Added builtin functions shiftl, shiftr, null, rotl, rotr
[matthijs/master-project/cλash.git] / Generate.hs
index 5aa5097deedcf0f777c8cece6a2b9961a1888935..7cd82f726cecb35a809c8e4521c6fba653137526 100644 (file)
@@ -4,6 +4,7 @@ module Generate where
 import qualified Control.Monad as Monad
 import qualified Data.Map as Map
 import qualified Maybe
+import qualified Data.Either as Either
 import Data.Accessor
 import Debug.Trace
 
@@ -14,6 +15,7 @@ import qualified ForSyDe.Backend.VHDL.AST as AST
 import CoreSyn
 import Type
 import qualified Var
+import qualified IdInfo
 
 -- Local imports
 import Constants
@@ -22,196 +24,338 @@ import VHDLTools
 import CoreTools
 import Pretty
 
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- Functions to generate VHDL for builtin functions
+-----------------------------------------------------------------------------
+
 -- | 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)
+  -> (dst -> func -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> res)
 genExprArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
-  where args' = map (varToVHDLExpr.exprToVar) args
+  where args' = map (either (varToVHDLExpr.exprToVar) id) 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)
+  -> (dst -> func -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> res)
 genVarArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
-  where args' = map exprToVar args
+  where
+    args' = map exprToVar exprargs
+    -- Check (rather crudely) that all arguments are CoreExprs
+    (exprargs, []) = Either.partitionEithers 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])
+  ((Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> func -> [arg] -> VHDLSession AST.Expr)
+  -> ((Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> func -> [arg] -> VHDLSession [AST.ConcSm])
 genExprRes wrap dst func args = do
   expr <- wrap dst func args
-  return $ [mkUncondAssign (Left dst) expr]
+  return $ [mkUncondAssign dst expr]
 
 -- | Generate a binary operator application. The first argument should be a
 -- constructor from the AST.Expr type, e.g. AST.And.
 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
+genOperator2' :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
+genOperator2' op _ f [arg1, arg2] = return $ op arg1 arg2
 
 -- | Generate a unary operator application
 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
+genOperator1' :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
+genOperator1' op _ f [arg] = return $ op arg
 
 -- | Generate a function call from the destination binder, function name and a
 -- list of expressions (its arguments)
 genFCall :: BuiltinBuilder 
 genFCall = genExprArgs $ genExprRes genFCall'
-genFCall' :: CoreSyn.CoreBndr -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
-genFCall' res f args = do
+genFCall' :: Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
+genFCall' (Left 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
+genFCall' (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genFCall': Cannot generate builtin function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 
 -- | Generate a generate statement for the builtin function "map"
 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)
+genMap (Left res) f [Left mapped_f, Left (Var arg)] =
+  -- mapped_f must be a CoreExpr (since we can't represent functions as VHDL
+  -- expressions). arg must be a CoreExpr (and should be a CoreSyn.Var), since
+  -- we must index it (which we couldn't if it was a VHDL Expr, since only
+  -- VHDLNames can be indexed).
   let
     -- Setup the generate scheme
     len         = (tfvec_len . Var.varType) res
+    -- TODO: Use something better than varToString
     label       = mkVHDLExtId ("mapVector" ++ (varToString res))
-    nPar        = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
+    n_id        = mkVHDLBasicId "n"
+    n_expr      = idToVHDLExpr n_id
     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
-    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.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [compins]
-    in
-      return $ [genSm]
+    genScheme   = AST.ForGn n_id range
+
+    -- Create the content of the generate statement: Applying the mapped_f to
+    -- each of the elements in arg, storing to each element in res
+    resname     = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
+    argexpr     = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
+  in do
+    let (CoreSyn.Var real_f, already_mapped_args) = CoreSyn.collectArgs mapped_f
+    let valargs = get_val_args (Var.varType real_f) already_mapped_args
+    app_concsms <- genApplication (Right resname) real_f (map Left valargs ++ [Right argexpr])
+    -- Return the generate statement
+    return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] app_concsms]
+
+genMap' (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genMap': Cannot generate map function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
     
 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)
+genZipWith' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
+genZipWith' (Left res) f args@[zipped_f, arg1, arg2] =
   let
     -- Setup the generate scheme
     len         = (tfvec_len . Var.varType) res
+    -- TODO: Use something better than varToString
     label       = mkVHDLExtId ("zipWithVector" ++ (varToString res))
-    nPar        = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
+    n_id        = mkVHDLBasicId "n"
+    n_expr      = idToVHDLExpr n_id
     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
+    genScheme   = AST.ForGn n_id range
+
+    -- Create the content of the generate statement: Applying the zipped_f to
+    -- each of the elements in arg1 and arg2, storing to each element in res
+    resname     = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
+    argexpr1    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg1) n_expr
+    argexpr2    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg2) n_expr
+  in do
+    app_concsms <- genApplication (Right resname) zipped_f [Right argexpr1, Right argexpr2]
     -- Return the generate functions
-    genSm       = AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [compins]
-    in
-      return $ [genSm]
+    return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] app_concsms]
 
 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
+genFoldl = genFold True
+
+genFoldr :: BuiltinBuilder
+genFoldr = genFold False
+
+genFold :: Bool -> BuiltinBuilder
+genFold left = genVarArgs (genFold' left)
+genFold' :: Bool -> (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
+-- Special case for an empty input vector, just assign start to res
+genFold' left (Left res) _ [_, start, vec] | len == 0 = return [mkUncondAssign (Left res) (varToVHDLExpr start)]
+    where len = (tfvec_len . Var.varType) vec
+genFold' left (Left res) f [folded_f, start, vec] = do
+  -- evec is (TFVec n), so it still needs an element type
+  let (nvec, _) = splitAppTy (Var.varType vec)
+  -- Put the type of the start value in nvec, this will be the type of our
+  -- temporary vector
+  let tmp_ty = Type.mkAppTy nvec (Var.varType start)
+  let error_msg = "\nGenerate.genFold': Can not construct temp vector for element type: " ++ pprString tmp_ty 
+  tmp_vhdl_ty <- vhdl_ty error_msg tmp_ty
   -- 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
+  let gen_label = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString vec))
+  let block_label = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString start))
+  let gen_range = if left then AST.ToRange (AST.PrimLit "0") len_min_expr
+                  else AST.DownRange len_min_expr (AST.PrimLit "0")
+  let gen_scheme   = AST.ForGn n_id gen_range
   -- Make the intermediate vector
-  let tmpId       = mkVHDLExtId "tmp"
-  let  tmpVec     = AST.BDISD $ AST.SigDec tmpId 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)
-  -- Generate the output assignment
-  let assign      = [mkUncondAssign (Left resVal) (AST.PrimName (AST.NIndexed (AST.IndexedName 
-                        (AST.NSimple tmpId) [AST.PrimLit $ show (len-1)])))]
-  -- Return the generate functions
-  let genSm       = AST.CSGSm $ AST.GenerateSm genlabel genScheme [] 
-                      [ AST.CSGSm (genFirstCell (entity_id, argports, resport) 
-                                    [startVal, inVec, resVal])
-                      , AST.CSGSm (genOtherCell (entity_id, argports, resport) 
-                                    [startVal, inVec, resVal])
-                      ]
-  return $  if len > 0 then
-              [AST.CSBSm $ AST.BlockSm blockLabel [] (AST.PMapAspect []) [tmpVec] (genSm : assign)]
-            else
-              [mkUncondAssign (Left resVal) (AST.PrimName $ AST.NSimple (varToVHDLId startVal))]
+  let  tmp_dec     = AST.BDISD $ AST.SigDec tmp_id tmp_vhdl_ty Nothing
+  -- Create the generate statement
+  cells <- sequence [genFirstCell, genOtherCell]
+  let gen_sm = AST.GenerateSm gen_label gen_scheme [] (map AST.CSGSm cells)
+  -- Assign tmp[len-1] or tmp[0] to res
+  let out_assign = mkUncondAssign (Left res) $ vhdlNameToVHDLExpr (if left then
+                    (mkIndexedName tmp_name (AST.PrimLit $ show (len-1))) else
+                    (mkIndexedName tmp_name (AST.PrimLit "0")))      
+  let block = AST.BlockSm block_label [] (AST.PMapAspect []) [tmp_dec] [AST.CSGSm gen_sm, out_assign]
+  return [AST.CSBSm block]
   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.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]
+    -- The vector length
+    len         = (tfvec_len . Var.varType) vec
+    -- An id for the counter
+    n_id = mkVHDLBasicId "n"
+    n_cur = idToVHDLExpr n_id
+    -- An expression for previous n
+    n_prev = if left then (n_cur AST.:-: (AST.PrimLit "1"))
+                     else (n_cur AST.:+: (AST.PrimLit "1"))
+    -- An expression for len-1
+    len_min_expr = (AST.PrimLit $ show (len-1))
+    -- An id for the tmp result vector
+    tmp_id = mkVHDLBasicId "tmp"
+    tmp_name = AST.NSimple tmp_id
+    -- Generate parts of the fold
+    genFirstCell, genOtherCell :: VHDLSession AST.GenerateSm
+    genFirstCell = do
+      let cond_label = mkVHDLExtId "firstcell"
+      -- if n == 0 or n == len-1
+      let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:=: (if left then (AST.PrimLit "0")
+                                                  else (AST.PrimLit $ show (len-1)))
+      -- Output to tmp[current n]
+      let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
+      -- Input from start
+      let argexpr1 = varToVHDLExpr start
+      -- Input from vec[current n]
+      let argexpr2 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName vec) n_cur
+      app_concsms <- genApplication (Right resname) folded_f  ( if left then
+                                                                  [Right argexpr1, Right argexpr2]
+                                                                else
+                                                                  [Right argexpr2, Right argexpr1]
+                                                              )
+      -- Return the conditional generate part
+      return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
+
+    genOtherCell = do
+      let cond_label = mkVHDLExtId "othercell"
+      -- if n > 0 or n < len-1
+      let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:/=: (if left then (AST.PrimLit "0")
+                                                   else (AST.PrimLit $ show (len-1)))
+      -- Output to tmp[current n]
+      let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
+      -- Input from tmp[previous n]
+      let argexpr1 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName tmp_name n_prev
+      -- Input from vec[current n]
+      let argexpr2 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName vec) n_cur
+      app_concsms <- genApplication (Right resname) folded_f  ( if left then
+                                                                  [Right argexpr1, Right argexpr2]
+                                                                else
+                                                                  [Right argexpr2, Right argexpr1]
+                                                              )
+      -- Return the conditional generate part
+      return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
+
+-- | Generate a generate statement for the builtin function "zip"
+genZip :: BuiltinBuilder
+genZip = genVarArgs genZip'
+genZip' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
+genZip' (Left res) f args@[arg1, arg2] =
+  let
+    -- Setup the generate scheme
+    len             = (tfvec_len . Var.varType) res
+    -- TODO: Use something better than varToString
+    label           = mkVHDLExtId ("zipVector" ++ (varToString res))
+    n_id            = mkVHDLBasicId "n"
+    n_expr          = idToVHDLExpr n_id
+    range           = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
+    genScheme       = AST.ForGn n_id range
+    resname'        = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
+    argexpr1        = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg1) n_expr
+    argexpr2        = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg2) n_expr
+  in do
+    labels <- getFieldLabels (tfvec_elem (Var.varType res))
+    let resnameA    = mkSelectedName resname' (labels!!0)
+    let resnameB    = mkSelectedName resname' (labels!!1)
+    let resA_assign = mkUncondAssign (Right resnameA) argexpr1
+    let resB_assign = mkUncondAssign (Right resnameB) argexpr2
+    -- Return the generate functions
+    return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [resA_assign,resB_assign]]
+    
+-- | Generate a generate statement for the builtin function "unzip"
+genUnzip :: BuiltinBuilder
+genUnzip = genVarArgs genUnzip'
+genUnzip' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
+genUnzip' (Left res) f args@[arg] =
+  let
+    -- Setup the generate scheme
+    len             = (tfvec_len . Var.varType) arg
+    -- TODO: Use something better than varToString
+    label           = mkVHDLExtId ("unzipVector" ++ (varToString res))
+    n_id            = mkVHDLBasicId "n"
+    n_expr          = idToVHDLExpr n_id
+    range           = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
+    genScheme       = AST.ForGn n_id range
+    resname'        = varToVHDLName res
+    argexpr'        = mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
+  in do
+    reslabels <- getFieldLabels (Var.varType res)
+    arglabels <- getFieldLabels (tfvec_elem (Var.varType arg))
+    let resnameA    = mkIndexedName (mkSelectedName resname' (reslabels!!0)) n_expr
+    let resnameB    = mkIndexedName (mkSelectedName resname' (reslabels!!1)) n_expr
+    let argexprA    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkSelectedName argexpr' (arglabels!!0)
+    let argexprB    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkSelectedName argexpr' (arglabels!!1)
+    let resA_assign = mkUncondAssign (Right resnameA) argexprA
+    let resB_assign = mkUncondAssign (Right resnameB) argexprB
+    -- Return the generate functions
+    return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [resA_assign,resB_assign]]
+
+genCopy :: BuiltinBuilder 
+genCopy = genVarArgs genCopy'
+genCopy' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName ) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
+genCopy' (Left res) f args@[arg] =
+  let
+    resExpr = AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others) 
+                (AST.PrimName $ (varToVHDLName arg))]
+    out_assign = mkUncondAssign (Left res) resExpr
+  in 
+    return [out_assign]
+    
+    
+
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- Function to generate VHDL for applications
+-----------------------------------------------------------------------------
+genApplication ::
+  (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -- ^ Where to store the result?
+  -> CoreSyn.CoreBndr -- ^ The function to apply
+  -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -- ^ The arguments to apply
+  -> VHDLSession [AST.ConcSm] -- ^ The resulting concurrent statements
+genApplication dst f args =
+  case Var.globalIdVarDetails f of
+    IdInfo.DataConWorkId dc -> case dst of
+      -- It's a datacon. Create a record from its arguments.
+      Left bndr -> do
+        -- We have the bndr, so we can get at the type
+        labels <- getFieldLabels (Var.varType bndr)
+        return $ zipWith mkassign labels $ map (either exprToVHDLExpr id) args
+        where
+          mkassign :: AST.VHDLId -> AST.Expr -> AST.ConcSm
+          mkassign label arg =
+            let sel_name = mkSelectedName ((either varToVHDLName id) dst) label in
+            mkUncondAssign (Right sel_name) arg
+      Right _ -> error $ "\nGenerate.genApplication: Can't generate dataconstructor application without an original binder"
+    IdInfo.VanillaGlobal -> do
+      -- It's a global value imported from elsewhere. These can be builtin
+      -- functions. Look up the function name in the name table and execute
+      -- the associated builder if there is any and the argument count matches
+      -- (this should always be the case if it typechecks, but just to be
+      -- sure...).
+      case (Map.lookup (varToString f) globalNameTable) of
+        Just (arg_count, builder) ->
+          if length args == arg_count then
+            builder dst f args
+          else
+            error $ "\nGenerate.genApplication: Incorrect number of arguments to builtin function: " ++ pprString f ++ " Args: " ++ show args
+        Nothing -> error $ "\nGenerate.genApplication: Using function from another module that is not a known builtin: " ++ pprString f
+    IdInfo.NotGlobalId -> do
+      signatures <- getA vsSignatures
+      -- This is a local id, so it should be a function whose definition we
+      -- have and which can be turned into a component instantiation.
+      let  
+        signature = Maybe.fromMaybe 
+          (error $ "\nGenerate.genApplication: Using function '" ++ (varToString f) ++ "' without signature? This should not happen!") 
+          (Map.lookup f signatures)
+        entity_id = ent_id signature
+        -- TODO: Using show here isn't really pretty, but we'll need some
+        -- unique-ish value...
+        label = "comp_ins_" ++ (either show prettyShow) dst
+        portmaps = mkAssocElems (map (either exprToVHDLExpr id) args) ((either varToVHDLName id) dst) signature
+        in
+          return [mkComponentInst label entity_id portmaps]
+    details -> error $ "\nGenerate.genApplication: Calling unsupported function " ++ pprString f ++ " with GlobalIdDetails " ++ pprString details
+
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- Functions to generate functions dealing with vectors.
+-----------------------------------------------------------------------------
 
 -- Returns the VHDLId of the vector function with the given name for the given
 -- element type. Generates -- this function if needed.
 vectorFunId :: Type.Type -> String -> VHDLSession AST.VHDLId
 vectorFunId el_ty fname = do
-  elemTM <- vhdl_ty el_ty
+  let error_msg = "\nGenerate.vectorFunId: Can not construct vector function for element: " ++ pprString el_ty
+  elemTM <- vhdl_ty error_msg el_ty
   -- TODO: This should not be duplicated from mk_vector_ty. Probably but it in
   -- the VHDLState or something.
   let vectorTM = mkVHDLExtId $ "vector_" ++ (AST.fromVHDLId elemTM)
@@ -224,36 +368,50 @@ vectorFunId el_ty fname = do
       let functions = genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM
       case lookup fname functions of
         Just body -> do
-          modA vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType el_ty, fname) (function_id, body)
+          modA vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType el_ty, fname) (function_id, (fst body))
+          mapM_ (vectorFunId el_ty) (snd body)
           return function_id
-        Nothing -> error $ "I don't know how to generate vector function " ++ fname
+        Nothing -> error $ "\nGenerate.vectorFunId: I don't know how to generate vector function " ++ fname
   where
     function_id = mkVHDLExtId fname
 
 genUnconsVectorFuns :: AST.TypeMark -- ^ type of the vector elements
                     -> AST.TypeMark -- ^ type of the vector
-                    -> [(String, AST.SubProgBody)]
+                    -> [(String, (AST.SubProgBody, [String]))]
 genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  = 
-  [ (exId, AST.SubProgBody exSpec      []                  [exExpr])
-  , (replaceId, AST.SubProgBody replaceSpec [AST.SPVD replaceVar] [replaceExpr,replaceRet])
-  , (headId, AST.SubProgBody headSpec    []                  [headExpr])
-  , (lastId, AST.SubProgBody lastSpec    []                  [lastExpr])
-  , (initId, AST.SubProgBody initSpec    [AST.SPVD initVar]  [initExpr, initRet])
-  , (tailId, AST.SubProgBody tailSpec    [AST.SPVD tailVar]  [tailExpr, tailRet])
-  , (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.SPCD emptyVar] [emptyExpr])
-  , (singletonId, AST.SubProgBody singletonSpec [AST.SPVD singletonVar] [singletonRet])
-  , (copyId, AST.SubProgBody copySpec    [AST.SPVD copyVar]      [copyExpr])
+  [ (exId, (AST.SubProgBody exSpec      []                  [exExpr],[]))
+  , (replaceId, (AST.SubProgBody replaceSpec [AST.SPVD replaceVar] [replaceExpr,replaceRet],[]))
+  , (headId, (AST.SubProgBody headSpec    []                  [headExpr],[]))
+  , (lastId, (AST.SubProgBody lastSpec    []                  [lastExpr],[]))
+  , (initId, (AST.SubProgBody initSpec    [AST.SPVD initVar]  [initExpr, initRet],[]))
+  , (tailId, (AST.SubProgBody tailSpec    [AST.SPVD tailVar]  [tailExpr, tailRet],[]))
+  , (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.SPCD emptyVar] [emptyExpr],[]))
+  , (singletonId, (AST.SubProgBody singletonSpec [AST.SPVD singletonVar] [singletonRet],[]))
+  , (copynId, (AST.SubProgBody copynSpec    [AST.SPVD copynVar]      [copynExpr],[]))
+  , (selId, (AST.SubProgBody selSpec  [AST.SPVD selVar] [selFor, selRet],[]))
+  , (ltplusId, (AST.SubProgBody ltplusSpec [AST.SPVD ltplusVar] [ltplusExpr, ltplusRet],[]))  
+  , (plusplusId, (AST.SubProgBody plusplusSpec [AST.SPVD plusplusVar] [plusplusExpr, plusplusRet],[]))
+  , (lengthTId, (AST.SubProgBody lengthTSpec [] [lengthTExpr],[]))
+  , (shiftlId, (AST.SubProgBody shiftlSpec [AST.SPVD shiftlVar] [shiftlExpr, shiftlRet], [initId]))
+  , (shiftrId, (AST.SubProgBody shiftrSpec [AST.SPVD shiftrVar] [shiftrExpr, shiftrRet], [tailId]))
+  , (nullId, (AST.SubProgBody nullSpec [] [nullExpr], []))
+  , (rotlId, (AST.SubProgBody rotlSpec [AST.SPVD rotlVar] [rotlExpr, rotlRet], [nullId, lastId, initId]))
+  , (rotrId, (AST.SubProgBody rotrSpec [AST.SPVD rotrVar] [rotrExpr, rotrRet], [nullId, tailId, headId]))
   ]
   where 
     ixPar   = AST.unsafeVHDLBasicId "ix"
     vecPar  = AST.unsafeVHDLBasicId "vec"
+    vec1Par = AST.unsafeVHDLBasicId "vec1"
+    vec2Par = AST.unsafeVHDLBasicId "vec2"
     nPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
     iId     = AST.unsafeVHDLBasicId "i"
     iPar    = iId
     aPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "a"
+    fPar = AST.unsafeVHDLBasicId "f"
+    sPar = AST.unsafeVHDLBasicId "s"
     resId   = AST.unsafeVHDLBasicId "res"
     exSpec = AST.Function (mkVHDLExtId exId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
                                AST.IfaceVarDec ixPar  naturalTM] elemTM
@@ -401,10 +559,10 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
              (Just $ AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others) 
                                           (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar)])
     singletonRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
-    copySpec = AST.Function (mkVHDLExtId copyId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
+    copynSpec = AST.Function (mkVHDLExtId copynId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
                                    AST.IfaceVarDec aPar   elemTM   ] vectorTM 
     -- variable res : fsvec_x (0 to n-1) := (others => a);
-    copyVar = 
+    copynVar = 
       AST.VarDec resId 
              (AST.SubtypeIn vectorTM
                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
@@ -414,4 +572,199 @@ genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
              (Just $ AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others) 
                                           (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar)])
     -- return res
-    copyExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
+    copynExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
+    selSpec = AST.Function (mkVHDLExtId selId) [AST.IfaceVarDec fPar   naturalTM,
+                               AST.IfaceVarDec sPar   naturalTM,
+                               AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
+                               AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
+    -- variable res : fsvec_x (0 to n-1);
+    selVar = 
+      AST.VarDec resId 
+                (AST.SubtypeIn vectorTM
+                  (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+                      ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
+                      (AST.PrimLit "1"))   ])
+                )
+                Nothing
+    -- for i res'range loop
+    --   res(i) := vec(f+i*s);
+    -- end loop;
+    selFor = AST.ForSM iId (AST.AttribRange $ AST.AttribName (AST.NSimple resId) rangeId Nothing) [selAssign]
+    -- res(i) := vec(f+i*s);
+    selAssign = let origExp = AST.PrimName (AST.NSimple fPar) AST.:+: 
+                                (AST.PrimName (AST.NSimple iId) AST.:*: 
+                                  AST.PrimName (AST.NSimple sPar)) in
+                                  AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple resId) [AST.PrimName (AST.NSimple iId)]) AST.:=
+                                    (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple vecPar) [origExp]))
+    -- return res;
+    selRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
+    ltplusSpec = AST.Function (mkVHDLExtId ltplusId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
+                                        AST.IfaceVarDec aPar   elemTM] vectorTM 
+     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length);
+    ltplusVar = 
+      AST.VarDec resId 
+        (AST.SubtypeIn vectorTM
+          (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+            [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+              (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))]))
+        Nothing
+    ltplusExpr = AST.NSimple resId AST.:= 
+                     ((AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar) AST.:&: 
+                      (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar))
+    ltplusRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
+    plusplusSpec = AST.Function (mkVHDLExtId plusplusId) [AST.IfaceVarDec vec1Par vectorTM,
+                                             AST.IfaceVarDec vec2Par vectorTM] 
+                                             vectorTM 
+    -- variable res : fsvec_x (0 to vec1'length + vec2'length -1);
+    plusplusVar = 
+      AST.VarDec resId 
+        (AST.SubtypeIn vectorTM
+          (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+            [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+              (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                AST.AttribName (AST.NSimple vec1Par) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:+:
+                  AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                AST.AttribName (AST.NSimple vec2Par) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                  AST.PrimLit "1")]))
+       Nothing
+    plusplusExpr = AST.NSimple resId AST.:= 
+                     ((AST.PrimName $ AST.NSimple vec1Par) AST.:&: 
+                      (AST.PrimName $ AST.NSimple vec2Par))
+    plusplusRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
+    lengthTSpec = AST.Function (mkVHDLExtId lengthTId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] naturalTM
+    lengthTExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                                AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))
+    shiftlSpec = AST.Function (mkVHDLExtId shiftlId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
+                                   AST.IfaceVarDec aPar   elemTM  ] vectorTM 
+    -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
+    shiftlVar = 
+     AST.VarDec resId 
+            (AST.SubtypeIn vectorTM
+              (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+               [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+                        (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                          AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                           (AST.PrimLit "1")) ]))
+            Nothing
+    -- res := a & init(vec)
+    shiftlExpr = AST.NSimple resId AST.:=
+                    (AST.PrimName (AST.NSimple aPar) AST.:&:
+                     (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId initId))  
+                       [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]))
+    shiftlRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)       
+    shiftrSpec = AST.Function (mkVHDLExtId shiftrId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
+                                       AST.IfaceVarDec aPar   elemTM  ] vectorTM 
+    -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
+    shiftrVar = 
+     AST.VarDec resId 
+            (AST.SubtypeIn vectorTM
+              (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+               [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+                        (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                          AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                           (AST.PrimLit "1")) ]))
+            Nothing
+    -- res := tail(vec) & a
+    shiftrExpr = AST.NSimple resId AST.:=
+                  ((AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId tailId))  
+                    [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]) AST.:&:
+                  (AST.PrimName (AST.NSimple aPar)))
+                
+    shiftrRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)      
+    nullSpec = AST.Function (mkVHDLExtId nullId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] booleanTM
+    -- return vec'length = 0
+    nullExpr = AST.ReturnSm (Just $ 
+                AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                  AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:=:
+                    AST.PrimLit "0")
+    rotlSpec = AST.Function (mkVHDLExtId rotlId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM 
+    -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
+    rotlVar = 
+     AST.VarDec resId 
+            (AST.SubtypeIn vectorTM
+              (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+               [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+                        (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                          AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                           (AST.PrimLit "1")) ]))
+            Nothing
+    -- if null(vec) then res := vec else res := last(vec) & init(vec)
+    rotlExpr = AST.IfSm (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId nullId))  
+                          [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)])
+                        [AST.NSimple resId AST.:= (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]
+                        []
+                        (Just $ AST.Else [rotlExprRet])
+      where rotlExprRet = 
+                AST.NSimple resId AST.:= 
+                      ((AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId lastId))  
+                        [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]) AST.:&:
+                      (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId initId))  
+                        [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]))
+    rotlRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)       
+    rotrSpec = AST.Function (mkVHDLExtId rotrId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM 
+    -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
+    rotrVar = 
+     AST.VarDec resId 
+            (AST.SubtypeIn vectorTM
+              (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint 
+               [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
+                        (AST.PrimName (AST.NAttribute $ 
+                          AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
+                           (AST.PrimLit "1")) ]))
+            Nothing
+    -- if null(vec) then res := vec else res := tail(vec) & head(vec)
+    rotrExpr = AST.IfSm (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId nullId))  
+                          [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)])
+                        [AST.NSimple resId AST.:= (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]
+                        []
+                        (Just $ AST.Else [rotrExprRet])
+      where rotrExprRet = 
+                AST.NSimple resId AST.:= 
+                      ((AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId tailId))  
+                        [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]) AST.:&:
+                      (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId headId))  
+                        [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]))
+    rotrRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
+-----------------------------------------------------------------------------
+-- A table of builtin functions
+-----------------------------------------------------------------------------
+
+-- | The builtin functions we support. Maps a name to an argument count and a
+-- builder function.
+globalNameTable :: NameTable
+globalNameTable = Map.fromList
+  [ (exId             , (2, genFCall                ) )
+  , (replaceId        , (3, genFCall                ) )
+  , (headId           , (1, genFCall                ) )
+  , (lastId           , (1, genFCall                ) )
+  , (tailId           , (1, genFCall                ) )
+  , (initId           , (1, genFCall                ) )
+  , (takeId           , (2, genFCall                ) )
+  , (dropId           , (2, genFCall                ) )
+  , (selId            , (4, genFCall                ) )
+  , (plusgtId         , (2, genFCall                ) )
+  , (ltplusId         , (2, genFCall                ) )
+  , (plusplusId       , (2, genFCall                ) )
+  , (mapId            , (2, genMap                  ) )
+  , (zipWithId        , (3, genZipWith              ) )
+  , (foldlId          , (3, genFoldl                ) )
+  , (foldrId          , (3, genFoldr                ) )
+  , (zipId            , (2, genZip                  ) )
+  , (unzipId          , (1, genUnzip                ) )
+  , (shiftlId         , (2, genFCall                ) )
+  , (shiftrId         , (2, genFCall                ) )
+  , (rotlId           , (1, genFCall                ) )
+  , (rotrId           , (1, genFCall                ) )
+  , (emptyId          , (0, genFCall                ) )
+  , (singletonId      , (1, genFCall                ) )
+  , (copynId          , (2, genFCall                ) )
+  , (copyId           , (1, genCopy                 ) )
+  , (lengthTId        , (1, genFCall                ) )
+  , (nullId           , (1, genFCall                ) )
+  , (hwxorId          , (2, genOperator2 AST.Xor    ) )
+  , (hwandId          , (2, genOperator2 AST.And    ) )
+  , (hworId           , (2, genOperator2 AST.Or     ) )
+  , (hwnotId          , (1, genOperator1 AST.Not    ) )
+  ]