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

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

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revision 3835, Sun May 8 13:10:17 2016 UTC revision 4317, Sat Jul 30 14:12:14 2016 UTC
# Line 8  Line 8 
8    
9  structure LowToTree : sig  structure LowToTree : sig
10    
11      val translate : LowIR.program * TreeTypes.vec_layout -> TreeIR.program      val translate : LowIR.program * TreeIR.target_info -> TreeIR.program
12    
13    end = struct    end = struct
14    
# 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
   (* translate a type for an in-memory type (i.e., the type of a global or state variable) *)  
     fun trMemoryTy ty = (case ty  
            of Ty.BoolTy => TTy.BoolTy  
             | Ty.IntTy => TTy.IntTy  
             | Ty.StringTy => TTy.StringTy  
             | Ty.TensorTy dd => TTy.TensorTy dd  
             | Ty.TupleTy tys => TTy.TupleTy(List.map trMemoryTy tys)  
             | Ty.SeqTy(ty, dim) => TTy.SeqTy(trMemoryTy ty, dim)  
             | Ty.ImageTy info => TTy.ImageTy info  
           (* end case *))  
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 45  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 = trMemoryTy (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 = ??,                              varying = GV.isVarying x,
42                              apiTy = ??                              apiTy = if GV.isInput x
43                                  then SOME(U.toAPIType (GV.ty x))
44                                  else NONE
45                            }                            }
46                      in                      in
47                        setFn (x, x');                        setFn (x, x');
# Line 63  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 = trMemoryTy (SV.ty x),                ty = U.trType (SV.ty x),
59                varying = VA.isVarying x,                varying = SV.isVarying x,
60                apiTy = ??                apiTy = if (SV.isOutput x)
61                    then SOME(U.toAPIType (SV.ty x))
62                    else NONE
63              }              }
64      in      in
65      val {getFn = getStateVar, ...} = SV.newProp mkStateVar      val {getFn = getStateVar, ...} = SV.newProp mkStateVar
66      end      end
67    
68      fun mkBlock stms = T.Block{locals=[], body=stms}    (* associate Tree IL function variables with Low IL variables using properties *)
69        local
70          val {setFn, getFn : IR.func -> TreeFunc.t, ...} =
71                IR.Func.newProp (fn f => raise Fail("no binding for function " ^ IR.Func.toString f))
72        in
73        val getFuncVar = getFn
74        fun mkFuncVar (f, needsWrld, hasGlobs) = let
75              val (resTy, paramTys) = IR.Func.ty f
76    (* QUESTION: what about vector result/arguments? *)
77              val f' = TreeFunc.new (
78                    IR.Func.name f, U.trType resTy, List.map U.trType paramTys,
79                    needsWrld, hasGlobs)
80              in
81                setFn (f, f'); f'
82              end
83        end
84    
85      (* for variables that are in an equivalence class (see UnifyVars), we use a single
86       * TreeIR variable (or vector of variables) to represent them.
87       *)
88        datatype eq_var_rep = NOEQ | VAR of TV.t | VEC of TV.t list
89        local
90          val {peekFn : IR.var -> eq_var_rep option, setFn, ...} =
91                V.newProp (fn x => raise Fail(V.toString x))
92    
93          fun repOf (env, x) = (case peekFn x
94                 of SOME b => b
95                  | NONE => let
96                      val rep = (case V.ty x
97                             of Ty.TensorTy[d] => VEC(U.newVectorVars(Env.layoutVec env d))
98                              | ty => if AssignTypes.isMemoryVar x
99                                  then VAR(U.newMemVar x)
100                                  else VAR(U.newLocalVar x)
101                            (* end case *))
102                      in
103                        setFn (x, rep);
104                        rep
105                      end
106                (* end case *))
107        in
108    
109        fun eqClassRepOf (env, x) = (case UnifyVars.eqClassOf x
110               of SOME x' => repOf (env, x')
111                | NONE => NOEQ
112              (* end case *))
113    
114        fun useVar env = let
115              val useV = Env.useVar env
116              in
117                fn x => (case UnifyVars.eqClassOf x
118                      of SOME x' => (case repOf (env, x')
119                           of VAR x => Env.TREE(T.E_Var x)
120                            | VEC xs => let
121                                val Ty.TensorTy[d] = V.ty x
122                                in
123                                  Env.VEC(Env.layoutVec env d, List.map T.E_Var xs)
124                                end
125                            | NOEQ => raise Fail "impossible"
126                          (* end case *))
127                       | NONE => useV x
128                     (* end case *))
129              end
130        end
131    
132        fun mkBlock stms = T.Block{locals = ref [], body = stms}
133      fun mkIf (x, stms, []) = T.S_IfThen(x, mkBlock stms)      fun mkIf (x, stms, []) = T.S_IfThen(x, mkBlock stms)
134        | mkIf (x, stms1, stms2) = T.S_IfThenElse(x, mkBlock stms1, mkBlock stms2)        | mkIf (x, stms1, stms2) = T.S_IfThenElse(x, mkBlock stms1, mkBlock stms2)
135        fun mkAssign (x, e) = T.S_Assign(false, x, e)
136        fun mkDefn (x, e) = T.S_Assign(true, x, e)
137        val zero = T.E_Lit(Literal.Real(RealLit.zero false))
138    
139      (* turn an expression of type TensorTy to one of TensorTyRef *)
140        fun mkRef e = (case TreeTypeOf.exp e
141               of TTy.TensorTy(shp as _::_) => T.E_Op(TOp.TensorRef shp, [e])
142                | _ => e
143             (* end case *))
144    
145      (* turn an expression of type TensorRefTy to one of TensorRef *)
146        fun mkDeref e = (case TreeTypeOf.exp e
147               of TTy.TensorRefTy(shp as _::_) => T.E_Op(TOp.TensorCopy shp, [e])
148                | _ => e
149             (* end case *))
150    
151      fun cvtScalarTy Ty.BoolTy = TTy.BoolTy      fun cvtScalarTy Ty.BoolTy = TTy.BoolTy
152        | cvtScalarTy Ty.IntTy = TTy.IntTy        | cvtScalarTy Ty.IntTy = TTy.IntTy
153        | cvtScalarTy (Ty.TensorTy[]) = TTy.realTy        | cvtScalarTy (Ty.TensorTy[]) = TTy.realTy
154        | cvtScalarTy ty = raise Fail(concat["cvtScalarTy(", Ty.toString ty, ")"])        | cvtScalarTy ty = raise Fail(concat["cvtScalarTy(", Ty.toString ty, ")"])
155    
156      fun vectorArg (env, x) = (case Env.useVar env x    (* define a new local variable and bind x to it in the environment. *)
157             of Env.TREE(ty, e) => ?? (* need to unpack e *)      fun newLocal (env, x) = let
158              | Env.VEC(layout, es) => (layout, es)            val x' = if AssignTypes.isMemoryVar x then U.newMemVar x else U.newLocalVar x
159              in
160                Env.bindSimple (env, x, T.E_Var x');
161                x'
162              end
163    
164      (* define a new local variable and bind x to it in the environment. *)
165        fun newMemLocal (env, x) = let
166              val x' = U.newMemVar x
167              in
168                Env.bindSimple (env, x, T.E_Var x');
169                x'
170              end
171    
172      (* get a variable's binding as a single argument expression.  This means that
173       * if x is bound to a vector of expressions, then we need to pack it.  Since
174       * Pack gets translated to an array, we need to create a new temp.
175       *)
176        fun singleArg env (x, stms) = (case useVar env x
177               of Env.RHS(ty, e) => let
178                    val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
179                    in
180                      (T.E_Var tmp, T.S_Assign(true, tmp, e) :: stms)
181                    end
182                | Env.TREE e => (e, stms)
183                | Env.VEC(layout, es) => let
184                    val tmp = U.newTempVar("_arg", TTy.TensorTy[#wid layout])
185                    in
186                      (T.E_Var tmp, T.S_Assign(true, tmp, T.E_Pack(layout, es)) :: stms)
187                    end
188              (* end case *))
189    
190        fun singleArgs (env, args) = let
191              val singleArg = singleArg env
192              fun doArg (arg, (es, stms)) = let
193                    val (e', stms') = singleArg (arg, stms)
194                    in
195                      (e'::es, stms')
196                    end
197              in
198                List.foldr doArg ([], []) args
199              end
200    
201        fun simpleArg env = let
202              val useVar = useVar env
203              in
204                fn (x, stms) => (case useVar x
205                   of Env.RHS(ty, e) => let
206                        val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
207                        in
208                          (T.E_Var tmp, T.S_Assign(true, tmp, e)::stms)
209                        end
210                    | Env.TREE e => (e, stms)
211                    | _ => raise Fail("expected simple binding for " ^ IR.Var.toString x)
212                  (* end case *))
213              end
214    
215      (* translation for simple operations (e.g., scalar operations) *)
216        fun simpleArgs (env, args) = let
217              val simpleArg = simpleArg env
218              fun doArg (arg, (es, stms)) = let
219                    val (e', stms') = simpleArg (arg, stms)
220                    in
221                      (e'::es, stms')
222                    end
223              in
224                List.foldr doArg ([], []) args
225              end
226    
227        fun vectorArg (env, x) = let
228              fun expToArg (e, stms) = (case V.ty x
229                     of Ty.TensorTy[d] => let
230                          val layout = Env.layoutVec env d
231                          val e = mkRef e
232                          val es = List.tabulate (
233                                List.length(#pieces layout),
234                                fn i => T.E_VLoad(layout, e, i))
235                          in
236                            (layout, es, stms)
237                          end
238                      | ty => raise Fail(concat[
239                            "expected ", V.toString x, " : TensorTy[_], but found " ^ Ty.toString ty
240                          ])
241            (* end case *))            (* end case *))
242              in
243                case useVar env x
244                 of Env.RHS(ty, e) =>  let
245                      val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
246                      in
247                        expToArg (T.E_Var tmp, [T.S_Assign(true, tmp, e)])
248                      end
249                  | Env.TREE e => expToArg(e, [])
250                  | Env.VEC(layout, es) => (layout, es, [])
251                (* end case *)
252              end
253    
254    (* convert a list of LowIR variables, each of which are mapped    (* convert a list of LowIR variables, each of which are mapped
255     * 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
256     *)     *)
257      fun vectorArgs (env, []) = raise Fail "unexpected empty argument list"      fun vectorArgs (env, []) = raise Fail "unexpected empty argument list"
258        | vectorArgs (env, x::xs) = let        | vectorArgs (env, x::xs) = let
259            val (layout, exps) = vectorArg (env, x)            val (layout, exps, stms) = vectorArg (env, x)
260            fun doArg (x, argLists) = let            fun doArg (x, (argLists, stms)) = let
261                  val (_, exps) = vectorArg (env, x)                  val (_, exps, stms') = vectorArg (env, x)
262                  in                  in
263                    ListPair.mapEq (op ::) (exps, argLists)                    (ListPair.mapEq (op ::) (exps, argLists), stms'@stms)
264                  end                  end
265            val argLists = List.foldl doArg exps xs            val (argLists, stms) = List.foldl doArg ([exps], stms) xs
266            in            in
267              (layout, List.map List.rev argLists)              (layout, List.map List.rev argLists, List.rev stms)
268            end            end
269    
270      fun trOp (env, lhs, srcRator, args) = let    (* translation for simple vector operations *)
271            fun bindOp rator = Env.TREE(T.E_Op(rator, List.map (Env.useVar env) args))      fun trVecOp (env, rator, args) = let
272              val useVar = useVar env
273              fun doArg (x, (es, stms)) = (case useVar x
274                     of Env.RHS(ty, e) => let
275                          val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
276                          in
277                            (T.E_Var tmp :: es, T.S_Assign(true, tmp, e)::stms)
278                          end
279                      | Env.TREE e => (e::es, stms)
280                      | _ => raise Fail("expected simple binding for " ^ IR.Var.toString x)
281                    (* end case *))
282              val (args, stms) = List.foldr doArg ([], []) args
283              in
284                (Env.TREE(T.E_Op(rator, args)), stms)
285              end
286    
287        fun trOp (env, srcRator, args) = let
288              fun bindTREE rator = let
289                    val (args, stms) = simpleArgs (env, args)
290                    in
291                      (Env.TREE(T.E_Op(rator, args)), stms)
292                    end
293              fun bindTREE' rator = let
294                    val (args, stms) = singleArgs (env, args)
295                    in
296                      (Env.TREE(T.E_Op(rator, args)), stms)
297                    end
298              fun bindRHS (ty, rator) = let
299                    val (args, stms) = simpleArgs (env, args)
300                    in
301                      (Env.RHS(ty, T.E_Op(rator, args)), stms)
302                    end
303            fun bindVOp rator = let            fun bindVOp rator = let
304                  val (layout, argss) = vectorArgs (env, args)                  val (layout, argss, stms) = vectorArgs (env, args)
305                  val exps = ListPair.map                  fun mkArgs (w, [p], [args]) = [T.E_Op(rator(w, p), args)]
306                        (fn (w, args) => T.E_Op(rator w, args))                    | mkArgs (w, p::ps, args::argss) =
307                          (#pieces layout, argss)                        T.E_Op(rator(p, p), args) :: mkArgs (w-p, ps, argss)
308                      | mkArgs _ = raise Fail "bindVOp: arity mismatch"
309                    val exps = mkArgs (#wid layout, #pieces layout, argss)
310                    in
311                      (Env.VEC(layout, exps), stms)
312                    end
313              fun mkArgs f ({wid, pieces, ...} : TTy.vec_layout, args) = let
314                    fun mk (w, [p], [x]) = [T.E_Op(f(w, p, x))]
315                      | mk (w, p::ps, x::xs) = T.E_Op(f(p, p, x)) :: mk (w-p, ps, xs)
316                      | mk _ = raise Fail "mkArgs: arity mismatch"
317                  in                  in
318                    Env.VEC(layout, exps)                    mk (wid, pieces, args)
319                  end                  end
320            in            in
321              case srcRator              case srcRator
322               of Op.IAdd => bindOp TOp.IAdd               of Op.IAdd => bindTREE TOp.IAdd
323                | Op.ISub => bindOp TOp.ISub                | Op.ISub => bindTREE TOp.ISub
324                | Op.IMul => bindOp TOp.IMul                | Op.IMul => bindTREE TOp.IMul
325                | Op.IDiv => bindOp TOp.IDiv                | Op.IDiv => bindTREE TOp.IDiv
326                | Op.IMod => bindOp TOp.IMod                | Op.IMod => bindTREE TOp.IMod
327                | Op.INeg => bindOp TOp.INeg                | Op.INeg => bindTREE TOp.INeg
328                | Op.RAdd => bindOp TOp.RAdd  (* QUESTION: should we just use VAdd 1, etc ?*)
329                | Op.RSub => bindOp TOp.RSub                | Op.RAdd => bindTREE TOp.RAdd
330                | Op.RMul => bindOp TOp.RMul                | Op.RSub => bindTREE TOp.RSub
331                | Op.RDiv => bindOp TOp.RDiv                | Op.RMul => bindTREE TOp.RMul
332                | Op.RNeg => bindOp TOp.RNeg                | Op.RDiv => bindTREE TOp.RDiv
333                | Op.LT ty => bindOp (TOp.LT (cvtScalarTy ty))                | Op.RNeg => bindTREE TOp.RNeg
334                | Op.LTE ty => bindOp (TOp.LTE (cvtScalarTy ty))                | Op.LT ty => bindTREE (TOp.LT (cvtScalarTy ty))
335                | Op.EQ ty => bindOp (TOp.EQ (cvtScalarTy ty))                | Op.LTE ty => bindTREE (TOp.LTE (cvtScalarTy ty))
336                | Op.NEQ ty => bindOp (TOp.NEQ (cvtScalarTy ty))                | Op.EQ ty => bindTREE (TOp.EQ (cvtScalarTy ty))
337                | Op.GT ty => bindOp (TOp.GT (cvtScalarTy ty))                | Op.NEQ ty => bindTREE (TOp.NEQ (cvtScalarTy ty))
338                | Op.GTE ty => bindOp (TOp.GTE (cvtScalarTy ty))                | Op.GT ty => bindTREE (TOp.GT (cvtScalarTy ty))
339                | Op.Not => bindOp TOp.Not                | Op.GTE ty => bindTREE (TOp.GTE (cvtScalarTy ty))
340                | Op.Abs ty => bindOp (TOp.Abs (cvtScalarTy ty))                | Op.Not => bindTREE TOp.Not
341                | Op.Max ty => bindOp (TOp.Max (cvtScalarTy ty))                | Op.Abs ty => bindTREE (TOp.Abs (cvtScalarTy ty))
342                | Op.Min ty => bindOp (TOp.Min (cvtScalarTy ty))                | Op.Max ty => bindTREE (TOp.Max (cvtScalarTy ty))
343                | Op.RClamp => bindOp TOp.RClamp                | Op.Min ty => bindTREE (TOp.Min (cvtScalarTy ty))
344                | Op.RLerp => bindOp TOp.RLerp                | Op.RClamp => bindTREE TOp.RClamp
345                  | Op.RLerp => bindTREE TOp.RLerp
346                | Op.VAdd _ => bindVOp TOp.VAdd                | Op.VAdd _ => bindVOp TOp.VAdd
347                | Op.VSub _ => bindVOp TOp.VSub                | Op.VSub _ => bindVOp TOp.VSub
348                | Op.VScale _ => bindVOp TOp.VScale                | Op.VScale _ => let
349                      val [s, v] = args
350                      val (s, stms) = simpleArg env (s, [])
351                      val (layout, vs, stms') = vectorArg (env, v)
352                      val exps = mkArgs (fn (w, p, x) => (TOp.VScale(w, p), [s, x])) (layout, vs)
353                      in
354                        (Env.VEC(layout, exps), stms@stms')
355                      end
356                | Op.VMul _ => bindVOp TOp.VMul                | Op.VMul _ => bindVOp TOp.VMul
357                | Op.VNeg _ => bindVOp TOp.VNeg                | Op.VNeg _ => bindVOp TOp.VNeg
358                | Op.VSum _ => ??                | Op.VSum _ => let
359                | Op.VProj(d, i) => ??                    val [v] = args
360                | Op.VClamp n => bindVOp TOp.VClamp                    val (layout, pieces, stms) = vectorArg (env, v)
361                      val e::es = mkArgs (fn (w, p, x) => (TOp.VSum(w, p), [x])) (layout, pieces)
362                      in
363                        (Env.TREE(List.foldr (fn (e, es) => T.E_Op(TOp.RAdd, [e, es])) e es), stms)
364                      end
365                  | Op.VDot _ => let
366                      val (layout, argss, stms) = vectorArgs (env, args)
367                      fun mkArgs (w, [p], [args]) = [T.E_Op(TOp.VDot(w, p), args)]
368                        | mkArgs (w, p::ps, args::argss) =
369                            T.E_Op(TOp.VDot(p, p), args) :: mkArgs (w-p, ps, argss)
370                        | mkArgs _ = raise Fail "VDot: arity mismatch"
371                      val e::es = mkArgs (#wid layout, #pieces layout, argss)
372                      in
373                        (Env.TREE(List.foldr (fn (e, es) => T.E_Op(TOp.RAdd, [e, es])) e es), stms)
374                      end
375                  | Op.VIndex(_, i) => let
376                      val [v] = args
377                      val ({wid, pieces, ...}, es, stms) = vectorArg (env, v)
378                      fun select (_, wid, [w], [e]) = Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(wid, w, i), [e]))
379                        | select (i, wid, w::ws, e::es) =
380                            if (i < w)
381                              then Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(w, w, i), [e]))
382                              else select (i-w, wid-w, ws, es)
383                        | select _ = raise Fail("bogus " ^ Op.toString srcRator)
384                      in
385                        (select (i, wid, pieces, es), stms)
386                      end
387                  | Op.VClamp n => let
388                      val [lo, hi, v] = args
389                      val (lo, stms) = simpleArg env (lo, [])
390                      val (hi, stms) = simpleArg env (hi, stms)
391                      val (layout, vs, stms') = vectorArg (env, v)
392                      val exps = mkArgs
393                            (fn (w, p, x) => (TOp.VClamp(w, p), [lo, hi, x]))
394                              (layout, vs)
395                      in
396                        (Env.VEC(layout, exps), List.revAppend(stms, List.rev stms))
397                      end
398                | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp                | Op.VMapClamp n => bindVOp TOp.VMapClamp
399                | Op.VLerp n => bindVOp TOp.VLerp                | Op.VLerp n => let
400                | Op.TensorIndex(ty, idxs) => ??                    val [u, v, t] = args
401                | Op.ProjectLast(ty, idxs) => ??                    val (layout, us, stms1) = vectorArg (env, u)
402                | Op.EigenVecs2x2 => ??                    val (_, vs, stms2) = vectorArg (env, v)
403                | Op.EigenVecs3x3 => ??                    val (t, stms) = simpleArg env (t, stms2 @ stms1)
404                | Op.EigenVals2x2 => ??                    val exps = let
405                | Op.EigenVals3x3 => ??                          fun mkArgs (w, [p], [u], [v]) = [T.E_Op(TOp.VLerp(w, p), [u, v, t])]
406                | Op.Zero ty => ??                            | mkArgs (w, p::ps, u::ur, v::vr) =
407                | Op.Select(Ty.TupleTy tys, i) => ??                                T.E_Op(TOp.VLerp(p, p), [u, v, t]) :: mkArgs (w-p, ps, ur, vr)
408                | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, NONE)) => ??                            | mkArgs _ = raise Fail "VLerp: arity mismatch"
409                | Op.Subscript(Ty.SeqTy(ty, SOME _)) => ??                          in
410                | Op.MkDynamic(ty, n) => ??                            mkArgs (#wid layout, #pieces layout, us, vs)
411                | Op.Append ty => ??                          end
412                | Op.Prepend ty => ??                    in
413                | Op.Concat ty => ??                      (Env.VEC(layout, exps), stms)
414                | Op.Range => ??                    end
415                | Op.Length ty => ??                | Op.TensorIndex(ty as Ty.TensorTy[_], [i]) => let
416                | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => ??                    val [arg] = args
417                | Op.Sqrt => bindOp TOp.Sqrt                    fun mkOp e = Env.TREE(T.E_Op(TOp.TensorIndex(TreeTypeOf.exp e, [i]), [e]))
418                | Op.Cos => bindOp TOp.Cos                    in
419                | Op.ArcCos => bindOp TOp.ArcCos                      case useVar env arg
420                | Op.Sin => bindOp TOp.Sin                       of Env.RHS(ty, e) =>  let
421                | Op.ArcSin => bindOp TOp.ArcSin                            val tmp = U.newTempVar ("t", ty)
422                | Op.Tan => bindOp TOp.Tan                            in
423                | Op.ArcTan => bindOp TOp.ArcTan                              (mkOp(T.E_Var tmp), [T.S_Assign(true, tmp, e)])
424                | Op.Ceiling 1 => bindOp (TOp.Ceiling 1)                            end
425                | Op.Ceiling d => ??                        | Env.TREE e => (mkOp e, [])
426                | Op.Floor 1 => bindOp (TOp.Floor 1)                        | Env.VEC(layout, es) => let
427                | Op.Floor d => ??                            fun mkOp (w, pw, i, e) =
428                | Op.Round 1 => bindOp (TOp.Floor 1)                                  (Env.TREE(T.E_Op(TOp.VIndex(w, pw, i), [e])), [])
429                | Op.Round d => ??                            fun index (idx, w, [pw], [e]) = mkOp (w, pw, idx, e)
430                | Op.Trunc 1 => bindOp (TOp.Trunc 1)                              | index (idx, w, pw::ws, e::es) =
431                | Op.Trunc d => ??                                  if (idx < pw)
432                | Op.IntToReal => bindOp TOp.IntToReal                                    then mkOp (pw, pw, idx, e)
433                | Op.RealToInt 1 => ??                                    else index (idx - pw, w - pw, ws, es)
434                | Op.RealToInt d => ??                              | index _ = raise Fail "inconsistent"
435                              in
436                                index (i, #wid layout, #pieces layout, es)
437                              end
438                        (* end case *)
439                      end
440                  | Op.TensorIndex(ty, idxs) => let
441                      val ([arg], stms) = simpleArgs (env, args)
442                      val ty = TreeTypeOf.exp arg
443                      in
444                        (Env.TREE(T.E_Op(TOp.TensorIndex(ty, idxs), [arg])), stms)
445                      end
446                  | Op.ProjectLast(_, idxs) => let
447                      val ([arg], stms) = simpleArgs (env, args)
448                      val ty = TreeTypeOf.exp arg
449                      in
450                        (Env.TREE(T.E_Op(TOp.ProjectLast(ty, idxs), [arg])), stms)
451                      end
452                  | Op.Select(ty, i) => bindTREE (TOp.Select(U.trType ty, i))
453                  | Op.Subscript ty => bindTREE (TOp.Subscript(U.trType ty))
454                  | Op.MkDynamic(ty, n) => bindTREE (TOp.MkDynamic(U.trType ty, n))
455                  | Op.Append ty => bindTREE' (TOp.Append(U.trType ty))
456                  | Op.Prepend ty => bindTREE' (TOp.Prepend(U.trType ty))
457                  | Op.Concat ty => bindTREE (TOp.Concat(U.trType ty))
458                  | Op.Range => bindTREE TOp.Range
459                  | Op.Length ty => bindTREE (TOp.Length(U.trType ty))
460                  | Op.SphereQuery(ty1, ty2) => bindTREE' (TOp.SphereQuery(U.trType ty1, U.trType ty2))
461                  | Op.Sqrt => bindTREE TOp.Sqrt
462                  | Op.Cos => bindTREE TOp.Cos
463                  | Op.ArcCos => bindTREE TOp.ArcCos
464                  | Op.Sin => bindTREE TOp.Sin
465                  | Op.ArcSin => bindTREE TOp.ArcSin
466                  | Op.Tan => bindTREE TOp.Tan
467                  | Op.ArcTan => bindTREE TOp.ArcTan
468                  | Op.Exp  => bindTREE TOp.Exp
469                  | Op.Ceiling 1 => bindTREE TOp.RCeiling
470                  | Op.Ceiling d => bindVOp TOp.VCeiling
471                  | Op.Floor 1 => bindTREE TOp.RFloor
472                  | Op.Floor d => bindVOp TOp.VFloor
473                  | Op.Round 1 => bindTREE TOp.RRound
474                  | Op.Round d => bindVOp TOp.VRound
475                  | Op.Trunc 1 => bindTREE TOp.RTrunc
476                  | Op.Trunc d => bindVOp TOp.VTrunc
477                  | Op.IntToReal => bindTREE TOp.IntToReal
478                  | Op.RealToInt 1 => bindTREE TOp.RealToInt
479                  | Op.RealToInt d => let
480                      val [v] = args
481                      val (layout, args, stms) = vectorArg (env, v)
482                      in
483                        case #pieces layout
484                         of [w] => (Env.TREE(T.E_Op(TOp.VToInt(d, w), args)), stms)
485                          | _ => raise Fail(concat["FIXME: RealToInt<", Int.toString d, ">"])
486                        (* end case *)
487                      end
488    (* FIXME: reduction operators
489                | Op.R_All ty => ??                | Op.R_All ty => ??
490                | Op.R_Exists ty => ??                | Op.R_Exists ty => ??
491                | Op.R_Max ty => ??                | Op.R_Max ty => ??
# Line 189  Line 494 
494                | Op.R_Product ty => ??                | Op.R_Product ty => ??
495                | Op.R_Mean ty => ??                | Op.R_Mean ty => ??
496                | Op.R_Variance ty => ??                | Op.R_Variance ty => ??
497                | Op.Transform info => ??  *)
498                | Op.Translate info => ??                | Op.Transform info => bindTREE (TOp.Transform info)
499                | Op.ControlIndex(info, ctl, d) => ??                | Op.Translate info => bindTREE (TOp.Translate info)
500                | Op.LoadVoxel info => ??                | Op.ControlIndex(info, ctl, d) => bindTREE (TOp.ControlIndex(info, ctl, d))
501                | Op.Inside(info, s) => ??                | Op.LoadVoxel info => bindTREE (TOp.LoadVoxel info)
502                | Op.ImageDim(info, d) => bindOp(TOp.ImageDim(info, d))                | Op.Inside(info, s) => (case ImageInfo.dim info
503                | Op.LoadSeq(ty, file) => ??                     of 1 => bindTREE (TOp.Inside(VectorLayout.realLayout, info, s))
504                | Op.LoadImage(ty, file) => ??                      | d => let
505                | Op.MathFn f => bindOp (TOp.MathFn f)                          val [x, img] = args
506                | rator => raise Fail("bogus operator " ^ Op.toString rator)                          val (layout, args, stms) = vectorArg (env, x)
507                            val (img, stms) = simpleArg env (img, stms)
508                            in
509                              (Env.TREE(T.E_Op(TOp.Inside(layout, info, s), args@[img])), stms)
510                            end
511                      (* end case *))
512                  | Op.IndexInside(info, s) => bindTREE (TOp.IndexInside(info, s))
513                  | Op.ImageDim(info, d) => bindTREE(TOp.ImageDim(info, d))
514                  | Op.MathFn f => bindTREE (TOp.MathFn f)
515                  | rator => raise Fail("bogus operator " ^ Op.toString srcRator)
516              (* end case *)              (* end case *)
517            end            end
518    
519      fun trAssign (env, lhs, rhs) = let  (* FIXME: we need to defer the copy when possible *)
520      (* if required, add a TensorCopy operation to the rhs of an assignment *)
521        fun mkAssignRHS (TTy.TensorTy _, rhs) = (case TreeTypeOf.exp rhs
522               of TTy.TensorRefTy shp => T.E_Op(TOp.TensorCopy shp, [rhs])
523                | _ => rhs
524              (* end case *))
525          | mkAssignRHS (_, rhs) = rhs
526    
527        fun mkDefn' (x, rhs) = mkDefn (x, mkAssignRHS(TV.ty x, rhs))
528        fun mkAssign' (x, rhs) = mkAssign (x, mkAssignRHS(TV.ty x, rhs))
529    
530        local
531          fun trLHS (env, x) = (case eqClassRepOf (env, x)
532                 of NOEQ => newMemLocal (env, x)
533                  | VAR y => y
534                  | _ => raise Fail "unexpected vector variable"
535                (* end case *))
536        in
537        fun trEigenVecs (env, vals, vecs, rator, x, stms) = let
538              val (e, stms) = simpleArg env (x, stms)
539              val stm = T.S_MAssign([trLHS (env, vals), trLHS (env, vecs)], T.E_Op(rator, [mkRef e]))
540              in
541                stm :: stms
542              end
543        fun trEigenVals (env, vals, rator, x, stms) = let
544              val (e, stms) = simpleArg env (x, stms)
545              val (isDcl, lhs) = (case eqClassRepOf (env, vals)
546                     of NOEQ => (true, newMemLocal (env, vals))
547                      | VAR y => (false, y)
548                      | _ => raise Fail "unexpected vector variable"
549                    (* end case *))
550              val stm = T.S_Assign(isDcl, lhs, T.E_Op(rator, [mkRef e]))
551              in
552                stm :: stms
553              end
554        end (* local *)
555    
556    (* cases:
557            x in EqClass
558                    issue assignment; lhs is binding of representative (could be multiple vars)
559            useCount(x) > 1 and rhs is not simple
560            rhs is simple
561            rhs is vector
562    *)
563        fun trAssign (env, lhs, rhs, stms) = let
564              fun getLHS () = (case UnifyVars.eqClassOf lhs of SOME x => x | _ => lhs)
565            (* binding for the lhs variable, where the rhs is a simple expression.  We check to
566             * see if it is part of an merged equivalence class, in which case we need to generate
567             * assigment(s)
568             *)
569              fun bindSimple (rhs, stms) = (case eqClassRepOf(env, lhs)
570                     of NOEQ => (Env.bindSimple (env, lhs, rhs); stms)
571                      | VAR x' => mkAssign' (x', rhs) :: stms
572                      | VEC xs' => (case V.ty lhs
573                           of Ty.TensorTy[d] => let
574                                val layout = Env.layoutVec env d
575                                val rhs = mkRef rhs
576                                in
577                                  List.foldli
578                                    (fn (i, x', stms) => mkAssign(x', T.E_VLoad(layout, rhs, i)) :: stms)
579                                      stms
580                                        xs'
581                                end
582                            | _ => raise Fail "inconsistent"
583                          (* end case *))
584                    (* end case *))
585              fun assignOp (rator, args) = let
586                    val (args, stms') = simpleArgs (env, args)
587                    in
588                      case eqClassRepOf(env, lhs)
589                       of NOEQ => (
590                            Env.bindVar (env, lhs, Env.RHS(U.trTempType(V.ty lhs), T.E_Op(rator, args)));
591                            stms' @ stms)
592                        | VAR x' => stms' @ mkAssign' (x', T.E_Op(rator, args)) :: stms
593                        | VEC _ => raise Fail ("unexpected VEC for lhs " ^ V.toString lhs)
594                      (* end case *)
595                    end
596            (* bind the lhs to a tensor cons expression (including Op.Zero) *)
597              fun bindCons (args, Ty.TensorTy[d], stms) = let
598                    val layout = Env.layoutVec env d
599                    fun mkVecs (args, w::ws) = let
600                        (* take arguments from args to build a vector value of width w; pad as
601                         * necessary.
602                         *)
603                          fun take (0, args, es) = T.E_Vec(w, w, List.rev es) :: mkVecs (args, ws)
604                            | take (i, [], es) = if #padded layout andalso null ws
605                                then [T.E_Vec(w-i, w, List.rev es)]
606                                else raise Fail "too few arguments for CONS"
607                            | take (i, arg::args, es) = take (i-1, args, arg :: es)
608                          in
609                            take (w, args, [])
610                          end
611                      | mkVecs ([], []) = []
612                      | mkVecs (_, []) = raise Fail "too many arguments for CONS"
613                    val es = mkVecs (args, #pieces layout)
614                    in
615                      case eqClassRepOf(env, lhs)
616                       of NOEQ => if (V.useCount lhs > 1)
617                            then let
618                              val vs = U.newVectorVars layout
619                              in
620                                Env.bindVar (env, lhs, Env.VEC(layout, List.map T.E_Var vs));
621                                ListPair.foldl (fn (v, e, stms) => mkDefn(v, e)::stms) stms (vs, es)
622                              end
623                            else (Env.bindVar(env, lhs, Env.VEC(layout, es)); stms)
624                        | VEC xs =>
625                            ListPair.foldl (fn (x, e, stms) => mkAssign(x, e)::stms) stms (xs, es)
626                        | _ => raise Fail "inconsistent"
627                      (* end case *)
628                    end
629                | bindCons (args, ty as Ty.TensorTy _, stms) = let
630                    val ty = U.trType ty
631                    val cons = T.E_Cons(args, ty)
632                    in
633                      case eqClassRepOf(env, lhs)
634                       of NOEQ => if (V.useCount lhs > 1)
635                            then mkDefn (newMemLocal (env, lhs), cons) :: stms
636                            else (
637                              Env.bindVar (env, lhs, Env.RHS(ty, cons));
638                              stms)
639                        | VAR x => mkAssign (x, cons) :: stms
640                        | VEC xs => raise Fail "inconsistent"
641                      (* end case *)
642                    end
643            in            in
644              case rhs              case rhs
645               of IR.GLOBAL x => ??               of IR.GLOBAL x => bindSimple (T.E_Global(mkGlobalVar x), stms)
646                | IR.STATE x => ??                | IR.STATE(NONE, fld) =>
647                | IR.VAR x => ??                    bindSimple (T.E_State(NONE, getStateVar fld), stms)
648                | IR.LIT lit => ??                | IR.STATE(SOME x, fld) => let
649                | IR.OP(rator, args) => ??                    val (arg, stms) = simpleArg env (x, stms)
650                | IR.CONS(args, ty) => ??                    in
651                | IR.SEQ(args, ty) => ??                      bindSimple (T.E_State(SOME arg, getStateVar fld), stms)
652                | IR.EINAPP _ => raise Fail "unexpected EINAPP in LowIR code"                    end
653                  | IR.VAR x => (case eqClassRepOf(env, lhs)
654                       of NOEQ => (Env.bindVar(env, lhs, useVar env x); stms)
655                        | VAR x' => (case useVar env x
656                             of Env.RHS(_, e) => mkAssign' (x', e) :: stms
657                              | Env.TREE e => mkAssign' (x', e) :: stms
658                            (* end case *))
659                        | VEC xs => let
660                            val (_, es, stms') = vectorArg (env, x)
661                            val stms = stms' @ stms
662                            in
663                              ListPair.foldl
664                                (fn (x, e, stms) => mkAssign' (x, e) :: stms)
665                                  stms (xs, es)
666                            end
667                      (* end case *))
668                  | IR.LIT lit => bindSimple (T.E_Lit lit, stms)
669                  | IR.OP(Op.EigenVals2x2, [x]) => trEigenVals (env, lhs, TOp.EigenVals2x2, x, stms)
670                  | IR.OP(Op.EigenVals3x3, [x]) => trEigenVals (env, lhs, TOp.EigenVals3x3, x, stms)
671                  | IR.OP(Op.Zero(ty as Ty.TensorTy dd), []) => let
672                      val z = T.E_Lit(Literal.Real(RealLit.zero false))
673                      val sz = List.foldl Int.* 1 dd
674                      in
675                        bindCons (List.tabulate(sz, fn _ => z), ty, stms)
676                      end
677                  | IR.OP(Op.LoadSeq(ty, file), []) => let
678                      val lhs = newLocal (env, getLHS ())
679                      in
680                        T.S_LoadNrrd(lhs, U.toAPIType ty, file) :: stms
681                      end
682                  | IR.OP(Op.LoadImage(ty, file), []) => let
683                      val lhs = newLocal (env, getLHS ())
684                      in
685                        T.S_LoadNrrd(lhs, U.toAPIType ty, file) :: stms
686                      end
687                  | IR.OP(rator, args) => let
688                      val (rhs, stms') = trOp (env, rator, args)
689                      val stms = stms' @ stms
690                      val emitBind = (V.useCount lhs > 1) orelse not(Env.isInlineOp env rator)
691                      in
692                        case (rhs, eqClassRepOf(env, lhs), emitBind)
693                         of (_, NOEQ, false) => (Env.bindVar (env, lhs, rhs); stms)
694                          | (Env.TREE e, NOEQ, true) => mkDefn'(newLocal(env, lhs), e) :: stms
695                          | (Env.TREE e, VAR x', _) => mkAssign'(x', e) :: stms
696                          | (Env.VEC(layout, es), NOEQ, true) => let
697                              val vs = U.newVectorVars layout
698                              in
699                                Env.bindVar (env, lhs, Env.VEC(layout, List.map T.E_Var vs));
700                                ListPair.foldl (fn (v, e, stms) => mkDefn(v, e)::stms) stms (vs, es)
701                              end
702                          | (Env.VEC(layout, es), VEC xs, _) =>
703                              ListPair.foldl (fn (x, e, stms) => mkAssign(x, e)::stms) stms (xs, es)
704                          | _ => raise Fail "inconsistent"
705              (* end case *)              (* end case *)
706            end            end
707                  | IR.CONS(args, ty) => let
708                      val (es, stms') = simpleArgs (env, args)
709                      in
710                        bindCons (es, ty, stms' @ stms)
711                      end
712                  | IR.SEQ(args, ty) => let
713                      val (es, stms') = singleArgs (env, args)
714                      val stms = stms' @ stms
715                      val ty = U.trType ty
716                    (* if we are dealing with a sequence of tensors, then we need to copy references *)
717                      val es = (case ty
718                             of TTy.SeqTy(TTy.TensorTy _, _) => List.map mkDeref es
719                              | _ => es
720                            (* end case *))
721                      val seq = T.E_Seq(es, ty)
722                      in
723                        case eqClassRepOf(env, lhs)
724                         of NOEQ => if (V.useCount lhs > 1)
725                              then mkDefn (newMemLocal (env, lhs), seq) :: stms
726                              else (
727                                Env.bindVar (env, lhs, Env.RHS(ty, seq));
728                                stms)
729                          | VAR x => mkAssign (x, seq) :: stms
730                          | VEC xs => raise Fail "inconsistent"
731                        (* end case *)
732                      end
733                  | IR.APPLY(f, args) => let
734                      val (es, stms') = singleArgs (env, args)
735                      in
736                        Env.bindVar (env, lhs, Env.TREE(T.E_Apply(getFuncVar f, es)));
737                        stms' @ stms
738                      end
739                  | rhs => raise Fail(concat["unexpected ", IR.RHS.toString rhs, " in LowIR code"])
740                (* end case *)
741              end
742    handle ex => (
743    print(concat["trAssign: ", V.toString lhs, " = ", IR.RHS.toString rhs, "\n"]);
744    raise ex)
745    
746    (* In order to reconstruct the block-structure from the CFG, we keep a stack of open ifs.    (* In order to reconstruct the block-structure from the CFG, we keep a stack of open ifs.
747     * the items on this stack distinguish between when we are processing the then and else     * the items on this stack distinguish between when we are processing the then and else
# Line 231  Line 758 
758       *)       *)
759        | ELSE_BR of T.stm list * T.exp * T.stm list * IR.node_kind        | ELSE_BR of T.stm list * T.exp * T.stm list * IR.node_kind
760    
761      fun trCFGWithEnv (env, prefix, cfg) = let      fun trCFGWithEnv (env, cfg) = let
762            fun useScalar x = (case Env.useVar env x            fun useScalar x = (case useVar env x
763                   of Env.TREE e => e                   of Env.RHS(_, e) => e
764                      | Env.TREE e => e
765                    | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)                    | _ => raise Fail("expected scalar binding for " ^ V.toString x)
766                  (* end case *))                  (* end case *))
767            (* analyze the CFG *)
768            val _ = UnifyVars.analyze cfg            val _ = UnifyVars.analyze cfg
769          (* join (env, stk, stms, k): handle a control-flow join, where env is the            val _ = AssignTypes.analyze cfg
770            (* join (stk, stms, k): handle a control-flow join, where env is the
771           * current environment, stk is the stack of open ifs (the top of stk specifies           * current environment, stk is the stack of open ifs (the top of stk specifies
772           * which branch we are in), stms are the TreeIL statements preceding the join           * which branch we are in), stms are the TreeIL statements preceding the join
773           * on the current path, and k is the kind of the join node (either JOIN or EXIT).           * on the current path, and k is the kind of the join node (either JOIN or EXIT).
774           *)           *)
775            fun join (env, [], _, IR.JOIN _) = raise Fail "JOIN with no open if"            fun join ([], _, IR.JOIN _) = raise Fail "JOIN with no open if"
776              | join (env, [], stms, _) = Env.endScope (env, prefix @ List.rev stms)              | join ([], stms, _) = mkBlock (List.rev stms)
777              | join (env, THEN_BR(stms1, cond, elseBr)::stk, thenBlk, k) = let              | join (THEN_BR(stms1, cond, elseBr)::stk, thenBlk, k) = let
778                  val (env, thenBlk) = flushPending (env, thenBlk)                  val thenBlk = Env.flushPending (env, thenBlk)
779                  in                  in
780                    doNode (env, elseBr, ELSE_BR(stms1, cond, thenBlk, k)::stk, [])                    doNode (elseBr, ELSE_BR(stms1, cond, thenBlk, k)::stk, [])
781                  end                  end
782              | join (env, ELSE_BR(stms, cond, thenBlk, k1)::stk, elseBlk, k2) = let              | join (ELSE_BR(stms, cond, thenBlk, k1)::stk, elseBlk, k2) = let
783                  val (env, elseBlk) = Env.flushPending (env, elseBlk)                  val elseBlk = Env.flushPending (env, elseBlk)
784                  in                  in
785                    case (k1, k2)                    case (k1, k2)
786                     of (IR.JOIN{phis, succ, ...}, IR.JOIN _) => let                     of (IR.JOIN{succ, ...}, IR.JOIN _) => let
                         val (env, [thenBlk, elseBlk]) =  
                               List.foldl doPhi (env, [thenBlk, elseBlk]) (!phis)  
787                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
788                          in                          in
789                            doNode (env, !succ, stk, stm::stms)                            doNode (!succ, stk, stm::stms)
790                          end                          end
791                      | (IR.JOIN{phis, succ, ...}, _) => let                      | (IR.JOIN{succ, ...}, _) => let
                         val (env, [thenBlk]) = List.foldl doPhi (env, [thenBlk]) (!phis)  
792                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
793                          in                          in
794                            doNode (env, !succ, stk, stm::stms)                            doNode (!succ, stk, stm::stms)
795                          end                          end
796                      | (_, IR.JOIN{phis, succ, ...}) => let                      | (_, IR.JOIN{succ, ...}) => let
                         val (env, [elseBlk]) = List.foldl doPhi (env, [elseBlk]) (!phis)  
797                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
798                          in                          in
799                            doNode (env, !succ, stk, stm::stms)                            doNode (!succ, stk, stm::stms)
800                          end                          end
801                      | (_, _) => let                      | (_, _) => let
802                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)                          val stm = mkIf(cond, List.rev thenBlk, List.rev elseBlk)
803                          in                          in
804                            Env.endScope (env, prefix @ List.rev(stm::stms))                            mkBlock (List.rev(stm::stms))
805                          end                          end
806                    (* end case *)                    (* end case *)
807                  end                  end
808            and doNode (env, nd : IR.node, ifStk : open_if list, stms) = (case IR.Node.kind nd            and doNode (nd : IR.node, ifStk : open_if list, stms) = (case IR.Node.kind nd
809                   of IR.NULL => raise Fail "unexpected NULL"                   of IR.NULL => raise Fail "unexpected NULL"
810                    | IR.ENTRY{succ} => doNode (env, !succ, ifStk, stms)                    | IR.ENTRY{succ} => doNode (!succ, ifStk, stms)
811                    | k as IR.JOIN _ => join (env, ifStk, stms, k)                    | k as IR.JOIN _ => join (ifStk, stms, k)
812                    | IR.COND{cond, trueBranch, falseBranch, ...} => let                    | IR.COND{cond, trueBranch, falseBranch, ...} => let
813                        val cond = useScalar (!cond)                        val cond = useScalar (!cond)
814                        val (env, stms) = flushPending (env, stms)                        val stms = Env.flushPending (env, stms)
815                        in                        in
816                          doNode (env, !trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])                          doNode (!trueBranch, THEN_BR(stms, cond, !falseBranch)::ifStk, [])
817                        end                        end
818                    | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let                    | IR.FOREACH{var, src, bodyEntry, succ, ...} => let
819                        val src = useScalar (!src)                        val var' = U.newIterVar var
820                        val var = ??                        val _ = Env.bindSimple (env, var, T.E_Var var')
821                        val (env, stms) = flushPending (env, stms)                      (* note that the flatten phase on LowIR should guarantee that each
822                        val body = doNode (env, !bodyEntry, [], [])                       * FOREACH node that takes a Range argument has its own instance of
823                        val stm = T.S_Foreach(var, src, body)                       * the Range expression.
824                         * Note also that we resolve the src scalar before processing the body
825                         * of the loop so that any nested flushPendings do not cause Range
826                         * bindings to be flushed.
827                         *)
828                          val mkStm = (case useScalar(!src)
829                                 of T.E_Op(TOp.Range, [lo, hi]) =>
830                                      (fn body => T.S_For(var', lo, hi, body))
831                                  | e =>
832                                      (fn body => T.S_Foreach(var', e, body))
833                                (* end case *))
834                          val stms = Env.flushPending (env, stms)
835                          val stm = mkStm (doNode (!bodyEntry, [], []))
836                        in                        in
837                          doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm::stms)
838                        end                        end
839                    | IR.NEXT _ => Env.endScope (env, List.rev stms)                    | IR.NEXT _ => mkBlock (List.rev stms)
840                    | IR.COM {text, succ, ...} =>                    | IR.COM {text, succ, ...} =>
841                        doNode (env, !succ, ifStk, T.S_Comment text :: stms)                        doNode (!succ, ifStk, T.S_Comment text :: stms)
842                    | IR.ASSIGN{stm=(lhs, rhs), succ, ...} => let                    | IR.ASSIGN{stm=(lhs, rhs), succ, ...} =>
843                        val (env, stms') = doAssign (env, lhs, rhs)                        doNode (!succ, ifStk, trAssign (env, lhs, rhs, stms))
844                      | IR.MASSIGN{stm=([], Op.Print tys, xs), succ, ...} => let
845                          val (es, stms') = singleArgs (env, xs)
846                        (* translate TensorTy to TensorRefTy in the type list *)
847                          fun trType (Ty.TensorTy(shp as _::_)) = TTy.TensorRefTy shp
848                            | trType ty = U.trType ty
849                          val tys = List.map trType tys
850                          val stm = T.S_Print(tys, List.map mkRef es)
851                          in
852                            doNode (!succ, ifStk, stm :: List.revAppend (stms', stms))
853                          end
854                      | IR.MASSIGN{stm=([vals, vecs], Op.EigenVecs2x2, [x]), succ, ...} =>
855                          doNode (
856                            !succ, ifStk,
857                            trEigenVecs (env, vals, vecs, TOp.EigenVecs2x2, x, stms))
858                      | IR.MASSIGN{stm=([vals, vecs], Op.EigenVecs3x3, [x]), succ, ...} =>
859                          doNode (
860                            !succ, ifStk,
861                            trEigenVecs (env, vals, vecs, TOp.EigenVecs3x3, x, stms))
862                      | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => raise Fail(concat[
863                            "unexepected operator ", Op.toString rator, " for MASSIGN"
864                          ])
865                      | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let
866                          val gv = mkGlobalVar lhs
867                          fun mkGAssign (gv, e) = T.S_GAssign(gv, mkAssignRHS(TGV.ty gv, e))
868                          val stm = (case useVar env rhs
869                                 of Env.RHS(_, e) => mkGAssign(gv, e)
870                                  | Env.TREE e => mkGAssign(gv, e)
871                                  | Env.VEC(layout, es) => let
872                                      val tmp = U.newTempVar("_arg", TTy.TensorTy[#wid layout])
873                        in                        in
874                          doNode (env, !succ, ifStk, stms' @ stms)                                      T.S_GAssign(gv, T.E_Pack(layout, es))
875                        end                        end
876                    | IR.MASSIGN{stm=(ys, rator, xs), succ, ...} => let                              (* end case *))
                       fun doit () = let  
                             fun doLHSVar (y, (env, ys)) = let  
                                   val t = newLocal y  
877                                    in                                    in
878                                      (rename (addLocal(env, t), y, t), t::ys)                          doNode (!succ, ifStk, stm :: stms)
879                                    end                                    end
880                              val (env, ys) = List.foldr doLHSVar (env, []) ys                    | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => let
881  (* FIXME: need to translate the operator *)                        val (es, stms') = singleArgs (env, args)
882                              val exp = T.E_Op(rator, List.map (useVar env) xs)                        val stm = T.S_New(strand, es)
                             val stm = T.S_Assign(ys, exp)  
883                              in                              in
884                                doNode (env, !succ, ifStk, stm :: stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm :: List.revAppend (stms', stms))
885                              end                              end
886                      | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let
887                          val sv = getStateVar lhs
888                          fun mkSAssign (sv, e) = T.S_Save(sv, mkAssignRHS(TSV.ty sv, e))
889                          val stm = (case useVar env rhs
890                                 of Env.RHS(_, e) => mkSAssign(sv, e)
891                                  | Env.TREE e => mkSAssign(sv, e)
892                                  | Env.VEC(layout, es) => let
893                                      val tmp = U.newTempVar("_arg", TTy.TensorTy[#wid layout])
894                        in                        in
895                          case rator                                      T.S_Save(sv, T.E_Pack(layout, es))
                          of Op.Print _ => if Target.supportsPrinting()  
                               then doit ()  
                               else doNode (env, !succ, ifStk, stms)  
                           | _ => doit()  
                         (* end case *)  
896                        end                        end
                   | IR.GASSIGN{lhs, rhs, succ, ...} => let  
                       val stm = (case useAsInput(env, rhs)  
                              of NONE => T.S_GAssign(getGlobalVar lhs, useVar env rhs)  
                               | SOME mkStm => mkStm(getGlobalVar lhs)  
897                              (* end case *))                              (* end case *))
898                        in                        in
899                          doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)                          doNode (!succ, ifStk, stm :: stms)
                       end  
                   | IR.NEW{strand, args, succ, ...} => raise Fail "NEW unimplemented"  
                   | IR.SAVE{lhs, rhs, succ, ...} => let  
                       val stm = T.S_Save([getStateVar lhs], useVar env rhs)  
                       in  
                         doNode (env, !succ, ifStk, stm::stms)  
900                        end                        end
901                    | k as IR.EXIT{kind, succ, ...} => (case (!succ, kind)                    | k as IR.EXIT{kind, succ, ...} => (case (!succ, kind)
902                         of (NONE, ExitKind.RETURN) => let                         of (NONE, ExitKind.RETURN NONE) => join (ifStk, stms, k)
903                              val suffix = [T.S_Exit]                          | (NONE, ExitKind.RETURN(SOME x)) => let
904                                val (e', stms) = singleArg env (x, stms)
905                              in                              in
906                                Env.endScope (env, prefix @ List.revAppend(stms, suffix))                                join (ifStk, T.S_Return e' :: stms, k)
                             end  
                         | (NONE, ExitKind.ACTIVE) => let  
                             val suffix = [T.S_Active]  
                             in  
                               Env.endScope  (env, prefix @ List.revAppend(stms, suffix))  
907                              end                              end
908                            | (NONE, ExitKind.ACTIVE) => join (ifStk, T.S_Active :: stms, k)
909                          | (NONE, ExitKind.STABILIZE) => let                          | (NONE, ExitKind.STABILIZE) => let
910                              val stms = T.S_Stabilize :: stms                              val stms = T.S_Stabilize :: stms
911                              in                              in
912                                join (env, ifStk, stms, k)                                join (ifStk, stms, k)
913                              end                              end
914                          | (NONE, ExitKind.DIE) => join (env, ifStk, T.S_Die :: stms, k)                          | (NONE, ExitKind.DIE) => join (ifStk, T.S_Die :: stms, k)
915                          | (NONE, ExitKind.UNREACHABLE) => join (env, ifStk, stms, k)                          | (NONE, ExitKind.UNREACHABLE) => join (ifStk, stms, k)
916                          | (SOME nd, ExitKind.ACTIVE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Active :: stms)                          | (SOME nd, ExitKind.RETURN NONE) => doNode (nd, ifStk, stms)
917                          | (SOME nd, ExitKind.STABILIZE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Stabilize :: stms)                          | (SOME nd, ExitKind.RETURN(SOME x)) => let
918                          | (SOME nd, ExitKind.DIE) => doNode (env, nd, ifStk, T.S_Die :: stms)                              val (e', stms) = singleArg env (x, stms)
919                          | (SOME nd, ExitKind.UNREACHABLE) => doNode (env, nd, ifStk, stms)                              in
920                          | _ => raise Fail("unexpected continuation edge from "^IR.Node.toString nd)                                doNode (nd, ifStk, T.S_Return e' :: stms)
921                                end
922                            | (SOME nd, ExitKind.ACTIVE) => doNode (nd, ifStk, T.S_Active :: stms)
923                            | (SOME nd, ExitKind.STABILIZE) => doNode (nd, ifStk, T.S_Stabilize :: stms)
924                            | (SOME nd, ExitKind.DIE) => doNode (nd, ifStk, T.S_Die :: stms)
925                            | (SOME nd, ExitKind.UNREACHABLE) => doNode (nd, ifStk, stms)
926                        (* end case *))                        (* end case *))
927                  (* end case *))                  (* end case *))
928            in            in
929              doNode (Env.new(), CFG.entry cfg, [], [])              doNode (IR.CFG.entry cfg, [], [])
930            end            end
931    
932      fun trCFG (prefix, cfg) = trCFGWithEnv (Env.new(), prefix, cfg)      fun trCFG info cfg = ScopeVars.assignScopes ([], trCFGWithEnv (Env.new info, cfg))
933    
934      fun trStrand strand = let    (* Convert a user-defined function.  We need to check for language features
935       * that require the world pointer (e.g., printing) and for references to global variables.
936       *)
937        fun trFunc info (IR.Func{name, params, body}) = let
938              val params' = List.map U.newParamVar params
939              val env = Env.new info
940              val _ = ListPair.appEq
941                        (fn (x, x') => Env.bindSimple (env, x, T.E_Var x'))
942                          (params, params')
943              val body' = ScopeVars.assignScopes (params', trCFGWithEnv (env, body))
944              val {needsWorld, usesGlobals} = Util.analyzeBlock body'
945              val name' = mkFuncVar (name, needsWorld, usesGlobals)
946              in
947                T.Func{name = name', params = params', body = body'}
948              end
949    
950      (* Build a strand method from a TreeIR block.  We need to check for language features
951       * that require the world pointer (e.g., printing) and for references to global variables.
952       *)
953        fun mkMethod body = let
954              val {needsWorld, usesGlobals} = Util.analyzeBlock body
955              in
956                T.Method{needsW = needsWorld, hasG = usesGlobals, body = body}
957              end
958    
959        fun trStrand info strand = let
960              val trMethod = mkMethod o trCFG info
961            val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand            val IR.Strand{name, params, state, stateInit, initM, updateM, stabilizeM} = strand
962            val params' = List.map newParam params            val params' = List.map U.newParamVar params
           val env = ListPair.foldlEq  
                 (fn (x, x', env) => rename(env, x, x')) ?? (params, params')  
963            val state' = List.map getStateVar state            val state' = List.map getStateVar state
964              val stateInit' = let
965                    val env = Env.new info
966                    in
967                      ListPair.appEq
968                        (fn (x, x') => Env.bindSimple (env, x, T.E_Var x'))
969                          (params, params');
970                      mkMethod (ScopeVars.assignScopes (params', trCFGWithEnv (env, stateInit)))
971                    end
972            in            in
973              T.Strand{              T.Strand{
974                  name = name,                  name = name,
975                  params = params',                  params = params',
976                  state = state',                  state = state',
977                  stateInit = trCFGWithEnv (env, stateInit),                  stateInit = stateInit',
978                  initM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) initM,                  initM = Option.map trMethod initM,
979                  updateM = trCFG ([], updateM),                  updateM = trMethod updateM,
980                  stabilizeM = Option.map (fn cfg => trCFG ([], cfg)) stabilizeM                  stabilizeM = Option.map trMethod stabilizeM
981                }                }
982            end            end
983    
984      fun translate (prog, vecLayout) = let      fun translate (prog, info) = let
985            (* first step is to flatten any nested CONS nodes *)
986              val prog = Flatten.transform prog
987            val LowIR.Program{            val LowIR.Program{
988                    props, consts, inputs, constInit, globals, globalInit, strand, create, update                    props, consts, inputs, constInit, globals,
989                      funcs, globInit, strand, create, init, update
990                  } = prog                  } = prog
991              val trCFG = trCFG info
992            in            in
993              TreeIR.Program{              TreeIR.Program{
994                  props = props,                  props = props,
995                  consts = ??,                  target = info,
996                  inputs = ??,                  consts = List.map mkGlobalVar consts,
997                  constInit = ??,                  inputs = List.map (Inputs.map mkGlobalVar) inputs,
998                  globals = ??,                  constInit = trCFG constInit,
999                  globalInit = ??,                  globals = List.map mkGlobalVar globals,
1000                  strand = ??,                  funcs = List.map (trFunc info) funcs,
1001                  create = ??,                  globInit = trCFG globInit,
1002                  update = ??                  strand = trStrand info strand,
1003                    create = Create.map trCFG create,
1004                    init = Option.map trCFG init,
1005                    update = Option.map trCFG update
1006                }                }
1007            end            end
1008    

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