matthijs/introduction.lhs

   1 %include talk.fmt
   2 \section{Presentation Matthijs}
   3 \subsection{Functions}
   4 \frame
   5 {
   6   \frametitle{Functions}
   7
   8   \begin{block}{Applying the $sqrt$ function to 4}<1>
   9   $ sqrt(4) = 2$
  10   \end{block}
  11   \begin{block}{A mathematical square function}<2->
  12   $ f(x) = x * x$
  13   \end{block}
  14
  15   \begin{block}{A square function in Haskell}<3->
  16   \texttt{square x = x * x}
  17   \end{block}
  18 }
  19
  20 \note[itemize]
  21 {
  22   \item Functionele taal -$>$ Wiskunde-achtig
  23   \item Functies staan centraal
  24   \item Next sheet: sqrt example
  25   \item Van buitenaf:
  26     \begin{itemize}
  27       \item Stop er argumenten in (toepassen)
  28       \item Krijg een resultaat terug
  29     \end{itemize}
  30   \item Next sheet: f(x) = x*x example
  31   \item Van binnenaf:
  32     \begin{itemize}
  33       \item \emph{Hoe} werkt de functie (definitie)
  34     \end{itemize}
  35   \item Next sheet: square in Haskell
  36   \item Geen haakjes
  37 }
  38
  39 \frame
  40 {
  41   \begin{columns}
  42     \begin{column}{8cm}
  43       \begin{block}{Pythagoras' theorem}
  44       $ a^2 + b^2 = c^2 $
  45
  46       or
  47
  48       $ c = \sqrt{a^2 + b^2} $
  49       \end{block}
  50     \end{column}
  51     \begin{column}{3cm}
  52       \includegraphics[width=3cm]{figures/Pythagoras}
  53     \end{column}
  54   \end{columns}
  55
  56   \pause
  57   % TODO: Alignment is weird due to mixing columns and non-columns
  58   \begin{block}{Calculating $c$ in Haskell}
  59     \texttt{pyth a b = sqrt ((square a) + (square b))}
  60   \end{block}
  61 }
  62
  63 \note[itemize]
  64 {
  65   \item Functies kunnen door andere functies gebruikt worden
  66   \item Next sheet: Pyth function
  67   \item Complexere functie
  68   \item Next sheet: Pyth in Haskell
  69 }
  70
  71 \frame
  72 {
  73   \begin{block}{}
  74     \texttt{pyth a b = sqrt ((square a) + (square b))}
  75   \end{block}
  76
  77   \begin{figure}
  78     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Pyth}
  79   \end{figure}
  80 }
  81
  82 \note[itemize]
  83 {
  84   \item Next sheet: Pyth hardware
  85   \item Argumenten -$>$ input poorten
  86   \item Toepassing -$>$ component
  87   \item Resultaat -$>$ output poort
  88   \item (Combinatorische) hardware is continu
  89 }
  90
  91 \frame
  92 {
  93   \frametitle{Purity}
  94
  95   \begin{block}{Pure functions}
  96     sqrt, pyth
  97   \end{block}
  98   \begin{block}{Impure functions}
  99     random, delete\_file
 100   \end{block}
 101 }
 102
 103 \note[itemize]
 104 {
 105   \item Next sheet: Purity
 106   \item Wiskundige en functionele functies zijn (meestal) puur.
 107   \item Zelfde argumenten -$>$ zelfde resultaten
 108   \item Geen bijwerkingen.
 109 }
 110
 111 \subsection{State}
 112
 113 \frame
 114 {
 115   \frametitle{Multiply-accumulate}
 116   \begin{columns}
 117     \begin{column}{4cm}
 118         \begin{tabular}{lll}
 119           Input A & Input B & Output \\
 120           \hline
 121           1 & 1 & 1 \\
 122           1 & 2 & 3 \\
 123           1 & 1 & 4 \\
 124           2 & 2 & 8 \\
 125         \end{tabular}
 126     \end{column}
 127     \begin{column}{6cm}
 128       \begin{figure}
 129         \includegraphics[width=7cm]{figures/archs/Mac}
 130       \end{figure}
 131     \end{column}
 132   \end{columns}
 133 }
 134
 135 \note[itemize]
 136 {
 137   \item Next sheet: MAC circuit and I/O values
 138   \item MAC is common circuit
 139   \item Multiplies pairs, one pair at a time
 140   \item Stores sum so far
 141   \item Not pure!
 142   \item Depends on inputs \emph{and} current register value
 143   \item Solution: Put register value (state) in argument
 144 }
 145
 146 \frame
 147 {
 148   \frametitle{Multiply-accumulate}
 149   \begin{columns}
 150     \begin{column}{4cm}
 151       \begin{block}{}
 152         \vspace{-0.5cm}
 153 \begin{verbatim}
 154 mac (a, b) (State s) = let
 155   sum = s + (a * b)
 156 in (State sum, sum)
 157 \end{verbatim}
 158       \end{block}
 159     \end{column}
 160     \begin{column}{6cm}
 161       \begin{figure}
 162         \includegraphics[width=7cm]{figures/archs/MacExternal}
 163       \end{figure}
 164     \end{column}
 165   \end{columns}
 166 }
 167
 168 \note[itemize]
 169 {
 170   \item Next sheet: MAC implementation
 171   \item Current state as argument (annotated)
 172   \item Two parts in the result: New state and output
 173   \item Register is placed ``outside''
 174   \item We want it inside!
 175   \item Annotation allows compiler to put it inside
 176 }
 177
 178 \begin{frame}[fragile]
 179   \frametitle{Simulating}
 180
 181   \begin{block}{Recursive run function}
 182     run f (i:is) s = let
 183       (s', o) = f i s
 184     in o : (run f is s')
 185   \end{block}
 186
 187   \begin{block}{Remember \texttt{mac}}
 188 \vspace{-0.5cm}
 189 \begin{verbatim}
 190 mac (a, b) (State s) = let
 191   sum = s + (a * b)
 192 in (State sum, sum)
 193 \end{verbatim}
 194   \end{block}
 195 \end{frame}
 196
 197 \note[itemize]
 198 {
 199   \item Next sheet: run function
 200   \item Used for simulation only
 201   \item Recursion ``stores'' state
 202   \item Each recursion step, \texttt{f} is evaluated once.
 203 }
 204
 205 \subsection{\texorpdfstring{\clash{}}{CLasH}}
 206
 207 \frame{
 208   \begin{center}
 209   {\Huge \clash}
 210
 211   \bigskip
 212   CAES Language for Synchronous Hardware
 213   \end{center}
 214 }
 215
 216 \note[itemize]
 217 {
 218   \item Next sheet: \clash
 219   \item Hardware beschrijven in Haskell: \clash
 220   \item Nog niet gezien: keuzes, pattern matching, polymorfisme, hogere orde
 221   functies....
 222   \item Dit was de taal -$>$ compiler nodig
 223 }
 224
 225 \frame
 226 {
 227   \begin{block}{Compiler pipeline}
 228   $\xrightarrow{Haskell}{GHC frontend}
 229   \xrightarrow{Core}{Normalization}
 230   \xrightarrow{Core}{Backend}
 231   \xrightarrow{VHDL}$
 232   \end{block}
 233 }
 234
 235 \note[itemize]
 236 {
 237   \item Next sheet: \clash\ pipeline
 238   \item GHC: bestaande compiler
 239   \item Core: simpele functionale taal, niet minder expressief (vergelijk:
 240   taal zonder synoniemen)
 241   \item VHDL: Complexe HDL, gebruiken alleen netlist onderdelen.
 242   \item Normalisatie: Nog simpeler maken (Polymorphisme, hogere orde eruit,
 243   eenduidige vorm).
 244 }
 245
 246 \subsection{Normalization}
 247 \frame
 248 {
 249   \frametitle{Netlists}
 250
 251   \bigskip
 252   \bigskip
 253   \begin{figure}
 254     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Square}
 255   \end{figure}
 256
 257   \begin{block}{Remember \texttt{square}}
 258     square x = x * x
 259   \end{block}
 260
 261 }
 262
 263 \note[itemize]
 264 {
 265   \item Next sheet: Square netlist
 266   \item Core hetzelfde als Haskell -$>$ gebruik Haskell syntax voor Core
 267   \item Netlist is componenten (vierkantjes) en verbindingen (lijntjes)
 268   \item Component heeft poorten, poorten moeten een naam hebben
 269   \item Resultaat van square heeft geen naam -$>$ geen normaalvorm
 270 }
 271
 272 \frame
 273 {
 274   \frametitle{Transformation}
 275   \begin{columns}
 276     \begin{column}{5cm}
 277       func = E
 278
 279       \smallskip
 280       \hrule
 281
 282       \smallskip
 283       func = let res = E in res
 284     \end{column}
 285     \begin{column}{5cm}
 286       E has no name
 287     \end{column}
 288   \end{columns}
 289
 290   \pause
 291   \bigskip
 292   \begin{block}{Apply to square}
 293     square x = x * x
 294
 295     \smallskip
 296     \hrule
 297
 298     \smallskip
 299     square x = let res = x * x in res
 300   \end{block}
 301 }
 302
 303 \note[itemize]
 304 {
 305   \item Next sheet: transformation example
 306   \item Transformatie nodig om output poort een naam te geven
 307   \item Next sheet: Apply to square
 308   \item Toepassen op square, res heeft nu een naam.
 309 }
 310
 311 \frame
 312 {
 313   \frametitle{Normalization system}
 314
 315   \begin{figure}
 316     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/norm/Normalizing}
 317   \end{figure}
 318 }
 319
 320 \note[itemize]
 321 {
 322   \item Systeem van transformaties
 323   \item Volgorde ongedefinieerd: Doe maar wat, tot het net meer kan.
 324   \item Next sheet: Graafnotatie
 325   \item Lijnen zijn transformaties
 326   \item Keuzes (meerdere uitgaande lijnen)
 327   \item Alles komt onderin uit
 328 }
 329
 330 \frame
 331 {
 332   \frametitle{Normalization system}
 333
 334   \begin{figure}
 335     \includegraphics[width=8cm]{figures/norm/Incorrect}
 336   \end{figure}
 337 }
 338
 339 \note[itemize]
 340 {
 341   \item Meerdere normaalvormen
 342   \item Cykel
 343   \item Systeem werkt nu \emph{meestal}
 344   \item verbeteringen en bewijzen nodig
 345 }
 346
 347 \frame
 348 {
 349   \frametitle{Normalization system}
 350
 351   \begin{itemize}
 352     \item Easy to work with
 353     \item Allows analysis
 354     \item Still complex
 355   \end{itemize}
 356 }
 357
 358 \note[itemize]
 359 {
 360   \item Goede scheiding
 361   \item Makkelijk implementeren
 362   \item Wiskundige beschrijving -$>$ bewijzen
 363   \item Huidige systeem is nog incompleet
 364   \item De goede weg
 365 }
 366
 367 \subsection{Summary}
 368
 369 \frame
 370 {
 371   \frametitle{But now?}
 372   \begin{itemize}
 373     \item \clash\ has a solid base
 374     \item Lots of work left
 375     \item Needs testing!
 376   \end{itemize}
 377 }
 378
 379 \note[itemize]
 380 {
 381   \item \clash\ is helemaal nieuw werk
 382   \item Tekortkomingen: Haskell is niet ideaal, state beschrijvingen zijn
 383   niet compact, transformaties zijn nog niet (bewezen compleet).
 384   \item Meer testen nodig,
 385   \item Met meer testen en meer werk -$>$ taal van de toekomst!
 386 }
 387
 388 \subsection{Thanks}
 389 \frame
 390 {
 391 \vspace{2cm}\centerline{\Huge{Thanks!}}
 392 }
 393
 394 % vim: set filetype=tex sw=2 sts=2 expandtab: