80eeb816b99c87df62847b224988574b712f3f0e
[matthijs/master-project/dsd-paper.git] / cλash.tex
1
2 %% bare_conf.tex
3 %% V1.3
4 %% 2007/01/11
5 %% by Michael Shell
6 %% See:
7 %% http://www.michaelshell.org/
8 %% for current contact information.
9 %%
10 %% This is a skeleton file demonstrating the use of IEEEtran.cls
11 %% (requires IEEEtran.cls version 1.7 or later) with an IEEE conference paper.
12 %%
13 %% Support sites:
14 %% http://www.michaelshell.org/tex/ieeetran/
15 %% http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/IEEEtran/
16 %% and
17 %% http://www.ieee.org/
18
19 %%*************************************************************************
20 %% Legal Notice:
21 %% This code is offered as-is without any warranty either expressed or
22 %% implied; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
23 %% FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE! 
24 %% User assumes all risk.
25 %% In no event shall IEEE or any contributor to this code be liable for
26 %% any damages or losses, including, but not limited to, incidental,
27 %% consequential, or any other damages, resulting from the use or misuse
28 %% of any information contained here.
29 %%
30 %% All comments are the opinions of their respective authors and are not
31 %% necessarily endorsed by the IEEE.
32 %%
33 %% This work is distributed under the LaTeX Project Public License (LPPL)
34 %% ( http://www.latex-project.org/ ) version 1.3, and may be freely used,
35 %% distributed and modified. A copy of the LPPL, version 1.3, is included
36 %% in the base LaTeX documentation of all distributions of LaTeX released
37 %% 2003/12/01 or later.
38 %% Retain all contribution notices and credits.
39 %% ** Modified files should be clearly indicated as such, including  **
40 %% ** renaming them and changing author support contact information. **
41 %%
42 %% File list of work: IEEEtran.cls, IEEEtran_HOWTO.pdf, bare_adv.tex,
43 %%                    bare_conf.tex, bare_jrnl.tex, bare_jrnl_compsoc.tex
44 %%*************************************************************************
45
46 % *** Authors should verify (and, if needed, correct) their LaTeX system  ***
47 % *** with the testflow diagnostic prior to trusting their LaTeX platform ***
48 % *** with production work. IEEE's font choices can trigger bugs that do  ***
49 % *** not appear when using other class files.                            ***
50 % The testflow support page is at:
51 % http://www.michaelshell.org/tex/testflow/
52
53
54
55 % Note that the a4paper option is mainly intended so that authors in
56 % countries using A4 can easily print to A4 and see how their papers will
57 % look in print - the typesetting of the document will not typically be
58 % affected with changes in paper size (but the bottom and side margins will).
59 % Use the testflow package mentioned above to verify correct handling of
60 % both paper sizes by the user's LaTeX system.
61 %
62 % Also note that the "draftcls" or "draftclsnofoot", not "draft", option
63 % should be used if it is desired that the figures are to be displayed in
64 % draft mode.
65 %
66 \documentclass[conference]{IEEEtran}
67 % Add the compsoc option for Computer Society conferences.
68 %
69 % If IEEEtran.cls has not been installed into the LaTeX system files,
70 % manually specify the path to it like:
71 % \documentclass[conference]{../sty/IEEEtran}
72
73
74
75
76
77 % Some very useful LaTeX packages include:
78 % (uncomment the ones you want to load)
79
80
81 % *** MISC UTILITY PACKAGES ***
82 %
83 %\usepackage{ifpdf}
84 % Heiko Oberdiek's ifpdf.sty is very useful if you need conditional
85 % compilation based on whether the output is pdf or dvi.
86 % usage:
87 % \ifpdf
88 %   % pdf code
89 % \else
90 %   % dvi code
91 % \fi
92 % The latest version of ifpdf.sty can be obtained from:
93 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/oberdiek/
94 % Also, note that IEEEtran.cls V1.7 and later provides a builtin
95 % \ifCLASSINFOpdf conditional that works the same way.
96 % When switching from latex to pdflatex and vice-versa, the compiler may
97 % have to be run twice to clear warning/error messages.
98
99
100
101
102
103
104 % *** CITATION PACKAGES ***
105 %
106 %\usepackage{cite}
107 % cite.sty was written by Donald Arseneau
108 % V1.6 and later of IEEEtran pre-defines the format of the cite.sty package
109 % \cite{} output to follow that of IEEE. Loading the cite package will
110 % result in citation numbers being automatically sorted and properly
111 % "compressed/ranged". e.g., [1], [9], [2], [7], [5], [6] without using
112 % cite.sty will become [1], [2], [5]--[7], [9] using cite.sty. cite.sty's
113 % \cite will automatically add leading space, if needed. Use cite.sty's
114 % noadjust option (cite.sty V3.8 and later) if you want to turn this off.
115 % cite.sty is already installed on most LaTeX systems. Be sure and use
116 % version 4.0 (2003-05-27) and later if using hyperref.sty. cite.sty does
117 % not currently provide for hyperlinked citations.
118 % The latest version can be obtained at:
119 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/cite/
120 % The documentation is contained in the cite.sty file itself.
121
122
123
124
125
126
127 % *** GRAPHICS RELATED PACKAGES ***
128 %
129 \ifCLASSINFOpdf
130   % \usepackage[pdftex]{graphicx}
131   % declare the path(s) where your graphic files are
132   % \graphicspath{{../pdf/}{../jpeg/}}
133   % and their extensions so you won't have to specify these with
134   % every instance of \includegraphics
135   % \DeclareGraphicsExtensions{.pdf,.jpeg,.png}
136 \else
137   % or other class option (dvipsone, dvipdf, if not using dvips). graphicx
138   % will default to the driver specified in the system graphics.cfg if no
139   % driver is specified.
140   % \usepackage[dvips]{graphicx}
141   % declare the path(s) where your graphic files are
142   % \graphicspath{{../eps/}}
143   % and their extensions so you won't have to specify these with
144   % every instance of \includegraphics
145   % \DeclareGraphicsExtensions{.eps}
146 \fi
147 % graphicx was written by David Carlisle and Sebastian Rahtz. It is
148 % required if you want graphics, photos, etc. graphicx.sty is already
149 % installed on most LaTeX systems. The latest version and documentation can
150 % be obtained at: 
151 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/required/graphics/
152 % Another good source of documentation is "Using Imported Graphics in
153 % LaTeX2e" by Keith Reckdahl which can be found as epslatex.ps or
154 % epslatex.pdf at: http://www.ctan.org/tex-archive/info/
155 %
156 % latex, and pdflatex in dvi mode, support graphics in encapsulated
157 % postscript (.eps) format. pdflatex in pdf mode supports graphics
158 % in .pdf, .jpeg, .png and .mps (metapost) formats. Users should ensure
159 % that all non-photo figures use a vector format (.eps, .pdf, .mps) and
160 % not a bitmapped formats (.jpeg, .png). IEEE frowns on bitmapped formats
161 % which can result in "jaggedy"/blurry rendering of lines and letters as
162 % well as large increases in file sizes.
163 %
164 % You can find documentation about the pdfTeX application at:
165 % http://www.tug.org/applications/pdftex
166
167
168
169
170
171 % *** MATH PACKAGES ***
172 %
173 %\usepackage[cmex10]{amsmath}
174 % A popular package from the American Mathematical Society that provides
175 % many useful and powerful commands for dealing with mathematics. If using
176 % it, be sure to load this package with the cmex10 option to ensure that
177 % only type 1 fonts will utilized at all point sizes. Without this option,
178 % it is possible that some math symbols, particularly those within
179 % footnotes, will be rendered in bitmap form which will result in a
180 % document that can not be IEEE Xplore compliant!
181 %
182 % Also, note that the amsmath package sets \interdisplaylinepenalty to 10000
183 % thus preventing page breaks from occurring within multiline equations. Use:
184 %\interdisplaylinepenalty=2500
185 % after loading amsmath to restore such page breaks as IEEEtran.cls normally
186 % does. amsmath.sty is already installed on most LaTeX systems. The latest
187 % version and documentation can be obtained at:
188 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/required/amslatex/math/
189
190
191
192
193
194 % *** SPECIALIZED LIST PACKAGES ***
195 %
196 %\usepackage{algorithmic}
197 % algorithmic.sty was written by Peter Williams and Rogerio Brito.
198 % This package provides an algorithmic environment fo describing algorithms.
199 % You can use the algorithmic environment in-text or within a figure
200 % environment to provide for a floating algorithm. Do NOT use the algorithm
201 % floating environment provided by algorithm.sty (by the same authors) or
202 % algorithm2e.sty (by Christophe Fiorio) as IEEE does not use dedicated
203 % algorithm float types and packages that provide these will not provide
204 % correct IEEE style captions. The latest version and documentation of
205 % algorithmic.sty can be obtained at:
206 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/algorithms/
207 % There is also a support site at:
208 % http://algorithms.berlios.de/index.html
209 % Also of interest may be the (relatively newer and more customizable)
210 % algorithmicx.sty package by Szasz Janos:
211 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/algorithmicx/
212
213
214
215
216 % *** ALIGNMENT PACKAGES ***
217 %
218 %\usepackage{array}
219 % Frank Mittelbach's and David Carlisle's array.sty patches and improves
220 % the standard LaTeX2e array and tabular environments to provide better
221 % appearance and additional user controls. As the default LaTeX2e table
222 % generation code is lacking to the point of almost being broken with
223 % respect to the quality of the end results, all users are strongly
224 % advised to use an enhanced (at the very least that provided by array.sty)
225 % set of table tools. array.sty is already installed on most systems. The
226 % latest version and documentation can be obtained at:
227 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/required/tools/
228
229
230 %\usepackage{mdwmath}
231 %\usepackage{mdwtab}
232 % Also highly recommended is Mark Wooding's extremely powerful MDW tools,
233 % especially mdwmath.sty and mdwtab.sty which are used to format equations
234 % and tables, respectively. The MDWtools set is already installed on most
235 % LaTeX systems. The lastest version and documentation is available at:
236 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/mdwtools/
237
238
239 % IEEEtran contains the IEEEeqnarray family of commands that can be used to
240 % generate multiline equations as well as matrices, tables, etc., of high
241 % quality.
242
243
244 %\usepackage{eqparbox}
245 % Also of notable interest is Scott Pakin's eqparbox package for creating
246 % (automatically sized) equal width boxes - aka "natural width parboxes".
247 % Available at:
248 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/eqparbox/
249
250
251
252
253
254 % *** SUBFIGURE PACKAGES ***
255 %\usepackage[tight,footnotesize]{subfigure}
256 % subfigure.sty was written by Steven Douglas Cochran. This package makes it
257 % easy to put subfigures in your figures. e.g., "Figure 1a and 1b". For IEEE
258 % work, it is a good idea to load it with the tight package option to reduce
259 % the amount of white space around the subfigures. subfigure.sty is already
260 % installed on most LaTeX systems. The latest version and documentation can
261 % be obtained at:
262 % http://www.ctan.org/tex-archive/obsolete/macros/latex/contrib/subfigure/
263 % subfigure.sty has been superceeded by subfig.sty.
264
265
266
267 %\usepackage[caption=false]{caption}
268 %\usepackage[font=footnotesize]{subfig}
269 % subfig.sty, also written by Steven Douglas Cochran, is the modern
270 % replacement for subfigure.sty. However, subfig.sty requires and
271 % automatically loads Axel Sommerfeldt's caption.sty which will override
272 % IEEEtran.cls handling of captions and this will result in nonIEEE style
273 % figure/table captions. To prevent this problem, be sure and preload
274 % caption.sty with its "caption=false" package option. This is will preserve
275 % IEEEtran.cls handing of captions. Version 1.3 (2005/06/28) and later 
276 % (recommended due to many improvements over 1.2) of subfig.sty supports
277 % the caption=false option directly:
278 %\usepackage[caption=false,font=footnotesize]{subfig}
279 %
280 % The latest version and documentation can be obtained at:
281 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/subfig/
282 % The latest version and documentation of caption.sty can be obtained at:
283 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/caption/
284
285
286
287
288 % *** FLOAT PACKAGES ***
289 %
290 %\usepackage{fixltx2e}
291 % fixltx2e, the successor to the earlier fix2col.sty, was written by
292 % Frank Mittelbach and David Carlisle. This package corrects a few problems
293 % in the LaTeX2e kernel, the most notable of which is that in current
294 % LaTeX2e releases, the ordering of single and double column floats is not
295 % guaranteed to be preserved. Thus, an unpatched LaTeX2e can allow a
296 % single column figure to be placed prior to an earlier double column
297 % figure. The latest version and documentation can be found at:
298 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/base/
299
300
301
302 %\usepackage{stfloats}
303 % stfloats.sty was written by Sigitas Tolusis. This package gives LaTeX2e
304 % the ability to do double column floats at the bottom of the page as well
305 % as the top. (e.g., "\begin{figure*}[!b]" is not normally possible in
306 % LaTeX2e). It also provides a command:
307 %\fnbelowfloat
308 % to enable the placement of footnotes below bottom floats (the standard
309 % LaTeX2e kernel puts them above bottom floats). This is an invasive package
310 % which rewrites many portions of the LaTeX2e float routines. It may not work
311 % with other packages that modify the LaTeX2e float routines. The latest
312 % version and documentation can be obtained at:
313 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/sttools/
314 % Documentation is contained in the stfloats.sty comments as well as in the
315 % presfull.pdf file. Do not use the stfloats baselinefloat ability as IEEE
316 % does not allow \baselineskip to stretch. Authors submitting work to the
317 % IEEE should note that IEEE rarely uses double column equations and
318 % that authors should try to avoid such use. Do not be tempted to use the
319 % cuted.sty or midfloat.sty packages (also by Sigitas Tolusis) as IEEE does
320 % not format its papers in such ways.
321
322
323
324
325
326 % *** PDF, URL AND HYPERLINK PACKAGES ***
327 %
328 %\usepackage{url}
329 % url.sty was written by Donald Arseneau. It provides better support for
330 % handling and breaking URLs. url.sty is already installed on most LaTeX
331 % systems. The latest version can be obtained at:
332 % http://www.ctan.org/tex-archive/macros/latex/contrib/misc/
333 % Read the url.sty source comments for usage information. Basically,
334 % \url{my_url_here}.
335
336
337
338
339
340 % *** Do not adjust lengths that control margins, column widths, etc. ***
341 % *** Do not use packages that alter fonts (such as pslatex).         ***
342 % There should be no need to do such things with IEEEtran.cls V1.6 and later.
343 % (Unless specifically asked to do so by the journal or conference you plan
344 % to submit to, of course. )
345
346
347 % correct bad hyphenation here
348 \hyphenation{op-tical net-works semi-conduc-tor}
349
350 % Macro for certain acronyms in small caps. Doesn't work with the
351 % default font, though (it contains no smallcaps it seems).
352 \def\VHDL{\textsc{VHDL}}
353 \def\GHC{\textsc{GHC}}
354
355 % Macro for pretty printing haskell snippets. Just monospaced for now, perhaps
356 % we'll get something more complex later on.
357 \def\hs#1{\texttt{#1}}
358
359 \begin{document}
360 %
361 % paper title
362 % can use linebreaks \\ within to get better formatting as desired
363 \title{Bare Demo of IEEEtran.cls for Conferences}
364
365
366 % author names and affiliations
367 % use a multiple column layout for up to three different
368 % affiliations
369 \author{\IEEEauthorblockN{Michael Shell}
370 \IEEEauthorblockA{School of Electrical and\\Computer Engineering\\
371 Georgia Institute of Technology\\
372 Atlanta, Georgia 30332--0250\\
373 Email: http://www.michaelshell.org/contact.html}
374 \and
375 \IEEEauthorblockN{Homer Simpson}
376 \IEEEauthorblockA{Twentieth Century Fox\\
377 Springfield, USA\\
378 Email: homer@thesimpsons.com}
379 \and
380 \IEEEauthorblockN{James Kirk\\ and Montgomery Scott}
381 \IEEEauthorblockA{Starfleet Academy\\
382 San Francisco, California 96678-2391\\
383 Telephone: (800) 555--1212\\
384 Fax: (888) 555--1212}}
385
386 % conference papers do not typically use \thanks and this command
387 % is locked out in conference mode. If really needed, such as for
388 % the acknowledgment of grants, issue a \IEEEoverridecommandlockouts
389 % after \documentclass
390
391 % for over three affiliations, or if they all won't fit within the width
392 % of the page, use this alternative format:
393
394 %\author{\IEEEauthorblockN{Michael Shell\IEEEauthorrefmark{1},
395 %Homer Simpson\IEEEauthorrefmark{2},
396 %James Kirk\IEEEauthorrefmark{3}, 
397 %Montgomery Scott\IEEEauthorrefmark{3} and
398 %Eldon Tyrell\IEEEauthorrefmark{4}}
399 %\IEEEauthorblockA{\IEEEauthorrefmark{1}School of Electrical and Computer Engineering\\
400 %Georgia Institute of Technology,
401 %Atlanta, Georgia 30332--0250\\ Email: see http://www.michaelshell.org/contact.html}
402 %\IEEEauthorblockA{\IEEEauthorrefmark{2}Twentieth Century Fox, Springfield, USA\\
403 %Email: homer@thesimpsons.com}
404 %\IEEEauthorblockA{\IEEEauthorrefmark{3}Starfleet Academy, San Francisco, California 96678-2391\\
405 %Telephone: (800) 555--1212, Fax: (888) 555--1212}
406 %\IEEEauthorblockA{\IEEEauthorrefmark{4}Tyrell Inc., 123 Replicant Street, Los Angeles, California 90210--4321}}
407
408
409
410
411 % use for special paper notices
412 %\IEEEspecialpapernotice{(Invited Paper)}
413
414
415
416
417 % make the title area
418 \maketitle
419
420
421 \begin{abstract}
422 %\boldmath
423 The abstract goes here.
424 \end{abstract}
425 % IEEEtran.cls defaults to using nonbold math in the Abstract.
426 % This preserves the distinction between vectors and scalars. However,
427 % if the conference you are submitting to favors bold math in the abstract,
428 % then you can use LaTeX's standard command \boldmath at the very start
429 % of the abstract to achieve this. Many IEEE journals/conferences frown on
430 % math in the abstract anyway.
431
432 % no keywords
433
434
435
436
437 % For peer review papers, you can put extra information on the cover
438 % page as needed:
439 % \ifCLASSOPTIONpeerreview
440 % \begin{center} \bfseries EDICS Category: 3-BBND \end{center}
441 % \fi
442 %
443 % For peerreview papers, this IEEEtran command inserts a page break and
444 % creates the second title. It will be ignored for other modes.
445 \IEEEpeerreviewmaketitle
446
447
448
449 \section{Introduction}
450
451 foo\par bar % Won't compile without at least two paragraphs.
452
453 \section{Hardware description in Haskell}
454
455   To translate Haskell to hardware, every Haskell construct needs a
456   translation to \VHDL. There are often multiple valid translations
457   possible. When faced with choices, the most obvious choice has been
458   chosen wherever possible. In a lot of cases, when a programmer looks
459   at a functional hardware description it is completely clear what
460   hardware is described. We want our translator to generate exactly that
461   hardware whenever possible, to make working with Cλash as intuitive as
462   possible.
463
464   \subsection{Function application}
465     The basic syntactic elements of a functional program are functions
466     and function application. These have a single obvious \VHDL\
467     translation: each top level function becomes a hardware component,
468     where each argument is an input port and the result value is the
469     (single) output port. This output port can have a complex type (such
470     as a tuple), so having just a single output port does not pose a
471     limitation.
472
473     Each function application in turn becomes component instantiation.
474     Here, the result of each argument expression is assigned to a
475     signal, which is mapped to the corresponding input port. The output
476     port of the function is also mapped to a signal, which is used as
477     the result of the application.
478
479     Since every top level function generates its own component, the
480     hierarchy of of function calls is reflected in the final \VHDL\
481     output as well, creating a hierarchical \VHDL\ description of the
482     hardware.  This separation in different components makes the
483     resulting \VHDL\ output easier to read and debug.
484
485   \subsection{Choice}
486     Although describing components and connections allows us to describe
487     a lot of hardware designs already, there is an obvious thing
488     missing: choice. We need some way to be able to choose between
489     values based on another value.  In Haskell, choice is achieved by
490     \hs{case} expressions, \hs{if} expressions, pattern matching and
491     guards.
492
493     However, to be able to describe our hardware in a more convenient
494     way, we also want to translate Haskell's choice mechanisms. The
495     easiest of these are of course case expressions (and \hs{if}
496     expressions, which can be very directly translated to \hs{case}
497     expressions). A \hs{case} expression can in turn simply be
498     translated to a conditional assignment, where the conditions use
499     equality comparisons against the constructors in the \hs{case}
500     expressions.
501
502     A slightly more complex (but very powerful) form of choice is
503     pattern matching. A function can be defined in multiple clauses,
504     where each clause specifies a pattern. When the arguments match the
505     pattern, the corresponding clause will be used.
506
507   \subsection{Types}
508     Translation of two most basic functional concepts has been
509     discussed: function application and choice. Before looking further
510     into less obvious concepts like higher-order expressions and
511     polymorphism, the possible types that can be used in hardware
512     descriptions will be discussed.
513
514     Some way is needed to translate every values used to its hardware
515     equivalents. In particular, this means a hardware equivalent for
516     every \emph{type} used in a hardware description is needed
517
518     Since most functional languages have a lot of standard types that
519     are hard to translate (integers without a fixed size, lists without
520     a static length, etc.), a number of \quote{built-in} types will be
521     defined first. These types are built-in in the sense that our
522     compiler will have a fixed VHDL type for these. User defined types,
523     on the other hand, will have their hardware type derived directly
524     from their Haskell declaration automatically, according to the rules
525     sketched here.
526
527   \subsection{Built-in types}
528     The language currently supports the following built-in types. Of these,
529     only the \hs{Bool} type is supported by Haskell out of the box (the
530     others are defined by the Cλash package, so they are user-defined types
531     from Haskell's point of view).
532
533     \begin{description}
534       \item[\hs{Bit}]
535         This is the most basic type available. It is mapped directly onto
536         the \texttt{std\_logic} \VHDL\ type. Mapping this to the
537         \texttt{bit} type might make more sense (since the Haskell version
538         only has two values), but using \texttt{std\_logic} is more standard
539         (and allowed for some experimentation with don't care values)
540
541       \item[\hs{Bool}]
542         This is the only built-in Haskell type supported and is translated
543         exactly like the Bit type (where a value of \hs{True} corresponds to a
544         value of \hs{High}). Supporting the Bool type is particularly
545         useful to support \hs{if ... then ... else ...} expressions, which
546         always have a \hs{Bool} value for the condition.
547
548         A \hs{Bool} is translated to a \texttt{std\_logic}, just like \hs{Bit}.
549       \item[\hs{SizedWord}, \hs{SizedInt}]
550         These are types to represent integers. A \hs{SizedWord} is unsigned,
551         while a \hs{SizedInt} is signed. These types are parametrized by a
552         length type, so you can define an unsigned word of 32 bits wide as
553         ollows:
554
555         \begin{verbatim}
556           type Word32 = SizedWord D32
557         \end{verbatim}
558
559         Here, a type synonym \hs{Word32} is defined that is equal to the
560         \hs{SizedWord} type constructor applied to the type \hs{D32}. \hs{D32}
561         is the \emph{type level representation} of the decimal number 32,
562         making the \hs{Word32} type a 32-bit unsigned word.
563
564         These types are translated to the \small{VHDL} \texttt{unsigned} and
565         \texttt{signed} respectively.
566       \item[\hs{Vector}]
567         This is a vector type, that can contain elements of any other type and
568         has a fixed length. It has two type parameters: its
569         length and the type of the elements contained in it. By putting the
570         length parameter in the type, the length of a vector can be determined
571         at compile time, instead of only at run-time for conventional lists.
572
573         The \hs{Vector} type constructor takes two type arguments: the length
574         of the vector and the type of the elements contained in it. The state
575         type of an 8 element register bank would then for example be:
576
577         \begin{verbatim}
578         type RegisterState = Vector D8 Word32
579         \end{verbatim}
580
581         Here, a type synonym \hs{RegisterState} is defined that is equal to
582         the \hs{Vector} type constructor applied to the types \hs{D8} (The type
583         level representation of the decimal number 8) and \hs{Word32} (The 32
584         bit word type as defined above). In other words, the
585         \hs{RegisterState} type is a vector of 8 32-bit words.
586
587         A fixed size vector is translated to a \VHDL\ array type.
588       \item[\hs{RangedWord}]
589         This is another type to describe integers, but unlike the previous
590         two it has no specific bit-width, but an upper bound. This means that
591         its range is not limited to powers of two, but can be any number.
592         A \hs{RangedWord} only has an upper bound, its lower bound is
593         implicitly zero. There is a lot of added implementation complexity
594         when adding a lower bound and having just an upper bound was enough
595         for the primary purpose of this type: type-safely indexing vectors.
596
597         To define an index for the 8 element vector above, we would do:
598
599         \begin{verbatim}
600         type RegisterIndex = RangedWord D7
601         \end{verbatim}
602
603         Here, a type synonym \hs{RegisterIndex} is defined that is equal to
604         the \hs{RangedWord} type constructor applied to the type \hs{D7}. In
605         other words, this defines an unsigned word with values from
606         0 to 7 (inclusive). This word can be be used to index the
607         8 element vector \hs{RegisterState} above.
608
609         This type is translated to the \texttt{unsigned} \VHDL type.
610     \end{description}
611   \subsection{User-defined types}
612     There are three ways to define new types in Haskell: algebraic
613     data-types with the \hs{data} keyword, type synonyms with the \hs{type}
614     keyword and type renamings with the \hs{newtype} keyword. \GHC\
615     offers a few more advanced ways to introduce types (type families,
616     existential typing, \small{GADT}s, etc.) which are not standard
617     Haskell.  These will be left outside the scope of this research.
618
619     Only an algebraic datatype declaration actually introduces a
620     completely new type, for which we provide the \VHDL\ translation
621     below. Type synonyms and renamings only define new names for
622     existing types (where synonyms are completely interchangeable and
623     renamings need explicit conversion). Therefore, these do not need
624     any particular \VHDL\ translation, a synonym or renamed type will
625     just use the same representation as the original type. The
626     distinction between a renaming and a synonym does no longer matter
627     in hardware and can be disregarded in the generated \VHDL.
628
629     For algebraic types, we can make the following distinction: 
630
631     \begin{description}
632
633       \item[Product types]
634         A product type is an algebraic datatype with a single constructor with
635         two or more fields, denoted in practice like (a,b), (a,b,c), etc. This
636         is essentially a way to pack a few values together in a record-like
637         structure. In fact, the built-in tuple types are just algebraic product
638         types (and are thus supported in exactly the same way).
639
640         The ``product'' in its name refers to the collection of values belonging
641         to this type. The collection for a product type is the Cartesian
642         product of the collections for the types of its fields.
643
644         These types are translated to \VHDL\ record types, with one field for
645         every field in the constructor. This translation applies to all single
646         constructor algebraic data-types, including those with just one
647         field (which are technically not a product, but generate a VHDL
648         record for implementation simplicity).
649       \item[Enumerated types]
650         An enumerated type is an algebraic datatype with multiple constructors, but
651         none of them have fields. This is essentially a way to get an
652         enumeration-like type containing alternatives.
653
654         Note that Haskell's \hs{Bool} type is also defined as an
655         enumeration type, but we have a fixed translation for that.
656
657         These types are translated to \VHDL\ enumerations, with one value for
658         each constructor. This allows references to these constructors to be
659         translated to the corresponding enumeration value.
660       \item[Sum types]
661         A sum type is an algebraic datatype with multiple constructors, where
662         the constructors have one or more fields. Technically, a type with
663         more than one field per constructor is a sum of products type, but
664         for our purposes this distinction does not really make a
665         difference, so this distinction is note made.
666
667         The ``sum'' in its name refers again to the collection of values
668         belonging to this type. The collection for a sum type is the
669         union of the the collections for each of the constructors.
670
671         Sum types are currently not supported by the prototype, since there is
672         no obvious \VHDL\ alternative. They can easily be emulated, however, as
673         we will see from an example:
674
675         \begin{verbatim}
676         data Sum = A Bit Word | B Word
677         \end{verbatim}
678
679         An obvious way to translate this would be to create an enumeration to
680         distinguish the constructors and then create a big record that
681         contains all the fields of all the constructors. This is the same
682         translation that would result from the following enumeration and
683         product type (using a tuple for clarity):
684
685         \begin{verbatim}
686         data SumC = A | B
687         type Sum = (SumC, Bit, Word, Word)
688         \end{verbatim}
689
690         Here, the \hs{SumC} type effectively signals which of the latter three
691         fields of the \hs{Sum} type are valid (the first two if \hs{A}, the
692         last one if \hs{B}), all the other ones have no useful value.
693
694         An obvious problem with this naive approach is the space usage: the
695         example above generates a fairly big \VHDL\ type. Since we can be
696         sure that the two \hs{Word}s in the \hs{Sum} type will never be valid
697         at the same time, this is a waste of space.
698
699         Obviously, duplication detection could be used to reuse a
700         particular field for another constructor, but this would only
701         partially solve the problem. If two fields would be, for
702         example, an array of 8 bits and an 8 bit unsigned word, these are
703         different types and could not be shared. However, in the final
704         hardware, both of these types would simply be 8 bit connections,
705         so we have a 100\% size increase by not sharing these.
706       \end{description}
707
708
709 \section{Cλash prototype}
710
711 foo\par bar
712
713 \section{Related work}
714
715 foo\par bar
716
717 % An example of a floating figure using the graphicx package.
718 % Note that \label must occur AFTER (or within) \caption.
719 % For figures, \caption should occur after the \includegraphics.
720 % Note that IEEEtran v1.7 and later has special internal code that
721 % is designed to preserve the operation of \label within \caption
722 % even when the captionsoff option is in effect. However, because
723 % of issues like this, it may be the safest practice to put all your
724 % \label just after \caption rather than within \caption{}.
725 %
726 % Reminder: the "draftcls" or "draftclsnofoot", not "draft", class
727 % option should be used if it is desired that the figures are to be
728 % displayed while in draft mode.
729 %
730 %\begin{figure}[!t]
731 %\centering
732 %\includegraphics[width=2.5in]{myfigure}
733 % where an .eps filename suffix will be assumed under latex, 
734 % and a .pdf suffix will be assumed for pdflatex; or what has been declared
735 % via \DeclareGraphicsExtensions.
736 %\caption{Simulation Results}
737 %\label{fig_sim}
738 %\end{figure}
739
740 % Note that IEEE typically puts floats only at the top, even when this
741 % results in a large percentage of a column being occupied by floats.
742
743
744 % An example of a double column floating figure using two subfigures.
745 % (The subfig.sty package must be loaded for this to work.)
746 % The subfigure \label commands are set within each subfloat command, the
747 % \label for the overall figure must come after \caption.
748 % \hfil must be used as a separator to get equal spacing.
749 % The subfigure.sty package works much the same way, except \subfigure is
750 % used instead of \subfloat.
751 %
752 %\begin{figure*}[!t]
753 %\centerline{\subfloat[Case I]\includegraphics[width=2.5in]{subfigcase1}%
754 %\label{fig_first_case}}
755 %\hfil
756 %\subfloat[Case II]{\includegraphics[width=2.5in]{subfigcase2}%
757 %\label{fig_second_case}}}
758 %\caption{Simulation results}
759 %\label{fig_sim}
760 %\end{figure*}
761 %
762 % Note that often IEEE papers with subfigures do not employ subfigure
763 % captions (using the optional argument to \subfloat), but instead will
764 % reference/describe all of them (a), (b), etc., within the main caption.
765
766
767 % An example of a floating table. Note that, for IEEE style tables, the 
768 % \caption command should come BEFORE the table. Table text will default to
769 % \footnotesize as IEEE normally uses this smaller font for tables.
770 % The \label must come after \caption as always.
771 %
772 %\begin{table}[!t]
773 %% increase table row spacing, adjust to taste
774 %\renewcommand{\arraystretch}{1.3}
775 % if using array.sty, it might be a good idea to tweak the value of
776 % \extrarowheight as needed to properly center the text within the cells
777 %\caption{An Example of a Table}
778 %\label{table_example}
779 %\centering
780 %% Some packages, such as MDW tools, offer better commands for making tables
781 %% than the plain LaTeX2e tabular which is used here.
782 %\begin{tabular}{|c||c|}
783 %\hline
784 %One & Two\\
785 %\hline
786 %Three & Four\\
787 %\hline
788 %\end{tabular}
789 %\end{table}
790
791
792 % Note that IEEE does not put floats in the very first column - or typically
793 % anywhere on the first page for that matter. Also, in-text middle ("here")
794 % positioning is not used. Most IEEE journals/conferences use top floats
795 % exclusively. Note that, LaTeX2e, unlike IEEE journals/conferences, places
796 % footnotes above bottom floats. This can be corrected via the \fnbelowfloat
797 % command of the stfloats package.
798
799
800
801 \section{Conclusion}
802 The conclusion goes here.
803
804
805
806
807 % conference papers do not normally have an appendix
808
809
810 % use section* for acknowledgement
811 \section*{Acknowledgment}
812
813
814 The authors would like to thank...
815
816
817
818
819
820 % trigger a \newpage just before the given reference
821 % number - used to balance the columns on the last page
822 % adjust value as needed - may need to be readjusted if
823 % the document is modified later
824 %\IEEEtriggeratref{8}
825 % The "triggered" command can be changed if desired:
826 %\IEEEtriggercmd{\enlargethispage{-5in}}
827
828 % references section
829
830 % can use a bibliography generated by BibTeX as a .bbl file
831 % BibTeX documentation can be easily obtained at:
832 % http://www.ctan.org/tex-archive/biblio/bibtex/contrib/doc/
833 % The IEEEtran BibTeX style support page is at:
834 % http://www.michaelshell.org/tex/ieeetran/bibtex/
835 %\bibliographystyle{IEEEtran}
836 % argument is your BibTeX string definitions and bibliography database(s)
837 %\bibliography{IEEEabrv,../bib/paper}
838 %
839 % <OR> manually copy in the resultant .bbl file
840 % set second argument of \begin to the number of references
841 % (used to reserve space for the reference number labels box)
842 \begin{thebibliography}{1}
843
844 \bibitem{IEEEhowto:kopka}
845 H.~Kopka and P.~W. Daly, \emph{A Guide to \LaTeX}, 3rd~ed.\hskip 1em plus
846   0.5em minus 0.4em\relax Harlow, England: Addison-Wesley, 1999.
847
848 \end{thebibliography}
849
850
851
852
853 % that's all folks
854 \end{document}
855
856 % vim: set ai sw=2 sts=2 expandtab: