Only vectorise rank-1 expressions
[ghc-hetmet.git] / compiler / vectorise / Vectorise.hs
index 8266934..796a265 100644 (file)
@@ -3,18 +3,34 @@ where
 
 #include "HsVersions.h"
 
+import VectMonad
+import VectUtils
+
 import DynFlags
 import HscTypes
 
-import CoreLint       ( showPass, endPass )
+import CoreLint             ( showPass, endPass )
+import CoreSyn
+import CoreUtils
+import CoreFVs
 import TyCon
+import Type
+import TypeRep
 import Var
 import VarEnv
+import Name                 ( mkSysTvName )
+import NameEnv
+import Id
 
-import DsMonad
+import DsMonad hiding (mapAndUnzipM)
 
 import PrelNames
 
+import Outputable
+import FastString
+import Control.Monad        ( liftM, liftM2, mapAndUnzipM, zipWithM_ )
+import Data.Maybe           ( maybeToList )
+
 vectorise :: HscEnv -> ModGuts -> IO ModGuts
 vectorise hsc_env guts
   | not (Opt_Vectorise `dopt` dflags) = return guts
@@ -23,91 +39,204 @@ vectorise hsc_env guts
       showPass dflags "Vectorisation"
       eps <- hscEPS hsc_env
       let info = hptVectInfo hsc_env `plusVectInfo` eps_vect_info eps
-      Just guts' <- initDs hsc_env (mg_module guts)
-                                   (mg_rdr_env guts)
-                                   (mg_types guts)
-                                   (vectoriseModule info guts)
+      Just (info', guts') <- initV hsc_env guts info (vectModule guts)
       endPass dflags "Vectorisation" Opt_D_dump_vect (mg_binds guts')
-      return guts'
+      return $ guts' { mg_vect_info = info' }
   where
     dflags = hsc_dflags hsc_env
 
+vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
+vectModule guts = return guts
+
 -- ----------------------------------------------------------------------------
--- Vectorisation monad
-
-data Builtins = Builtins {
-                  parrayTyCon      :: TyCon
-                , paTyCon          :: TyCon
-                , closureTyCon     :: TyCon
-                , mkClosureVar     :: Var
-                , applyClosureVar  :: Var
-                , mkClosurePVar    :: Var
-                , applyClosurePVar :: Var
-                , closurePAVar     :: Var
-                , lengthPAVar      :: Var
-                , replicatePAVar   :: Var
-                }
-
-initBuiltins :: DsM Builtins
-initBuiltins
+-- Bindings
+
+vectBndr :: Var -> VM (Var, Var)
+vectBndr v
   = do
-      parrayTyCon  <- dsLookupTyCon parrayTyConName
-      paTyCon      <- dsLookupTyCon paTyConName
-      closureTyCon <- dsLookupTyCon closureTyConName
-
-      mkClosureVar     <- dsLookupGlobalId mkClosureName
-      applyClosureVar  <- dsLookupGlobalId applyClosureName
-      mkClosurePVar    <- dsLookupGlobalId mkClosurePName
-      applyClosurePVar <- dsLookupGlobalId applyClosurePName
-      closurePAVar     <- dsLookupGlobalId closurePAName
-      lengthPAVar      <- dsLookupGlobalId lengthPAName
-      replicatePAVar   <- dsLookupGlobalId replicatePAName
-
-      return $ Builtins {
-                 parrayTyCon      = parrayTyCon
-               , paTyCon          = paTyCon
-               , closureTyCon     = closureTyCon
-               , mkClosureVar     = mkClosureVar
-               , applyClosureVar  = applyClosureVar
-               , mkClosurePVar    = mkClosurePVar
-               , applyClosurePVar = applyClosurePVar
-               , closurePAVar     = closurePAVar
-               , lengthPAVar      = lengthPAVar
-               , replicatePAVar   = replicatePAVar
-               }
-
-data VEnv = VEnv {
-              -- Mapping from variables to their vectorised versions
-              --
-              vect_vars :: VarEnv Var
-            }
-
-initVEnv :: VectInfo -> DsM VEnv
-initVEnv info
-  = return $ VEnv {
-               vect_vars = mapVarEnv snd $ vectInfoCCVar info
-             }
-
--- FIXME
-updVectInfo :: VEnv -> VectInfo -> VectInfo
-updVectInfo env info = info
-
-newtype VM a = VM { runVM :: Builtins -> VEnv -> DsM (VEnv, a) }
-
-instance Monad VM where
-  return x   = VM $ \bi env -> return (env, x)
-  VM p >>= f = VM $ \bi env -> do
-                                 (env', x) <- p bi env
-                                 runVM (f x) bi env'
-
-vectoriseModule :: VectInfo -> ModGuts -> DsM ModGuts
-vectoriseModule info guts
+      vty <- vectType (idType v)
+      lty <- mkPArrayType vty
+      let vv = v `Id.setIdType` vty
+          lv = v `Id.setIdType` lty
+      updLEnv (mapTo vv lv)
+      return (vv, lv)
+  where
+    mapTo vv lv env = env { local_vars = extendVarEnv (local_vars env) v (Var vv, Var lv) }
+
+vectBndrIn :: Var -> VM a -> VM (Var, Var, a)
+vectBndrIn v p
+  = localV
+  $ do
+      (vv, lv) <- vectBndr v
+      x <- p
+      return (vv, lv, x)
+
+vectBndrsIn :: [Var] -> VM a -> VM ([Var], [Var], a)
+vectBndrsIn vs p
+  = localV
+  $ do
+      (vvs, lvs) <- mapAndUnzipM vectBndr vs
+      x <- p
+      return (vvs, lvs, x)
+
+-- ----------------------------------------------------------------------------
+-- Expressions
+
+replicateP :: CoreExpr -> CoreExpr -> VM CoreExpr
+replicateP expr len
   = do
-      builtins <- initBuiltins
-      env <- initVEnv info
-      (env', guts') <- runVM (vectModule guts) builtins env
-      return $ guts' { mg_vect_info = updVectInfo env' info }
+      dict <- paDictOfType ty
+      rep  <- builtin replicatePAVar
+      return $ mkApps (Var rep) [Type ty, dict, expr, len]
+  where
+    ty = exprType expr
 
-vectModule :: ModGuts -> VM ModGuts
-vectModule guts = return guts
+capply :: (CoreExpr, CoreExpr) -> (CoreExpr, CoreExpr) -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+capply (vfn, lfn) (varg, larg)
+  = do
+      apply  <- builtin applyClosureVar
+      applyP <- builtin applyClosurePVar
+      return (mkApps (Var apply)  [Type arg_ty, Type res_ty, vfn, varg],
+              mkApps (Var applyP) [Type arg_ty, Type res_ty, lfn, larg])
+  where
+    fn_ty            = exprType vfn
+    (arg_ty, res_ty) = splitClosureTy fn_ty
+
+vectVar :: CoreExpr -> Var -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectVar lc v = local v `orElseV` global v
+  where
+    local  v = maybeV (readLEnv $ \env -> lookupVarEnv (local_vars env) v)
+    global v = do
+                 vexpr <- maybeV (readGEnv $ \env -> lookupVarEnv (global_vars env) v)
+                 lexpr <- replicateP vexpr lc
+                 return (vexpr, lexpr)
+
+vectPolyVar :: CoreExpr -> Var -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyVar lc v tys
+  = do
+      r <- readLEnv $ \env -> lookupVarEnv (local_vars env) v
+      case r of
+        Just (vexpr, lexpr) -> liftM2 (,) (mk_app vexpr) (mk_app lexpr)
+        Nothing ->
+          do
+            poly  <- maybeV (readGEnv $ \env -> lookupVarEnv (global_vars env) v)
+            vexpr <- mk_app poly
+            lexpr <- replicateP vexpr lc
+            return (vexpr, lexpr)
+  where
+    mk_app e = do
+                 vtys  <- mapM vectType tys
+                 dicts <- mapM paDictOfType vtys
+                 return $ mkApps e [arg | (vty, dict) <- zip vtys dicts
+                                        , arg <- [Type vty, dict]]
+
+vectPolyExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectPolyExpr lc expr
+  = do
+      mdicts <- mapM mk_dict_var tvs
+      
+      -- FIXME: shadowing (tvs in lc)
+      (vmono, lmono) <- localV
+                      $ do
+                          zipWithM_ (\tv -> maybe (deleteTyVarPA tv) (extendTyVarPA tv . Var))
+                                    tvs mdicts
+                          vectExpr lc mono
+      return (mk_lams tvs mdicts vmono, mk_lams tvs mdicts lmono)
+  where
+    (tvs, mono) = collectAnnTypeBinders expr
+
+    mk_dict_var tv = do
+                       r <- paDictArgType tv
+                       case r of
+                         Just ty -> liftM Just (newLocalVar FSLIT("dPA") ty)
+                         Nothing -> return Nothing
+
+    mk_lams tvs mdicts = mkLams [arg | (tv, mdict) <- zip tvs mdicts
+                                     , arg <- tv : maybeToList mdict]
+                
+vectExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectExpr lc (_, AnnType ty)
+  = do
+      vty <- vectType ty
+      return (Type vty, Type vty)
+vectExpr lc (_, AnnVar v)   = vectVar lc v
+vectExpr lc (_, AnnLit lit)
+  = do
+      let vexpr = Lit lit
+      lexpr <- replicateP vexpr lc
+      return (vexpr, lexpr)
+vectExpr lc (_, AnnNote note expr)
+  = do
+      (vexpr, lexpr) <- vectExpr lc expr
+      return (Note note vexpr, Note note lexpr)
+vectExpr lc e@(_, AnnApp _ arg)
+  | isAnnTypeArg arg
+  = vectTyAppExpr lc fn tys
+  where
+    (fn, tys) = collectAnnTypeArgs e
+vectExpr lc (_, AnnApp fn arg)
+  = do
+      fn'  <- vectExpr lc fn
+      arg' <- vectExpr lc arg
+      capply fn' arg'
+vectExpr lc (_, AnnCase expr bndr ty alts)
+  = panic "vectExpr: case"
+vectExpr lc (_, AnnLet (AnnNonRec bndr rhs) body)
+  = do
+      (vrhs, lrhs) <- vectPolyExpr lc rhs
+      (vbndr, lbndr, (vbody, lbody)) <- vectBndrIn bndr (vectExpr lc body)
+      return (Let (NonRec vbndr vrhs) vbody,
+              Let (NonRec lbndr lrhs) lbody)
+vectExpr lc (_, AnnLet (AnnRec prs) body)
+  = do
+      (vbndrs, lbndrs, (vrhss, vbody, lrhss, lbody)) <- vectBndrsIn bndrs vect
+      return (Let (Rec (zip vbndrs vrhss)) vbody,
+              Let (Rec (zip lbndrs lrhss)) lbody)
+  where
+    (bndrs, rhss) = unzip prs
+    
+    vect = do
+             (vrhss, lrhss) <- mapAndUnzipM (vectExpr lc) rhss
+             (vbody, lbody) <- vectPolyExpr lc body
+             return (vrhss, vbody, lrhss, lbody)
+vectExpr lc e@(_, AnnLam bndr body)
+  | isTyVar bndr = pprPanic "vectExpr" (ppr $ deAnnotate e)
+
+vectTyAppExpr :: CoreExpr -> CoreExprWithFVs -> [Type] -> VM (CoreExpr, CoreExpr)
+vectTyAppExpr lc (_, AnnVar v) tys = vectPolyVar lc v tys
+vectTyAppExpr lc e tys = pprPanic "vectTyAppExpr" (ppr $ deAnnotate e)
+
+-- ----------------------------------------------------------------------------
+-- Types
+
+vectTyCon :: TyCon -> VM TyCon
+vectTyCon tc
+  | isFunTyCon tc        = builtin closureTyCon
+  | isBoxedTupleTyCon tc = return tc
+  | isUnLiftedTyCon tc   = return tc
+  | otherwise = do
+                  r <- lookupTyCon tc
+                  case r of
+                    Just tc' -> return tc'
+
+                    -- FIXME: just for now
+                    Nothing  -> pprTrace "ccTyCon:" (ppr tc) $ return tc
+
+vectType :: Type -> VM Type
+vectType ty | Just ty' <- coreView ty = vectType ty
+vectType (TyVarTy tv) = return $ TyVarTy tv
+vectType (AppTy ty1 ty2) = liftM2 AppTy (vectType ty1) (vectType ty2)
+vectType (TyConApp tc tys) = liftM2 TyConApp (vectTyCon tc) (mapM vectType tys)
+vectType (FunTy ty1 ty2)   = liftM2 TyConApp (builtin closureTyCon)
+                                             (mapM vectType [ty1,ty2])
+vectType (ForAllTy tv ty)
+  = do
+      r   <- paDictArgType tv
+      ty' <- vectType ty
+      return $ ForAllTy tv (wrap r ty')
+  where
+    wrap Nothing      = id
+    wrap (Just pa_ty) = FunTy pa_ty
+
+vectType ty = pprPanic "vectType:" (ppr ty)