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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 3849 - (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 3848 fun mkBlock stms = T.Block{locals = ref [], body = stms}
68 : jhr 3834 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 3844 | Op.VIndex(_, i) => let
160 :     (* FIXME: more efficient to lookup the variable and avoid expanding TREE args *)
161 :     val ({pieces, ...}, es) = vectorArg (env, hd args)
162 :     fun select (i, w::ws, e::es) =
163 :     if (i < w)
164 :     then Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(w, i), [e]))
165 :     else select (i-w, ws, es)
166 :     | select _ = raise Fail("bogus " ^ Op.toString srcRator)
167 :     in
168 :     select (i, pieces, es)
169 :     end
170 : jhr 3834 | Op.VClamp n => bindVOp TOp.VClamp
171 :     | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp
172 :     | Op.VLerp n => bindVOp TOp.VLerp
173 :     | Op.TensorIndex(ty, idxs) => ??
174 :     | Op.ProjectLast(ty, idxs) => ??
175 :     | Op.EigenVecs2x2 => ??
176 :     | Op.EigenVecs3x3 => ??
177 :     | Op.EigenVals2x2 => ??
178 :     | Op.EigenVals3x3 => ??
179 :     | Op.Zero ty => ??
180 :     | Op.Select(Ty.TupleTy tys, i) => ??
181 :     | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, NONE)) => ??
182 :     | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, SOME _)) => ??
183 :     | Op.MkDynamic(ty, n) => ??
184 :     | Op.Append ty => ??
185 :     | Op.Prepend ty => ??
186 :     | Op.Concat ty => ??
187 :     | Op.Range => ??
188 :     | Op.Length ty => ??
189 :     | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => ??
190 :     | Op.Sqrt => bindOp TOp.Sqrt
191 :     | Op.Cos => bindOp TOp.Cos
192 :     | Op.ArcCos => bindOp TOp.ArcCos
193 :     | Op.Sin => bindOp TOp.Sin
194 :     | Op.ArcSin => bindOp TOp.ArcSin
195 :     | Op.Tan => bindOp TOp.Tan
196 :     | Op.ArcTan => bindOp TOp.ArcTan
197 :     | Op.Ceiling 1 => bindOp (TOp.Ceiling 1)
198 :     | Op.Ceiling d => ??
199 :     | Op.Floor 1 => bindOp (TOp.Floor 1)
200 :     | Op.Floor d => ??
201 :     | Op.Round 1 => bindOp (TOp.Floor 1)
202 :     | Op.Round d => ??
203 :     | Op.Trunc 1 => bindOp (TOp.Trunc 1)
204 :     | Op.Trunc d => ??
205 : jhr 3835 | Op.IntToReal => bindOp TOp.IntToReal
206 : jhr 3834 | Op.RealToInt 1 => ??
207 :     | Op.RealToInt d => ??
208 : jhr 3844 (* FIXME
209 : jhr 3834 | Op.R_All ty => ??
210 :     | Op.R_Exists ty => ??
211 :     | Op.R_Max ty => ??
212 :     | Op.R_Min ty => ??
213 :     | Op.R_Sum ty => ??
214 :     | Op.R_Product ty => ??
215 :     | Op.R_Mean ty => ??
216 :     | Op.R_Variance ty => ??
217 : jhr 3844 *)
218 : jhr 3834 | Op.Transform info => ??
219 :     | Op.Translate info => ??
220 : jhr 3835 | Op.ControlIndex(info, ctl, d) => ??
221 : jhr 3834 | Op.LoadVoxel info => ??
222 :     | Op.Inside(info, s) => ??
223 : jhr 3835 | Op.ImageDim(info, d) => bindOp(TOp.ImageDim(info, d))
224 : jhr 3834 | Op.LoadSeq(ty, file) => ??
225 :     | Op.LoadImage(ty, file) => ??
226 :     | Op.MathFn f => bindOp (TOp.MathFn f)
227 : jhr 3844 | rator => raise Fail("bogus operator " ^ Op.toString srcRator)
228 : jhr 3829 (* end case *)
229 :     end
230 :    
231 : jhr 3834 fun trAssign (env, lhs, rhs) = let
232 : jhr 3836 (* simple binding for lhs variable; we check to see if it is part of an merged
233 :     * equivalence class, in which case we need to generate the assigment.
234 :     *)
235 :     fun bindSimple rhs = (case UnifyVars.eqClassOf lhs
236 :     of SOME x => ??
237 :     | NONE => (Env.bindSimple (env, lhs, rhs); (env, []))
238 :     (* end case *))
239 : jhr 3834 in
240 :     case rhs
241 : jhr 3844 of IR.GLOBAL x => bindSimple (T.E_Global(mkGlobalVar x))
242 : jhr 3848 | IR.STATE(NONE, fld) => bindSimple (T.E_State(NONE, getStateVar fld))
243 :     | IR.STATE(SOME x, fld) => ??
244 : jhr 3836 | IR.VAR x => (case Env.useVar env x
245 :     of Env.TREE e => ??
246 :     | Env.VEC(layout, es) => ??
247 :     (* end case *))
248 :     | IR.LIT lit => bindSimple (env, lhs, T.E_Lit lit)
249 : jhr 3848 | IR.OP(rator, args) => trOp (env, lhs, rator, args)
250 : jhr 3834 | IR.CONS(args, ty) => ??
251 :     | IR.SEQ(args, ty) => ??
252 :     | IR.EINAPP _ => raise Fail "unexpected EINAPP in LowIR code"
253 :     (* end case *)
254 :     end
255 :    
256 :     (* In order to reconstruct the block-structure from the CFG, we keep a stack of open ifs.
257 :     * the items on this stack distinguish between when we are processing the then and else
258 :     * branches of the if.
259 :     *)
260 :     datatype open_if
261 :     (* working on the "then" branch. The fields are statments that preceed the if, the condition,
262 :     * and the else-branch node.
263 :     *)
264 :     = THEN_BR of T.stm list * T.exp * IR.node
265 :     (* working on the "else" branch. The fields are statments that preceed the if, the condition,
266 :     * the "then" branch statements, and the node kind that terminated the "then" branch (will be
267 :     * a JOIN or EXIT(DIE, STABILIZE, or UNREACHABLE)).
268 :     *)
269 :     | ELSE_BR of T.stm list * T.exp * T.stm list * IR.node_kind
270 :    
271 : jhr 3835 fun trCFGWithEnv (env, prefix, cfg) = let
272 :     fun useScalar x = (case Env.useVar env x
273 :     of Env.TREE e => e
274 :     | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)
275 :     (* end case *))
276 : jhr 3834 val _ = UnifyVars.analyze cfg
277 :     (* join (env, stk, stms, k): handle a control-flow join, where env is the
278 :     * current environment, stk is the stack of open ifs (the top of stk specifies
279 :     * which branch we are in), stms are the TreeIL statements preceding the join
280 :     * on the current path, and k is the kind of the join node (either JOIN or EXIT).
281 :     *)
282 :     fun join (env, [], _, IR.JOIN _) = raise Fail "JOIN with no open if"
283 : jhr 3848 | join (env, [], stms, _) = mkBlock (prefix @ List.rev stms)
284 : jhr 3834 | join (env, THEN_BR(stms1, cond, elseBr)::stk, thenBlk, k) = let
285 : jhr 3837 val (env, thenBlk) = Env.flushPending (env, thenBlk)
286 : jhr 3834 in
287 :     doNode (env, elseBr, ELSE_BR(stms1, cond, thenBlk, k)::stk, [])
288 :     end
289 :     | join (env, ELSE_BR(stms, cond, thenBlk, k1)::stk, elseBlk, k2) = let
290 :     val (env, elseBlk) = Env.flushPending (env, elseBlk)
291 :     in
292 :     case (k1, k2)
293 : jhr 3848 of (IR.JOIN{succ, ...}, IR.JOIN _) => let
294 : jhr 3834 val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
295 :     in
296 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
297 :     end
298 : jhr 3848 | (IR.JOIN{succ, ...}, _) => let
299 : jhr 3834 val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
300 :     in
301 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
302 :     end
303 : jhr 3848 | (_, IR.JOIN{succ, ...}) => let
304 : jhr 3834 val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
305 :     in
306 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
307 :     end
308 :     | (_, _) => let
309 :     val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
310 :     in
311 : jhr 3848 mkBlock (prefix @ List.rev(stm::stms))
312 : jhr 3834 end
313 :     (* end case *)
314 :     end
315 : jhr 3835 and doNode (env, nd : IR.node, ifStk : open_if list, stms) = (case IR.Node.kind nd
316 : jhr 3834 of IR.NULL => raise Fail "unexpected NULL"
317 :     | IR.ENTRY{succ} => doNode (env, !succ, ifStk, stms)
318 :     | k as IR.JOIN _ => join (env, ifStk, stms, k)
319 :     | IR.COND{cond, trueBranch, falseBranch, ...} => let
320 : jhr 3835 val cond = useScalar (!cond)
321 : jhr 3837 val (env, stms) = Env.flushPending (env, stms)
322 : jhr 3834 in
323 :     doNode (env, !trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])
324 :     end
325 : jhr 3835 | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let
326 :     val src = useScalar (!src)
327 : jhr 3844 val var = Util.newIterVar var
328 : jhr 3837 val (env, stms) = Env.flushPending (env, stms)
329 : jhr 3834 val body = doNode (env, !bodyEntry, [], [])
330 :     val stm = T.S_Foreach(var, src, body)
331 :     in
332 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
333 :     end
334 : jhr 3848 | IR.NEXT _ => mkBlock (List.rev stms)
335 : jhr 3834 | IR.COM {text, succ, ...} =>
336 :     doNode (env, !succ, ifStk, T.S_Comment text :: stms)
337 :     | IR.ASSIGN{stm=(lhs, rhs), succ, ...} => let
338 : jhr 3848 val (env, stms') = trAssign (env, lhs, rhs)
339 : jhr 3834 in
340 :     doNode (env, !succ, ifStk, stms' @ stms)
341 :     end
342 :     | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => let
343 : jhr 3848 fun doLHSVar (y, (env, ys)) = let
344 :     val t = Util.newLocalVar y
345 :     in
346 :     (rename (Env.addLocal(env, t), y, t), t::ys)
347 :     end
348 :     val (env, ys) = List.foldr doLHSVar (env, []) ys
349 :     val rator = (case rator
350 :     of Op.Print tys => TOp.Print(List.map Util.trType tys)
351 :     | _ => raise Fail(concat[
352 :     "unexepected operator ", Op.toString rator, " for MASSIGN"
353 :     ])
354 :     (* end case *))
355 :     val stm = T.S_MAssign(ys, T.E_Op(rator, List.map (Env.useVar env) xs))
356 :     in
357 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm :: stms)
358 :     end
359 : jhr 3834 | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let
360 :     val stm = (case useAsInput(env, rhs)
361 : jhr 3844 of NONE => T.S_GAssign(mkGlobalVar lhs, Env.useVar env rhs)
362 :     | SOME mkStm => mkStm(mkGlobalVar lhs)
363 : jhr 3834 (* end case *))
364 :     in
365 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
366 :     end
367 :     | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => raise Fail "NEW unimplemented"
368 :     | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let
369 : jhr 3844 val stm = T.S_Save([getStateVar lhs], Env.useVar env rhs)
370 : jhr 3834 in
371 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
372 :     end
373 :     | k as IR.EXIT{kind, succ, ...} => (case (!succ, kind)
374 :     of (NONE, ExitKind.RETURN) => let
375 : jhr 3835 val suffix = [T.S_Exit]
376 : jhr 3834 in
377 : jhr 3848 mkBlock (prefix @ List.revAppend(stms, suffix))
378 : jhr 3834 end
379 :     | (NONE, ExitKind.ACTIVE) => let
380 : jhr 3835 val suffix = [T.S_Active]
381 : jhr 3834 in
382 : jhr 3848 mkBlock (prefix @ List.revAppend(stms, suffix))
383 : jhr 3834 end
384 :     | (NONE, ExitKind.STABILIZE) => let
385 :     val stms = T.S_Stabilize :: stms
386 :     in
387 :     join (env, ifStk, stms, k)
388 :     end
389 :     | (NONE, ExitKind.DIE) => join (env, ifStk, T.S_Die :: stms, k)
390 :     | (NONE, ExitKind.UNREACHABLE) => join (env, ifStk, stms, k)
391 :     | (SOME nd, ExitKind.ACTIVE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Active :: stms)
392 :     | (SOME nd, ExitKind.STABILIZE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Stabilize :: stms)
393 :     | (SOME nd, ExitKind.DIE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Die :: stms)
394 :     | (SOME nd, ExitKind.UNREACHABLE) => doNode (env, nd, ifStk, stms)
395 :     | _ => raise Fail("unexpected continuation edge from "^IR.Node.toString nd)
396 :     (* end case *))
397 :     (* end case *))
398 :     in
399 : jhr 3849 ScopeVars.assignScopes (doNode (env, IR.CFG.entry cfg, [], []))
400 : jhr 3834 end
401 :    
402 : jhr 3843 fun trCFG vecLayout (prefix, cfg) = trCFGWithEnv (Env.new vecLayout, prefix, cfg)
403 : jhr 3835
404 : jhr 3844 fun trStrand layout strand = let
405 :     val trCFG = trCFG layout
406 : jhr 3835 val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand
407 : jhr 3844 val params' = List.map Util.newParamVar params
408 : jhr 3835 val env = ListPair.foldlEq
409 : jhr 3844 (fn (x, x', env) => rename(env, x, x')) (Env.new layout) (params, params')
410 : jhr 3835 val state' = List.map getStateVar state
411 :     in
412 :     T.Strand{
413 :     name = name,
414 :     params = params',
415 :     state = state',
416 : jhr 3848 stateInit = trCFGWithEnv (env, [], stateInit),
417 : jhr 3835 initM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) initM,
418 :     updateM = trCFG ([], updateM),
419 :     stabilizeM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) stabilizeM
420 :     }
421 :     end
422 :    
423 : jhr 3834 fun translate (prog, vecLayout) = let
424 :     val LowIR.Program{
425 :     props, consts, inputs, constInit, globals, globalInit, strand, create, update
426 :     } = prog
427 :     in
428 :     TreeIR.Program{
429 :     props = props,
430 :     consts = ??,
431 :     inputs = ??,
432 :     constInit = ??,
433 :     globals = ??,
434 :     globalInit = ??,
435 : jhr 3844 strand = trStrand vecLayout strand,
436 : jhr 3834 create = ??,
437 :     update = ??
438 :     }
439 :     end
440 :    
441 : jhr 3828 end

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