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[diderot] Diff of /branches/vis15/src/compiler/low-to-tree/low-to-tree.sml
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Diff of /branches/vis15/src/compiler/low-to-tree/low-to-tree.sml

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revision 3886, Fri May 20 15:10:11 2016 UTC revision 3955, Sun Jun 12 15:55:01 2016 UTC
# Line 24  Line 24 
24      structure TV = TreeVar      structure TV = TreeVar
25      structure TGV = TreeGlobalVar      structure TGV = TreeGlobalVar
26      structure TSV = TreeStateVar      structure TSV = TreeStateVar
27        structure U = Util
28    
29    (* associate Tree IL globals variables with Low IL variables using properties *)    (* associate Tree IL globals variables with Low IL variables using properties *)
30      local      local
# Line 34  Line 35 
35               of NONE => let               of NONE => let
36                      val x' = TGV.new {                      val x' = TGV.new {
37                              name = GV.name x,                              name = GV.name x,
38                              ty = Util.trType (GV.ty x),                              ty = U.trType (GV.ty x),
39                              input = GV.isInput x,                              input = GV.isInput x,
40                              output = false, (* FIXME: change once we support output globals *)                              output = false, (* FIXME: change once we support output globals *)
41                              varying = GV.isVarying x,                              varying = GV.isVarying x,
42                              apiTy = if GV.isInput x                              apiTy = if GV.isInput x
43                                then SOME(Util.toAPIType (GV.ty x))                                then SOME(U.toAPIType (GV.ty x))
44                                else NONE                                else NONE
45                            }                            }
46                      in                      in
# Line 54  Line 55 
55      local      local
56        fun mkStateVar x = TSV.new {        fun mkStateVar x = TSV.new {
57                name = SV.name x,                name = SV.name x,
58                ty = Util.trType (SV.ty x),                ty = U.trType (SV.ty x),
59                varying = SV.isVarying x,                varying = SV.isVarying x,
60                apiTy = if (SV.isOutput x)                apiTy = if (SV.isOutput x)
61                  then SOME(Util.toAPIType (SV.ty x))                  then SOME(U.toAPIType (SV.ty x))
62                  else NONE                  else NONE
63              }              }
64      in      in
# Line 72  Line 73 
73        val {peekFn : IR.var -> eq_var_rep option, setFn, ...} =        val {peekFn : IR.var -> eq_var_rep option, setFn, ...} =
74              V.newProp (fn x => raise Fail(V.toString x))              V.newProp (fn x => raise Fail(V.toString x))
75    
76        fun repOf (env, x, x') = (case peekFn x'        fun repOf (env, x) = (case peekFn x
77               of SOME b => b               of SOME b => b
78                | NONE => let                | NONE => let
79                    val rep = (case V.ty x                    val rep = (case V.ty x
80                           of Ty.TensorTy[d] => VEC(Util.newVectorVars(Env.layoutVec env d))                           of Ty.TensorTy[d] => VEC(U.newVectorVars(Env.layoutVec env d))
81                            | ty => VAR(Util.newLocalVar x)                            | ty => VAR(U.newLocalVar x)
82                          (* end case *))                          (* end case *))
83                    in                    in
84                      setFn (x, rep);                      setFn (x, rep);
# Line 87  Line 88 
88      in      in
89    
90      fun eqClassRepOf (env, x) = (case UnifyVars.eqClassOf x      fun eqClassRepOf (env, x) = (case UnifyVars.eqClassOf x
91             of SOME x' => repOf (env, x, x')             of SOME x' => repOf (env, x')
92              | NONE => NOEQ              | NONE => NOEQ
93            (* end case *))            (* end case *))
94    
# Line 95  Line 96 
96            val useV = Env.useVar env            val useV = Env.useVar env
97            in            in
98              fn x => (case UnifyVars.eqClassOf x              fn x => (case UnifyVars.eqClassOf x
99                    of SOME x' => (case repOf (env, x, x')                    of SOME x' => (case repOf (env, x')
100                         of VAR x => Env.TREE(T.E_Var x)                         of VAR x => Env.TREE(T.E_Var x)
101                          | VEC xs => let                          | VEC xs => let
102                              val Ty.TensorTy[d] = V.ty x                              val Ty.TensorTy[d] = V.ty x
# Line 114  Line 115 
115        | mkIf (x, stms1, stms2) = T.S_IfThenElse(x, mkBlock stms1, mkBlock stms2)        | mkIf (x, stms1, stms2) = T.S_IfThenElse(x, mkBlock stms1, mkBlock stms2)
116      fun mkAssign (x, e) = T.S_Assign(false, x, e)      fun mkAssign (x, e) = T.S_Assign(false, x, e)
117      fun mkDefn (x, e) = T.S_Assign(true, x, e)      fun mkDefn (x, e) = T.S_Assign(true, x, e)
118        val zero = T.E_Lit(Literal.Real(RealLit.zero false))
119    
120      fun cvtScalarTy Ty.BoolTy = TTy.BoolTy      fun cvtScalarTy Ty.BoolTy = TTy.BoolTy
121        | cvtScalarTy Ty.IntTy = TTy.IntTy        | cvtScalarTy Ty.IntTy = TTy.IntTy
122        | cvtScalarTy (Ty.TensorTy[]) = TTy.realTy        | cvtScalarTy (Ty.TensorTy[]) = TTy.realTy
123        | cvtScalarTy ty = raise Fail(concat["cvtScalarTy(", Ty.toString ty, ")"])        | cvtScalarTy ty = raise Fail(concat["cvtScalarTy(", Ty.toString ty, ")"])
124    
125    (* define a new local variable and bind x to it. *)    (* define a new local variable and bind x to it in the environment. *)
126      fun newLocal (env, x) = let      fun newLocal (env, x) = let
127            val x' = Util.newLocalVar x            val x' = U.newLocalVar x
128            in            in
129              Env.bindSimple (env, x, Env.TREE(T.E_Var x'));              Env.bindSimple (env, x, T.E_Var x');
130              x'              x'
131            end            end
132    
133    (* get a variable's binding as a single argument expression.  This means that    (* get a variable's binding as a single argument expression.  This means that
134     * if x is bound to a vector of expressions, then we need to pack it.     * if x is bound to a vector of expressions, then we need to pack it.  Since
135       * Pack gets translated to an array, we need to create a new temp.
136     *)     *)
137      fun singleArg env x = (case useVar env x      fun singleArg env (x, stms) = (case useVar env x
138             of Env.TREE e => e             of Env.RHS(ty, e) => let
139              | Env.VEC(layout, es) => T.E_Pack(layout, es)                  val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
140                    in
141                      (T.E_Var tmp, T.S_Assign(true, tmp, e) :: stms)
142                    end
143                | Env.TREE e => (e, stms)
144                | Env.VEC(layout, es) => let
145                    val tmp = U.newTempVar("_arg", TTy.TensorTy[#wid layout])
146                    in
147                      (T.E_Var tmp, T.S_Assign(true, tmp, T.E_Pack(layout, es)) :: stms)
148                    end
149            (* end case *))            (* end case *))
150    
151      fun scalarArg env x = (case useVar env x      fun singleArgs (env, args) = let
152             of Env.TREE e => e            val singleArg = singleArg env
153              | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ IR.Var.toString x)            fun doArg (arg, (es, stms)) = let
154                    val (e', stms') = singleArg (arg, stms)
155                    in
156                      (e'::es, stms')
157                    end
158              in
159                List.foldr doArg ([], []) args
160              end
161    
162        fun simpleArg env = let
163              val useVar = useVar env
164              in
165                fn (x, stms) => (case useVar x
166                   of Env.RHS(ty, e) => let
167                        val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
168                        in
169                          (T.E_Var tmp, T.S_Assign(true, tmp, e)::stms)
170                        end
171                    | Env.TREE e => (e, stms)
172                    | _ => raise Fail("expected simple binding for " ^ IR.Var.toString x)
173            (* end case *))            (* end case *))
174              end
175    
176      (* translation for simple operations (e.g., scalar operations) *)
177        fun simpleArgs (env, args) = let
178              val simpleArg = simpleArg env
179              fun doArg (arg, (es, stms)) = let
180                    val (e', stms') = simpleArg (arg, stms)
181                    in
182                      (e'::es, stms')
183                    end
184              in
185                List.foldr doArg ([], []) args
186              end
187    
188      fun vectorArg (env, x) = (case useVar env x      fun vectorArg (env, x) = let
189             of Env.TREE e => (case V.ty x            fun expToArg (e, stms) = (case V.ty x
190                   of Ty.TensorTy[d] => let                   of Ty.TensorTy[d] => let
191                        val layout = Env.layoutVec env d                        val layout = Env.layoutVec env d
192  (* QUESTION: can "e" be a complicated expression or are we guaranteed that it will just  (* QUESTION: can "e" be a complicated expression or are we guaranteed that it will just
# Line 152  Line 196 
196                              List.length(#pieces layout),                              List.length(#pieces layout),
197                              fn i => T.E_VLoad(layout, e, i))                              fn i => T.E_VLoad(layout, e, i))
198                        in                        in
199                          (layout, es)                          (layout, es, stms)
200                        end                        end
201                    | ty => raise Fail(concat[                    | ty => raise Fail(concat[
202                          "expected ", V.toString x, " : TensorTy[_], but found " ^ Ty.toString ty                          "expected ", V.toString x, " : TensorTy[_], but found " ^ Ty.toString ty
203                        ])                        ])
204                  (* end case *))                  (* end case *))
205              | Env.VEC(layout, es) => (layout, es)            in
206            (* end case *))              case useVar env x
207                 of Env.RHS(ty, e) =>  let
208                      val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
209                      in
210                        expToArg (T.E_Var tmp, [T.S_Assign(true, tmp, e)])
211                      end
212                  | Env.TREE e => expToArg(e, [])
213                  | Env.VEC(layout, es) => (layout, es, [])
214                (* end case *)
215              end
216    
217    (* convert a list of LowIR variables, each of which are mapped    (* convert a list of LowIR variables, each of which are mapped
218     * to lists of of vector expressions, to a list of list of expressions     * to lists of of vector expressions, to a list of list of expressions
219     *)     *)
220      fun vectorArgs (env, []) = raise Fail "unexpected empty argument list"      fun vectorArgs (env, []) = raise Fail "unexpected empty argument list"
221        | vectorArgs (env, x::xs) = let        | vectorArgs (env, x::xs) = let
222            val (layout, exps) = vectorArg (env, x)            val (layout, exps, stms) = vectorArg (env, x)
223            fun doArg (x, argLists) = let            fun doArg (x, (argLists, stms)) = let
224                  val (_, exps) = vectorArg (env, x)                  val (_, exps, stms') = vectorArg (env, x)
225                  in                  in
226                    ListPair.mapEq (op ::) (exps, argLists)                    (ListPair.mapEq (op ::) (exps, argLists), stms'@stms)
227                  end                  end
228            val argLists = List.foldl doArg [exps] xs            val (argLists, stms) = List.foldl doArg ([exps], stms) xs
229            in            in
230              (layout, List.map List.rev argLists)              (layout, List.map List.rev argLists, List.rev stms)
231              end
232    
233      (* translation for simple vector operations *)
234        fun trVecOp (env, rator, args) = let
235              val useVar = useVar env
236              fun doArg (x, (es, stms)) = (case useVar x
237                     of Env.RHS(ty, e) => let
238                          val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
239                          in
240                            (T.E_Var tmp :: es, T.S_Assign(true, tmp, e)::stms)
241                          end
242                      | Env.TREE e => (e::es, stms)
243                      | _ => raise Fail("expected simple binding for " ^ IR.Var.toString x)
244                    (* end case *))
245              val (args, stms) = List.foldr doArg ([], []) args
246              in
247                (Env.TREE(T.E_Op(rator, args)), stms)
248            end            end
249    
250      fun trOp (env, srcRator, args) = let      fun trOp (env, srcRator, args) = let
251            fun bindOp rator = Env.TREE(T.E_Op(rator, List.map (scalarArg env) args))            fun bindOp rator = let
252                    val (args, stms) = simpleArgs (env, args)
253                    in
254                      (Env.TREE(T.E_Op(rator, args)), stms)
255                    end
256              fun bindRHS (ty, rator) = let
257                    val (args, stms) = simpleArgs (env, args)
258                    in
259                      (Env.RHS(ty, T.E_Op(rator, args)), stms)
260                    end
261            fun bindVOp rator = let            fun bindVOp rator = let
262                  val (layout, argss) = vectorArgs (env, args)                  val (layout, argss, stms) = vectorArgs (env, args)
263                  fun mkArgs (_, [], []) = []                  fun mkArgs (_, [], []) = []
264                    | mkArgs (w, p::ps, args::argss) =                    | mkArgs (w, p::ps, args::argss) =
265                        T.E_Op(rator(w, p), args) :: mkArgs (w-p, ps, argss)                        T.E_Op(rator(w, p), args) :: mkArgs (w-p, ps, argss)
266                  val exps = mkArgs (#wid layout, #pieces layout, argss)                  val exps = mkArgs (#wid layout, #pieces layout, argss)
267                  in                  in
268                    Env.VEC(layout, exps)                    (Env.VEC(layout, exps), stms)
269                  end                  end
270            fun mkArgs f ({wid, pieces, ...} : TTy.vec_layout, args) = let            fun mkArgs f ({wid, pieces, ...} : TTy.vec_layout, args) = let
271                  fun mk (w, [p], [x]) = [T.E_Op(f(w, p, x))]                  fun mk (w, [p], [x]) = [T.E_Op(f(w, p, x))]
# Line 225  Line 304 
304                | Op.VSub _ => bindVOp TOp.VSub                | Op.VSub _ => bindVOp TOp.VSub
305                | Op.VScale _ => let                | Op.VScale _ => let
306                    val [s, v] = args                    val [s, v] = args
307                    val s = scalarArg env s                    val (s, stms) = simpleArg env (s, [])
308                    val (layout, vs) = vectorArg (env, v)                    val (layout, vs, stms') = vectorArg (env, v)
309                    val exps = mkArgs (fn (w, p, x) => (TOp.VScale(w, p), [s, x])) (layout, vs)                    val exps = mkArgs (fn (w, p, x) => (TOp.VScale(w, p), [s, x])) (layout, vs)
310                    in                    in
311                      Env.VEC(layout, exps)                      (Env.VEC(layout, exps), stms@stms')
312                    end                    end
313                | Op.VMul _ => bindVOp TOp.VMul                | Op.VMul _ => bindVOp TOp.VMul
314                | Op.VNeg _ => bindVOp TOp.VNeg                | Op.VNeg _ => bindVOp TOp.VNeg
315                | Op.VSum _ => let                | Op.VSum _ => let
316                    val [v] = args                    val [v] = args
317                    val e::es = mkArgs (fn (w, p, x) => (TOp.VSum(w, p), [x])) (vectorArg (env, v))                    val (layout, pieces, stms) = vectorArg (env, v)
318                      val e::es = mkArgs (fn (w, p, x) => (TOp.VSum(w, p), [x])) (layout, pieces)
319                    in                    in
320                      Env.TREE(List.foldr (fn (e, es) => T.E_Op(TOp.RAdd, [e, es])) e es)                      (Env.TREE(List.foldr (fn (e, es) => T.E_Op(TOp.RAdd, [e, es])) e es), stms)
321                    end                    end
322                | Op.VIndex(_, i) => let                | Op.VIndex(_, i) => let
323                    val [v] = args                    val [v] = args
324  (* FIXME: more efficient to lookup the variable and avoid expanding TREE args *)                    val ({wid, pieces, ...}, es, stms) = vectorArg (env, v)
                   val ({wid, pieces, ...}, es) = vectorArg (env, v)  
325                    fun select (_, wid, [w], [e]) = Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(wid, w, i), [e]))                    fun select (_, wid, [w], [e]) = Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(wid, w, i), [e]))
326                      | select (i, wid, w::ws, e::es) =                      | select (i, wid, w::ws, e::es) =
327                          if (i < w)                          if (i < w)
# Line 250  Line 329 
329                            else select (i-w, wid-w, ws, es)                            else select (i-w, wid-w, ws, es)
330                      | select _ = raise Fail("bogus " ^ Op.toString srcRator)                      | select _ = raise Fail("bogus " ^ Op.toString srcRator)
331                    in                    in
332                      select (i, wid, pieces, es)                      (select (i, wid, pieces, es), stms)
333                    end                    end
334                | Op.VClamp n => let                | Op.VClamp n => let
335                    val [v, lo, hi] = args                    val [v, lo, hi] = args
336                    val (layout, vs) = vectorArg (env, v)                    val (layout, vs, stms) = vectorArg (env, v)
337                    val lo = scalarArg env lo                    val (lo, stms) = simpleArg env (lo, stms)
338                    val hi = scalarArg env hi                    val (hi, stms) = simpleArg env (hi, stms)
339                    val exps = mkArgs                    val exps = mkArgs
340                          (fn (w, p, x) => (TOp.VClamp(w, p), [x, lo, hi]))                          (fn (w, p, x) => (TOp.VClamp(w, p), [x, lo, hi]))
341                            (layout, vs)                            (layout, vs)
342                    in                    in
343                      Env.VEC(layout, exps)                      (Env.VEC(layout, exps), List.rev stms)
344                    end                    end
345                | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp                | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp
346                | Op.VLerp n => bindVOp TOp.VLerp                | Op.VLerp n => bindVOp TOp.VLerp
347                | Op.TensorIndex(ty, idxs) => bindOp(TOp.TensorIndex(Util.trType ty, idxs))                | Op.TensorIndex(ty, idxs) => bindOp(TOp.TensorIndex(U.trType ty, idxs))
348                | Op.ProjectLast(ty, idxs) => bindOp(TOp.ProjectLast(Util.trType ty, idxs))                | Op.ProjectLast(ty, idxs) => bindOp(TOp.ProjectLast(U.trType ty, idxs))
349                | Op.Zero ty => bindOp (TOp.Zero(Util.trType ty))                | Op.Select(ty, i) => bindOp (TOp.Select(U.trType ty, i))
350                | Op.Select(ty, i) => bindOp (TOp.Select(Util.trType ty, i))                | Op.Subscript ty => bindOp (TOp.Subscript(U.trType ty))
351                | Op.Subscript ty => bindOp (TOp.Subscript(Util.trType ty))                | Op.MkDynamic(ty, n) => bindOp (TOp.MkDynamic(U.trType ty, n))
352                | Op.MkDynamic(ty, n) => bindOp (TOp.MkDynamic(Util.trType ty, n))                | Op.Append ty => bindOp (TOp.Append(U.trType ty))
353                | Op.Append ty => bindOp (TOp.Append(Util.trType ty))                | Op.Prepend ty => bindOp (TOp.Prepend(U.trType ty))
354                | Op.Prepend ty => bindOp (TOp.Prepend(Util.trType ty))                | Op.Concat ty => bindOp (TOp.Concat(U.trType ty))
               | Op.Concat ty => bindOp (TOp.Concat(Util.trType ty))  
355                | Op.Range => bindOp TOp.Range                | Op.Range => bindOp TOp.Range
356                | Op.Length ty => bindOp (TOp.Length(Util.trType ty))                | Op.Length ty => bindOp (TOp.Length(U.trType ty))
357                | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => raise Fail "FIXME: SphereQuery"                | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => raise Fail "FIXME: SphereQuery"
358                | Op.Sqrt => bindOp TOp.Sqrt                | Op.Sqrt => bindOp TOp.Sqrt
359                | Op.Cos => bindOp TOp.Cos                | Op.Cos => bindOp TOp.Cos
# Line 296  Line 374 
374                | Op.RealToInt 1 => bindOp TOp.RealToInt                | Op.RealToInt 1 => bindOp TOp.RealToInt
375                | Op.RealToInt d => let                | Op.RealToInt d => let
376                    val layout = Env.layoutVec env d                    val layout = Env.layoutVec env d
377                    val (_, args) = vectorArg (env, hd args)                    val (_, args, stms) = vectorArg (env, hd args)
378                    in                    in
379                      case #pieces layout                      case #pieces layout
380                       of [w] => Env.TREE(T.E_Op(TOp.VToInt(d, w), args))                       of [w] => (Env.TREE(T.E_Op(TOp.VToInt(d, w), args)), stms)
381                        | _ => raise Fail(concat["FIXME: RealToInt<", Int.toString d, ">"])                        | _ => raise Fail(concat["FIXME: RealToInt<", Int.toString d, ">"])
382                      (* end case *)                      (* end case *)
383                    end                    end
384  (* FIXME  (* FIXME: reduction operators
385                | Op.R_All ty => ??                | Op.R_All ty => ??
386                | Op.R_Exists ty => ??                | Op.R_Exists ty => ??
387                | Op.R_Max ty => ??                | Op.R_Max ty => ??
# Line 324  Line 402 
402              (* end case *)              (* end case *)
403            end            end
404    
405    (* FIXME: we need to defer the copy when possible *)
406      (* if required, add a TensorCopy operation to the rhs of an assignment *)
407        fun mkAssignRHS (TTy.TensorTy _, rhs) = (case TreeTypeOf.exp rhs
408               of TTy.TensorRefTy shp => T.E_Op(TOp.TensorCopy shp, [rhs])
409                | _ => rhs
410              (* end case *))
411          | mkAssignRHS (_, rhs) = rhs
412    
413        fun mkDefn' (x, rhs) = mkDefn (x, mkAssignRHS(TV.ty x, rhs))
414        fun mkAssign' (x, rhs) = mkAssign (x, mkAssignRHS(TV.ty x, rhs))
415    
416  (* cases:  (* cases:
417          x in EqClass          x in EqClass
418                  issue assignment; lhs is binding of representative (could be multiple vars)                  issue assignment; lhs is binding of representative (could be multiple vars)
# Line 332  Line 421 
421          rhs is vector          rhs is vector
422  *)  *)
423      fun trAssign (env, lhs, rhs) = let      fun trAssign (env, lhs, rhs) = let
424          (* simple binding for lhs variable; we check to see if it is part of an merged            fun getLHS () = (case UnifyVars.eqClassOf lhs of SOME x => x | _ => lhs)
425           * equivalence class, in which case we need to generate the assigment.            fun bindRHS rhs = Env.bindVar (env, getLHS(), Env.RHS(U.trType(V.ty lhs), rhs))
426            (* binding for the lhs variable, where the rhs is a simple expression.  We check to
427             * see if it is part of an merged equivalence class, in which case we need to generate
428             * assigment(s)
429           *)           *)
430            fun bindSimple rhs = (case eqClassRepOf(env, lhs)            fun bindSimple rhs = (case eqClassRepOf(env, lhs)
431                   of NOEQ => (Env.bindSimple (env, lhs, Env.TREE rhs); [])                   of NOEQ => (Env.bindSimple (env, lhs, rhs); [])
432                    | VAR x' => [mkAssign(x', rhs)]                    | VAR x' => [mkAssign' (x', rhs)]
433                    | VEC _ => raise Fail "unexpected VEC"                    | VEC xs' => (case V.ty lhs
434                  (* end case *))                         of Ty.TensorTy[d] => let
435            fun assignOp (rator, args) = (case eqClassRepOf(env, lhs)                              val layout = Env.layoutVec env d
436                   of NOEQ =>                              in
437                        [mkDefn(newLocal (env, lhs), T.E_Op(rator, List.map (scalarArg env) args))]                                List.mapi
438                    | VAR x' => [mkAssign(x', T.E_Op(rator, List.map (scalarArg env) args))]                                  (fn (i, x') => mkAssign(x', T.E_VLoad(layout, rhs, i)))
439                    | VEC _ => raise Fail "unexpected VEC"                                    xs'
440                                end
441                            | _ => raise Fail "inconsistent"
442                          (* end case *))
443                  (* end case *))                  (* end case *))
444              fun assignOp (rator, args) = let
445                    val (args, stms) = simpleArgs (env, args)
446                    in
447                      case eqClassRepOf(env, lhs)
448                       of NOEQ => (
449                            bindRHS (T.E_Op(rator, args));
450                            stms)
451                        | VAR x' => stms @ [mkAssign' (x', T.E_Op(rator, args))]
452                        | VEC _ => raise Fail ("unexpected VEC for lhs " ^ V.toString lhs)
453                      (* end case *)
454                    end
455            in            in
456              case rhs              case rhs
457               of IR.GLOBAL x => bindSimple (T.E_Global(mkGlobalVar x))               of IR.GLOBAL x => bindSimple (T.E_Global(mkGlobalVar x))
458                | IR.STATE(NONE, fld) =>                | IR.STATE(NONE, fld) =>
459                    bindSimple (T.E_State(NONE, getStateVar fld))                    bindSimple (T.E_State(NONE, getStateVar fld))
460                | IR.STATE(SOME x, fld) =>                | IR.STATE(SOME x, fld) => let
461                    bindSimple (T.E_State(SOME(scalarArg env x), getStateVar fld))                    val (arg, stms) = simpleArg env (x, [])
462                      val stms' = bindSimple (T.E_State(SOME arg, getStateVar fld))
463                      in
464                        stms' @ stms
465                      end
466                | IR.VAR x => raise Fail "FIXME: VAR"                | IR.VAR x => raise Fail "FIXME: VAR"
467                | IR.LIT lit => bindSimple (T.E_Lit lit)                | IR.LIT lit => bindSimple (T.E_Lit lit)
468                | IR.OP(Op.EigenVecs2x2, args) => assignOp (TOp.EigenVecs2x2, args)                | IR.OP(Op.EigenVecs2x2, args) => assignOp (TOp.EigenVecs2x2, args)
# Line 360  Line 470 
470                | IR.OP(Op.EigenVals2x2, args) => assignOp (TOp.EigenVals2x2, args)                | IR.OP(Op.EigenVals2x2, args) => assignOp (TOp.EigenVals2x2, args)
471                | IR.OP(Op.EigenVals3x3, args) => assignOp (TOp.EigenVals3x3, args)                | IR.OP(Op.EigenVals3x3, args) => assignOp (TOp.EigenVals3x3, args)
472                | IR.OP(Op.Zero(ty as Ty.TensorTy dd), []) => let                | IR.OP(Op.Zero(ty as Ty.TensorTy dd), []) => let
473                    val z = T.E_Lit(Literal.Real(RealLit.zero))                    val z = T.E_Lit(Literal.Real(RealLit.zero false))
474                    val sz = List.foldl Int.* 1 dd                    val sz = List.foldl Int.* 1 dd
475                    in [                    in
476                      mkDefn (                      bindRHS (T.E_Cons(List.tabulate(sz, fn _ => z), U.trType ty));
477                        newLocal(env, lhs),                      []
478                        T.E_Cons(List.tabulate(sz, z), Util.trType ty))                    end
                   ] end  
479                | IR.OP(Op.LoadSeq(ty, file), []) => let                | IR.OP(Op.LoadSeq(ty, file), []) => let
480                    val lhs = newLocal (env, lhs)                    val lhs = newLocal (env, getLHS ())
481                    in                    in
482                      [T.S_LoadNrrd(lhs, file)]                      [T.S_LoadNrrd(lhs, U.toAPIType ty, file)]
483                    end                    end
484                | IR.OP(Op.LoadImage(ty, file), []) => let                | IR.OP(Op.LoadImage(ty, file), []) => let
485                    val lhs = newLocal (env, lhs)                    val lhs = newLocal (env, getLHS ())
486                    in                    in
487                      [T.S_LoadNrrd(lhs, file)]                      [T.S_LoadNrrd(lhs, U.toAPIType ty, file)]
488                    end                    end
489                | IR.OP(rator, args) => let                | IR.OP(rator, args) => let
490                    val rhs = trOp (env, rator, args)                    val (rhs, stms) = trOp (env, rator, args)
                   val needAssignment = (V.useCount lhs > 1) orelse (Env.isInlineOp env rator)  
491                    in                    in
492                      case (rhs, eqClassRepOf(env, lhs), needAssignment)                      case (rhs, eqClassRepOf(env, lhs), V.useCount lhs > 1)
493                       of (_, NOEQ, false) => (Env.bindSimple (env, lhs, rhs); [])                       of (_, NOEQ, false) => (Env.bindVar (env, lhs, rhs); stms)
494                        | (Env.TREE e, NOEQ, true) => [mkDefn(newLocal(env, lhs), e)]                        | (Env.TREE e, NOEQ, true) => mkDefn'(newLocal(env, lhs), e) :: stms
495                        | (Env.TREE e, VAR x', _) => [mkAssign(x', e)]                        | (Env.TREE e, VAR x', _) => mkAssign'(x', e) :: stms
496                        | (Env.VEC(layout, es), NOEQ, true) => let                        | (Env.VEC(layout, es), NOEQ, true) => let
497                            val vs = Util.newVectorVars layout                            val vs = U.newVectorVars layout
498                            in                            in
499                              Env.bindSimple (env, lhs, Env.VEC(layout, List.map T.E_Var vs));                              Env.bindVar (env, lhs, Env.VEC(layout, List.map T.E_Var vs));
500                              ListPair.mapEq mkDefn (vs, es)                              ListPair.foldl (fn (v, e, stms) => mkDefn(v, e)::stms) stms (vs, es)
501                            end                            end
502                        | (Env.VEC(layout, es), VEC xs, _) => ListPair.mapEq mkAssign (xs, es)                        | (Env.VEC(layout, es), VEC xs, _) =>
503                              ListPair.foldl (fn (x, e, stms) => mkAssign(x, e)::stms) stms (xs, es)
504                        | _ => raise Fail "inconsistent"                        | _ => raise Fail "inconsistent"
505                      (* end case *)                      (* end case *)
506                    end                    end
507                | IR.CONS(args, Ty.TensorTy[d]) => let                | IR.CONS(args, Ty.TensorTy[d]) => let
508                    val layout = Env.layoutVec env d                    val layout = Env.layoutVec env d
509                      val (args, stms) = simpleArgs (env, args)
510                    fun mkVecs (args, w::ws) = let                    fun mkVecs (args, w::ws) = let
511                        (* take arguments from args to build a vector value of width w; pad as                        (* take arguments from args to build a vector value of width w; pad as
512                         * necessary.                         * necessary.
513                         *)                         *)
514                          fun take (0, args, es) = T.E_Vec(w, List.rev es) :: mkVecs (args, ws)                          fun take (0, args, es) = T.E_Vec(w, w, List.rev es) :: mkVecs (args, ws)
515                            | take (i, [], es) = if #padded layout andalso null ws                            | take (i, [], es) = if #padded layout andalso null ws
516                                then [T.E_Vec(w, List.rev es)]                                then [T.E_Vec(w-i, w, List.rev es)]
517                                else raise Fail "too few arguments for CONS"                                else raise Fail "too few arguments for CONS"
518                            | take (i, arg::args, es) = take (i-1, args, scalarArg env arg :: es)                            | take (i, arg::args, es) = take (i-1, args, arg :: es)
519                          in                          in
520                            take (w, args, [])                            take (w, args, [])
521                          end                          end
# Line 414  Line 524 
524                    val es = mkVecs (args, #pieces layout)                    val es = mkVecs (args, #pieces layout)
525                    in                    in
526                      case (eqClassRepOf(env, lhs), V.useCount lhs > 1)                      case (eqClassRepOf(env, lhs), V.useCount lhs > 1)
527                       of (NOEQ, false) => (Env.bindVar(env, lhs, Env.VEC(layout, es)); [])                       of (NOEQ, false) => (Env.bindVar(env, lhs, Env.VEC(layout, es)); stms)
528                        | (NOEQ, true) => let                        | (NOEQ, true) => let
529                            val vs = Util.newVectorVars layout                            val vs = U.newVectorVars layout
530                            in                            in
531                              Env.bindSimple (env, lhs, Env.VEC(layout, List.map T.E_Var vs));                              Env.bindVar (env, lhs, Env.VEC(layout, List.map T.E_Var vs));
532                              ListPair.mapEq mkDefn (vs, es)                              ListPair.foldl (fn (v, e, stms) => mkDefn(v, e)::stms) stms (vs, es)
533                            end                            end
534                        | (VEC xs, _) => ListPair.mapEq mkAssign (xs, es)                        | (VEC xs, _) =>
535                              ListPair.foldl (fn (x, e, stms) => mkAssign(x, e)::stms) stms (xs, es)
536                        | _ => raise Fail "inconsistent"                        | _ => raise Fail "inconsistent"
537                      (* end case *)                      (* end case *)
538                    end                    end
539                | IR.CONS(args, ty) => [                | IR.CONS(args, ty) => let
540                      mkDefn (                    val (es, stms) = singleArgs (env, args)
541                        newLocal(env, lhs),                    val ty = U.trType ty
542                        T.E_Cons(List.map (singleArg env) args, Util.trType ty))                    in
543                    ]                      Env.bindVar (env, getLHS (), Env.RHS(ty, T.E_Cons(es, ty)));
544                | IR.SEQ(args, ty) => [                      stms
545                      mkDefn (                    end
546                        newLocal(env, lhs),                | IR.SEQ(args, ty) => let
547                        T.E_Seq(List.map (singleArg env) args, Util.trType ty))                    val (es, stms) = singleArgs (env, args)
548                    ]                    val ty = U.trType ty
549                      in
550                        Env.bindVar (env, getLHS (), Env.RHS(ty, T.E_Seq(es, ty)));
551                        stms
552                      end
553                | rhs => raise Fail(concat["unexpected ", IR.RHS.toString rhs, " in LowIR code"])                | rhs => raise Fail(concat["unexpected ", IR.RHS.toString rhs, " in LowIR code"])
554              (* end case *)              (* end case *)
555            end            end
# Line 459  Line 574 
574    
575      fun trCFGWithEnv (env, cfg) = let      fun trCFGWithEnv (env, cfg) = let
576            fun useScalar x = (case useVar env x            fun useScalar x = (case useVar env x
577                   of Env.TREE e => e                   of Env.RHS(_, e) => e
578                      | Env.TREE e => e
579                    | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)                    | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)
580                  (* end case *))                  (* end case *))
581            val _ = UnifyVars.analyze cfg            val _ = UnifyVars.analyze cfg
# Line 512  Line 628 
628                          doNode (!trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])                          doNode (!trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])
629                        end                        end
630                    | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let                    | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let
631                        val src = useScalar (!src)                        val var' = U.newIterVar var
632                        val var' = Util.newIterVar var                        val _ = Env.bindSimple (env, var, T.E_Var var')
633                        (* note that the flatten phase on LowIR should guarantee that each
634                         * FOREACH node that takes a Range argument has its own instance of
635                         * the Range expression.
636                         * Note also that we resolve the src scalar before processing the body
637                         * of the loop so that any nested flushPendings do not cause Range
638                         * bindings to be flushed.
639                         *)
640                          val mkStm = (case useScalar(!src)
641                                 of T.E_Op(TOp.Range, [lo, hi]) =>
642                                      (fn body => T.S_For(var', lo, hi, body))
643                                  | e =>
644                                      (fn body => T.S_Foreach(var', e, body))
645                                (* end case *))
646                        val stms = Env.flushPending (env, stms)                        val stms = Env.flushPending (env, stms)
647                        val _ = Env.bindSimple (env, var, Env.TREE(T.E_Var var'))                        val stm = mkStm (doNode (!bodyEntry, [], []))
                       val body = doNode (!bodyEntry, [], [])  
                       val stm = T.S_Foreach(var', src, body)  
648                        in                        in
649                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)
650                        end                        end
# Line 530  Line 657 
657                          doNode (!succ, ifStk, stms' @ stms)                          doNode (!succ, ifStk, stms' @ stms)
658                        end                        end
659                    | IR.MASSIGN{stm=([], Op.Print tys, xs), succ, ...} => let                    | IR.MASSIGN{stm=([], Op.Print tys, xs), succ, ...} => let
660                        val stm = T.S_Print(List.map Util.trType tys, List.map (singleArg env) xs)                        val (es, stms') = singleArgs (env, xs)
661                          val stm = T.S_Print(List.map U.trType tys, es)
662                        in                        in
663                          doNode (!succ, ifStk, stm :: stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm :: List.revAppend (stms', stms))
664                        end                        end
665                    | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => raise Fail(concat[                    | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => raise Fail(concat[
666                          "unexepected operator ", Op.toString rator, " for MASSIGN"                          "unexepected operator ", Op.toString rator, " for MASSIGN"
667                        ])                        ])
668                    | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let                    | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let
669                        val stm = T.S_GAssign(mkGlobalVar lhs, singleArg env rhs)                        val gv = mkGlobalVar lhs
670                          fun mkGAssign (gv, e) = T.S_GAssign(gv, mkAssignRHS(TGV.ty gv, e))
671                          val stm = (case useVar env rhs
672                                 of Env.RHS(_, e) => mkGAssign(gv, e)
673                                  | Env.TREE e => mkGAssign(gv, e)
674                                  | Env.VEC(layout, es) => let
675                                      val tmp = U.newTempVar("_arg", TTy.TensorTy[#wid layout])
676                                      in
677                                        T.S_GAssign(gv, T.E_Pack(layout, es))
678                                      end
679                                (* end case *))
680                        in                        in
681                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)
682                        end                        end
683                    | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => let                    | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => let
684                        val stm = T.S_New(strand, List.map (singleArg env) args)                        val (es, stms') = singleArgs (env, args)
685                          val stm = T.S_New(strand, es)
686                        in                        in
687                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm :: List.revAppend (stms', stms))
688                        end                        end
689                    | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let                    | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let
690                        val stm = T.S_Save(getStateVar lhs, singleArg env rhs)                        val sv = getStateVar lhs
691                          fun mkSAssign (sv, e) = T.S_Save(sv, mkAssignRHS(TSV.ty sv, e))
692                          val stm = (case useVar env rhs
693                                 of Env.RHS(_, e) => mkSAssign(sv, e)
694                                  | Env.TREE e => mkSAssign(sv, e)
695                                  | Env.VEC(layout, es) => let
696                                      val tmp = U.newTempVar("_arg", TTy.TensorTy[#wid layout])
697                                      in
698                                        T.S_Save(sv, T.E_Pack(layout, es))
699                                      end
700                                (* end case *))
701                        in                        in
702                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)
703                        end                        end
# Line 575  Line 724 
724    
725      fun trCFG info cfg = ScopeVars.assignScopes ([], trCFGWithEnv (Env.new info, cfg))      fun trCFG info cfg = ScopeVars.assignScopes ([], trCFGWithEnv (Env.new info, cfg))
726    
727      (* Build a strand method from a TreeIR block.  We need to check for language features
728       * that require the world pointer (e.g., printing) and for references to global variables.
729       *)
730        fun mkMethod body = let
731              fun chkBlock (T.Block{body, ...}, uG, nW) =
732                    chkStms (body, uG, nW)
733              and chkStms ([], uG, nW) = (uG, nW)
734                | chkStms (stm::stms, uG, nW) = let
735                    fun next (true, true) = (true, true)
736                      | next (uG, nW) = chkStms (stms, uG, nW)
737                    in
738                      case stm
739                       of T.S_Assign(_, _, e) => next (chkExp (e, uG, nW))
740                        | T.S_MAssign(_, e) => next (chkExp (e, uG, nW))
741                        | T.S_GAssign(_, e) => next (chkExp (e, true, nW))
742                        | T.S_IfThen(e, blk) => let
743                            val (uG, nW) = chkExp (e, uG, nW)
744                            in
745                              chkBlock (blk, uG, nW)
746                            end
747                        | T.S_IfThenElse(e, blk1, blk2) => let
748                            val (uG, nW) = chkExp (e, uG, nW)
749                            val (uG, nW) = chkBlock (blk1, uG, nW)
750                            in
751                              chkBlock (blk2, uG, nW)
752                            end
753                        | T.S_For(_, e1, e2, blk) => let
754                            val (uG, nW) = chkExp (e1, uG, nW)
755                            val (uG, nW) = chkExp (e2, uG, nW)
756                            in
757                              chkBlock (blk, uG, nW)
758                            end
759                        | T.S_Foreach(_, e, blk) => let
760                            val (uG, nW) = chkExp (e, uG, nW)
761                            in
762                              chkBlock (blk, uG, nW)
763                            end
764                        | T.S_LoadNrrd _ => raise Fail "unexpected LoadNrrd"
765                        | T.S_Input _ => raise Fail "unexpected Input"
766                        | T.S_InputNrrd _ => raise Fail "unexpected InputNrrd"
767                        | T.S_New(_, es) => next (chkExps (es, uG, true))
768                        | T.S_Save(_, e) => next (chkExp (e, uG, nW))
769                        | T.S_Print(_, es) => next (chkExps (es, uG, true))
770                        | _ => next (uG, nW)
771                      (* end case *)
772                    end
773              and chkExps ([], uG, nW) = (uG, nW)
774                | chkExps (_, true, true) = (true, true)
775                | chkExps (e::es, uG, nW) = let
776                    val (uG, nW) = chkExp (e, uG, nW)
777                    in
778                      chkExps (es, uG, nW)
779                    end
780              and chkExp (T.E_Global _, uG, nW) = (true, nW)
781                | chkExp (T.E_State(SOME e, _), uG, nW) =
782                    chkExp (e, uG, nW)
783                | chkExp (T.E_Op(TOp.SphereQuery _, es), uG, nW) = chkExps (es, uG, true)
784                | chkExp (T.E_Op(_, es), uG, nW) = chkExps (es, uG, nW)
785                | chkExp (T.E_Vec(_, _, es), uG, nW) = chkExps (es, uG, nW)
786                | chkExp (T.E_Cons(es, _), uG, nW) = chkExps (es, uG, nW)
787                | chkExp (T.E_Seq(es, _), uG, nW) = chkExps (es, uG, nW)
788                | chkExp (T.E_Pack(_, es), uG, nW) = chkExps (es, uG, nW)
789                | chkExp (T.E_VLoad(_, e, _), uG, nW) = chkExp (e, uG, nW)
790                | chkExp (_, uG, nW) = (uG, nW)
791              val (usesGlobals, needsWorld) = chkBlock (body, false, false)
792              in
793                T.Method{usesGlobals = usesGlobals, needsWorld = needsWorld, body = body}
794              end
795    
796      fun trStrand info strand = let      fun trStrand info strand = let
797            val trCFG = trCFG info            val trMethod = mkMethod o trCFG info
798            val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand            val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand
799            val params' = List.map Util.newParamVar params            val params' = List.map U.newParamVar params
800            val state' = List.map getStateVar state            val state' = List.map getStateVar state
801            val stateInit' = let            val stateInit' = let
802                  val env = Env.new info                  val env = Env.new info
803                  in                  in
804                    ListPair.appEq                    ListPair.appEq
805                      (fn (x, x') => Env.bindSimple (env, x, Env.TREE(T.E_Var x')))                      (fn (x, x') => Env.bindSimple (env, x, T.E_Var x'))
806                        (params, params');                        (params, params');
807                    ScopeVars.assignScopes (params', trCFGWithEnv (env, stateInit))                    mkMethod (ScopeVars.assignScopes (params', trCFGWithEnv (env, stateInit)))
808                  end                  end
809            in            in
810              T.Strand{              T.Strand{
# Line 594  Line 812 
812                  params = params',                  params = params',
813                  state = state',                  state = state',
814                  stateInit = stateInit',                  stateInit = stateInit',
815                  initM = Option.map trCFG initM,                  initM = Option.map trMethod initM,
816                  updateM = trCFG updateM,                  updateM = trMethod updateM,
817                  stabilizeM = Option.map trCFG stabilizeM                  stabilizeM = Option.map trMethod stabilizeM
818                }                }
819            end            end
820    

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