cλash/CLasH/VHDL/Generate.hs

   1 {-# LANGUAGE PackageImports #-}
   2
   3 module CLasH.VHDL.Generate where
   4
   5 -- Standard modules
   6 import qualified Control.Monad as Monad
   7 import qualified Data.Map as Map
   8 import qualified Maybe
   9 import qualified Data.Either as Either
  10 import qualified Control.Monad.Trans.State as State
  11 import qualified "transformers" Control.Monad.Identity as Identity
  12 import Data.Accessor
  13 import Data.Accessor.MonadState as MonadState
  14 import Debug.Trace
  15
  16 -- ForSyDe
  17 import qualified Language.VHDL.AST as AST
  18
  19 -- GHC API
  20 import CoreSyn
  21 import Type
  22 import qualified Var
  23 import qualified IdInfo
  24 import qualified Literal
  25 import qualified Name
  26 import qualified TyCon
  27
  28 -- Local imports
  29 import CLasH.VHDL.Constants
  30 import CLasH.VHDL.VHDLTypes
  31 import CLasH.VHDL.VHDLTools
  32 import CLasH.Utils.Core.CoreTools
  33 import CLasH.Utils.Pretty
  34
  35 -----------------------------------------------------------------------------
  36 -- Functions to generate VHDL for builtin functions
  37 -----------------------------------------------------------------------------
  38
  39 -- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
  40 -- be expressions.
  41 genExprArgs wrap dst func args = do
  42   args' <- eitherCoreOrExprArgs args
  43   wrap dst func args'
  44
  45 eitherCoreOrExprArgs :: [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> VHDLSession [AST.Expr]
  46 eitherCoreOrExprArgs args = mapM (Either.either ((MonadState.lift vsType) . varToVHDLExpr . exprToVar) return) args
  47
  48 -- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
  49 -- be variables.
  50 genVarArgs ::
  51   (dst -> func -> [Var.Var] -> res)
  52   -> (dst -> func -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> res)
  53 genVarArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
  54   where
  55     args' = map exprToVar exprargs
  56     -- Check (rather crudely) that all arguments are CoreExprs
  57     (exprargs, []) = Either.partitionEithers args
  58
  59 -- | A function to wrap a builder-like function that expects its arguments to
  60 -- be Literals
  61 genLitArgs ::
  62   (dst -> func -> [Literal.Literal] -> res)
  63   -> (dst -> func -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -> res)
  64 genLitArgs wrap dst func args = wrap dst func args'
  65   where
  66     args' = map exprToLit litargs
  67     -- FIXME: Check if we were passed an CoreSyn.App
  68     litargs = concat (map getLiterals exprargs)
  69     (exprargs, []) = Either.partitionEithers args
  70
  71 -- | A function to wrap a builder-like function that produces an expression
  72 -- and expects it to be assigned to the destination.
  73 genExprRes ::
  74   ((Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> func -> [arg] -> VHDLSession AST.Expr)
  75   -> ((Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> func -> [arg] -> VHDLSession [AST.ConcSm])
  76 genExprRes wrap dst func args = do
  77   expr <- wrap dst func args
  78   return $ [mkUncondAssign dst expr]
  79
  80 -- | Generate a binary operator application. The first argument should be a
  81 -- constructor from the AST.Expr type, e.g. AST.And.
  82 genOperator2 :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> BuiltinBuilder
  83 genOperator2 op = genExprArgs $ genExprRes (genOperator2' op)
  84 genOperator2' :: (AST.Expr -> AST.Expr -> AST.Expr) -> dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
  85 genOperator2' op _ f [arg1, arg2] = return $ op arg1 arg2
  86
  87 -- | Generate a unary operator application
  88 genOperator1 :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> BuiltinBuilder
  89 genOperator1 op = genExprArgs $ genExprRes (genOperator1' op)
  90 genOperator1' :: (AST.Expr -> AST.Expr) -> dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
  91 genOperator1' op _ f [arg] = return $ op arg
  92
  93 -- | Generate a unary operator application
  94 genNegation :: BuiltinBuilder
  95 genNegation = genVarArgs $ genExprRes genNegation'
  96 genNegation' :: dst -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession AST.Expr
  97 genNegation' _ f [arg] = do
  98   arg1 <- MonadState.lift vsType $ varToVHDLExpr arg
  99   let ty = Var.varType arg
 100   let (tycon, args) = Type.splitTyConApp ty
 101   let name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
 102   case name of
 103     "SizedInt" -> return $ AST.Neg arg1
 104     otherwise -> error $ "\nGenerate.genNegation': Negation allowed for type: " ++ show name
 105
 106 -- | Generate a function call from the destination binder, function name and a
 107 -- list of expressions (its arguments)
 108 genFCall :: Bool -> BuiltinBuilder
 109 genFCall switch = genExprArgs $ genExprRes (genFCall' switch)
 110 genFCall' :: Bool -> Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
 111 genFCall' switch (Left res) f args = do
 112   let fname = varToString f
 113   let el_ty = if switch then (Var.varType res) else ((tfvec_elem . Var.varType) res)
 114   id <- MonadState.lift vsType $ vectorFunId el_ty fname
 115   return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple id)  $
 116              map (\exp -> Nothing AST.:=>: AST.ADExpr exp) args
 117 genFCall' _ (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genFCall': Cannot generate builtin function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 118
 119 genFromSizedWord :: BuiltinBuilder
 120 genFromSizedWord = genExprArgs $ genExprRes genFromSizedWord'
 121 genFromSizedWord' :: Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
 122 genFromSizedWord' (Left res) f args = do
 123   let fname = varToString f
 124   return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLBasicId toIntegerId))  $
 125              map (\exp -> Nothing AST.:=>: AST.ADExpr exp) args
 126 genFromSizedWord' (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genFromSizedWord': Cannot generate builtin function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 127
 128 genResize :: BuiltinBuilder
 129 genResize = genExprArgs $ genExprRes genResize'
 130 genResize' :: Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName -> CoreSyn.CoreBndr -> [AST.Expr] -> VHDLSession AST.Expr
 131 genResize' (Left res) f [arg] = do {
 132   ; let { ty = Var.varType res
 133         ; (tycon, args) = Type.splitTyConApp ty
 134         ; name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
 135         } ;
 136   ; len <- case name of
 137       "SizedInt" -> MonadState.lift vsType $ tfp_to_int (sized_int_len_ty ty)
 138       "SizedWord" -> MonadState.lift vsType $ tfp_to_int (sized_word_len_ty ty)
 139   ; return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLBasicId resizeId))
 140              [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr arg, Nothing AST.:=>: AST.ADExpr( AST.PrimLit (show len))]
 141   }
 142 genResize' (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genFromSizedWord': Cannot generate builtin function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 143
 144 -- FIXME: I'm calling genLitArgs which is very specific function,
 145 -- which needs to be fixed as well
 146 genFromInteger :: BuiltinBuilder
 147 genFromInteger = genLitArgs $ genExprRes genFromInteger'
 148 genFromInteger' :: Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName -> CoreSyn.CoreBndr -> [Literal.Literal] -> VHDLSession AST.Expr
 149 genFromInteger' (Left res) f lits = do {
 150   ; let { ty = Var.varType res
 151         ; (tycon, args) = Type.splitTyConApp ty
 152         ; name = Name.getOccString (TyCon.tyConName tycon)
 153         } ;
 154   ; len <- case name of
 155     "SizedInt" -> MonadState.lift vsType $ tfp_to_int (sized_int_len_ty ty)
 156     "SizedWord" -> MonadState.lift vsType $ tfp_to_int (sized_word_len_ty ty)
 157   ; let fname = case name of "SizedInt" -> toSignedId ; "SizedWord" -> toUnsignedId
 158   ; return $ AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLBasicId fname))
 159             [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimLit (show (last lits))), Nothing AST.:=>: AST.ADExpr( AST.PrimLit (show len))]
 160   }
 161
 162 genFromInteger' (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genFromInteger': Cannot generate builtin function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 163
 164
 165 -- | Generate a generate statement for the builtin function "map"
 166 genMap :: BuiltinBuilder
 167 genMap (Left res) f [Left mapped_f, Left (Var arg)] = do {
 168   -- mapped_f must be a CoreExpr (since we can't represent functions as VHDL
 169   -- expressions). arg must be a CoreExpr (and should be a CoreSyn.Var), since
 170   -- we must index it (which we couldn't if it was a VHDL Expr, since only
 171   -- VHDLNames can be indexed).
 172   -- Setup the generate scheme
 173   ; len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) res
 174           -- TODO: Use something better than varToString
 175   ; let { label       = mkVHDLExtId ("mapVector" ++ (varToString res))
 176         ; n_id        = mkVHDLBasicId "n"
 177         ; n_expr      = idToVHDLExpr n_id
 178         ; range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 179         ; genScheme   = AST.ForGn n_id range
 180           -- Create the content of the generate statement: Applying the mapped_f to
 181           -- each of the elements in arg, storing to each element in res
 182         ; resname     = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
 183         ; argexpr     = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
 184         ; (CoreSyn.Var real_f, already_mapped_args) = CoreSyn.collectArgs mapped_f
 185         ; valargs = get_val_args (Var.varType real_f) already_mapped_args
 186         } ;
 187   ; app_concsms <- genApplication (Right resname) real_f (map Left valargs ++ [Right argexpr])
 188     -- Return the generate statement
 189   ; return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] app_concsms]
 190   }
 191
 192 genMap' (Right name) _ _ = error $ "\nGenerate.genMap': Cannot generate map function call assigned to a VHDLName: " ++ show name
 193
 194 genZipWith :: BuiltinBuilder
 195 genZipWith = genVarArgs genZipWith'
 196 genZipWith' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 197 genZipWith' (Left res) f args@[zipped_f, arg1, arg2] = do {
 198   -- Setup the generate scheme
 199   ; len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) res
 200           -- TODO: Use something better than varToString
 201   ; let { label       = mkVHDLExtId ("zipWithVector" ++ (varToString res))
 202         ; n_id        = mkVHDLBasicId "n"
 203         ; n_expr      = idToVHDLExpr n_id
 204         ; range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 205         ; genScheme   = AST.ForGn n_id range
 206           -- Create the content of the generate statement: Applying the zipped_f to
 207           -- each of the elements in arg1 and arg2, storing to each element in res
 208         ; resname     = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
 209         ; argexpr1    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg1) n_expr
 210         ; argexpr2    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg2) n_expr
 211         } ;
 212   ; app_concsms <- genApplication (Right resname) zipped_f [Right argexpr1, Right argexpr2]
 213     -- Return the generate functions
 214   ; return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] app_concsms]
 215   }
 216
 217 genFoldl :: BuiltinBuilder
 218 genFoldl = genFold True
 219
 220 genFoldr :: BuiltinBuilder
 221 genFoldr = genFold False
 222
 223 genFold :: Bool -> BuiltinBuilder
 224 genFold left = genVarArgs (genFold' left)
 225
 226 genFold' :: Bool -> (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 227 genFold' left res f args@[folded_f , start ,vec]= do
 228   len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty (Var.varType vec))
 229   genFold'' len left res f args
 230
 231 genFold'' :: Int -> Bool -> (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 232 -- Special case for an empty input vector, just assign start to res
 233 genFold'' len left (Left res) _ [_, start, vec] | len == 0 = do
 234   arg <- MonadState.lift vsType $ varToVHDLExpr start
 235   return [mkUncondAssign (Left res) arg]
 236
 237 genFold'' len left (Left res) f [folded_f, start, vec] = do
 238   -- The vector length
 239   --len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) vec
 240   -- An expression for len-1
 241   let len_min_expr = (AST.PrimLit $ show (len-1))
 242   -- evec is (TFVec n), so it still needs an element type
 243   let (nvec, _) = splitAppTy (Var.varType vec)
 244   -- Put the type of the start value in nvec, this will be the type of our
 245   -- temporary vector
 246   let tmp_ty = Type.mkAppTy nvec (Var.varType start)
 247   let error_msg = "\nGenerate.genFold': Can not construct temp vector for element type: " ++ pprString tmp_ty
 248   tmp_vhdl_ty <- MonadState.lift vsType $ vhdl_ty error_msg tmp_ty
 249   -- Setup the generate scheme
 250   let gen_label = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString vec))
 251   let block_label = mkVHDLExtId ("foldlVector" ++ (varToString res))
 252   let gen_range = if left then AST.ToRange (AST.PrimLit "0") len_min_expr
 253                   else AST.DownRange len_min_expr (AST.PrimLit "0")
 254   let gen_scheme   = AST.ForGn n_id gen_range
 255   -- Make the intermediate vector
 256   let  tmp_dec     = AST.BDISD $ AST.SigDec tmp_id tmp_vhdl_ty Nothing
 257   -- Create the generate statement
 258   cells <- sequence [genFirstCell, genOtherCell]
 259   let gen_sm = AST.GenerateSm gen_label gen_scheme [] (map AST.CSGSm cells)
 260   -- Assign tmp[len-1] or tmp[0] to res
 261   let out_assign = mkUncondAssign (Left res) $ vhdlNameToVHDLExpr (if left then
 262                     (mkIndexedName tmp_name (AST.PrimLit $ show (len-1))) else
 263                     (mkIndexedName tmp_name (AST.PrimLit "0")))
 264   let block = AST.BlockSm block_label [] (AST.PMapAspect []) [tmp_dec] [AST.CSGSm gen_sm, out_assign]
 265   return [AST.CSBSm block]
 266   where
 267     -- An id for the counter
 268     n_id = mkVHDLBasicId "n"
 269     n_cur = idToVHDLExpr n_id
 270     -- An expression for previous n
 271     n_prev = if left then (n_cur AST.:-: (AST.PrimLit "1"))
 272                      else (n_cur AST.:+: (AST.PrimLit "1"))
 273     -- An id for the tmp result vector
 274     tmp_id = mkVHDLBasicId "tmp"
 275     tmp_name = AST.NSimple tmp_id
 276     -- Generate parts of the fold
 277     genFirstCell, genOtherCell :: VHDLSession AST.GenerateSm
 278     genFirstCell = do
 279       len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) vec
 280       let cond_label = mkVHDLExtId "firstcell"
 281       -- if n == 0 or n == len-1
 282       let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:=: (if left then (AST.PrimLit "0")
 283                                                   else (AST.PrimLit $ show (len-1)))
 284       -- Output to tmp[current n]
 285       let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
 286       -- Input from start
 287       argexpr1 <- MonadState.lift vsType $ varToVHDLExpr start
 288       -- Input from vec[current n]
 289       let argexpr2 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName vec) n_cur
 290       app_concsms <- genApplication (Right resname) folded_f  ( if left then
 291                                                                   [Right argexpr1, Right argexpr2]
 292                                                                 else
 293                                                                   [Right argexpr2, Right argexpr1]
 294                                                               )
 295       -- Return the conditional generate part
 296       return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
 297
 298     genOtherCell = do
 299       len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) vec
 300       let cond_label = mkVHDLExtId "othercell"
 301       -- if n > 0 or n < len-1
 302       let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:/=: (if left then (AST.PrimLit "0")
 303                                                    else (AST.PrimLit $ show (len-1)))
 304       -- Output to tmp[current n]
 305       let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
 306       -- Input from tmp[previous n]
 307       let argexpr1 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName tmp_name n_prev
 308       -- Input from vec[current n]
 309       let argexpr2 = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName vec) n_cur
 310       app_concsms <- genApplication (Right resname) folded_f  ( if left then
 311                                                                   [Right argexpr1, Right argexpr2]
 312                                                                 else
 313                                                                   [Right argexpr2, Right argexpr1]
 314                                                               )
 315       -- Return the conditional generate part
 316       return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
 317
 318 -- | Generate a generate statement for the builtin function "zip"
 319 genZip :: BuiltinBuilder
 320 genZip = genVarArgs genZip'
 321 genZip' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 322 genZip' (Left res) f args@[arg1, arg2] = do {
 323     -- Setup the generate scheme
 324   ; len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) res
 325           -- TODO: Use something better than varToString
 326   ; let { label           = mkVHDLExtId ("zipVector" ++ (varToString res))
 327         ; n_id            = mkVHDLBasicId "n"
 328         ; n_expr          = idToVHDLExpr n_id
 329         ; range           = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 330         ; genScheme       = AST.ForGn n_id range
 331         ; resname'        = mkIndexedName (varToVHDLName res) n_expr
 332         ; argexpr1        = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg1) n_expr
 333         ; argexpr2        = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg2) n_expr
 334         } ;
 335   ; labels <- MonadState.lift vsType $ getFieldLabels (tfvec_elem (Var.varType res))
 336   ; let { resnameA    = mkSelectedName resname' (labels!!0)
 337         ; resnameB    = mkSelectedName resname' (labels!!1)
 338         ; resA_assign = mkUncondAssign (Right resnameA) argexpr1
 339         ; resB_assign = mkUncondAssign (Right resnameB) argexpr2
 340         } ;
 341     -- Return the generate functions
 342   ; return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [resA_assign,resB_assign]]
 343   }
 344
 345 -- | Generate a generate statement for the builtin function "unzip"
 346 genUnzip :: BuiltinBuilder
 347 genUnzip = genVarArgs genUnzip'
 348 genUnzip' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 349 genUnzip' (Left res) f args@[arg] = do {
 350     -- Setup the generate scheme
 351   ; len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) arg
 352     -- TODO: Use something better than varToString
 353   ; let { label           = mkVHDLExtId ("unzipVector" ++ (varToString res))
 354         ; n_id            = mkVHDLBasicId "n"
 355         ; n_expr          = idToVHDLExpr n_id
 356         ; range           = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len-1))
 357         ; genScheme       = AST.ForGn n_id range
 358         ; resname'        = varToVHDLName res
 359         ; argexpr'        = mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
 360         } ;
 361   ; reslabels <- MonadState.lift vsType $ getFieldLabels (Var.varType res)
 362   ; arglabels <- MonadState.lift vsType $ getFieldLabels (tfvec_elem (Var.varType arg))
 363   ; let { resnameA    = mkIndexedName (mkSelectedName resname' (reslabels!!0)) n_expr
 364         ; resnameB    = mkIndexedName (mkSelectedName resname' (reslabels!!1)) n_expr
 365         ; argexprA    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkSelectedName argexpr' (arglabels!!0)
 366         ; argexprB    = vhdlNameToVHDLExpr $ mkSelectedName argexpr' (arglabels!!1)
 367         ; resA_assign = mkUncondAssign (Right resnameA) argexprA
 368         ; resB_assign = mkUncondAssign (Right resnameB) argexprB
 369         } ;
 370     -- Return the generate functions
 371   ; return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [resA_assign,resB_assign]]
 372   }
 373
 374 genCopy :: BuiltinBuilder
 375 genCopy = genVarArgs genCopy'
 376 genCopy' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName ) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 377 genCopy' (Left res) f args@[arg] =
 378   let
 379     resExpr = AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others)
 380                 (AST.PrimName $ (varToVHDLName arg))]
 381     out_assign = mkUncondAssign (Left res) resExpr
 382   in
 383     return [out_assign]
 384
 385 genConcat :: BuiltinBuilder
 386 genConcat = genVarArgs genConcat'
 387 genConcat' :: (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 388 genConcat' (Left res) f args@[arg] = do {
 389     -- Setup the generate scheme
 390   ; len1 <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ (tfvec_len_ty . Var.varType) arg
 391   ; let (_, nvec) = splitAppTy (Var.varType arg)
 392   ; len2 <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int $ tfvec_len_ty nvec
 393           -- TODO: Use something better than varToString
 394   ; let { label       = mkVHDLExtId ("concatVector" ++ (varToString res))
 395         ; n_id        = mkVHDLBasicId "n"
 396         ; n_expr      = idToVHDLExpr n_id
 397         ; fromRange   = n_expr AST.:*: (AST.PrimLit $ show len2)
 398         ; genScheme   = AST.ForGn n_id range
 399           -- Create the content of the generate statement: Applying the mapped_f to
 400           -- each of the elements in arg, storing to each element in res
 401         ; toRange     = (n_expr AST.:*: (AST.PrimLit $ show len2)) AST.:+: (AST.PrimLit $ show (len2-1))
 402         ; range       = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit $ show (len1-1))
 403         ; resname     = vecSlice fromRange toRange
 404         ; argexpr     = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName (varToVHDLName arg) n_expr
 405         ; out_assign  = mkUncondAssign (Right resname) argexpr
 406         } ;
 407     -- Return the generate statement
 408   ; return [AST.CSGSm $ AST.GenerateSm label genScheme [] [out_assign]]
 409   }
 410   where
 411     vecSlice init last =  AST.NSlice (AST.SliceName (varToVHDLName res)
 412                             (AST.ToRange init last))
 413
 414 genIteraten :: BuiltinBuilder
 415 genIteraten dst f args = genIterate dst f (tail args)
 416
 417 genIterate :: BuiltinBuilder
 418 genIterate = genIterateOrGenerate True
 419
 420 genGeneraten :: BuiltinBuilder
 421 genGeneraten dst f args = genGenerate dst f (tail args)
 422
 423 genGenerate :: BuiltinBuilder
 424 genGenerate = genIterateOrGenerate False
 425
 426 genIterateOrGenerate :: Bool -> BuiltinBuilder
 427 genIterateOrGenerate iter = genVarArgs (genIterateOrGenerate' iter)
 428
 429 genIterateOrGenerate' :: Bool -> (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 430 genIterateOrGenerate' iter (Left res) f args = do
 431   len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int ((tfvec_len_ty . Var.varType) res)
 432   genIterateOrGenerate'' len iter (Left res) f args
 433
 434 genIterateOrGenerate'' :: Int -> Bool -> (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -> CoreSyn.CoreBndr -> [Var.Var] -> VHDLSession [AST.ConcSm]
 435 -- Special case for an empty input vector, just assign start to res
 436 genIterateOrGenerate'' len iter (Left res) _ [app_f, start] | len == 0 = return [mkUncondAssign (Left res) (AST.PrimLit "\"\"")]
 437
 438 genIterateOrGenerate'' len iter (Left res) f [app_f, start] = do
 439   -- The vector length
 440   -- len <- MonadState.lift vsType $ tfp_to_int ((tfvec_len_ty . Var.varType) res)
 441   -- An expression for len-1
 442   let len_min_expr = (AST.PrimLit $ show (len-1))
 443   -- -- evec is (TFVec n), so it still needs an element type
 444   -- let (nvec, _) = splitAppTy (Var.varType vec)
 445   -- -- Put the type of the start value in nvec, this will be the type of our
 446   -- -- temporary vector
 447   let tmp_ty = Var.varType res
 448   let error_msg = "\nGenerate.genFold': Can not construct temp vector for element type: " ++ pprString tmp_ty
 449   tmp_vhdl_ty <- MonadState.lift vsType $ vhdl_ty error_msg tmp_ty
 450   -- Setup the generate scheme
 451   let gen_label = mkVHDLExtId ("iterateVector" ++ (varToString start))
 452   let block_label = mkVHDLExtId ("iterateVector" ++ (varToString res))
 453   let gen_range = AST.ToRange (AST.PrimLit "0") len_min_expr
 454   let gen_scheme   = AST.ForGn n_id gen_range
 455   -- Make the intermediate vector
 456   let  tmp_dec     = AST.BDISD $ AST.SigDec tmp_id tmp_vhdl_ty Nothing
 457   -- Create the generate statement
 458   cells <- sequence [genFirstCell, genOtherCell]
 459   let gen_sm = AST.GenerateSm gen_label gen_scheme [] (map AST.CSGSm cells)
 460   -- Assign tmp[len-1] or tmp[0] to res
 461   let out_assign = mkUncondAssign (Left res) $ vhdlNameToVHDLExpr tmp_name
 462   let block = AST.BlockSm block_label [] (AST.PMapAspect []) [tmp_dec] [AST.CSGSm gen_sm, out_assign]
 463   return [AST.CSBSm block]
 464   where
 465     -- An id for the counter
 466     n_id = mkVHDLBasicId "n"
 467     n_cur = idToVHDLExpr n_id
 468     -- An expression for previous n
 469     n_prev = n_cur AST.:-: (AST.PrimLit "1")
 470     -- An id for the tmp result vector
 471     tmp_id = mkVHDLBasicId "tmp"
 472     tmp_name = AST.NSimple tmp_id
 473     -- Generate parts of the fold
 474     genFirstCell, genOtherCell :: VHDLSession AST.GenerateSm
 475     genFirstCell = do
 476       let cond_label = mkVHDLExtId "firstcell"
 477       -- if n == 0 or n == len-1
 478       let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:=: (AST.PrimLit "0")
 479       -- Output to tmp[current n]
 480       let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
 481       -- Input from start
 482       argexpr <- MonadState.lift vsType $ varToVHDLExpr start
 483       let startassign = mkUncondAssign (Right resname) argexpr
 484       app_concsms <- genApplication (Right resname) app_f  [Right argexpr]
 485       -- Return the conditional generate part
 486       return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] (if iter then
 487                                                           [startassign]
 488                                                          else
 489                                                           app_concsms
 490                                                         )
 491
 492     genOtherCell = do
 493       let cond_label = mkVHDLExtId "othercell"
 494       -- if n > 0 or n < len-1
 495       let cond_scheme = AST.IfGn $ n_cur AST.:/=: (AST.PrimLit "0")
 496       -- Output to tmp[current n]
 497       let resname = mkIndexedName tmp_name n_cur
 498       -- Input from tmp[previous n]
 499       let argexpr = vhdlNameToVHDLExpr $ mkIndexedName tmp_name n_prev
 500       app_concsms <- genApplication (Right resname) app_f [Right argexpr]
 501       -- Return the conditional generate part
 502       return $ AST.GenerateSm cond_label cond_scheme [] app_concsms
 503
 504
 505 -----------------------------------------------------------------------------
 506 -- Function to generate VHDL for applications
 507 -----------------------------------------------------------------------------
 508 genApplication ::
 509   (Either CoreSyn.CoreBndr AST.VHDLName) -- ^ Where to store the result?
 510   -> CoreSyn.CoreBndr -- ^ The function to apply
 511   -> [Either CoreSyn.CoreExpr AST.Expr] -- ^ The arguments to apply
 512   -> VHDLSession [AST.ConcSm] -- ^ The resulting concurrent statements
 513 genApplication dst f args = do
 514   case Var.isGlobalId f of
 515     False -> do
 516       signatures <- getA vsSignatures
 517       -- This is a local id, so it should be a function whose definition we
 518       -- have and which can be turned into a component instantiation.
 519       case (Map.lookup f signatures) of
 520         Just signature -> do
 521           args' <- eitherCoreOrExprArgs args
 522           -- We have a signature, this is a top level binding. Generate a
 523           -- component instantiation.
 524           let entity_id = ent_id signature
 525           -- TODO: Using show here isn't really pretty, but we'll need some
 526           -- unique-ish value...
 527           let label = "comp_ins_" ++ (either show prettyShow) dst
 528           let portmaps = mkAssocElems args' ((either varToVHDLName id) dst) signature
 529           return [mkComponentInst label entity_id portmaps]
 530         Nothing -> do
 531           -- No signature, so this must be a local variable reference. It
 532           -- should have a representable type (and thus, no arguments) and a
 533           -- signal should be generated for it. Just generate an
 534           -- unconditional assignment here.
 535           f' <- MonadState.lift vsType $ varToVHDLExpr f
 536           return $ [mkUncondAssign dst f']
 537     True ->
 538       case Var.idDetails f of
 539         IdInfo.DataConWorkId dc -> case dst of
 540           -- It's a datacon. Create a record from its arguments.
 541           Left bndr -> do
 542             -- We have the bndr, so we can get at the type
 543             labels <- MonadState.lift vsType $ getFieldLabels (Var.varType bndr)
 544             args' <- eitherCoreOrExprArgs args
 545             return $ zipWith mkassign labels $ args'
 546             where
 547               mkassign :: AST.VHDLId -> AST.Expr -> AST.ConcSm
 548               mkassign label arg =
 549                 let sel_name = mkSelectedName ((either varToVHDLName id) dst) label in
 550                 mkUncondAssign (Right sel_name) arg
 551           Right _ -> error $ "\nGenerate.genApplication: Can't generate dataconstructor application without an original binder"
 552         IdInfo.VanillaId -> do
 553           -- It's a global value imported from elsewhere. These can be builtin
 554           -- functions. Look up the function name in the name table and execute
 555           -- the associated builder if there is any and the argument count matches
 556           -- (this should always be the case if it typechecks, but just to be
 557           -- sure...).
 558           case (Map.lookup (varToString f) globalNameTable) of
 559             Just (arg_count, builder) ->
 560               if length args == arg_count then
 561                 builder dst f args
 562               else
 563                 error $ "\nGenerate.genApplication(VanillaGlobal): Incorrect number of arguments to builtin function: " ++ pprString f ++ " Args: " ++ show args
 564             Nothing -> error $ "\nGenerate.genApplication(VanillaGlobal): Using function from another module that is not a known builtin: " ++ pprString f
 565         IdInfo.ClassOpId cls -> do
 566           -- FIXME: Not looking for what instance this class op is called for
 567           -- Is quite stupid of course.
 568           case (Map.lookup (varToString f) globalNameTable) of
 569             Just (arg_count, builder) ->
 570               if length args == arg_count then
 571                 builder dst f args
 572               else
 573                 error $ "\nGenerate.genApplication(ClassOpId): Incorrect number of arguments to builtin function: " ++ pprString f ++ " Args: " ++ show args
 574             Nothing -> error $ "\nGenerate.genApplication(ClassOpId): Using function from another module that is not a known builtin: " ++ pprString f
 575         details -> error $ "\nGenerate.genApplication: Calling unsupported function " ++ pprString f ++ " with GlobalIdDetails " ++ pprString details
 576
 577 -----------------------------------------------------------------------------
 578 -- Functions to generate functions dealing with vectors.
 579 -----------------------------------------------------------------------------
 580
 581 -- Returns the VHDLId of the vector function with the given name for the given
 582 -- element type. Generates -- this function if needed.
 583 vectorFunId :: Type.Type -> String -> TypeSession AST.VHDLId
 584 vectorFunId el_ty fname = do
 585   let error_msg = "\nGenerate.vectorFunId: Can not construct vector function for element: " ++ pprString el_ty
 586   elemTM <- vhdl_ty error_msg el_ty
 587   -- TODO: This should not be duplicated from mk_vector_ty. Probably but it in
 588   -- the VHDLState or something.
 589   let vectorTM = mkVHDLExtId $ "vector_" ++ (AST.fromVHDLId elemTM)
 590   typefuns <- getA vsTypeFuns
 591   case Map.lookup (OrdType el_ty, fname) typefuns of
 592     -- Function already generated, just return it
 593     Just (id, _) -> return id
 594     -- Function not generated yet, generate it
 595     Nothing -> do
 596       let functions = genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM
 597       case lookup fname functions of
 598         Just body -> do
 599           modA vsTypeFuns $ Map.insert (OrdType el_ty, fname) (function_id, (fst body))
 600           mapM_ (vectorFunId el_ty) (snd body)
 601           return function_id
 602         Nothing -> error $ "\nGenerate.vectorFunId: I don't know how to generate vector function " ++ fname
 603   where
 604     function_id = mkVHDLExtId fname
 605
 606 genUnconsVectorFuns :: AST.TypeMark -- ^ type of the vector elements
 607                     -> AST.TypeMark -- ^ type of the vector
 608                     -> [(String, (AST.SubProgBody, [String]))]
 609 genUnconsVectorFuns elemTM vectorTM  =
 610   [ (exId, (AST.SubProgBody exSpec      []                  [exExpr],[]))
 611   , (replaceId, (AST.SubProgBody replaceSpec [AST.SPVD replaceVar] [replaceExpr,replaceRet],[]))
 612   , (lastId, (AST.SubProgBody lastSpec    []                  [lastExpr],[]))
 613   , (initId, (AST.SubProgBody initSpec    [AST.SPVD initVar]  [initExpr, initRet],[]))
 614   , (takeId, (AST.SubProgBody takeSpec    [AST.SPVD takeVar]  [takeExpr, takeRet],[]))
 615   , (dropId, (AST.SubProgBody dropSpec    [AST.SPVD dropVar]  [dropExpr, dropRet],[]))
 616   , (plusgtId, (AST.SubProgBody plusgtSpec  [AST.SPVD plusgtVar] [plusgtExpr, plusgtRet],[]))
 617   , (emptyId, (AST.SubProgBody emptySpec   [AST.SPCD emptyVar] [emptyExpr],[]))
 618   , (singletonId, (AST.SubProgBody singletonSpec [AST.SPVD singletonVar] [singletonRet],[]))
 619   , (copynId, (AST.SubProgBody copynSpec    [AST.SPVD copynVar]      [copynExpr],[]))
 620   , (selId, (AST.SubProgBody selSpec  [AST.SPVD selVar] [selFor, selRet],[]))
 621   , (ltplusId, (AST.SubProgBody ltplusSpec [AST.SPVD ltplusVar] [ltplusExpr, ltplusRet],[]))
 622   , (plusplusId, (AST.SubProgBody plusplusSpec [AST.SPVD plusplusVar] [plusplusExpr, plusplusRet],[]))
 623   , (lengthTId, (AST.SubProgBody lengthTSpec [] [lengthTExpr],[]))
 624   , (shiftlId, (AST.SubProgBody shiftlSpec [AST.SPVD shiftlVar] [shiftlExpr, shiftlRet], [initId]))
 625   , (shiftrId, (AST.SubProgBody shiftrSpec [AST.SPVD shiftrVar] [shiftrExpr, shiftrRet], [tailId]))
 626   , (nullId, (AST.SubProgBody nullSpec [] [nullExpr], []))
 627   , (rotlId, (AST.SubProgBody rotlSpec [AST.SPVD rotlVar] [rotlExpr, rotlRet], [nullId, lastId, initId]))
 628   , (rotrId, (AST.SubProgBody rotrSpec [AST.SPVD rotrVar] [rotrExpr, rotrRet], [nullId, tailId, headId]))
 629   , (reverseId, (AST.SubProgBody reverseSpec [AST.SPVD reverseVar] [reverseFor, reverseRet], []))
 630   ]
 631   where
 632     ixPar   = AST.unsafeVHDLBasicId "ix"
 633     vecPar  = AST.unsafeVHDLBasicId "vec"
 634     vec1Par = AST.unsafeVHDLBasicId "vec1"
 635     vec2Par = AST.unsafeVHDLBasicId "vec2"
 636     nPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "n"
 637     iId     = AST.unsafeVHDLBasicId "i"
 638     iPar    = iId
 639     aPar    = AST.unsafeVHDLBasicId "a"
 640     fPar = AST.unsafeVHDLBasicId "f"
 641     sPar = AST.unsafeVHDLBasicId "s"
 642     resId   = AST.unsafeVHDLBasicId "res"
 643     exSpec = AST.Function (mkVHDLExtId exId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
 644                                AST.IfaceVarDec ixPar  naturalTM] elemTM
 645     exExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NIndexed
 646               (AST.IndexedName (AST.NSimple vecPar) [AST.PrimName $
 647                 AST.NSimple ixPar]))
 648     replaceSpec = AST.Function (mkVHDLExtId replaceId)  [ AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM
 649                                           , AST.IfaceVarDec iPar   naturalTM
 650                                           , AST.IfaceVarDec aPar   elemTM
 651                                           ] vectorTM
 652        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
 653     replaceVar =
 654          AST.VarDec resId
 655                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 656                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 657                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 658                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 659                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 660                                 (AST.PrimLit "1"))   ]))
 661                 Nothing
 662        --  res AST.:= vec(0 to i-1) & a & vec(i+1 to length'vec-1)
 663     replaceExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 664            (vecSlice (AST.PrimLit "0") (AST.PrimName (AST.NSimple iPar) AST.:-: AST.PrimLit "1") AST.:&:
 665             AST.PrimName (AST.NSimple aPar) AST.:&:
 666              vecSlice (AST.PrimName (AST.NSimple iPar) AST.:+: AST.PrimLit "1")
 667                       ((AST.PrimName (AST.NAttribute $
 668                                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))
 669                                                               AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 670     replaceRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 671     vecSlice init last =  AST.PrimName (AST.NSlice
 672                                         (AST.SliceName
 673                                               (AST.NSimple vecPar)
 674                                               (AST.ToRange init last)))
 675     lastSpec = AST.Function (mkVHDLExtId lastId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] elemTM
 676        -- return vec(vec'length-1);
 677     lastExpr = AST.ReturnSm (Just $ (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName
 678                     (AST.NSimple vecPar)
 679                     [AST.PrimName (AST.NAttribute $
 680                                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 681                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"])))
 682     initSpec = AST.Function (mkVHDLExtId initId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 683        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-2);
 684     initVar =
 685          AST.VarDec resId
 686                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 687                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 688                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 689                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 690                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 691                                 (AST.PrimLit "2"))   ]))
 692                 Nothing
 693        -- resAST.:= vec(0 to vec'length-2)
 694     initExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice
 695                                (AST.PrimLit "0")
 696                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 697                                   AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 698                                                              AST.:-: AST.PrimLit "2"))
 699     initRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 700     takeSpec = AST.Function (mkVHDLExtId takeId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 701                                    AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
 702        -- variable res : fsvec_x (0 to n-1);
 703     takeVar =
 704          AST.VarDec resId
 705                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 706                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 707                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 708                                ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
 709                                 (AST.PrimLit "1"))   ]))
 710                 Nothing
 711        -- res AST.:= vec(0 to n-1)
 712     takeExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 713                     (vecSlice (AST.PrimLit "1")
 714                               (AST.PrimName (AST.NSimple $ nPar) AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 715     takeRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 716     dropSpec = AST.Function (mkVHDLExtId dropId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 717                                    AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
 718        -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-n-1);
 719     dropVar =
 720          AST.VarDec resId
 721                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 722                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 723                    [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 724                             (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 725                               AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 726                                (AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)AST.:-: (AST.PrimLit "1")) ]))
 727                Nothing
 728        -- res AST.:= vec(n to vec'length-1)
 729     dropExpr = AST.NSimple resId AST.:= (vecSlice
 730                                (AST.PrimName $ AST.NSimple nPar)
 731                                (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 732                                   AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing)
 733                                                              AST.:-: AST.PrimLit "1"))
 734     dropRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 735     plusgtSpec = AST.Function (mkVHDLExtId plusgtId) [AST.IfaceVarDec aPar   elemTM,
 736                                        AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 737     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length);
 738     plusgtVar =
 739       AST.VarDec resId
 740              (AST.SubtypeIn vectorTM
 741                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 742                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 743                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 744                           AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))]))
 745              Nothing
 746     plusgtExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 747                    ((AST.PrimName $ AST.NSimple aPar) AST.:&:
 748                     (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar))
 749     plusgtRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 750     emptySpec = AST.Function (mkVHDLExtId emptyId) [] vectorTM
 751     emptyVar =
 752           AST.ConstDec resId
 753               (AST.SubtypeIn vectorTM Nothing)
 754               (Just $ AST.PrimLit "\"\"")
 755     emptyExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
 756     singletonSpec = AST.Function (mkVHDLExtId singletonId) [AST.IfaceVarDec aPar elemTM ]
 757                                          vectorTM
 758     -- variable res : fsvec_x (0 to 0) := (others => a);
 759     singletonVar =
 760       AST.VarDec resId
 761              (AST.SubtypeIn vectorTM
 762                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 763                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0") (AST.PrimLit "0")]))
 764              (Just $ AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others)
 765                                           (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar)])
 766     singletonRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 767     copynSpec = AST.Function (mkVHDLExtId copynId) [AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 768                                    AST.IfaceVarDec aPar   elemTM   ] vectorTM
 769     -- variable res : fsvec_x (0 to n-1) := (others => a);
 770     copynVar =
 771       AST.VarDec resId
 772              (AST.SubtypeIn vectorTM
 773                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 774                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 775                             ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
 776                              (AST.PrimLit "1"))   ]))
 777              (Just $ AST.Aggregate [AST.ElemAssoc (Just AST.Others)
 778                                           (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar)])
 779     -- return res
 780     copynExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 781     selSpec = AST.Function (mkVHDLExtId selId) [AST.IfaceVarDec fPar   naturalTM,
 782                                AST.IfaceVarDec sPar   naturalTM,
 783                                AST.IfaceVarDec nPar   naturalTM,
 784                                AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM ] vectorTM
 785     -- variable res : fsvec_x (0 to n-1);
 786     selVar =
 787       AST.VarDec resId
 788                 (AST.SubtypeIn vectorTM
 789                   (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 790                     [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 791                       ((AST.PrimName (AST.NSimple nPar)) AST.:-:
 792                       (AST.PrimLit "1"))   ])
 793                 )
 794                 Nothing
 795     -- for i res'range loop
 796     --   res(i) := vec(f+i*s);
 797     -- end loop;
 798     selFor = AST.ForSM iId (AST.AttribRange $ AST.AttribName (AST.NSimple resId) (AST.NSimple $ rangeId) Nothing) [selAssign]
 799     -- res(i) := vec(f+i*s);
 800     selAssign = let origExp = AST.PrimName (AST.NSimple fPar) AST.:+:
 801                                 (AST.PrimName (AST.NSimple iId) AST.:*:
 802                                   AST.PrimName (AST.NSimple sPar)) in
 803                                   AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple resId) [AST.PrimName (AST.NSimple iId)]) AST.:=
 804                                     (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple vecPar) [origExp]))
 805     -- return res;
 806     selRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
 807     ltplusSpec = AST.Function (mkVHDLExtId ltplusId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
 808                                         AST.IfaceVarDec aPar   elemTM] vectorTM
 809      -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length);
 810     ltplusVar =
 811       AST.VarDec resId
 812         (AST.SubtypeIn vectorTM
 813           (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 814             [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 815               (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 816                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))]))
 817         Nothing
 818     ltplusExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 819                      ((AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar) AST.:&:
 820                       (AST.PrimName $ AST.NSimple aPar))
 821     ltplusRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 822     plusplusSpec = AST.Function (mkVHDLExtId plusplusId) [AST.IfaceVarDec vec1Par vectorTM,
 823                                              AST.IfaceVarDec vec2Par vectorTM]
 824                                              vectorTM
 825     -- variable res : fsvec_x (0 to vec1'length + vec2'length -1);
 826     plusplusVar =
 827       AST.VarDec resId
 828         (AST.SubtypeIn vectorTM
 829           (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 830             [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 831               (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 832                 AST.AttribName (AST.NSimple vec1Par) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:+:
 833                   AST.PrimName (AST.NAttribute $
 834                 AST.AttribName (AST.NSimple vec2Par) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 835                   AST.PrimLit "1")]))
 836        Nothing
 837     plusplusExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 838                      ((AST.PrimName $ AST.NSimple vec1Par) AST.:&:
 839                       (AST.PrimName $ AST.NSimple vec2Par))
 840     plusplusRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 841     lengthTSpec = AST.Function (mkVHDLExtId lengthTId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] naturalTM
 842     lengthTExpr = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NAttribute $
 843                                 AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing))
 844     shiftlSpec = AST.Function (mkVHDLExtId shiftlId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
 845                                    AST.IfaceVarDec aPar   elemTM  ] vectorTM
 846     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
 847     shiftlVar =
 848      AST.VarDec resId
 849             (AST.SubtypeIn vectorTM
 850               (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 851                [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 852                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 853                           AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 854                            (AST.PrimLit "1")) ]))
 855             Nothing
 856     -- res := a & init(vec)
 857     shiftlExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 858                     (AST.PrimName (AST.NSimple aPar) AST.:&:
 859                      (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId initId))
 860                        [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]))
 861     shiftlRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 862     shiftrSpec = AST.Function (mkVHDLExtId shiftrId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM,
 863                                        AST.IfaceVarDec aPar   elemTM  ] vectorTM
 864     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
 865     shiftrVar =
 866      AST.VarDec resId
 867             (AST.SubtypeIn vectorTM
 868               (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 869                [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 870                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 871                           AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 872                            (AST.PrimLit "1")) ]))
 873             Nothing
 874     -- res := tail(vec) & a
 875     shiftrExpr = AST.NSimple resId AST.:=
 876                   ((AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId tailId))
 877                     [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]) AST.:&:
 878                   (AST.PrimName (AST.NSimple aPar)))
 879
 880     shiftrRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 881     nullSpec = AST.Function (mkVHDLExtId nullId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] booleanTM
 882     -- return vec'length = 0
 883     nullExpr = AST.ReturnSm (Just $
 884                 AST.PrimName (AST.NAttribute $
 885                   AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:=:
 886                     AST.PrimLit "0")
 887     rotlSpec = AST.Function (mkVHDLExtId rotlId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 888     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
 889     rotlVar =
 890      AST.VarDec resId
 891             (AST.SubtypeIn vectorTM
 892               (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 893                [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 894                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 895                           AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 896                            (AST.PrimLit "1")) ]))
 897             Nothing
 898     -- if null(vec) then res := vec else res := last(vec) & init(vec)
 899     rotlExpr = AST.IfSm (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId nullId))
 900                           [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)])
 901                         [AST.NSimple resId AST.:= (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]
 902                         []
 903                         (Just $ AST.Else [rotlExprRet])
 904       where rotlExprRet =
 905                 AST.NSimple resId AST.:=
 906                       ((AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId lastId))
 907                         [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]) AST.:&:
 908                       (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId initId))
 909                         [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]))
 910     rotlRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 911     rotrSpec = AST.Function (mkVHDLExtId rotrId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 912     -- variable res : fsvec_x (0 to vec'length-1);
 913     rotrVar =
 914      AST.VarDec resId
 915             (AST.SubtypeIn vectorTM
 916               (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 917                [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 918                         (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 919                           AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 920                            (AST.PrimLit "1")) ]))
 921             Nothing
 922     -- if null(vec) then res := vec else res := tail(vec) & head(vec)
 923     rotrExpr = AST.IfSm (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId nullId))
 924                           [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)])
 925                         [AST.NSimple resId AST.:= (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]
 926                         []
 927                         (Just $ AST.Else [rotrExprRet])
 928       where rotrExprRet =
 929                 AST.NSimple resId AST.:=
 930                       ((AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId tailId))
 931                         [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]) AST.:&:
 932                       (AST.PrimFCall $ AST.FCall (AST.NSimple (mkVHDLExtId headId))
 933                         [Nothing AST.:=>: AST.ADExpr (AST.PrimName $ AST.NSimple vecPar)]))
 934     rotrRet =  AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName $ AST.NSimple resId)
 935     reverseSpec = AST.Function (mkVHDLExtId reverseId) [AST.IfaceVarDec vecPar vectorTM] vectorTM
 936     reverseVar =
 937       AST.VarDec resId
 938              (AST.SubtypeIn vectorTM
 939                (Just $ AST.ConstraintIndex $ AST.IndexConstraint
 940                 [AST.ToRange (AST.PrimLit "0")
 941                          (AST.PrimName (AST.NAttribute $
 942                            AST.AttribName (AST.NSimple vecPar) (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 943                             (AST.PrimLit "1")) ]))
 944              Nothing
 945     -- for i in 0 to res'range loop
 946     --   res(vec'length-i-1) := vec(i);
 947     -- end loop;
 948     reverseFor =
 949        AST.ForSM iId (AST.AttribRange $ AST.AttribName (AST.NSimple resId) (AST.NSimple $ rangeId) Nothing) [reverseAssign]
 950     -- res(vec'length-i-1) := vec(i);
 951     reverseAssign = AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple resId) [destExp]) AST.:=
 952       (AST.PrimName $ AST.NIndexed (AST.IndexedName (AST.NSimple vecPar)
 953                            [AST.PrimName $ AST.NSimple iId]))
 954         where destExp = AST.PrimName (AST.NAttribute $ AST.AttribName (AST.NSimple vecPar)
 955                                    (AST.NSimple $ mkVHDLBasicId lengthId) Nothing) AST.:-:
 956                         AST.PrimName (AST.NSimple iId) AST.:-:
 957                         (AST.PrimLit "1")
 958     -- return res;
 959     reverseRet = AST.ReturnSm (Just $ AST.PrimName (AST.NSimple resId))
 960
 961
 962 -----------------------------------------------------------------------------
 963 -- A table of builtin functions
 964 -----------------------------------------------------------------------------
 965
 966 -- | The builtin functions we support. Maps a name to an argument count and a
 967 -- builder function.
 968 globalNameTable :: NameTable
 969 globalNameTable = Map.fromList
 970   [ (exId             , (2, genFCall False          ) )
 971   , (replaceId        , (3, genFCall False          ) )
 972   , (headId           , (1, genFCall True           ) )
 973   , (lastId           , (1, genFCall True           ) )
 974   , (tailId           , (1, genFCall False          ) )
 975   , (initId           , (1, genFCall False          ) )
 976   , (takeId           , (2, genFCall False          ) )
 977   , (dropId           , (2, genFCall False          ) )
 978   , (selId            , (4, genFCall False          ) )
 979   , (plusgtId         , (2, genFCall False          ) )
 980   , (ltplusId         , (2, genFCall False          ) )
 981   , (plusplusId       , (2, genFCall False          ) )
 982   , (mapId            , (2, genMap                  ) )
 983   , (zipWithId        , (3, genZipWith              ) )
 984   , (foldlId          , (3, genFoldl                ) )
 985   , (foldrId          , (3, genFoldr                ) )
 986   , (zipId            , (2, genZip                  ) )
 987   , (unzipId          , (1, genUnzip                ) )
 988   , (shiftlId         , (2, genFCall False          ) )
 989   , (shiftrId         , (2, genFCall False          ) )
 990   , (rotlId           , (1, genFCall False          ) )
 991   , (rotrId           , (1, genFCall False          ) )
 992   , (concatId         , (1, genConcat               ) )
 993   , (reverseId        , (1, genFCall False          ) )
 994   , (iteratenId       , (3, genIteraten             ) )
 995   , (iterateId        , (2, genIterate              ) )
 996   , (generatenId      , (3, genGeneraten            ) )
 997   , (generateId       , (2, genGenerate             ) )
 998   , (emptyId          , (0, genFCall False          ) )
 999   , (singletonId      , (1, genFCall False          ) )
1000   , (copynId          , (2, genFCall False          ) )
1001   , (copyId           , (1, genCopy                 ) )
1002   , (lengthTId        , (1, genFCall False          ) )
1003   , (nullId           , (1, genFCall False          ) )
1004   , (hwxorId          , (2, genOperator2 AST.Xor    ) )
1005   , (hwandId          , (2, genOperator2 AST.And    ) )
1006   , (hworId           , (2, genOperator2 AST.Or     ) )
1007   , (hwnotId          , (1, genOperator1 AST.Not    ) )
1008   , (plusId           , (2, genOperator2 (AST.:+:)  ) )
1009   , (timesId          , (2, genOperator2 (AST.:*:)  ) )
1010   , (negateId         , (1, genNegation             ) )
1011   , (minusId          , (2, genOperator2 (AST.:-:)  ) )
1012   , (fromSizedWordId  , (1, genFromSizedWord        ) )
1013   , (fromIntegerId    , (1, genFromInteger          ) )
1014   , (resizeId         , (1, genResize               ) )
1015   ]