Added a pragma {-# NOVECTORISE f #-} that suppresses vectorisation of toplevel variab...
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index b4b383e..35ddd9d 100644 (file)
@@ -1,6 +1,5 @@
-{-# OPTIONS -fno-warn-missing-signatures #-}
 
-module Vectorise( vectorise )
+module Vectorise ( vectorise )
 where
 
 import Vectorise.Type.Env
@@ -13,15 +12,15 @@ import Vectorise.Env
 import Vectorise.Monad
 
 import HscTypes hiding      ( MonadThings(..) )
-import Module               ( PackageId )
-import CoreSyn
 import CoreUnfold           ( mkInlineUnfolding )
 import CoreFVs
+import PprCore
+import CoreSyn
 import CoreMonad            ( CoreM, getHscEnv )
-import FamInstEnv           ( extendFamInstEnvList )
-import Var
+import Type
 import Id
 import OccName
+import DynFlags
 import BasicTypes           ( isLoopBreaker )
 import Outputable
 import Util                 ( zipLazy )
@@ -29,183 +28,267 @@ import MonadUtils
 
 import Control.Monad
 
-debug          = False
-dtrace s x     = if debug then pprTrace "Vectorise" s x else x
 
 -- | Vectorise a single module.
---   Takes the package containing the DPH backend we're using. Eg either dph-par or dph-seq.
-vectorise :: PackageId -> ModGuts -> CoreM ModGuts
-vectorise backend guts 
- = do hsc_env <- getHscEnv
-      liftIO $ vectoriseIO backend hsc_env guts
-
-
--- | Vectorise a single monad, given its HscEnv (code gen environment).
-vectoriseIO :: PackageId -> HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
-vectoriseIO backend hsc_env guts
- = do -- Get information about currently loaded external packages.
-      eps <- hscEPS hsc_env
+--
+vectorise :: ModGuts -> CoreM ModGuts
+vectorise guts
+ = do { hsc_env <- getHscEnv
+      ; liftIO $ vectoriseIO hsc_env guts
+      }
 
-      -- Combine vectorisation info from the current module, and external ones.
-      let info = hptVectInfo hsc_env `plusVectInfo` eps_vect_info eps
+-- | Vectorise a single monad, given the dynamic compiler flags and HscEnv.
+--
+vectoriseIO :: HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
+vectoriseIO hsc_env guts
+ = do {   -- Get information about currently loaded external packages.
+      ; eps <- hscEPS hsc_env
 
-      -- Run the main VM computation.
-      Just (info', guts') <- initV backend hsc_env guts info (vectModule guts)
-      return (guts' { mg_vect_info = info' })
+          -- Combine vectorisation info from the current module, and external ones.
+      ; let info = hptVectInfo hsc_env `plusVectInfo` eps_vect_info eps
 
+          -- Run the main VM computation.
+      ; Just (info', guts') <- initV hsc_env guts info (vectModule guts)
+      ; return (guts' { mg_vect_info = info' })
+      }
 
 -- | Vectorise a single module, in the VM monad.
+--
 vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
-vectModule guts
- = do -- Vectorise the type environment.
-      -- This may add new TyCons and DataCons.
-      -- TODO: What new binds do we get back here?
-      (types', fam_insts, tc_binds) <- vectTypeEnv (mg_types guts)
-
-      -- TODO: What is this?
-      let fam_inst_env' = extendFamInstEnvList (mg_fam_inst_env guts) fam_insts
-      updGEnv (setFamInstEnv fam_inst_env')
+vectModule guts@(ModGuts { mg_types     = types
+                         , mg_binds     = binds
+                         , mg_fam_insts = fam_insts
+                         })
+ = do { dumpOptVt Opt_D_dump_vt_trace "Before vectorisation" $ 
+          pprCoreBindings binds
+          -- Vectorise the type environment.
+          -- This may add new TyCons and DataCons.
+      ; (types', new_fam_insts, tc_binds) <- vectTypeEnv types
+
+      ; (_, fam_inst_env) <- readGEnv global_fam_inst_env
 
       -- dicts   <- mapM buildPADict pa_insts
       -- workers <- mapM vectDataConWorkers pa_insts
 
-      -- Vectorise all the top level bindings.
-      binds'  <- mapM vectTopBind (mg_binds guts)
-
-      return $ guts { mg_types        = types'
-                    , mg_binds        = Rec tc_binds : binds'
-                    , mg_fam_inst_env = fam_inst_env'
-                    , mg_fam_insts    = mg_fam_insts guts ++ fam_insts
-                    }
+          -- Vectorise all the top level bindings.
+      ; binds'  <- mapM vectTopBind binds
 
+      ; return $ guts { mg_types        = types'
+                      , mg_binds        = Rec tc_binds : binds'
+                      , mg_fam_inst_env = fam_inst_env
+                      , mg_fam_insts    = fam_insts ++ new_fam_insts
+                      }
+      }
 
--- | Try to vectorise a top-level binding.
---   If it doesn't vectorise then return it unharmed.
+-- |Try to vectorise a top-level binding.  If it doesn't vectorise then return it unharmed.
 --
---   For example, for the binding 
+-- For example, for the binding 
 --
---   @  
---      foo :: Int -> Int
---      foo = \x -> x + x
---   @
---  
---   we get
---   @
---      foo  :: Int -> Int
---      foo  = \x -> vfoo $: x                  
--- 
---      v_foo :: Closure void vfoo lfoo
---      v_foo = closure vfoo lfoo void        
--- 
---      vfoo :: Void -> Int -> Int
---      vfoo = ...
+-- @  
+--    foo :: Int -> Int
+--    foo = \x -> x + x
+-- @
 --
---      lfoo :: PData Void -> PData Int -> PData Int
---      lfoo = ...
---   @ 
+-- we get
+-- @
+--    foo  :: Int -> Int
+--    foo  = \x -> vfoo $: x                  
 --
---   @vfoo@ is the "vectorised", or scalar, version that does the same as the original
---   function foo, but takes an explicit environment.
--- 
---   @lfoo@ is the "lifted" version that works on arrays.
+--    v_foo :: Closure void vfoo lfoo
+--    v_foo = closure vfoo lfoo void        
+--
+--    vfoo :: Void -> Int -> Int
+--    vfoo = ...
+--
+--    lfoo :: PData Void -> PData Int -> PData Int
+--    lfoo = ...
+-- @ 
+--
+-- @vfoo@ is the "vectorised", or scalar, version that does the same as the original
+-- function foo, but takes an explicit environment.
+--
+-- @lfoo@ is the "lifted" version that works on arrays.
 --
---   @v_foo@ combines both of these into a `Closure` that also contains the
---   environment.
+-- @v_foo@ combines both of these into a `Closure` that also contains the
+-- environment.
 --
---   The original binding @foo@ is rewritten to call the vectorised version
---   present in the closure.
+-- The original binding @foo@ is rewritten to call the vectorised version
+-- present in the closure.
+--
+-- Vectorisation may be surpressed by annotating a binding with a 'NOVECTORISE' pragma.  If this
+-- pragma is used in a group of mutually recursive bindings, either all or no binding must have
+-- the pragma.  If only some bindings are annotated, a fatal error is being raised.
+-- FIXME: Once we support partial vectorisation, we may be able to vectorise parts of a group, or
+--   we may emit a warning and refrain from vectorising the entire group.
 --
 vectTopBind :: CoreBind -> VM CoreBind
 vectTopBind b@(NonRec var expr)
- = do
-      (inline, expr')  <- vectTopRhs var expr
-      var'             <- vectTopBinder var inline expr'
-
-      -- Vectorising the body may create other top-level bindings.
-      hs       <- takeHoisted
-
-      -- To get the same functionality as the original body we project
-      -- out its vectorised version from the closure.
-      cexpr    <- tryConvert var var' expr
-
-      return . Rec $ (var, cexpr) : (var', expr') : hs
-  `orElseV`
-    return b
-
+  = unlessNoVectDecl $
+      do {   -- Vectorise the right-hand side, create an appropriate top-level binding and add it
+             -- to the vectorisation map.
+         ; (inline, isScalar, expr') <- vectTopRhs [] var expr
+         ; var' <- vectTopBinder var inline expr'
+         ; when isScalar $ 
+             addGlobalScalar var
+             -- We replace the original top-level binding by a value projected from the vectorised
+             -- closure and add any newly created hoisted top-level bindings.
+         ; cexpr <- tryConvert var var' expr
+         ; hs <- takeHoisted
+         ; return . Rec $ (var, cexpr) : (var', expr') : hs
+         }
+     `orElseV`
+       return b
+  where
+    unlessNoVectDecl vectorise
+      = do { hasNoVectDecl <- noVectDecl var
+           ; when hasNoVectDecl $
+               traceVt "NOVECTORISE" $ ppr var
+           ; if hasNoVectDecl then return b else vectorise
+           }
 vectTopBind b@(Rec bs)
- = do
-      (vars', _, exprs') 
-       <- fixV $ \ ~(_, inlines, rhss) ->
-            do vars' <- sequence [vectTopBinder var inline rhs
+  = unlessSomeNoVectDecl $
+      do { (vars', _, exprs', hs) <- fixV $ 
+             \ ~(_, inlines, rhss, _) ->
+               do {   -- Vectorise the right-hand sides, create an appropriate top-level bindings
+                      -- and add them to the vectorisation map.
+                  ; vars' <- sequence [vectTopBinder var inline rhs
                                       | (var, ~(inline, rhs)) <- zipLazy vars (zip inlines rhss)]
-               (inlines', exprs') 
-                     <- mapAndUnzipM (uncurry vectTopRhs) bs
-
-               return (vars', inlines', exprs')
-
-      hs     <- takeHoisted
-      cexprs <- sequence $ zipWith3 tryConvert vars vars' exprs
-      return . Rec $ zip vars cexprs ++ zip vars' exprs' ++ hs
-  `orElseV`
-    return b
+                  ; (inlines, areScalars, exprs') <- mapAndUnzip3M (uncurry $ vectTopRhs vars) bs
+                  ; hs <- takeHoisted
+                  ; if and areScalars
+                    then      -- (1) Entire recursive group is scalar
+                              --      => add all variables to the global set of scalars
+                         do { mapM_ addGlobalScalar vars
+                            ; return (vars', inlines, exprs', hs)
+                            }
+                    else      -- (2) At least one binding is not scalar
+                              --     => vectorise again with empty set of local scalars
+                         do { (inlines, _, exprs') <- mapAndUnzip3M (uncurry $ vectTopRhs []) bs
+                            ; hs <- takeHoisted
+                            ; return (vars', inlines, exprs', hs)
+                            }
+                  }
+                       
+             -- Replace the original top-level bindings by a values projected from the vectorised
+             -- closures and add any newly created hoisted top-level bindings to the group.
+         ; cexprs <- sequence $ zipWith3 tryConvert vars vars' exprs
+         ; return . Rec $ zip vars cexprs ++ zip vars' exprs' ++ hs
+         }
+     `orElseV`
+       return b    
   where
     (vars, exprs) = unzip bs
 
-
+    unlessSomeNoVectDecl vectorise
+      = do { hasNoVectDecls <- mapM noVectDecl vars
+           ; when (and hasNoVectDecls) $
+               traceVt "NOVECTORISE" $ ppr vars
+           ; if and hasNoVectDecls 
+             then return b                              -- all bindings have 'NOVECTORISE'
+             else if or hasNoVectDecls 
+             then cantVectorise noVectoriseErr (ppr b)  -- some (but not all) have 'NOVECTORISE'
+             else vectorise                             -- no binding has a 'NOVECTORISE' decl
+           }
+    noVectoriseErr = "NOVECTORISE must be used on all or no bindings of a recursive group"
+     
 -- | Make the vectorised version of this top level binder, and add the mapping
 --   between it and the original to the state. For some binder @foo@ the vectorised
 --   version is @$v_foo@
 --
---   NOTE: vectTopBinder *MUST* be lazy in inline and expr because of how it is
---   used inside of fixV in vectTopBind
-vectTopBinder 
-       :: Var          -- ^ Name of the binding.
-       -> Inline       -- ^ Whether it should be inlined, used to annotate it.
-       -> CoreExpr     -- ^ RHS of the binding, used to set the `Unfolding` of the returned `Var`.
-       -> VM Var       -- ^ Name of the vectorised binding.
-
+--   NOTE: 'vectTopBinder' *MUST* be lazy in inline and expr because of how it is
+--   used inside of 'fixV' in 'vectTopBind'.
+--
+vectTopBinder :: Var      -- ^ Name of the binding.
+              -> Inline   -- ^ Whether it should be inlined, used to annotate it.
+              -> CoreExpr -- ^ RHS of binding, used to set the 'Unfolding' of the returned 'Var'.
+              -> VM Var   -- ^ Name of the vectorised binding.
 vectTopBinder var inline expr
- = do
-      -- Vectorise the type attached to the var.
-      vty  <- vectType (idType var)
-
-      -- Make the vectorised version of binding's name, and set the unfolding used for inlining.
-      var' <- liftM (`setIdUnfoldingLazily` unfolding) 
-           $  cloneId mkVectOcc var vty
-
-      -- Add the mapping between the plain and vectorised name to the state.
-      defGlobalVar var var'
-
-      return var'
+ = do {   -- Vectorise the type attached to the var.
+      ; vty  <- vectType (idType var)
+      
+          -- If there is a vectorisation declartion for this binding, make sure that its type
+          --  matches
+      ; vectDecl <- lookupVectDecl var
+      ; case vectDecl of
+          Nothing                 -> return ()
+          Just (vdty, _) 
+            | eqType vty vdty -> return ()
+            | otherwise           -> 
+              cantVectorise ("Type mismatch in vectorisation pragma for " ++ show var) $
+                (text "Expected type" <+> ppr vty)
+                $$
+                (text "Inferred type" <+> ppr vdty)
+
+          -- Make the vectorised version of binding's name, and set the unfolding used for inlining
+      ; var' <- liftM (`setIdUnfoldingLazily` unfolding) 
+                $  cloneId mkVectOcc var vty
+
+          -- Add the mapping between the plain and vectorised name to the state.
+      ; defGlobalVar var var'
+
+      ; return var'
+    }
   where
     unfolding = case inline of
                   Inline arity -> mkInlineUnfolding (Just arity) expr
                   DontInline   -> noUnfolding
 
-
 -- | Vectorise the RHS of a top-level binding, in an empty local environment.
-vectTopRhs 
-       :: Var          -- ^ Name of the binding.
-       -> CoreExpr     -- ^ Body of the binding.
-       -> VM (Inline, CoreExpr)
-
-vectTopRhs var expr
- = dtrace (vcat [text "vectTopRhs", ppr expr])
- $ closedV
- $ do (inline, vexpr) <- inBind var
-                      $ vectPolyExpr (isLoopBreaker $ idOccInfo var)
-                                      (freeVars expr)
-      return (inline, vectorised vexpr)
-
+--
+-- We need to distinguish three cases:
+--
+-- (1) We have a (non-scalar) vectorisation declaration for the variable (which explicitly provides
+--     vectorised code implemented by the user)
+--     => no automatic vectorisation & instead use the user-supplied code
+-- 
+-- (2) We have a scalar vectorisation declaration for the variable
+--     => generate vectorised code that uses a scalar 'map'/'zipWith' to lift the computation
+-- 
+-- (3) There is no vectorisation declaration for the variable
+--     => perform automatic vectorisation of the RHS
+--
+vectTopRhs :: [Var]           -- ^ Names of all functions in the rec block
+           -> Var             -- ^ Name of the binding.
+           -> CoreExpr        -- ^ Body of the binding.
+           -> VM ( Inline     -- (1) inline specification for the binding
+                 , Bool       -- (2) whether the right-hand side is a scalar computation
+                 , CoreExpr)  -- (3) the vectorised right-hand side
+vectTopRhs recFs var expr
+  = closedV
+  $ do { traceVt ("vectTopRhs of " ++ show var) $ ppr expr
+  
+       ; globalScalar <- isGlobalScalar var
+       ; vectDecl     <- lookupVectDecl var
+       ; rhs globalScalar vectDecl
+       }
+  where
+    rhs _globalScalar (Just (_, expr'))               -- Case (1)
+      = return (inlineMe, False, expr')
+    rhs True          Nothing                         -- Case (2)
+      = do { expr' <- vectScalarFun True recFs expr
+           ; return (inlineMe, True, vectorised expr')
+           }
+    rhs False         Nothing                         -- Case (3)
+      = do { let fvs = freeVars expr
+           ; (inline, isScalar, vexpr) <- inBind var $
+                                            vectPolyExpr (isLoopBreaker $ idOccInfo var) recFs fvs
+           ; return (inline, isScalar, vectorised vexpr)
+           }
 
 -- | Project out the vectorised version of a binding from some closure,
---     or return the original body if that doesn't work.       
-tryConvert 
-       :: Var          -- ^ Name of the original binding (eg @foo@)
-       -> Var          -- ^ Name of vectorised version of binding (eg @$vfoo@)
-       -> CoreExpr     -- ^ The original body of the binding.
-       -> VM CoreExpr
-
+--   or return the original body if that doesn't work or the binding is scalar. 
+--
+tryConvert :: Var       -- ^ Name of the original binding (eg @foo@)
+           -> Var       -- ^ Name of vectorised version of binding (eg @$vfoo@)
+           -> CoreExpr  -- ^ The original body of the binding.
+           -> VM CoreExpr
 tryConvert var vect_var rhs
-  = fromVect (idType var) (Var vect_var) `orElseV` return rhs
-
+  = do { globalScalar <- isGlobalScalar var
+       ; if globalScalar
+         then
+           return rhs
+         else
+           fromVect (idType var) (Var vect_var) `orElseV` return rhs
+       }