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[diderot] Annotation of /branches/vis12/src/compiler/high-to-mid/high-to-mid.sml
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Annotation of /branches/vis12/src/compiler/high-to-mid/high-to-mid.sml

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Revision 1640 - (view) (download)
Original Path: trunk/src/compiler/high-to-mid/high-to-mid.sml

1 : jhr 280 (* high-to-mid.sml
2 :     *
3 : jhr 435 * COPYRIGHT (c) 2010 The Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 : jhr 280 * All rights reserved.
5 :     *
6 :     * Translation from HighIL to MidIL representations.
7 :     *)
8 :    
9 :     structure HighToMid : sig
10 :    
11 :     val translate : HighIL.program -> MidIL.program
12 :    
13 :     end = struct
14 :    
15 :     structure SrcIL = HighIL
16 : jhr 392 structure SrcTy = HighILTypes
17 : jhr 334 structure SrcOp = HighOps
18 : jhr 1640 structure SrcSV = SrcIL.StateVar
19 : jhr 364 structure VTbl = SrcIL.Var.Tbl
20 : jhr 280 structure DstIL = MidIL
21 : jhr 391 structure DstTy = MidILTypes
22 : jhr 334 structure DstOp = MidOps
23 : jhr 280
24 : jhr 1116 fun getRHS x = (case SrcIL.Var.binding x
25 :     of SrcIL.VB_RHS(SrcIL.OP(rator, args)) => (rator, args)
26 :     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.VAR x') => getRHS x'
27 :     | vb => raise Fail(concat[
28 :     "expected rhs operator for ", SrcIL.Var.toString x,
29 :     "but found ", SrcIL.vbToString vb
30 :     ])
31 :     (* end case *))
32 :    
33 : jhr 394 fun cvtTy SrcTy.BoolTy = DstTy.BoolTy
34 :     | cvtTy SrcTy.StringTy = DstTy.StringTy
35 :     | cvtTy SrcTy.IntTy = DstTy.intTy
36 : jhr 1116 | cvtTy (SrcTy.TensorTy dd) = DstTy.tensorTy dd
37 : jhr 1640 | cvtTy (SrcTy.TupleTy tys) = DstTy.TupleTy(List.map cvtTy tys)
38 :     | cvtTy (SrcTy.SeqTy(ty, n)) = DstTy.SeqTy(cvtTy ty, n)
39 : jhr 1116 (* we replace Kernel and Field operations by 0, so the types are mapped to int *)
40 :     | cvtTy SrcTy.KernelTy = DstTy.intTy
41 :     | cvtTy SrcTy.FieldTy = DstTy.intTy
42 : jhr 397 | cvtTy ty = raise Fail("unexpected type " ^ SrcTy.toString ty)
43 : jhr 394
44 : jhr 1640 (* instantiate the translation environment *)
45 :     local
46 :     type var_env = DstIL.var VTbl.hash_table
47 :     type state_var_env = DstIL.state_var SrcSV.Tbl.hash_table
48 :    
49 :     fun rename (env : var_env, x) = (case VTbl.find env x
50 :     of SOME x' => x'
51 :     | NONE => let
52 :     val dstTy = (case SrcIL.Var.ty x
53 :     of SrcTy.ImageTy _ => (
54 :     (* for variables with image type, we need more detailed information
55 :     * about the image for the MidIL type.
56 :     *)
57 :     case getRHS x
58 :     of (SrcOp.LoadImage v, _) => DstTy.ImageTy v
59 :     | _ => raise Fail "bogus image variable"
60 :     (* end case *))
61 :     | _ => cvtTy(SrcIL.Var.ty x)
62 :     (* end case *))
63 :     val x' = DstIL.Var.new (SrcIL.Var.name x, dstTy)
64 :     in
65 :     VTbl.insert env (x, x');
66 :     x'
67 :     end
68 :     (* end case *))
69 : jhr 1116 handle Fail msg => raise Fail(concat["rename(_, ", SrcIL.Var.toString x, "): ", msg])
70 :    
71 : jhr 1640 fun renameSV (env : state_var_env, x) = (case SrcSV.Tbl.find env x
72 :     of SOME x' => x'
73 :     | NONE => let
74 :     val dstTy = cvtTy (SrcSV.ty x)
75 :     val x' = DstIL.StateVar.new (SrcSV.isOutput x, SrcSV.name x, dstTy)
76 :     in
77 :     SrcSV.Tbl.insert env (x, x');
78 :     x'
79 :     end
80 :     (* end case *))
81 :     in
82 :     structure Env = TranslateEnvFn (
83 :     struct
84 :     structure SrcIL = SrcIL
85 :     structure DstIL = DstIL
86 :     type var_env = var_env
87 :     type state_var_env = state_var_env
88 :     val rename = rename
89 :     val renameSV = renameSV
90 :     end)
91 :     end
92 : jhr 334
93 : jhr 1116 (* expand raising a real to an integer power. When we know the exponent, we can inline
94 :     * multiplications.
95 :     *)
96 :     fun expandPower (env, y, [x, n]) = let
97 :     fun getConst x = (case SrcIL.Var.binding x
98 :     of SrcIL.VB_RHS(SrcIL.VAR x') => getConst x'
99 :     | SrcIL.VB_RHS(SrcIL.LIT(Literal.Int n)) => SOME n
100 :     | vb => NONE
101 : jhr 280 (* end case *))
102 : jhr 1640 val x = Env.rename(env, x)
103 : jhr 1116 fun pow () = let
104 :     val t = DstIL.Var.new("n", DstTy.realTy)
105 : jhr 280 in [
106 : jhr 1640 (t, DstIL.OP(DstOp.IntToReal, [Env.rename(env, n)])),
107 : jhr 1116 (y, DstIL.APPLY(ILBasis.pow, [x, t]))
108 : jhr 280 ] end
109 :     in
110 : jhr 1116 case getConst n
111 :     of SOME 0 => [(y, DstIL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one)))]
112 :     | SOME 1 => [(y, DstIL.VAR x)]
113 :     | SOME ~1 => let
114 :     val t = DstIL.Var.new("one", DstTy.realTy)
115 :     in [
116 :     (t, DstIL.LIT(Literal.Float(FloatLit.one))),
117 :     (y, DstIL.OP(DstOp.Div DstTy.realTy, [t, x]))
118 :     ] end
119 : jhr 1640 | SOME 2 => [(y, DstIL.OP(DstOp.Mul DstTy.realTy, [x, x]))]
120 :     (* FIXME: expand into multiplications; ~2 ==> sqrt
121 : jhr 1116 | SOME n =>
122 :     *) | SOME _ => pow()
123 :     | NONE => pow()
124 : jhr 280 end
125 :    
126 : jhr 1116 (* expand the field Inside operator into a image-space test *)
127 :     fun expandInside (env, result, pos, fld) = (case getRHS fld
128 :     of (SrcOp.Field d, [img, h]) => (case (getRHS img, getRHS h)
129 :     of ((SrcOp.LoadImage v, _), (SrcOp.Kernel(h, _), [])) => let
130 : jhr 1640 val pos = Env.rename (env, pos)
131 :     val img = Env.rename (env, img)
132 : jhr 1116 val imgPos = DstIL.Var.new ("x", DstTy.vecTy d)
133 :     val s = Kernel.support h
134 :     in [
135 :     (imgPos, DstIL.OP(DstOp.PosToImgSpace v, [img, pos])),
136 :     (result, DstIL.OP(DstOp.Inside(v, s), [imgPos, img]))
137 :     ] end
138 :     | _ => raise Fail "bogus kernel binding"
139 : jhr 358 (* end case *))
140 : jhr 1116 | _ => raise Fail "bogus field binding"
141 :     (* end case *))
142 :    
143 :     fun expandProbe (env, result, fld, pos) = (case getRHS fld
144 :     of (SrcOp.Field _, [img, h]) => (case (getRHS img, getRHS h)
145 :     of ((SrcOp.LoadImage v, _), (SrcOp.Kernel(h, k), _)) => Probe.expand {
146 :     result = result,
147 : jhr 1640 img = Env.rename (env, img),
148 : jhr 1116 v = v, h = h, k = k,
149 : jhr 1640 pos = Env.rename (env, pos)
150 : jhr 1116 }
151 :     | _ => raise Fail "bogus image/kernel binding"
152 :     (* end case *))
153 :     | _ => raise Fail "bogus field binding"
154 :     (* end case *))
155 :    
156 :     (* expand the outer product of vectors v1 and v2, with dimensions d1 and d2 (resp.) *)
157 :     fun expandOuter (env, y, d1, d2, v1, v2) = let
158 :     val rowTy = DstTy.tensorTy[d1]
159 :     val colTy = DstTy.tensorTy[d2]
160 :     fun mkVar (i, j) = DstIL.Var.new (concat["o_", Int.toString i, "_", Int.toString j], DstTy.realTy)
161 :     fun mkRowVar i = DstIL.Var.new ("r_" ^ Int.toString i, DstTy.TensorTy[d2])
162 :     fun rowLp (i, rowVars, code) = if (i < d1)
163 :     then let
164 :     fun colLp (j, colVars, code) = if (j < d2)
165 :     then let
166 :     val a = DstIL.Var.new("a", DstTy.realTy)
167 :     val b = DstIL.Var.new("b", DstTy.realTy)
168 :     val x = mkVar (i, j)
169 :     val code = (x, DstIL.OP(DstOp.Mul DstTy.realTy, [a, b]))
170 : jhr 1640 :: (b, DstIL.OP(DstOp.Index(colTy, j), [v2]))
171 :     :: (a, DstIL.OP(DstOp.Index(rowTy, i), [v1]))
172 : jhr 1116 :: code
173 :     in
174 :     colLp (j+1, x::colVars, code)
175 :     end
176 :     else let
177 :     val r = mkRowVar i
178 :     in
179 :     rowLp (i+1, r::rowVars,
180 :     (r, DstIL.CONS(rowTy, List.rev colVars)) :: code)
181 :     end
182 :     in
183 :     colLp (0, [], code)
184 :     end
185 :     else List.rev ((y, DstIL.CONS(DstTy.TensorTy[d1,d2], List.rev rowVars)) :: code)
186 : jhr 358 in
187 : jhr 1116 rowLp (0, [], [])
188 : jhr 358 end
189 : jhr 334
190 : jhr 392 fun arity (SrcTy.TensorTy[]) = 1
191 :     | arity (SrcTy.TensorTy[d]) = d
192 : jhr 365 | arity _ = raise Fail "arity"
193 :    
194 : jhr 364 fun expandOp (env, y, rator, args) = let
195 : jhr 365 fun assign rator' =
196 : jhr 1640 [(y, DstIL.OP(rator', Env.renameList(env, args)))]
197 : jhr 1116 fun cvtToInt rator' = let
198 :     val t = DstIL.Var.new ("t", DstTy.realTy)
199 :     in [
200 : jhr 1640 (t, DstIL.OP(rator', Env.renameList(env, args))),
201 : jhr 1116 (y, DstIL.OP(DstOp.RealToInt 1, [t]))
202 :     ] end
203 :     fun dummy () = [(y, DstIL.LIT(Literal.Int 0))]
204 : jhr 364 in
205 :     case rator
206 : jhr 365 of SrcOp.Add ty => assign (DstOp.Add(cvtTy ty))
207 :     | SrcOp.Sub ty => assign (DstOp.Sub(cvtTy ty))
208 :     | SrcOp.Mul ty => assign (DstOp.Mul(cvtTy ty))
209 :     | SrcOp.Div ty => assign (DstOp.Div(cvtTy ty))
210 :     | SrcOp.Neg ty => assign (DstOp.Neg(cvtTy ty))
211 : jhr 1116 | SrcOp.Abs ty => assign (DstOp.Abs(cvtTy ty))
212 : jhr 365 | SrcOp.LT ty => assign (DstOp.LT(cvtTy ty))
213 :     | SrcOp.LTE ty => assign (DstOp.LTE(cvtTy ty))
214 :     | SrcOp.EQ ty => assign (DstOp.EQ(cvtTy ty))
215 :     | SrcOp.NEQ ty => assign (DstOp.NEQ(cvtTy ty))
216 :     | SrcOp.GT ty => assign (DstOp.GT(cvtTy ty))
217 :     | SrcOp.GTE ty => assign (DstOp.GTE(cvtTy ty))
218 : jhr 1116 | SrcOp.Power => expandPower(env, y, args)
219 :     | SrcOp.Not => assign DstOp.Not
220 :     | SrcOp.Max => assign DstOp.Max
221 :     | SrcOp.Min => assign DstOp.Min
222 : jhr 1295 | SrcOp.Clamp ty => assign (DstOp.Clamp(cvtTy ty))
223 : jhr 1116 | SrcOp.Lerp ty => assign (DstOp.Lerp(cvtTy ty))
224 : jhr 365 | SrcOp.Dot ty => assign (DstOp.Dot(arity ty))
225 : jhr 1116 | SrcOp.MulVecMat(SrcTy.TensorTy[d1, d2]) => assign (DstOp.MulVecMat(d1, d2))
226 :     | SrcOp.MulMatVec(SrcTy.TensorTy[d1, d2]) => assign (DstOp.MulMatVec(d1, d2))
227 :     | SrcOp.MulMatMat(SrcTy.TensorTy[d1, d2], SrcTy.TensorTy[d2', d3]) =>
228 :     assign (DstOp.MulMatMat(d1, d2, d3))
229 : jhr 365 | SrcOp.Cross => assign DstOp.Cross
230 : jhr 1116 | SrcOp.Outer(SrcTy.TensorTy[d1, d2]) => let
231 : jhr 1640 val [v1, v2] = Env.renameList(env, args)
232 : jhr 1116 in
233 :     expandOuter (env, y, d1, d2, v1, v2)
234 :     end
235 :     | SrcOp.Norm ty => assign (DstOp.Norm(cvtTy ty))
236 :     | SrcOp.Normalize ty => assign (DstOp.Normalize(arity ty))
237 :     | SrcOp.Scale ty => assign (DstOp.Scale(cvtTy ty))
238 : jhr 365 | SrcOp.PrincipleEvec ty => assign (DstOp.PrincipleEvec(cvtTy ty))
239 : jhr 1116 | SrcOp.Identity n => assign (DstOp.Identity n)
240 :     | SrcOp.Zero ty => assign (DstOp.Zero(cvtTy ty))
241 :     | SrcOp.Trace(SrcTy.TensorTy[d, _]) => assign (DstOp.Trace d)
242 :     | SrcOp.Slice(ty, mask) => raise Fail "FIXME: Slice"
243 : jhr 1640 | SrcOp.TensorSub(ty as SrcTy.TensorTy _) => assign (DstOp.Subscript(cvtTy ty))
244 :     | SrcOp.Select(ty as SrcTy.TupleTy _, i) => assign (DstOp.Select(cvtTy ty, i))
245 :     | SrcOp.Select(ty as SrcTy.SeqTy _, i) => assign (DstOp.Index(cvtTy ty, i))
246 :     | SrcOp.SeqSub(ty as SrcTy.SeqTy _) => assign (DstOp.Subscript(cvtTy ty))
247 : jhr 365 | SrcOp.IntToReal => assign DstOp.IntToReal
248 : jhr 1116 | SrcOp.TruncToInt => cvtToInt (DstOp.Trunc 1)
249 :     | SrcOp.RoundToInt => cvtToInt (DstOp.Round 1)
250 :     | SrcOp.CeilToInt => cvtToInt (DstOp.Ceiling 1)
251 :     | SrcOp.FloorToInt => cvtToInt (DstOp.Floor 1)
252 :     | SrcOp.Kernel _ => dummy()
253 : jhr 365 | SrcOp.LoadImage info => assign (DstOp.LoadImage info)
254 : jhr 407 | SrcOp.Inside _ => (case args
255 : jhr 365 of [pos, fld] => expandInside(env, y, pos, fld)
256 :     (* end case *))
257 : jhr 407 | SrcOp.Probe _ => (case args
258 : jhr 365 of [fld, pos] => expandProbe(env, y, fld, pos)
259 :     (* end case *))
260 : jhr 1116 (* fields are used in the Inside and Probe operations, but are otherwise ignored *)
261 :     | SrcOp.Field _ => dummy()
262 :     | SrcOp.AddField => dummy()
263 :     | SrcOp.SubField => dummy()
264 :     | SrcOp.ScaleField => dummy()
265 :     | SrcOp.NegField => dummy()
266 :     | SrcOp.DiffField => dummy()
267 : jhr 1301 | SrcOp.Input(ty, s, desc) => assign (DstOp.Input(cvtTy ty, s, desc))
268 :     | SrcOp.InputWithDefault(ty, s, desc) =>
269 :     assign (DstOp.InputWithDefault(cvtTy ty, s, desc))
270 : jhr 1116 | rator => raise Fail("bogus operator " ^ SrcOp.toString rator)
271 : jhr 365 (* end case *)
272 :     end
273 : jhr 314
274 : jhr 387 (* expand a SrcIL assignment to a list of DstIL assignments *)
275 : jhr 364 fun expand (env, (y, rhs)) = let
276 : jhr 1640 fun assign rhs = [DstIL.ASSGN(Env.rename (env, y), rhs)]
277 : jhr 364 in
278 :     case rhs
279 : jhr 1640 of SrcIL.STATE x => assign (DstIL.STATE(Env.renameSV(env, x)))
280 :     | SrcIL.VAR x => assign (DstIL.VAR(Env.rename(env, x)))
281 : jhr 364 | SrcIL.LIT lit => assign (DstIL.LIT lit)
282 : jhr 397 | SrcIL.OP(SrcOp.Field _, args) => []
283 : jhr 1640 | SrcIL.OP(rator, args) =>
284 :     List.map DstIL.ASSGN (expandOp (env, Env.rename (env, y), rator, args))
285 :     | SrcIL.APPLY(f, args) => assign(DstIL.APPLY(f, Env.renameList(env, args)))
286 :     | SrcIL.CONS(ty, args) => assign (DstIL.CONS(cvtTy ty, Env.renameList(env, args)))
287 : jhr 364 (* end case *)
288 :     end
289 :    
290 : jhr 1640 (* expand a SrcIL multi-assignment to a DstIL CFG *)
291 :     fun mexpand (env, (ys, rator, xs)) = let
292 :     val ys' = Env.renameList(env, ys)
293 :     val rator' = (case rator
294 :     of SrcOp.Eigen2x2 => DstOp.EigenVecs2x2
295 :     | SrcOp.Eigen3x3 => DstOp.EigenVecs3x3
296 :     | SrcOp.Print tys => DstOp.Print(List.map cvtTy tys)
297 :     | _ => raise Fail("bogus operator " ^ SrcOp.toString rator)
298 :     (* end case *))
299 :     val xs' = Env.renameList(env, xs)
300 :     val nd = DstIL.Node.mkMASSIGN(ys', rator', xs')
301 :     in
302 :     DstIL.CFG{entry=nd, exit=nd}
303 :     end
304 :    
305 : jhr 364 structure Trans = TranslateFn (
306 :     struct
307 : jhr 1640 open Env
308 : jhr 1116 val expand = DstIL.CFG.mkBlock o expand
309 : jhr 1640 val mexpand = mexpand
310 : jhr 364 end)
311 :    
312 : jhr 1116 fun translate prog = let
313 :     val prog = Trans.translate prog
314 : jhr 367 in
315 : jhr 1116 MidILCensus.init prog;
316 :     prog
317 : jhr 367 end
318 : jhr 364
319 : jhr 280 end

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