Generate.hs

   1 module Generate where
   2
   3 -- Standard modules
   4 import qualified Control.Monad as Monad
   5 import qualified Data.Map as Map
   6 import qualified Maybe
   7 import qualified Data.Either as Either
   8 import Data.Accessor
   9 import Debug.Trace
  10
  11 -- ForSyDe
  12 import qualified ForSyDe.Backend.VHDL.AST as AST
  13
  14 -- GHC API
  15 import CoreSyn
  16 import Type
  17 import qualified Var
  18 import qualified IdInfo
  19
  20 -- Local imports
  21 import Constants
  22 import VHDLTypes
  23 import VHDLTools
  24 import CoreTools
  25 import Pretty
  26
  27 -----------------------------------------------------------------------------
  28 -- Functions to generate VHDL for builtin functions
  29 -----------------------------------------------------------------------------
  30
  31 -- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
  32 -- be expressions.
  33 genExprArgs ::
  34   (dst -> func -> [AST.Expr] -> res)
  35   -> (dst -> func -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> res)
  36 genExprArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
  37   where args' = map (either (varToVHDLExpr.exprToVar) id) args
  38
  39 -- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
  40 -- be variables.
  41 genVarArgs ::
  42   (dst -> func -> [Var.Var] -> res)
  43   -> (dst -> func -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> res)
  44 genVarArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
  45   where
  46     args' = map exprToVar exprargs
  47     -- Check (rather crudely) that all arguments are CoreExprs
  48     (exprargs, []) = Either.partitionEithers args
  49
  50 -- | A function to wrap a builder-like function that produces an expression
  51 -- and expects it to be assigned to the destination.
  52 genExprRes ::
  53   ((Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> func -> [arg] -> VHDLSession AST.Expr)
  54   -> ((Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> func -> [arg] -> VHDLSession [AST.ConcSm])
  55 genExprRes wrap dst func args = do
  56   expr <- wrap dst func args
  57   return $ [mkUncondAssign dst expr]
  58
  59 -- | Generate a binary operator application. The first argument should be a
  60 -- constructor from the AST.Expr type, e.g. AST.And.
  61 genOperator2 :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> BuiltinBuilder
  62 genOperator2 op = genExprArgs $ genExprRes (genOperator2' op)
  63 genOperator2' :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
  64 genOperator2' op _ f [arg1, arg2] = return $ op arg1 arg2
  65
  66 -- | Generate a unary operator application
  67 genOperator1 :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> BuiltinBuilder
  68 genOperator1 op = genExprArgs $ genExprRes (genOperator1' op)
  69 genOperator1' :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
  70 genOperator1' op _ f [arg] = return $ op arg
  71
  72 -- | Generate a function call from the destination binder, function name and a
  73 -- list of expressions (its arguments)
  74 genFCall :: BuiltinBuilder
  75 genFCall = genExprArgs $ genExprRes genFCall'
  76 genFCall' :: Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
  77 genFCall' (Left res) f args = do
  78   let fname = varToString f
  79   let el_ty = (tfvec_elem . Var.varType) res
  80   id <- vectorFunId el_ty fname
  81   return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple id)  $
  82              map (\exp -> Nothing AST.:=>: AST.ADExpr exp) args
  83 genFCall' (Right name) _ _ = error $ "Cannot generate builtin function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
  84
  85 -- | Generate a generate statement for the builtin function "map"
  86 genMap :: BuiltinBuilder
  87 genMap (Left res) f [Left mapped_f, Left (Var arg)] =
  88   -- mapped_f must be a CoreExpr (since we can't represent functions as VHDL
  89   -- expressions). arg must be a CoreExpr (and should be a CoreSyn.Var), since
  90   -- we must index it (which we couldn't if it was a VHDL Expr, since only
  91   -- VHDLNames can be indexed).
  92   let
  93     -- Setup the generate scheme
  94     len         = (tfvec_len . Var.varType) res
  95     -- TODO: Use something better than varToString
  96     label       = mkVHDLExtId ("mapVector" ++ (varToString res))
  97     n_id        = mkVHDLBasicId "n"
  98     n_expr      = idToVHDLExpr n_id
  99     range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 100     genScheme   = AST.ForGn n_id range
 101
 102     -- Create the content of the generate statement: Applying the mapped_f to
 103     -- each of the elements in arg, storing to each element in res
 104     resname     = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
 105     argexpr     = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
 106   in do
 107     let (CoreSyn.Var real_f, already_mapped_args) = CoreSyn.collectArgs mapped_f
 108     let valargs = get_val_args (Var.varType real_f) already_mapped_args
 109     app_concsms <- genApplication (Right resname) real_f (map Left valargs ++ [Right argexpr])
 110     -- Return the generate statement
 111     return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] app_concsms]
 112
 113 genMap' (Right name) _ _ = error $ "Cannot generate map function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 114
 115 genZipWith :: BuiltinBuilder
 116 genZipWith = genVarArgs genZipWith'
 117 genZipWith' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 118 genZipWith' (Left res) f args@[zipped_f, arg1, arg2] =
 119   let
 120     -- Setup the generate scheme
 121     len         = (tfvec_len . Var.varType) res
 122     -- TODO: Use something better than varToString
 123     label       = mkVHDLExtId ("zipWithVector" ++ (varToString res))
 124     n_id        = mkVHDLBasicId "n"
 125     n_expr      = idToVHDLExpr n_id
 126     range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 127     genScheme   = AST.ForGn n_id range
 128
 129     -- Create the content of the generate statement: Applying the zipped_f to
 130     -- each of the elements in arg1 and arg2, storing to each element in res
 131     resname     = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
 132     argexpr1    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg1) n_expr
 133     argexpr2    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg2) n_expr
 134   in do
 135     app_concsms <- genApplication (Right resname) zipped_f [Right argexpr1, Right argexpr2]
 136     -- Return the generate functions
 137     return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] app_concsms]
 138
 139 genFoldl :: BuiltinBuilder
 140 genFoldl = genFold True
 141
 142 genFoldr :: BuiltinBuilder
 143 genFoldr = genFold False
 144
 145 genFold :: Bool -> BuiltinBuilder
 146 genFold left = genVarArgs (genFold' left)
 147 genFold' :: Bool -> (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 148 -- Special case for an empty input vector, just assign start to res
 149 genFold' left (Left res) _ [_, start, vec] | len == 0 = return [mkUncondAssign (Left res) (varToVHDLExpr start)]
 150     where len = (tfvec_len . Var.varType) vec
 151 genFold' left (Left res) f [folded_f, start, vec] = do
 152   -- evec is (TFVec n), so it still needs an element type
 153   let (nvec, _) = splitAppTy (Var.varType vec)
 154   -- Put the type of the start value in nvec, this will be the type of our
 155   -- temporary vector
 156   let tmp_ty = Type.mkAppTy nvec (Var.varType start)
 157   tmp_vhdl_ty <- vhdl_ty tmp_ty
 158   -- Setup the generate scheme
 159   let gen_label = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString vec))
 160   let block_label = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString start))
 161   let gen_range = if left then AST.ToRange (AST.PrimLit "0") len_min_expr
 162                   else AST.DownRange len_min_expr (AST.PrimLit "0")
 163   let gen_scheme   = AST.ForGn n_id gen_range
 164   -- Make the intermediate vector
 165   let  tmp_dec     = AST.BDISD $ AST.SigDec tmp_id tmp_vhdl_ty Nothing
 166   -- Create the generate statement
 167   cells <- sequence [genFirstCell, genOtherCell]
 168   let gen_sm = AST.GenerateSm gen_label gen_scheme [] (map AST.CSGSm cells)
 169   -- Assign tmp[len-1] or tmp[0] to res
 170   let out_assign = mkUncondAssign (Left res) $ vhdlNameToVHDLExpr (if left then
 171                     (mkIndexedName tmp_name (AST.PrimLit $ show (len-1))) else
 172                     (mkIndexedName tmp_name (AST.PrimLit "0")))
 173   let block = AST.BlockSm block_label [] (AST.PMapAspect []) [tmp_dec] [AST.CSGSm gen_sm, out_assign]
 174   return [AST.CSBSm block]
 175   where
 176     -- The vector length
 177     len         = (tfvec_len . Var.varType) vec
 178     -- An id for the counter
 179     n_id = mkVHDLBasicId "n"
 180     n_cur = idToVHDLExpr n_id
 181     -- An expression for previous n
 182     n_prev = if left then (n_cur AST.:-: (AST.PrimLit "1"))
 183                      else (n_cur AST.:+: (AST.PrimLit "1"))
 184     -- An expression for len-1
 185     len_min_expr = (AST.PrimLit $ show (len-1))
 186     -- An id for the tmp result vector
 187     tmp_id = mkVHDLBasicId "tmp"
 188     tmp_name = AST.NSimple tmp_id
 189     -- Generate parts of the fold
 190     genFirstCell, genOtherCell :: VHDLSession AST.GenerateSm
 191     genFirstCell = do
 192       let cond_label = mkVHDLExtId "firstcell"
 193       -- if n == 0 or n == len-1
 194       let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:=: (if left then (AST.PrimLit "0")
 195                                                   else (AST.PrimLit $ show (len-1)))
 196       -- Output to tmp[current n]
 197       let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
 198       -- Input from start
 199       let argexpr1 = varToVHDLExpr start
 200       -- Input from vec[current n]
 201       let argexpr2 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName vec) n_cur
 202       app_concsms <- genApplication (Right resname) folded_f  ( if left then
 203                                                                   [Right argexpr1, Right argexpr2]
 204                                                                 else
 205                                                                   [Right argexpr2, Right argexpr1]
 206                                                               )
 207       -- Return the conditional generate part
 208       return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
 209
 210     genOtherCell = do
 211       let cond_label = mkVHDLExtId "othercell"
 212       -- if n > 0 or n < len-1
 213       let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:/=: (if left then (AST.PrimLit "0")
 214                                                    else (AST.PrimLit $ show (len-1)))
 215       -- Output to tmp[current n]
 216       let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
 217       -- Input from tmp[previous n]
 218       let argexpr1 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName tmp_name n_prev
 219       -- Input from vec[current n]
 220       let argexpr2 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName vec) n_cur
 221       app_concsms <- genApplication (Right resname) folded_f  ( if left then
 222                                                                   [Right argexpr1, Right argexpr2]
 223                                                                 else
 224                                                                   [Right argexpr2, Right argexpr1]
 225                                                               )
 226       -- Return the conditional generate part
 227       return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
 228
 229 -- | Generate a generate statement for the builtin function "zip"
 230 genZip :: BuiltinBuilder
 231 genZip = genVarArgs genZip'
 232 genZip' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 233 genZip' (Left res) f args@[arg1, arg2] =
 234   let
 235     -- Setup the generate scheme
 236     len             = (tfvec_len . Var.varType) res
 237     -- TODO: Use something better than varToString
 238     label           = mkVHDLExtId ("zipVector" ++ (varToString res))
 239     n_id            = mkVHDLBasicId "n"
 240     n_expr          = idToVHDLExpr n_id
 241     range           = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 242     genScheme       = AST.ForGn n_id range
 243     resname'        = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
 244     argexpr1        = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg1) n_expr
 245     argexpr2        = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg2) n_expr
 246   in do
 247     labels <- getFieldLabels (tfvec_elem (Var.varType res))
 248     let resnameA    = mkSelectedName resname' (labels!!0)
 249     let resnameB    = mkSelectedName resname' (labels!!1)
 250     let resA_assign = mkUncondAssign (Right resnameA) argexpr1
 251     let resB_assign = mkUncondAssign (Right resnameB) argexpr2
 252     -- Return the generate functions
 253     return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [resA_assign,resB_assign]]
 254
 255 -- | Generate a generate statement for the builtin function "unzip"
 256 genUnzip :: BuiltinBuilder
 257 genUnzip = genVarArgs genUnzip'
 258 genUnzip' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 259 genUnzip' (Left res) f args@[arg] =
 260   let
 261     -- Setup the generate scheme
 262     len             = (tfvec_len . Var.varType) arg
 263     -- TODO: Use something better than varToString
 264     label           = mkVHDLExtId ("unzipVector" ++ (varToString res))
 265     n_id            = mkVHDLBasicId "n"
 266     n_expr          = idToVHDLExpr n_id
 267     range           = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 268     genScheme       = AST.ForGn n_id range
 269     resname'        = varToVHDLName res
 270     argexpr'        = mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
 271   in do
 272     reslabels <- getFieldLabels (Var.varType res)
 273     arglabels <- getFieldLabels (tfvec_elem (Var.varType arg))
 274     let resnameA    = mkIndexedName (mkSelectedName resname' (reslabels!!0)) n_expr
 275     let resnameB    = mkIndexedName (mkSelectedName resname' (reslabels!!1)) n_expr
 276     let argexprA    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkSelectedName argexpr' (arglabels!!0)
 277     let argexprB    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkSelectedName argexpr' (arglabels!!1)
 278     let resA_assign = mkUncondAssign (Right resnameA) argexprA
 279     let resB_assign = mkUncondAssign (Right resnameB) argexprB
 280     -- Return the generate functions
 281     return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [resA_assign,resB_assign]]
 282
 283 -----------------------------------------------------------------------------
 284 -- Function to generate VHDL for applications
 285 -----------------------------------------------------------------------------
 286 genApplication ::
 287   (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -- ^ Where to store the result?
 288   -> CoreSyn.CoreBndr -- ^ The function to apply
 289   -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -- ^ The arguments to apply
 290   -> VHDLSession [AST.ConcSm] -- ^ The resulting concurrent statements
 291 genApplication dst f args =
 292   case Var.globalIdVarDetails f of
 293     IdInfo.DataConWorkId dc -> case dst of
 294       -- It's a datacon. Create a record from its arguments.
 295       Left bndr -> do
 296         -- We have the bndr, so we can get at the type
 297         labels <- getFieldLabels (Var.varType bndr)
 298         return $ zipWith mkassign labels $ map (either exprToVHDLExpr id) args
 299         where
 300           mkassign :: AST.VHDLId -> AST.Expr -> AST.ConcSm
 301           mkassign label arg =
 302             let sel_name = mkSelectedName ((either varToVHDLName id) dst) label in
 303             mkUncondAssign (Right sel_name) arg
 304       Right _ -> error $ "Generate.genApplication Can't generate dataconstructor application without an original binder"
 305     IdInfo.VanillaGlobal -> do
 306       -- It's a global value imported from elsewhere. These can be builtin
 307       -- functions. Look up the function name in the name table and execute
 308       -- the associated builder if there is any and the argument count matches
 309       -- (this should always be the case if it typechecks, but just to be
 310       -- sure...).
 311       case (Map.lookup (varToString f) globalNameTable) of
 312         Just (arg_count, builder) ->
 313           if length args == arg_count then
 314             builder dst f args
 315           else
 316             error $ "Generate.genApplication Incorrect number of arguments to builtin function: " ++ pprString f ++ " Args: " ++ show args
 317         Nothing -> error $ "Using function from another module that is not a known builtin: " ++ pprString f
 318     IdInfo.NotGlobalId -> do
 319       signatures <- getA vsSignatures
 320       -- This is a local id, so it should be a function whose definition we
 321       -- have and which can be turned into a component instantiation.
 322       let
 323         signature = Maybe.fromMaybe
 324           (error $ "Using function '" ++ (varToString f) ++ "' without signature? This should not happen!")
 325           (Map.lookup f signatures)
 326         entity_id = ent_id signature
 327         -- TODO: Using show here isn't really pretty, but we'll need some
 328         -- unique-ish value...
 329         label = "comp_ins_" ++ (either show prettyShow) dst
 330         portmaps = mkAssocElems (map (either exprToVHDLExpr id) args) ((either varToVHDLName id) dst) signature
 331         in
 332           return [mkComponentInst label entity_id portmaps]
 333     details -> error $ "Calling unsupported function " ++ pprString f ++ " with GlobalIdDetails " ++ pprString details
 334
 335 -----------------------------------------------------------------------------
 336 -- Functions to generate functions dealing with vectors.
 337 -----------------------------------------------------------------------------
 338
 339 -- Returns the VHDLId of the vector function with the given name for the given
 340 -- element type. Generates -- this function if needed.
 341 vectorFunId :: Type.Type -> String -> VHDLSession AST.VHDLId
 342 vectorFunId el_ty fname = do
 343   elemTM <- vhdl_ty el_ty
 344   -- TODO: This should not be duplicated from mk_vector_ty. Probably but it in
 345   -- the VHDLState or something.
 346   let vectorTM = mkVHDLExtId $ "vector_" ++ (AST.fromVHDLId elemTM)
 347   typefuns <- getA vsTypeFuns
 348   case Map.lookup (OrdType el_ty, fname) typefuns of
 349     -- Function already generated, just return it
 350     Just (id, _) -> return id
 351     -- Function not generated yet, generate it
 352     Nothing -> do
 353       let functions = genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM
 354       case lookup fname functions of
 355         Just body -> do
 356           modA vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType el_ty, fname) (function_id, body)
 357           return function_id
 358         Nothing -> error $ "I don't know how to generate vector function " ++ fname
 359   where
 360     function_id = mkVHDLExtId fname
 361
 362 genUnconsVectorFuns :: AST.TypeMark -- ^ type of the vector elements
 363                     -> AST.TypeMark -- ^ type of the vector
 364                     -> [(String, AST.SubProgBody)]
 365 genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
 366   [ (exId, AST.SubProgBody exSpec      []                  [exExpr])
 367   , (replaceId, AST.SubProgBody replaceSpec [AST.SPVD replaceVar] [replaceExpr,replaceRet])
 368   , (headId, AST.SubProgBody headSpec    []                  [headExpr])
 369   , (lastId, AST.SubProgBody lastSpec    []                  [lastExpr])
 370   , (initId, AST.SubProgBody initSpec    [AST.SPVD initVar]  [initExpr, initRet])
 371   , (tailId, AST.SubProgBody tailSpec    [AST.SPVD tailVar]  [tailExpr, tailRet])
 372   , (takeId, AST.SubProgBody takeSpec    [AST.SPVD takeVar]  [takeExpr, takeRet])
 373   , (dropId, AST.SubProgBody dropSpec    [AST.SPVD dropVar]  [dropExpr, dropRet])
 374   , (plusgtId, AST.SubProgBody plusgtSpec  [AST.SPVD plusgtVar] [plusgtExpr, plusgtRet])
 375   , (emptyId, AST.SubProgBody emptySpec   [AST.SPCD emptyVar] [emptyExpr])
 376   , (singletonId, AST.SubProgBody singletonSpec [AST.SPVD singletonVar] [singletonRet])
 377   , (copyId, AST.SubProgBody copySpec    [AST.SPVD copyVar]      [copyExpr])
 378   , (selId, AST.SubProgBody selSpec  [AST.SPVD selVar] [selFor, selRet])
 379   , (ltplusId, AST.SubProgBody ltplusSpec [AST.SPVD ltplusVar] [ltplusExpr, ltplusRet]  )
 380   , (plusplusId, AST.SubProgBody plusplusSpec [AST.SPVD plusplusVar] [plusplusExpr, plusplusRet])
 381   ]
 382   where
 383     ixPar   = AST.unsafeVHDLBasicId "ix"
 384     vecPar  = AST.unsafeVHDLBasicId "vec"
 385     vec1Par = AST.unsafeVHDLBasicId "vec1"
 386     vec2Par = AST.unsafeVHDLBasicId "vec2"
 387     nPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
 388     iId     = AST.unsafeVHDLBasicId "i"
 389     iPar    = iId
 390     aPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "a"
 391     fPar = AST.unsafeVHDLBasicId "f"
 392     sPar = AST.unsafeVHDLBasicId "s"
 393     resId   = AST.unsafeVHDLBasicId "res"
 394     exSpec = AST.Function (mkVHDLExtId exId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
 395                                AST.IfaceVarDec ixPar  naturalTM] elemTM
 396     exExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NIndexed
 397               (AST.IndexedName (AST.NSimple vecPar) [AST.PrimName $
 398                 AST.NSimple ixPar]))
 399     replaceSpec = AST.Function (mkVHDLExtId replaceId)  [ AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM
 400                                           , AST.IfaceVarDec iPar   naturalTM
 401                                           , AST.IfaceVarDec aPar   elemTM
 402                                           ] vectorTM
 403        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
 404     replaceVar =
 405          AST.VarDec resId
 406                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 407                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 408                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 409                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 410                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 411                                 (AST.PrimLit "1"))   ]))
 412                 Nothing
 413        --  res AST.:= vec(0 to i-1) & a & vec(i+1 to length'vec-1)
 414     replaceExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 415            (vecSlice (AST.PrimLit "0") (AST.PrimName (AST.NSimple iPar) AST.:-: AST.PrimLit "1") AST.:&:
 416             AST.PrimName (AST.NSimple aPar) AST.:&:
 417              vecSlice (AST.PrimName (AST.NSimple iPar) AST.:+: AST.PrimLit "1")
 418                       ((AST.PrimName (AST.NAttribute $
 419                                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))
 420                                                               AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 421     replaceRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 422     vecSlice init last =  AST.PrimName (AST.NSlice
 423                                         (AST.SliceName
 424                                               (AST.NSimple vecPar)
 425                                               (AST.ToRange init last)))
 426     headSpec = AST.Function (mkVHDLExtId headId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] elemTM
 427        -- return vec(0);
 428     headExpr = AST.ReturnSm (Just $ (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName
 429                     (AST.NSimple vecPar) [AST.PrimLit "0"])))
 430     lastSpec = AST.Function (mkVHDLExtId lastId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] elemTM
 431        -- return vec(vec'length-1);
 432     lastExpr = AST.ReturnSm (Just $ (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName
 433                     (AST.NSimple vecPar)
 434                     [AST.PrimName (AST.NAttribute $
 435                                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 436                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"])))
 437     initSpec = AST.Function (mkVHDLExtId initId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 438        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-2);
 439     initVar =
 440          AST.VarDec resId
 441                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 442                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 443                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 444                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 445                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 446                                 (AST.PrimLit "2"))   ]))
 447                 Nothing
 448        -- resAST.:= vec(0 to vec'length-2)
 449     initExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice
 450                                (AST.PrimLit "0")
 451                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 452                                   AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 453                                                              AST.:-: AST.PrimLit "2"))
 454     initRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 455     tailSpec = AST.Function (mkVHDLExtId tailId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 456        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-2);
 457     tailVar =
 458          AST.VarDec resId
 459                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 460                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 461                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 462                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 463                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 464                                 (AST.PrimLit "2"))   ]))
 465                 Nothing
 466        -- res AST.:= vec(1 to vec'length-1)
 467     tailExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice
 468                                (AST.PrimLit "1")
 469                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 470                                   AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 471                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 472     tailRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 473     takeSpec = AST.Function (mkVHDLExtId takeId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 474                                    AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
 475        -- variable res : fsvec_x (0 to n-1);
 476     takeVar =
 477          AST.VarDec resId
 478                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 479                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 480                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 481                                ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
 482                                 (AST.PrimLit "1"))   ]))
 483                 Nothing
 484        -- res AST.:= vec(0 to n-1)
 485     takeExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 486                     (vecSlice (AST.PrimLit "1")
 487                               (AST.PrimName (AST.NSimple $ nPar) AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 488     takeRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 489     dropSpec = AST.Function (mkVHDLExtId dropId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 490                                    AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
 491        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-n-1);
 492     dropVar =
 493          AST.VarDec resId
 494                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 495                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 496                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 497                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 498                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 499                                (AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)AST.:-: (AST.PrimLit "1")) ]))
 500                Nothing
 501        -- res AST.:= vec(n to vec'length-1)
 502     dropExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice
 503                                (AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)
 504                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 505                                   AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 506                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 507     dropRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 508     plusgtSpec = AST.Function (mkVHDLExtId plusgtId) [AST.IfaceVarDec aPar   elemTM,
 509                                        AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 510     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length);
 511     plusgtVar =
 512       AST.VarDec resId
 513              (AST.SubtypeIn vectorTM
 514                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 515                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 516                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 517                           AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))]))
 518              Nothing
 519     plusgtExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 520                    ((AST.PrimName $ AST.NSimple aPar) AST.:&:
 521                     (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar))
 522     plusgtRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 523     emptySpec = AST.Function (mkVHDLExtId emptyId) [] vectorTM
 524     emptyVar =
 525           AST.ConstDec resId
 526               (AST.SubtypeIn vectorTM Nothing)
 527               (Just $ AST.PrimLit "\"\"")
 528     emptyExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
 529     singletonSpec = AST.Function (mkVHDLExtId singletonId) [AST.IfaceVarDec aPar elemTM ]
 530                                          vectorTM
 531     -- variable res : fsvec_x (0 to 0) := (others => a);
 532     singletonVar =
 533       AST.VarDec resId
 534              (AST.SubtypeIn vectorTM
 535                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 536                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit "0")]))
 537              (Just $ AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others)
 538                                           (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar)])
 539     singletonRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 540     copySpec = AST.Function (mkVHDLExtId copyId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 541                                    AST.IfaceVarDec aPar   elemTM   ] vectorTM
 542     -- variable res : fsvec_x (0 to n-1) := (others => a);
 543     copyVar =
 544       AST.VarDec resId
 545              (AST.SubtypeIn vectorTM
 546                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 547                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 548                             ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
 549                              (AST.PrimLit "1"))   ]))
 550              (Just $ AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others)
 551                                           (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar)])
 552     -- return res
 553     copyExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 554     selSpec = AST.Function (mkVHDLExtId selId) [AST.IfaceVarDec fPar   naturalTM,
 555                                AST.IfaceVarDec sPar   naturalTM,
 556                                AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 557                                AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
 558     -- variable res : fsvec_x (0 to n-1);
 559     selVar =
 560       AST.VarDec resId
 561                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 562                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 563                     [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 564                       ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
 565                       (AST.PrimLit "1"))   ])
 566                 )
 567                 Nothing
 568     -- for i res'range loop
 569     --   res(i) := vec(f+i*s);
 570     -- end loop;
 571     selFor = AST.ForSM iId (AST.AttribRange $ AST.AttribName (AST.NSimple resId) rangeId Nothing) [selAssign]
 572     -- res(i) := vec(f+i*s);
 573     selAssign = let origExp = AST.PrimName (AST.NSimple fPar) AST.:+:
 574                                 (AST.PrimName (AST.NSimple iId) AST.:*:
 575                                   AST.PrimName (AST.NSimple sPar)) in
 576                                   AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple resId) [AST.PrimName (AST.NSimple iId)]) AST.:=
 577                                     (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple vecPar) [origExp]))
 578     -- return res;
 579     selRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
 580     ltplusSpec = AST.Function (mkVHDLExtId ltplusId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
 581                                         AST.IfaceVarDec aPar   elemTM] vectorTM
 582      -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length);
 583     ltplusVar =
 584       AST.VarDec resId
 585         (AST.SubtypeIn vectorTM
 586           (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 587             [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 588               (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 589                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))]))
 590         Nothing
 591     ltplusExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 592                      ((AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar) AST.:&:
 593                       (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar))
 594     ltplusRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 595     plusplusSpec = AST.Function (mkVHDLExtId plusplusId) [AST.IfaceVarDec vec1Par vectorTM,
 596                                              AST.IfaceVarDec vec2Par vectorTM]
 597                                              vectorTM
 598     -- variable res : fsvec_x (0 to vec1'length + vec2'length -1);
 599     plusplusVar =
 600       AST.VarDec resId
 601         (AST.SubtypeIn vectorTM
 602           (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 603             [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 604               (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 605                 AST.AttribName (AST.NSimple vec1Par) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:+:
 606                   AST.PrimName (AST.NAttribute $
 607                 AST.AttribName (AST.NSimple vec2Par) (mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 608                   AST.PrimLit "1")]))
 609        Nothing
 610     plusplusExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 611                      ((AST.PrimName $ AST.NSimple vec1Par) AST.:&:
 612                       (AST.PrimName $ AST.NSimple vec2Par))
 613     plusplusRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 614
 615 -----------------------------------------------------------------------------
 616 -- A table of builtin functions
 617 -----------------------------------------------------------------------------
 618
 619 -- | The builtin functions we support. Maps a name to an argument count and a
 620 -- builder function.
 621 globalNameTable :: NameTable
 622 globalNameTable = Map.fromList
 623   [ (exId             , (2, genFCall                ) )
 624   , (replaceId        , (3, genFCall                ) )
 625   , (headId           , (1, genFCall                ) )
 626   , (lastId           , (1, genFCall                ) )
 627   , (tailId           , (1, genFCall                ) )
 628   , (initId           , (1, genFCall                ) )
 629   , (takeId           , (2, genFCall                ) )
 630   , (dropId           , (2, genFCall                ) )
 631   , (selId            , (4, genFCall                ) )
 632   , (plusgtId         , (2, genFCall                ) )
 633   , (ltplusId         , (2, genFCall                ) )
 634   , (plusplusId       , (2, genFCall                ) )
 635   , (mapId            , (2, genMap                  ) )
 636   , (zipWithId        , (3, genZipWith              ) )
 637   , (foldlId          , (3, genFoldl                ) )
 638   , (foldrId          , (3, genFoldr                ) )
 639   , (zipId            , (2, genZip                  ) )
 640   , (unzipId          , (1, genUnzip                ) )
 641   , (emptyId          , (0, genFCall                ) )
 642   , (singletonId      , (1, genFCall                ) )
 643   , (copyId           , (2, genFCall                ) )
 644   , (hwxorId          , (2, genOperator2 AST.Xor    ) )
 645   , (hwandId          , (2, genOperator2 AST.And    ) )
 646   , (hworId           , (2, genOperator2 AST.Or     ) )
 647   , (hwnotId          , (1, genOperator1 AST.Not    ) )
 648   ]