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[diderot] Annotation of /branches/vis15/src/compiler/low-to-tree/low-to-tree.sml
ViewVC logotype

Annotation of /branches/vis15/src/compiler/low-to-tree/low-to-tree.sml

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Revision 3843 - (view) (download)

1 : jhr 3828 (* low-to-tree.sml
2 :     *
3 :     * This code is part of the Diderot Project (http://diderot-language.cs.uchicago.edu)
4 :     *
5 :     * COPYRIGHT (c) 2016 The University of Chicago
6 :     * All rights reserved.
7 :     *)
8 :    
9 :     structure LowToTree : sig
10 :    
11 : jhr 3843 val translate : LowIR.program * (int -> TreeTypes.vec_layout) -> TreeIR.program
12 : jhr 3828
13 :     end = struct
14 :    
15 : jhr 3834 structure IR = LowIR
16 :     structure V = LowIR.Var
17 :     structure Ty = LowTypes
18 :     structure Op = LowOps
19 : jhr 3835 structure GV = IR.GlobalVar
20 :     structure SV = IR.StateVar
21 : jhr 3834 structure T = TreeIR
22 :     structure TTy = TreeTypes
23 :     structure TOp = TreeOps
24 :     structure TV = TreeVar
25 :     structure TGV = TreeGlobalVar
26 :     structure TSV = TreeStateVar
27 : jhr 3828
28 : jhr 3835 (* associate Tree IL globals variables with Low IL variables using properties *)
29 :     local
30 :     val {setFn, peekFn, ...} =
31 :     GV.newProp (fn x => raise Fail(concat["getGlobalVar(", GV.uniqueName x, ")"]))
32 :     in
33 :     fun mkGlobalVar x = (case peekFn x
34 :     of NONE => let
35 :     val x' = TGV.new {
36 :     name = GV.name x,
37 : jhr 3843 ty = Util.trType (GV.ty x),
38 : jhr 3835 input = GV.isInput x,
39 :     output = false, (* FIXME: change once we support output globals *)
40 : jhr 3843 varying = GV.isVarying x,
41 :     apiTy = if GV.isInput x
42 :     then SOME(Util.toAPIType (GV.ty x))
43 :     else NONE
44 : jhr 3835 }
45 :     in
46 :     setFn (x, x');
47 :     x'
48 :     end
49 :     | SOME x' => x'
50 :     (* end case *))
51 :     end
52 :    
53 :     (* associate Tree IL state variables with Low IL variables using properties *)
54 :     local
55 :     fun mkStateVar x = TSV.new {
56 :     name = SV.name x,
57 : jhr 3843 ty = Util.trType (SV.ty x),
58 :     varying = SV.isVarying x,
59 :     apiTy = if (SV.isOutput x)
60 :     then SOME(Util.toAPIType (SV.ty x))
61 :     else NONE
62 : jhr 3835 }
63 :     in
64 :     val {getFn = getStateVar, ...} = SV.newProp mkStateVar
65 :     end
66 :    
67 : jhr 3834 fun mkBlock stms = T.Block{locals=[], body=stms}
68 :     fun mkIf (x, stms, []) = T.S_IfThen(x, mkBlock stms)
69 :     | mkIf (x, stms1, stms2) = T.S_IfThenElse(x, mkBlock stms1, mkBlock stms2)
70 : jhr 3828
71 : jhr 3834 fun cvtScalarTy Ty.BoolTy = TTy.BoolTy
72 :     | cvtScalarTy Ty.IntTy = TTy.IntTy
73 : jhr 3835 | cvtScalarTy (Ty.TensorTy[]) = TTy.realTy
74 : jhr 3834 | cvtScalarTy ty = raise Fail(concat["cvtScalarTy(", Ty.toString ty, ")"])
75 :    
76 :     fun vectorArg (env, x) = (case Env.useVar env x
77 : jhr 3843 of Env.TREE e => (case IR.Var.ty x
78 :     of Ty.TensorTy[d] => let
79 :     val layout = Env.layoutVec env d
80 :     (* QUESTION: can "e" be a complicated expression or are we guaranteed that it will just
81 :     * be a memory reference?
82 :     *)
83 :     val es = List.tabulate (
84 :     List.length(#pieces layout),
85 :     fn i => T.E_VLoad(layout, e, i))
86 :     in
87 :     (layout, es)
88 :     end
89 :     | ty => raise Fail("expected TensorTy[_], but found " ^ Ty.toString ty)
90 :     (* end case *))
91 : jhr 3834 | Env.VEC(layout, es) => (layout, es)
92 :     (* end case *))
93 :    
94 :     (* convert a list of LowIR variables, each of which are mapped
95 :     * to lists of of vector expressions, to a list of list of expressions
96 :     *)
97 :     fun vectorArgs (env, []) = raise Fail "unexpected empty argument list"
98 :     | vectorArgs (env, x::xs) = let
99 :     val (layout, exps) = vectorArg (env, x)
100 :     fun doArg (x, argLists) = let
101 :     val (_, exps) = vectorArg (env, x)
102 :     in
103 :     ListPair.mapEq (op ::) (exps, argLists)
104 :     end
105 : jhr 3843 val argLists = List.foldl doArg [exps] xs
106 : jhr 3834 in
107 :     (layout, List.map List.rev argLists)
108 :     end
109 :    
110 :     fun trOp (env, lhs, srcRator, args) = let
111 : jhr 3843 fun bindOp rator = let
112 :     fun getBinding x = (case Env.useVar env x
113 :     of Env.TREE e => e
114 :     | _ => raise Fail("expected single binding for " ^ IR.Var.toString x)
115 :     (* end case *))
116 :     in
117 :     Env.TREE(T.E_Op(rator, List.map getBinding args))
118 :     end
119 : jhr 3835 fun bindVOp rator = let
120 : jhr 3834 val (layout, argss) = vectorArgs (env, args)
121 : jhr 3829 val exps = ListPair.map
122 : jhr 3835 (fn (w, args) => T.E_Op(rator w, args))
123 : jhr 3834 (#pieces layout, argss)
124 : jhr 3829 in
125 : jhr 3834 Env.VEC(layout, exps)
126 : jhr 3829 end
127 :     in
128 : jhr 3834 case srcRator
129 :     of Op.IAdd => bindOp TOp.IAdd
130 :     | Op.ISub => bindOp TOp.ISub
131 :     | Op.IMul => bindOp TOp.IMul
132 :     | Op.IDiv => bindOp TOp.IDiv
133 :     | Op.IMod => bindOp TOp.IMod
134 :     | Op.INeg => bindOp TOp.INeg
135 : jhr 3843 (* QUESTION: should we just use VAdd 1, etc ?*)
136 : jhr 3834 | Op.RAdd => bindOp TOp.RAdd
137 :     | Op.RSub => bindOp TOp.RSub
138 :     | Op.RMul => bindOp TOp.RMul
139 :     | Op.RDiv => bindOp TOp.RDiv
140 :     | Op.RNeg => bindOp TOp.RNeg
141 :     | Op.LT ty => bindOp (TOp.LT (cvtScalarTy ty))
142 :     | Op.LTE ty => bindOp (TOp.LTE (cvtScalarTy ty))
143 :     | Op.EQ ty => bindOp (TOp.EQ (cvtScalarTy ty))
144 :     | Op.NEQ ty => bindOp (TOp.NEQ (cvtScalarTy ty))
145 :     | Op.GT ty => bindOp (TOp.GT (cvtScalarTy ty))
146 :     | Op.GTE ty => bindOp (TOp.GTE (cvtScalarTy ty))
147 :     | Op.Not => bindOp TOp.Not
148 :     | Op.Abs ty => bindOp (TOp.Abs (cvtScalarTy ty))
149 :     | Op.Max ty => bindOp (TOp.Max (cvtScalarTy ty))
150 :     | Op.Min ty => bindOp (TOp.Min (cvtScalarTy ty))
151 :     | Op.RClamp => bindOp TOp.RClamp
152 :     | Op.RLerp => bindOp TOp.RLerp
153 :     | Op.VAdd _ => bindVOp TOp.VAdd
154 :     | Op.VSub _ => bindVOp TOp.VSub
155 :     | Op.VScale _ => bindVOp TOp.VScale
156 :     | Op.VMul _ => bindVOp TOp.VMul
157 :     | Op.VNeg _ => bindVOp TOp.VNeg
158 :     | Op.VSum _ => ??
159 : jhr 3843 | Op.VIndex(d, i) => ??
160 : jhr 3834 | Op.VClamp n => bindVOp TOp.VClamp
161 :     | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp
162 :     | Op.VLerp n => bindVOp TOp.VLerp
163 :     | Op.TensorIndex(ty, idxs) => ??
164 :     | Op.ProjectLast(ty, idxs) => ??
165 :     | Op.EigenVecs2x2 => ??
166 :     | Op.EigenVecs3x3 => ??
167 :     | Op.EigenVals2x2 => ??
168 :     | Op.EigenVals3x3 => ??
169 :     | Op.Zero ty => ??
170 :     | Op.Select(Ty.TupleTy tys, i) => ??
171 :     | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, NONE)) => ??
172 :     | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, SOME _)) => ??
173 :     | Op.MkDynamic(ty, n) => ??
174 :     | Op.Append ty => ??
175 :     | Op.Prepend ty => ??
176 :     | Op.Concat ty => ??
177 :     | Op.Range => ??
178 :     | Op.Length ty => ??
179 :     | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => ??
180 :     | Op.Sqrt => bindOp TOp.Sqrt
181 :     | Op.Cos => bindOp TOp.Cos
182 :     | Op.ArcCos => bindOp TOp.ArcCos
183 :     | Op.Sin => bindOp TOp.Sin
184 :     | Op.ArcSin => bindOp TOp.ArcSin
185 :     | Op.Tan => bindOp TOp.Tan
186 :     | Op.ArcTan => bindOp TOp.ArcTan
187 :     | Op.Ceiling 1 => bindOp (TOp.Ceiling 1)
188 :     | Op.Ceiling d => ??
189 :     | Op.Floor 1 => bindOp (TOp.Floor 1)
190 :     | Op.Floor d => ??
191 :     | Op.Round 1 => bindOp (TOp.Floor 1)
192 :     | Op.Round d => ??
193 :     | Op.Trunc 1 => bindOp (TOp.Trunc 1)
194 :     | Op.Trunc d => ??
195 : jhr 3835 | Op.IntToReal => bindOp TOp.IntToReal
196 : jhr 3834 | Op.RealToInt 1 => ??
197 :     | Op.RealToInt d => ??
198 :     | Op.R_All ty => ??
199 :     | Op.R_Exists ty => ??
200 :     | Op.R_Max ty => ??
201 :     | Op.R_Min ty => ??
202 :     | Op.R_Sum ty => ??
203 :     | Op.R_Product ty => ??
204 :     | Op.R_Mean ty => ??
205 :     | Op.R_Variance ty => ??
206 :     | Op.Transform info => ??
207 :     | Op.Translate info => ??
208 : jhr 3835 | Op.ControlIndex(info, ctl, d) => ??
209 : jhr 3834 | Op.LoadVoxel info => ??
210 :     | Op.Inside(info, s) => ??
211 : jhr 3835 | Op.ImageDim(info, d) => bindOp(TOp.ImageDim(info, d))
212 : jhr 3834 | Op.LoadSeq(ty, file) => ??
213 :     | Op.LoadImage(ty, file) => ??
214 :     | Op.MathFn f => bindOp (TOp.MathFn f)
215 :     | rator => raise Fail("bogus operator " ^ Op.toString rator)
216 : jhr 3829 (* end case *)
217 :     end
218 :    
219 : jhr 3834 fun trAssign (env, lhs, rhs) = let
220 : jhr 3836 (* simple binding for lhs variable; we check to see if it is part of an merged
221 :     * equivalence class, in which case we need to generate the assigment.
222 :     *)
223 :     fun bindSimple rhs = (case UnifyVars.eqClassOf lhs
224 :     of SOME x => ??
225 :     | NONE => (Env.bindSimple (env, lhs, rhs); (env, []))
226 :     (* end case *))
227 : jhr 3834 in
228 :     case rhs
229 : jhr 3836 of IR.GLOBAL x => bindSimple (T.E_Global(getGlobalVar x))
230 :     | IR.STATE x => bindSimple (T.E_State(getStateVar x))
231 :     | IR.VAR x => (case Env.useVar env x
232 :     of Env.TREE e => ??
233 :     | Env.VEC(layout, es) => ??
234 :     (* end case *))
235 :     | IR.LIT lit => bindSimple (env, lhs, T.E_Lit lit)
236 : jhr 3834 | IR.OP(rator, args) => ??
237 :     | IR.CONS(args, ty) => ??
238 :     | IR.SEQ(args, ty) => ??
239 :     | IR.EINAPP _ => raise Fail "unexpected EINAPP in LowIR code"
240 :     (* end case *)
241 :     end
242 :    
243 :     (* In order to reconstruct the block-structure from the CFG, we keep a stack of open ifs.
244 :     * the items on this stack distinguish between when we are processing the then and else
245 :     * branches of the if.
246 :     *)
247 :     datatype open_if
248 :     (* working on the "then" branch. The fields are statments that preceed the if, the condition,
249 :     * and the else-branch node.
250 :     *)
251 :     = THEN_BR of T.stm list * T.exp * IR.node
252 :     (* working on the "else" branch. The fields are statments that preceed the if, the condition,
253 :     * the "then" branch statements, and the node kind that terminated the "then" branch (will be
254 :     * a JOIN or EXIT(DIE, STABILIZE, or UNREACHABLE)).
255 :     *)
256 :     | ELSE_BR of T.stm list * T.exp * T.stm list * IR.node_kind
257 :    
258 : jhr 3835 fun trCFGWithEnv (env, prefix, cfg) = let
259 :     fun useScalar x = (case Env.useVar env x
260 :     of Env.TREE e => e
261 :     | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)
262 :     (* end case *))
263 : jhr 3834 val _ = UnifyVars.analyze cfg
264 :     (* join (env, stk, stms, k): handle a control-flow join, where env is the
265 :     * current environment, stk is the stack of open ifs (the top of stk specifies
266 :     * which branch we are in), stms are the TreeIL statements preceding the join
267 :     * on the current path, and k is the kind of the join node (either JOIN or EXIT).
268 :     *)
269 :     fun join (env, [], _, IR.JOIN _) = raise Fail "JOIN with no open if"
270 : jhr 3835 | join (env, [], stms, _) = Env.endScope (env, prefix @ List.rev stms)
271 : jhr 3834 | join (env, THEN_BR(stms1, cond, elseBr)::stk, thenBlk, k) = let
272 : jhr 3837 val (env, thenBlk) = Env.flushPending (env, thenBlk)
273 : jhr 3834 in
274 :     doNode (env, elseBr, ELSE_BR(stms1, cond, thenBlk, k)::stk, [])
275 :     end
276 :     | join (env, ELSE_BR(stms, cond, thenBlk, k1)::stk, elseBlk, k2) = let
277 :     val (env, elseBlk) = Env.flushPending (env, elseBlk)
278 :     in
279 :     case (k1, k2)
280 :     of (IR.JOIN{phis, succ, ...}, IR.JOIN _) => let
281 :     val (env, [thenBlk, elseBlk]) =
282 :     List.foldl doPhi (env, [thenBlk, elseBlk]) (!phis)
283 :     val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
284 :     in
285 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
286 :     end
287 :     | (IR.JOIN{phis, succ, ...}, _) => let
288 :     val (env, [thenBlk]) = List.foldl doPhi (env, [thenBlk]) (!phis)
289 :     val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
290 :     in
291 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
292 :     end
293 :     | (_, IR.JOIN{phis, succ, ...}) => let
294 :     val (env, [elseBlk]) = List.foldl doPhi (env, [elseBlk]) (!phis)
295 :     val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
296 :     in
297 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
298 :     end
299 :     | (_, _) => let
300 :     val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
301 :     in
302 :     Env.endScope (env, prefix @ List.rev(stm::stms))
303 :     end
304 :     (* end case *)
305 :     end
306 : jhr 3835 and doNode (env, nd : IR.node, ifStk : open_if list, stms) = (case IR.Node.kind nd
307 : jhr 3834 of IR.NULL => raise Fail "unexpected NULL"
308 :     | IR.ENTRY{succ} => doNode (env, !succ, ifStk, stms)
309 :     | k as IR.JOIN _ => join (env, ifStk, stms, k)
310 :     | IR.COND{cond, trueBranch, falseBranch, ...} => let
311 : jhr 3835 val cond = useScalar (!cond)
312 : jhr 3837 val (env, stms) = Env.flushPending (env, stms)
313 : jhr 3834 in
314 :     doNode (env, !trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])
315 :     end
316 : jhr 3835 | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let
317 :     val src = useScalar (!src)
318 : jhr 3834 val var = ??
319 : jhr 3837 val (env, stms) = Env.flushPending (env, stms)
320 : jhr 3834 val body = doNode (env, !bodyEntry, [], [])
321 :     val stm = T.S_Foreach(var, src, body)
322 :     in
323 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
324 :     end
325 : jhr 3835 | IR.NEXT _ => Env.endScope (env, List.rev stms)
326 : jhr 3834 | IR.COM {text, succ, ...} =>
327 :     doNode (env, !succ, ifStk, T.S_Comment text :: stms)
328 :     | IR.ASSIGN{stm=(lhs, rhs), succ, ...} => let
329 :     val (env, stms') = doAssign (env, lhs, rhs)
330 :     in
331 :     doNode (env, !succ, ifStk, stms' @ stms)
332 :     end
333 :     | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => let
334 :     fun doit () = let
335 :     fun doLHSVar (y, (env, ys)) = let
336 :     val t = newLocal y
337 :     in
338 :     (rename (addLocal(env, t), y, t), t::ys)
339 :     end
340 :     val (env, ys) = List.foldr doLHSVar (env, []) ys
341 :     (* FIXME: need to translate the operator *)
342 :     val exp = T.E_Op(rator, List.map (useVar env) xs)
343 :     val stm = T.S_Assign(ys, exp)
344 :     in
345 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm :: stms)
346 :     end
347 :     in
348 :     case rator
349 :     of Op.Print _ => if Target.supportsPrinting()
350 :     then doit ()
351 :     else doNode (env, !succ, ifStk, stms)
352 :     | _ => doit()
353 :     (* end case *)
354 :     end
355 :     | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let
356 :     val stm = (case useAsInput(env, rhs)
357 :     of NONE => T.S_GAssign(getGlobalVar lhs, useVar env rhs)
358 :     | SOME mkStm => mkStm(getGlobalVar lhs)
359 :     (* end case *))
360 :     in
361 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
362 :     end
363 :     | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => raise Fail "NEW unimplemented"
364 :     | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let
365 :     val stm = T.S_Save([getStateVar lhs], useVar env rhs)
366 :     in
367 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
368 :     end
369 :     | k as IR.EXIT{kind, succ, ...} => (case (!succ, kind)
370 :     of (NONE, ExitKind.RETURN) => let
371 : jhr 3835 val suffix = [T.S_Exit]
372 : jhr 3834 in
373 :     Env.endScope (env, prefix @ List.revAppend(stms, suffix))
374 :     end
375 :     | (NONE, ExitKind.ACTIVE) => let
376 : jhr 3835 val suffix = [T.S_Active]
377 : jhr 3834 in
378 :     Env.endScope (env, prefix @ List.revAppend(stms, suffix))
379 :     end
380 :     | (NONE, ExitKind.STABILIZE) => let
381 :     val stms = T.S_Stabilize :: stms
382 :     in
383 :     join (env, ifStk, stms, k)
384 :     end
385 :     | (NONE, ExitKind.DIE) => join (env, ifStk, T.S_Die :: stms, k)
386 :     | (NONE, ExitKind.UNREACHABLE) => join (env, ifStk, stms, k)
387 :     | (SOME nd, ExitKind.ACTIVE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Active :: stms)
388 :     | (SOME nd, ExitKind.STABILIZE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Stabilize :: stms)
389 :     | (SOME nd, ExitKind.DIE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Die :: stms)
390 :     | (SOME nd, ExitKind.UNREACHABLE) => doNode (env, nd, ifStk, stms)
391 :     | _ => raise Fail("unexpected continuation edge from "^IR.Node.toString nd)
392 :     (* end case *))
393 :     (* end case *))
394 :     in
395 : jhr 3843 doNode (env, CFG.entry cfg, [], [])
396 : jhr 3834 end
397 :    
398 : jhr 3843 fun trCFG vecLayout (prefix, cfg) = trCFGWithEnv (Env.new vecLayout, prefix, cfg)
399 : jhr 3835
400 :     fun trStrand strand = let
401 :     val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand
402 :     val params' = List.map newParam params
403 :     val env = ListPair.foldlEq
404 :     (fn (x, x', env) => rename(env, x, x')) ?? (params, params')
405 :     val state' = List.map getStateVar state
406 :     in
407 :     T.Strand{
408 :     name = name,
409 :     params = params',
410 :     state = state',
411 :     stateInit = trCFGWithEnv (env, stateInit),
412 :     initM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) initM,
413 :     updateM = trCFG ([], updateM),
414 :     stabilizeM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) stabilizeM
415 :     }
416 :     end
417 :    
418 : jhr 3834 fun translate (prog, vecLayout) = let
419 :     val LowIR.Program{
420 :     props, consts, inputs, constInit, globals, globalInit, strand, create, update
421 :     } = prog
422 :     in
423 :     TreeIR.Program{
424 :     props = props,
425 :     consts = ??,
426 :     inputs = ??,
427 :     constInit = ??,
428 :     globals = ??,
429 :     globalInit = ??,
430 :     strand = ??,
431 :     create = ??,
432 :     update = ??
433 :     }
434 :     end
435 :    
436 : jhr 3828 end

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