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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 3850 - (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 : jhr 3850 fun singleArg env x = (case Env.useVar env x
77 :     of Env.TREE e => e
78 :     | Env.VEC(layout, es) => T.E_Pack(layout, es)
79 :     (* end case *))
80 :    
81 : jhr 3834 fun vectorArg (env, x) = (case Env.useVar env x
82 : jhr 3843 of Env.TREE e => (case IR.Var.ty x
83 :     of Ty.TensorTy[d] => let
84 :     val layout = Env.layoutVec env d
85 :     (* QUESTION: can "e" be a complicated expression or are we guaranteed that it will just
86 :     * be a memory reference?
87 :     *)
88 :     val es = List.tabulate (
89 :     List.length(#pieces layout),
90 :     fn i => T.E_VLoad(layout, e, i))
91 :     in
92 :     (layout, es)
93 :     end
94 :     | ty => raise Fail("expected TensorTy[_], but found " ^ Ty.toString ty)
95 :     (* end case *))
96 : jhr 3834 | Env.VEC(layout, es) => (layout, es)
97 :     (* end case *))
98 :    
99 :     (* convert a list of LowIR variables, each of which are mapped
100 :     * to lists of of vector expressions, to a list of list of expressions
101 :     *)
102 :     fun vectorArgs (env, []) = raise Fail "unexpected empty argument list"
103 :     | vectorArgs (env, x::xs) = let
104 :     val (layout, exps) = vectorArg (env, x)
105 :     fun doArg (x, argLists) = let
106 :     val (_, exps) = vectorArg (env, x)
107 :     in
108 :     ListPair.mapEq (op ::) (exps, argLists)
109 :     end
110 : jhr 3843 val argLists = List.foldl doArg [exps] xs
111 : jhr 3834 in
112 :     (layout, List.map List.rev argLists)
113 :     end
114 :    
115 :     fun trOp (env, lhs, srcRator, args) = let
116 : jhr 3843 fun bindOp rator = let
117 :     fun getBinding x = (case Env.useVar env x
118 :     of Env.TREE e => e
119 :     | _ => raise Fail("expected single binding for " ^ IR.Var.toString x)
120 :     (* end case *))
121 :     in
122 :     Env.TREE(T.E_Op(rator, List.map getBinding args))
123 :     end
124 : jhr 3835 fun bindVOp rator = let
125 : jhr 3834 val (layout, argss) = vectorArgs (env, args)
126 : jhr 3829 val exps = ListPair.map
127 : jhr 3835 (fn (w, args) => T.E_Op(rator w, args))
128 : jhr 3834 (#pieces layout, argss)
129 : jhr 3829 in
130 : jhr 3834 Env.VEC(layout, exps)
131 : jhr 3829 end
132 :     in
133 : jhr 3834 case srcRator
134 :     of Op.IAdd => bindOp TOp.IAdd
135 :     | Op.ISub => bindOp TOp.ISub
136 :     | Op.IMul => bindOp TOp.IMul
137 :     | Op.IDiv => bindOp TOp.IDiv
138 :     | Op.IMod => bindOp TOp.IMod
139 :     | Op.INeg => bindOp TOp.INeg
140 : jhr 3843 (* QUESTION: should we just use VAdd 1, etc ?*)
141 : jhr 3834 | Op.RAdd => bindOp TOp.RAdd
142 :     | Op.RSub => bindOp TOp.RSub
143 :     | Op.RMul => bindOp TOp.RMul
144 :     | Op.RDiv => bindOp TOp.RDiv
145 :     | Op.RNeg => bindOp TOp.RNeg
146 :     | Op.LT ty => bindOp (TOp.LT (cvtScalarTy ty))
147 :     | Op.LTE ty => bindOp (TOp.LTE (cvtScalarTy ty))
148 :     | Op.EQ ty => bindOp (TOp.EQ (cvtScalarTy ty))
149 :     | Op.NEQ ty => bindOp (TOp.NEQ (cvtScalarTy ty))
150 :     | Op.GT ty => bindOp (TOp.GT (cvtScalarTy ty))
151 :     | Op.GTE ty => bindOp (TOp.GTE (cvtScalarTy ty))
152 :     | Op.Not => bindOp TOp.Not
153 :     | Op.Abs ty => bindOp (TOp.Abs (cvtScalarTy ty))
154 :     | Op.Max ty => bindOp (TOp.Max (cvtScalarTy ty))
155 :     | Op.Min ty => bindOp (TOp.Min (cvtScalarTy ty))
156 :     | Op.RClamp => bindOp TOp.RClamp
157 :     | Op.RLerp => bindOp TOp.RLerp
158 :     | Op.VAdd _ => bindVOp TOp.VAdd
159 :     | Op.VSub _ => bindVOp TOp.VSub
160 :     | Op.VScale _ => bindVOp TOp.VScale
161 :     | Op.VMul _ => bindVOp TOp.VMul
162 :     | Op.VNeg _ => bindVOp TOp.VNeg
163 :     | Op.VSum _ => ??
164 : jhr 3844 | Op.VIndex(_, i) => let
165 :     (* FIXME: more efficient to lookup the variable and avoid expanding TREE args *)
166 :     val ({pieces, ...}, es) = vectorArg (env, hd args)
167 :     fun select (i, w::ws, e::es) =
168 :     if (i < w)
169 :     then Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(w, i), [e]))
170 :     else select (i-w, ws, es)
171 :     | select _ = raise Fail("bogus " ^ Op.toString srcRator)
172 :     in
173 :     select (i, pieces, es)
174 :     end
175 : jhr 3834 | Op.VClamp n => bindVOp TOp.VClamp
176 :     | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp
177 :     | Op.VLerp n => bindVOp TOp.VLerp
178 :     | Op.TensorIndex(ty, idxs) => ??
179 :     | Op.ProjectLast(ty, idxs) => ??
180 :     | Op.EigenVecs2x2 => ??
181 :     | Op.EigenVecs3x3 => ??
182 :     | Op.EigenVals2x2 => ??
183 :     | Op.EigenVals3x3 => ??
184 :     | Op.Zero ty => ??
185 :     | Op.Select(Ty.TupleTy tys, i) => ??
186 :     | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, NONE)) => ??
187 :     | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, SOME _)) => ??
188 :     | Op.MkDynamic(ty, n) => ??
189 :     | Op.Append ty => ??
190 :     | Op.Prepend ty => ??
191 :     | Op.Concat ty => ??
192 :     | Op.Range => ??
193 :     | Op.Length ty => ??
194 :     | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => ??
195 :     | Op.Sqrt => bindOp TOp.Sqrt
196 :     | Op.Cos => bindOp TOp.Cos
197 :     | Op.ArcCos => bindOp TOp.ArcCos
198 :     | Op.Sin => bindOp TOp.Sin
199 :     | Op.ArcSin => bindOp TOp.ArcSin
200 :     | Op.Tan => bindOp TOp.Tan
201 :     | Op.ArcTan => bindOp TOp.ArcTan
202 :     | Op.Ceiling 1 => bindOp (TOp.Ceiling 1)
203 :     | Op.Ceiling d => ??
204 :     | Op.Floor 1 => bindOp (TOp.Floor 1)
205 :     | Op.Floor d => ??
206 :     | Op.Round 1 => bindOp (TOp.Floor 1)
207 :     | Op.Round d => ??
208 :     | Op.Trunc 1 => bindOp (TOp.Trunc 1)
209 :     | Op.Trunc d => ??
210 : jhr 3835 | Op.IntToReal => bindOp TOp.IntToReal
211 : jhr 3834 | Op.RealToInt 1 => ??
212 :     | Op.RealToInt d => ??
213 : jhr 3844 (* FIXME
214 : jhr 3834 | Op.R_All ty => ??
215 :     | Op.R_Exists ty => ??
216 :     | Op.R_Max ty => ??
217 :     | Op.R_Min ty => ??
218 :     | Op.R_Sum ty => ??
219 :     | Op.R_Product ty => ??
220 :     | Op.R_Mean ty => ??
221 :     | Op.R_Variance ty => ??
222 : jhr 3844 *)
223 : jhr 3834 | Op.Transform info => ??
224 :     | Op.Translate info => ??
225 : jhr 3835 | Op.ControlIndex(info, ctl, d) => ??
226 : jhr 3834 | Op.LoadVoxel info => ??
227 :     | Op.Inside(info, s) => ??
228 : jhr 3835 | Op.ImageDim(info, d) => bindOp(TOp.ImageDim(info, d))
229 : jhr 3834 | Op.LoadSeq(ty, file) => ??
230 :     | Op.LoadImage(ty, file) => ??
231 :     | Op.MathFn f => bindOp (TOp.MathFn f)
232 : jhr 3844 | rator => raise Fail("bogus operator " ^ Op.toString srcRator)
233 : jhr 3829 (* end case *)
234 :     end
235 :    
236 : jhr 3834 fun trAssign (env, lhs, rhs) = let
237 : jhr 3836 (* simple binding for lhs variable; we check to see if it is part of an merged
238 :     * equivalence class, in which case we need to generate the assigment.
239 :     *)
240 :     fun bindSimple rhs = (case UnifyVars.eqClassOf lhs
241 :     of SOME x => ??
242 :     | NONE => (Env.bindSimple (env, lhs, rhs); (env, []))
243 :     (* end case *))
244 : jhr 3834 in
245 :     case rhs
246 : jhr 3844 of IR.GLOBAL x => bindSimple (T.E_Global(mkGlobalVar x))
247 : jhr 3848 | IR.STATE(NONE, fld) => bindSimple (T.E_State(NONE, getStateVar fld))
248 :     | IR.STATE(SOME x, fld) => ??
249 : jhr 3836 | IR.VAR x => (case Env.useVar env x
250 :     of Env.TREE e => ??
251 :     | Env.VEC(layout, es) => ??
252 :     (* end case *))
253 : jhr 3850 | IR.LIT lit => bindSimple (T.E_Lit lit)
254 : jhr 3848 | IR.OP(rator, args) => trOp (env, lhs, rator, args)
255 : jhr 3834 | IR.CONS(args, ty) => ??
256 :     | IR.SEQ(args, ty) => ??
257 :     | IR.EINAPP _ => raise Fail "unexpected EINAPP in LowIR code"
258 :     (* end case *)
259 :     end
260 :    
261 :     (* In order to reconstruct the block-structure from the CFG, we keep a stack of open ifs.
262 :     * the items on this stack distinguish between when we are processing the then and else
263 :     * branches of the if.
264 :     *)
265 :     datatype open_if
266 :     (* working on the "then" branch. The fields are statments that preceed the if, the condition,
267 :     * and the else-branch node.
268 :     *)
269 :     = THEN_BR of T.stm list * T.exp * IR.node
270 :     (* working on the "else" branch. The fields are statments that preceed the if, the condition,
271 :     * the "then" branch statements, and the node kind that terminated the "then" branch (will be
272 :     * a JOIN or EXIT(DIE, STABILIZE, or UNREACHABLE)).
273 :     *)
274 :     | ELSE_BR of T.stm list * T.exp * T.stm list * IR.node_kind
275 :    
276 : jhr 3835 fun trCFGWithEnv (env, prefix, cfg) = let
277 :     fun useScalar x = (case Env.useVar env x
278 :     of Env.TREE e => e
279 :     | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)
280 :     (* end case *))
281 : jhr 3834 val _ = UnifyVars.analyze cfg
282 :     (* join (env, stk, stms, k): handle a control-flow join, where env is the
283 :     * current environment, stk is the stack of open ifs (the top of stk specifies
284 :     * which branch we are in), stms are the TreeIL statements preceding the join
285 :     * on the current path, and k is the kind of the join node (either JOIN or EXIT).
286 :     *)
287 :     fun join (env, [], _, IR.JOIN _) = raise Fail "JOIN with no open if"
288 : jhr 3848 | join (env, [], stms, _) = mkBlock (prefix @ List.rev stms)
289 : jhr 3834 | join (env, THEN_BR(stms1, cond, elseBr)::stk, thenBlk, k) = let
290 : jhr 3837 val (env, thenBlk) = Env.flushPending (env, thenBlk)
291 : jhr 3834 in
292 :     doNode (env, elseBr, ELSE_BR(stms1, cond, thenBlk, k)::stk, [])
293 :     end
294 :     | join (env, ELSE_BR(stms, cond, thenBlk, k1)::stk, elseBlk, k2) = let
295 :     val (env, elseBlk) = Env.flushPending (env, elseBlk)
296 :     in
297 :     case (k1, k2)
298 : jhr 3848 of (IR.JOIN{succ, ...}, IR.JOIN _) => 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 : jhr 3848 | (_, IR.JOIN{succ, ...}) => let
309 : jhr 3834 val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
310 :     in
311 :     doNode (env, !succ, stk, stm::stms)
312 :     end
313 :     | (_, _) => let
314 :     val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
315 :     in
316 : jhr 3848 mkBlock (prefix @ List.rev(stm::stms))
317 : jhr 3834 end
318 :     (* end case *)
319 :     end
320 : jhr 3835 and doNode (env, nd : IR.node, ifStk : open_if list, stms) = (case IR.Node.kind nd
321 : jhr 3834 of IR.NULL => raise Fail "unexpected NULL"
322 :     | IR.ENTRY{succ} => doNode (env, !succ, ifStk, stms)
323 :     | k as IR.JOIN _ => join (env, ifStk, stms, k)
324 :     | IR.COND{cond, trueBranch, falseBranch, ...} => let
325 : jhr 3835 val cond = useScalar (!cond)
326 : jhr 3837 val (env, stms) = Env.flushPending (env, stms)
327 : jhr 3834 in
328 :     doNode (env, !trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])
329 :     end
330 : jhr 3835 | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let
331 :     val src = useScalar (!src)
332 : jhr 3844 val var = Util.newIterVar var
333 : jhr 3837 val (env, stms) = Env.flushPending (env, stms)
334 : jhr 3834 val body = doNode (env, !bodyEntry, [], [])
335 :     val stm = T.S_Foreach(var, src, body)
336 :     in
337 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
338 :     end
339 : jhr 3848 | IR.NEXT _ => mkBlock (List.rev stms)
340 : jhr 3834 | IR.COM {text, succ, ...} =>
341 :     doNode (env, !succ, ifStk, T.S_Comment text :: stms)
342 :     | IR.ASSIGN{stm=(lhs, rhs), succ, ...} => let
343 : jhr 3848 val (env, stms') = trAssign (env, lhs, rhs)
344 : jhr 3834 in
345 :     doNode (env, !succ, ifStk, stms' @ stms)
346 :     end
347 :     | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => let
348 : jhr 3848 fun doLHSVar (y, (env, ys)) = let
349 :     val t = Util.newLocalVar y
350 :     in
351 : jhr 3850 (rename (env, y, t), t::ys)
352 : jhr 3848 end
353 :     val (env, ys) = List.foldr doLHSVar (env, []) ys
354 :     val rator = (case rator
355 :     of Op.Print tys => TOp.Print(List.map Util.trType tys)
356 :     | _ => raise Fail(concat[
357 :     "unexepected operator ", Op.toString rator, " for MASSIGN"
358 :     ])
359 :     (* end case *))
360 : jhr 3850 val stm = T.S_MAssign(ys, T.E_Op(rator, List.map (singleArg env) xs))
361 : jhr 3848 in
362 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm :: stms)
363 :     end
364 : jhr 3834 | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let
365 :     val stm = (case useAsInput(env, rhs)
366 : jhr 3850 of NONE => T.S_GAssign(mkGlobalVar lhs, singleArg env rhs)
367 : jhr 3844 | SOME mkStm => mkStm(mkGlobalVar lhs)
368 : jhr 3834 (* end case *))
369 :     in
370 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
371 :     end
372 :     | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => raise Fail "NEW unimplemented"
373 :     | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let
374 : jhr 3850 val stm = T.S_Save(getStateVar lhs, singleArg env rhs)
375 : jhr 3834 in
376 :     doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)
377 :     end
378 :     | k as IR.EXIT{kind, succ, ...} => (case (!succ, kind)
379 :     of (NONE, ExitKind.RETURN) => let
380 : jhr 3835 val suffix = [T.S_Exit]
381 : jhr 3834 in
382 : jhr 3848 mkBlock (prefix @ List.revAppend(stms, suffix))
383 : jhr 3834 end
384 :     | (NONE, ExitKind.ACTIVE) => let
385 : jhr 3835 val suffix = [T.S_Active]
386 : jhr 3834 in
387 : jhr 3848 mkBlock (prefix @ List.revAppend(stms, suffix))
388 : jhr 3834 end
389 :     | (NONE, ExitKind.STABILIZE) => let
390 :     val stms = T.S_Stabilize :: stms
391 :     in
392 :     join (env, ifStk, stms, k)
393 :     end
394 :     | (NONE, ExitKind.DIE) => join (env, ifStk, T.S_Die :: stms, k)
395 :     | (NONE, ExitKind.UNREACHABLE) => join (env, ifStk, stms, k)
396 :     | (SOME nd, ExitKind.ACTIVE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Active :: stms)
397 :     | (SOME nd, ExitKind.STABILIZE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Stabilize :: stms)
398 :     | (SOME nd, ExitKind.DIE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Die :: stms)
399 :     | (SOME nd, ExitKind.UNREACHABLE) => doNode (env, nd, ifStk, stms)
400 :     | _ => raise Fail("unexpected continuation edge from "^IR.Node.toString nd)
401 :     (* end case *))
402 :     (* end case *))
403 :     in
404 : jhr 3849 ScopeVars.assignScopes (doNode (env, IR.CFG.entry cfg, [], []))
405 : jhr 3834 end
406 :    
407 : jhr 3843 fun trCFG vecLayout (prefix, cfg) = trCFGWithEnv (Env.new vecLayout, prefix, cfg)
408 : jhr 3835
409 : jhr 3844 fun trStrand layout strand = let
410 :     val trCFG = trCFG layout
411 : jhr 3835 val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand
412 : jhr 3844 val params' = List.map Util.newParamVar params
413 : jhr 3835 val env = ListPair.foldlEq
414 : jhr 3844 (fn (x, x', env) => rename(env, x, x')) (Env.new layout) (params, params')
415 : jhr 3835 val state' = List.map getStateVar state
416 :     in
417 :     T.Strand{
418 :     name = name,
419 :     params = params',
420 :     state = state',
421 : jhr 3848 stateInit = trCFGWithEnv (env, [], stateInit),
422 : jhr 3835 initM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) initM,
423 :     updateM = trCFG ([], updateM),
424 :     stabilizeM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) stabilizeM
425 :     }
426 :     end
427 :    
428 : jhr 3834 fun translate (prog, vecLayout) = let
429 :     val LowIR.Program{
430 :     props, consts, inputs, constInit, globals, globalInit, strand, create, update
431 :     } = prog
432 :     in
433 :     TreeIR.Program{
434 :     props = props,
435 :     consts = ??,
436 :     inputs = ??,
437 :     constInit = ??,
438 :     globals = ??,
439 :     globalInit = ??,
440 : jhr 3844 strand = trStrand vecLayout strand,
441 : jhr 3834 create = ??,
442 :     update = ??
443 :     }
444 :     end
445 :    
446 : jhr 3828 end

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