Merge branch 'cλash' of http://git.stderr.nl/matthijs/projects/master-project
[matthijs/master-project/cλash.git] / Generate.hs
index de8c1a6604699320024636b3d5e32a5eab7c576d..7b8dcf0894fb0ca41296f08addd659d07868b651 100644 (file)
@@ -5,6 +5,7 @@ import qualified Control.Monad as Monad
 import qualified Data.Map as Map
 import qualified Maybe
 import Data.Accessor
+import Debug.Trace
 
 -- ForSyDe
 import qualified ForSyDe.Backend.VHDL.AST as AST
@@ -19,32 +20,67 @@ import Constants
 import VHDLTypes
 import VHDLTools
 import CoreTools
+import Pretty
+
+-- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
+-- be expressions.
+genExprArgs ::
+  (dst -> func -> [AST.Expr] -> res)
+  -> (dst -> func -> [CoreSyn.CoreExpr] -> res)
+genExprArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
+  where args' = map (varToVHDLExpr.exprToVar) args
+  
+-- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
+-- be variables.
+genVarArgs ::
+  (dst -> func -> [Var.Var] -> res)
+  -> (dst -> func -> [CoreSyn.CoreExpr] -> res)
+genVarArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
+  where args' = map exprToVar args
+
+-- | A function to wrap a builder-like function that produces an expression
+-- and expects it to be assigned to the destination.
+genExprRes ::
+  (CoreSyn.CoreBndr -> func -> [arg] -> VHDLSession AST.Expr)
+  -> (CoreSyn.CoreBndr -> func -> [arg] -> VHDLSession [AST.ConcSm])
+genExprRes wrap dst func args = do
+  expr <- wrap dst func args
+  return $ [mkUncondAssign (Left dst) expr]
 
 -- | Generate a binary operator application. The first argument should be a
 -- constructor from the AST.Expr type, e.g. AST.And.
-genExprOp2 :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
-genExprOp2 op res [arg1, arg2] = return $ op arg1 arg2
+genOperator2 :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> BuiltinBuilder 
+genOperator2 op = genExprArgs $ genExprRes (genOperator2' op)
+genOperator2' :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> CoreSyn.CoreBndr -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
+genOperator2' op res f [arg1, arg2] = return $ op arg1 arg2
 
 -- | Generate a unary operator application
-genExprOp1 :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
-genExprOp1 op res [arg] = return $ op arg
+genOperator1 :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> BuiltinBuilder 
+genOperator1 op = genExprArgs $ genExprRes (genOperator1' op)
+genOperator1' :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> CoreSyn.CoreBndr -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
+genOperator1' op res f [arg] = return $ op arg
 
 -- | Generate a function call from the destination binder, function name and a
 -- list of expressions (its arguments)
-genExprFCall :: String -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
-genExprFCall fname res args = do
+genFCall :: BuiltinBuilder 
+genFCall = genExprArgs $ genExprRes genFCall'
+genFCall' :: CoreSyn.CoreBndr -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
+genFCall' res f args = do
+  let fname = varToString f
   let el_ty = (tfvec_elem . Var.varType) res
   id <- vectorFunId el_ty fname
   return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple id)  $
              map (\exp -> Nothing AST.:=>: AST.ADExpr exp) args
 
 -- | Generate a generate statement for the builtin function "map"
-genMapCall :: 
-  Entity -- | The entity to map
-  -> [CoreSyn.CoreBndr] -- | The vectors
-  -> VHDLSession AST.GenerateSm -- | The resulting generate statement
-genMapCall entity [arg, res] = return $ genSm
-  where
+genMap :: BuiltinBuilder
+genMap = genVarArgs genMap'
+genMap' res f [mapped_f, arg] = do
+  signatures <- getA vsSignatures
+  let entity = Maybe.fromMaybe
+        (error $ "Using function '" ++ (varToString mapped_f) ++ "' without signature? This should not happen!") 
+        (Map.lookup mapped_f signatures)
+  let
     -- Setup the generate scheme
     len         = (tfvec_len . Var.varType) res
     label       = mkVHDLExtId ("mapVector" ++ (varToString res))
@@ -53,18 +89,139 @@ genMapCall entity [arg, res] = return $ genSm
     genScheme   = AST.ForGn nPar range
     -- Get the entity name and port names
     entity_id   = ent_id entity
-    argport     = map (Monad.liftM fst) (ent_args entity)
+    argports   = map (Monad.liftM fst) (ent_args entity)
     resport     = (Monad.liftM fst) (ent_res entity)
     -- Assign the ports
-    inport      = mkAssocElemIndexed (head argport) (varToString arg) nPar
-    outport     = mkAssocElemIndexed resport (varToString res) nPar
-    clk_port    = mkAssocElem (Just $ mkVHDLExtId "clk") "clk"
-    portassigns = Maybe.catMaybes [inport,outport,clk_port]
+    inport      = mkAssocElemIndexed (argports!!0) (varToVHDLId arg) nPar
+    outport     = mkAssocElemIndexed resport (varToVHDLId res) nPar
+    portassigns = Maybe.catMaybes [inport,outport]
     -- Generate the portmap
     mapLabel    = "map" ++ (AST.fromVHDLId entity_id)
     compins     = mkComponentInst mapLabel entity_id portassigns
     -- Return the generate functions
-    genSm       = AST.GenerateSm label genScheme [] [compins]
+    genSm       = AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [compins]
+    in
+      return $ [genSm]
+    
+genZipWith :: BuiltinBuilder
+genZipWith = genVarArgs genZipWith'
+genZipWith' res f args@[zipped_f, arg1, arg2] = do
+  signatures <- getA vsSignatures
+  let entity = Maybe.fromMaybe
+        (error $ "Using function '" ++ (varToString zipped_f) ++ "' without signature? This should not happen!") 
+        (Map.lookup zipped_f signatures)
+  let
+    -- Setup the generate scheme
+    len         = (tfvec_len . Var.varType) res
+    label       = mkVHDLExtId ("zipWithVector" ++ (varToString res))
+    nPar        = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
+    range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
+    genScheme   = AST.ForGn nPar range
+    -- Get the entity name and port names
+    entity_id   = ent_id entity
+    argports    = map (Monad.liftM fst) (ent_args entity)
+    resport     = (Monad.liftM fst) (ent_res entity)
+    -- Assign the ports
+    inport1     = mkAssocElemIndexed (argports!!0) (varToVHDLId arg1) nPar
+    inport2     = mkAssocElemIndexed (argports!!1) (varToVHDLId arg2) nPar 
+    outport     = mkAssocElemIndexed resport (varToVHDLId res) nPar
+    portassigns = Maybe.catMaybes [inport1,inport2,outport]
+    -- Generate the portmap
+    mapLabel    = "zipWith" ++ (AST.fromVHDLId entity_id)
+    compins     = mkComponentInst mapLabel entity_id portassigns
+    -- Return the generate functions
+    genSm       = AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [compins]
+    in
+      return $ [genSm]
+
+genFoldl :: BuiltinBuilder
+genFoldl = genVarArgs genFoldl'
+genFoldl' resVal f [folded_f, startVal, inVec] = do
+  signatures <- getA vsSignatures
+  let entity = Maybe.fromMaybe
+        (error $ "Using function '" ++ (varToString folded_f) ++ "' without signature? This should not happen!") 
+        (Map.lookup folded_f signatures)
+  let (vec, _) = splitAppTy (Var.varType inVec)
+  let vecty = Type.mkAppTy vec (Var.varType startVal)
+  vecType <- vhdl_ty vecty
+  -- Setup the generate scheme
+  let  len         = (tfvec_len . Var.varType) inVec
+  let  genlabel       = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString inVec))
+  let  blockLabel  = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString startVal))
+  let  range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
+  let  genScheme   = AST.ForGn (AST.unsafeVHDLBasicId "n") range
+  -- Make the intermediate vector
+  let  tmpVec      = AST.BDISD $ AST.SigDec (mkVHDLExtId "tmp") vecType Nothing
+  -- Get the entity name and port names
+  let entity_id   = ent_id entity
+  let argports    = map (Monad.liftM fst) (ent_args entity)
+  let resport     = (Monad.liftM fst) (ent_res entity)
+  -- Return the generate functions
+  let genSm       = AST.GenerateSm genlabel genScheme [] 
+                      [ AST.CSGSm (genFirstCell (entity_id, argports, resport) 
+                                    [startVal, inVec, resVal])
+                      , AST.CSGSm (genOtherCell (entity_id, argports, resport) 
+                                    [startVal, inVec, resVal])
+                      , AST.CSGSm (genLastCell (entity_id, argports, resport) 
+                                    [startVal, inVec, resVal])
+                      ]
+  return $ [AST.CSBSm $ AST.BlockSm blockLabel [] (AST.PMapAspect []) [tmpVec] [AST.CSGSm genSm]]
+  where
+    genFirstCell (entity_id, argports, resport) [startVal, inVec, resVal] = cellGn
+      where
+        cellLabel    = mkVHDLExtId "firstcell"
+        cellGenScheme = AST.IfGn ((AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)  AST.:=: (AST.PrimLit "0"))
+        tmpId       = mkVHDLExtId "tmp"
+        nPar        = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
+        -- Assign the ports
+        inport1     = mkAssocElem (argports!!0) (varToString startVal)
+        inport2     = mkAssocElemIndexed (argports!!1) (varToVHDLId inVec) nPar 
+        outport     = mkAssocElemIndexed resport tmpId nPar
+        portassigns = Maybe.catMaybes [inport1,inport2,outport]
+        -- Generate the portmap
+        mapLabel    = "cell" ++ (AST.fromVHDLId entity_id)
+        compins     = mkComponentInst mapLabel entity_id portassigns
+        -- Return the generate functions
+        cellGn       = AST.GenerateSm cellLabel cellGenScheme [] [compins]
+    genOtherCell (entity_id, argports, resport) [startVal, inVec, resVal] = cellGn
+      where
+        len         = (tfvec_len . Var.varType) inVec
+        cellLabel    = mkVHDLExtId "othercell"
+        cellGenScheme = AST.IfGn $ AST.And ((AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)  AST.:>: (AST.PrimLit "0"))
+                                ((AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)  AST.:<: (AST.PrimLit $ show (len-1)))
+        tmpId       = mkVHDLExtId "tmp"
+        nPar        = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
+        -- Assign the ports
+        inport1     = mkAssocElemIndexed (argports!!0) tmpId (AST.unsafeVHDLBasicId "n-1")
+        inport2     = mkAssocElemIndexed (argports!!1) (varToVHDLId inVec) nPar 
+        outport     = mkAssocElemIndexed resport tmpId nPar
+        portassigns = Maybe.catMaybes [inport1,inport2,outport]
+        -- Generate the portmap
+        mapLabel    = "cell" ++ (AST.fromVHDLId entity_id)
+        compins     = mkComponentInst mapLabel entity_id portassigns
+        -- Return the generate functions
+        cellGn      = AST.GenerateSm cellLabel cellGenScheme [] [compins]
+    genLastCell (entity_id, argports, resport) [startVal, inVec, resVal] = cellGn
+      where
+        len         = (tfvec_len . Var.varType) inVec
+        cellLabel    = mkVHDLExtId "lastCell"
+        cellGenScheme = AST.IfGn ((AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)  AST.:=: (AST.PrimLit $ show (len-1)))
+        tmpId       = mkVHDLExtId "tmp"
+        nPar        = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
+        -- Assign the ports
+        inport1     = mkAssocElemIndexed (argports!!0) tmpId (AST.unsafeVHDLBasicId "n-1")
+        inport2     = mkAssocElemIndexed (argports!!1) (varToVHDLId inVec) nPar 
+        outport     = mkAssocElemIndexed resport tmpId nPar
+        portassigns = Maybe.catMaybes [inport1,inport2,outport]
+        -- Generate the portmap
+        mapLabel    = "cell" ++ (AST.fromVHDLId entity_id)
+        compins     = mkComponentInst mapLabel entity_id portassigns
+        -- Generate the output assignment
+        assign      = mkUncondAssign (Left resVal) (AST.PrimName (AST.NIndexed (AST.IndexedName 
+                              (AST.NSimple tmpId) [AST.PrimLit $ show (len-1)])))
+        -- Return the generate functions
+        cellGn      = AST.GenerateSm cellLabel cellGenScheme [] [compins,assign]
+
 
 -- Returns the VHDLId of the vector function with the given name for the given
 -- element type. Generates -- this function if needed.
@@ -102,7 +259,7 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
   , (takeId, AST.SubProgBody takeSpec    [AST.SPVD takeVar]  [takeExpr, takeRet])
   , (dropId, AST.SubProgBody dropSpec    [AST.SPVD dropVar]  [dropExpr, dropRet])
   , (plusgtId, AST.SubProgBody plusgtSpec  [AST.SPVD plusgtVar] [plusgtExpr, plusgtRet])
-  , (emptyId, AST.SubProgBody emptySpec   [AST.SPVD emptyVar] [emptyExpr])
+  , (emptyId, AST.SubProgBody emptySpec   [AST.SPCD emptyVar] [emptyExpr])
   , (singletonId, AST.SubProgBody singletonSpec [AST.SPVD singletonVar] [singletonRet])
   , (copyId, AST.SubProgBody copySpec    [AST.SPVD copyVar]      [copyExpr])
   ]
@@ -130,7 +287,7 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
                                 (AST.PrimLit "1"))   ]))
                 Nothing
        --  res AST.:= vec(0 to i-1) & a & vec(i+1 to length'vec-1)
@@ -139,7 +296,7 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
             AST.PrimName (AST.NSimple aPar) AST.:&: 
              vecSlice (AST.PrimName (AST.NSimple iPar) AST.:+: AST.PrimLit "1")
                       ((AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                                AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing)) 
+                                AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)) 
                                                               AST.:-: AST.PrimLit "1"))
     replaceRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
     vecSlice init last =  AST.PrimName (AST.NSlice 
@@ -155,7 +312,7 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
     lastExpr = AST.ReturnSm (Just $ (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName 
                     (AST.NSimple vecPar) 
                     [AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                                AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) 
+                                AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) 
                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"])))
     initSpec = AST.Function (mkVHDLExtId initId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM 
        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-2);
@@ -165,14 +322,14 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
                                 (AST.PrimLit "2"))   ]))
                 Nothing
        -- resAST.:= vec(0 to vec'length-2)
     initExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice 
                                (AST.PrimLit "0") 
                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) 
+                                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) 
                                                              AST.:-: AST.PrimLit "2"))
     initRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
     tailSpec = AST.Function (mkVHDLExtId tailId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
@@ -183,14 +340,14 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
                                 (AST.PrimLit "2"))   ]))
                 Nothing       
        -- res AST.:= vec(1 to vec'length-1)
     tailExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice 
                                (AST.PrimLit "1") 
                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) 
+                                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) 
                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"))
     tailRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
     takeSpec = AST.Function (mkVHDLExtId takeId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
@@ -218,14 +375,14 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                              AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
                                (AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)AST.:-: (AST.PrimLit "1")) ]))
                Nothing
        -- res AST.:= vec(n to vec'length-1)
     dropExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice 
                                (AST.PrimName $ AST.NSimple nPar) 
                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing) 
+                                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) 
                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"))
     dropRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
     plusgtSpec = AST.Function (mkVHDLExtId plusgtId) [AST.IfaceVarDec aPar   elemTM,
@@ -237,7 +394,7 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
-                          AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLExtId lengthId) Nothing))]))
+                          AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))]))
              Nothing
     plusgtExpr = AST.NSimple resId AST.:= 
                    ((AST.PrimName $ AST.NSimple aPar) AST.:&: 
@@ -245,12 +402,9 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
     plusgtRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
     emptySpec = AST.Function (mkVHDLExtId emptyId) [] vectorTM
     emptyVar = 
-          AST.VarDec resId 
-              (AST.SubtypeIn vectorTM
-                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
-                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
-                          (AST.PrimLit "-1")]))
-              Nothing
+          AST.ConstDec resId 
+              (AST.SubtypeIn vectorTM Nothing)
+              (Just $ AST.PrimLit "\"\"")
     emptyExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
     singletonSpec = AST.Function (mkVHDLExtId singletonId) [AST.IfaceVarDec aPar elemTM ] 
                                          vectorTM