:=true;E.Sum(sx,e))              | (1,e,sx,_,_)      =>(changed:=true;E.Sum(sx,e))
# Line 317  Line 263 
263    
264      (*end case*))      (*end case*))
265    
266        val _=testp["\n******** Start Normalize: \n",P.printerE ee,"\n*****\n"]
267      fun loop(body ,count) = let      fun loop(body ,count) = let
268            (*val _=raise Fail"do not use dev branch"*)
269          val _= testp["\n\n N =>",Int.toString(count),"--",P.printbody(body)]          val _= testp["\n\n N =>",Int.toString(count),"--",P.printbody(body)]
270          val body' = rewriteBody body          val body' = rewriteBody body
271    
# Line 326  Line 274 
274              then  (changed := false ;loop(body',count+1))              then  (changed := false ;loop(body',count+1))
275              else (body',count)              else (body',count)
276          end          end
277      val _ =testp["\n ******************* \n Start Normalize \n\n "]  
278      val (b,count) = loop(body,0)      val (b,count) = loop(body,0)
279      val _ =testp["\n Out of normalize \n",P.printbody(b),      val _ =testp["\n Out of normalize \n",P.printbody(b),
280          "\n    Final CounterXX:",Int.toString(count),"\n\n"]          "\n    Final CounterXX:",Int.toString(count),"\n\n"]
        val xx =G.reduceDelta([],[E.Delta(E.V 2,E.V 1),E.Delta(E.V 3,E.V 0)],[E.Conv(0,[E.V 1,E.V 3],1,[E.V 0])])  
281      in      in
282          (Ein.EIN{params=params, index=index, body=b},count)          (Ein.EIN{params=params, index=index, body=b},count)
283      end      end

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