matthijs/introduction.lhs

   1 %include talk.fmt
   2 \section{Presentation Matthijs}
   3 \subsection{Functions}
   4 \frame
   5 {
   6   \frametitle{Functions}
   7
   8   \begin{block}{Applying the $sqrt$ function to 4}<1>
   9   $ sqrt(4) = 2$
  10   \end{block}
  11   \begin{block}{A mathematical square function}<2->
  12   $ f(x) = x * x$
  13   \end{block}
  14
  15   \begin{block}{A square function in Haskell}<3->
  16   \texttt{square x = x * x}
  17   \end{block}
  18 }
  19
  20 \note[itemize]
  21 {
  22   \item Functionele taal -$>$ Wiskunde-achtig
  23   \item Functies staan centraal
  24   \item Next sheet: sqrt example
  25   \item Van buitenaf:
  26     \begin{itemize}
  27       \item Stop er argumenten in (toepassen)
  28       \item Krijg een resultaat terug
  29     \end{itemize}
  30   \item Next sheet: f(x) = x*x example
  31   \item Van binnenaf:
  32     \begin{itemize}
  33       \item \emph{Hoe} werkt de functie (definitie)
  34     \end{itemize}
  35   \item Next sheet: square in Haskell
  36   \item Geen haakjes
  37 }
  38
  39 \frame
  40 {
  41   \begin{columns}
  42     \begin{column}{8cm}
  43       \begin{block}{Pythagoras' theorem}
  44       $ a^2 + b^2 = c^2 $
  45
  46       or
  47
  48       $ c = \sqrt{a^2 + b^2} $
  49       \end{block}
  50     \end{column}
  51     \begin{column}{3cm}
  52       \includegraphics[width=3cm]{figures/Pythagoras}
  53     \end{column}
  54   \end{columns}
  55
  56   \pause
  57   % TODO: Alignment is weird due to mixing columns and non-columns
  58   \begin{block}{Calculating $c$ in Haskell}
  59     \texttt{pyth a b = sqrt ((square a) + (square b))}
  60   \end{block}
  61 }
  62
  63 \note[itemize]
  64 {
  65   \item Functies kunnen door andere functies gebruikt worden
  66   \item Next sheet: Pyth function
  67   \item Complexere functie
  68   \item Next sheet: Pyth in Haskell
  69 }
  70
  71 \frame
  72 {
  73   \begin{block}{}
  74     \texttt{pyth a b = sqrt ((square a) + (square b))}
  75   \end{block}
  76
  77   \begin{figure}
  78     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Pyth}
  79   \end{figure}
  80 }
  81
  82 \note[itemize]
  83 {
  84   \item Next sheet: Pyth hardware
  85   \item Argumenten -$>$ input poorten
  86   \item Toepassing -$>$ component
  87   \item Resultaat -$>$ output poort
  88   \item (Combinatorische) hardware is continu
  89 }
  90
  91 \frame
  92 {
  93   \frametitle{Purity}
  94
  95   \begin{block}{Pure functions}
  96     sqrt, pyth
  97   \end{block}
  98   \begin{block}{Impure functions}
  99     random, delete\_file
 100   \end{block}
 101 }
 102
 103 \note[itemize]
 104 {
 105   \item Next sheet: Purity
 106   \item Wiskundige en functionele functies zijn (meestal) puur.
 107   \item Zelfde argumenten -$>$ zelfde resultaten
 108   \item Geen bijwerkingen.
 109 }
 110
 111 \subsection{State}
 112
 113 \frame
 114 {
 115   \frametitle{Multiply-accumulate}
 116   \begin{columns}
 117     \begin{column}{4cm}
 118         \begin{tabular}{lll}
 119           Input A & Input B & Output \\
 120           \hline
 121           1 & 1 & 1 \\
 122           1 & 2 & 3 \\
 123           1 & 1 & 4 \\
 124           2 & 2 & 8 \\
 125         \end{tabular}
 126     \end{column}
 127     \begin{column}{6cm}
 128       \begin{figure}
 129         \includegraphics[width=7cm]{figures/archs/Mac}
 130       \end{figure}
 131     \end{column}
 132   \end{columns}
 133 }
 134
 135 \note[itemize]
 136 {
 137   \item Next sheet: MAC circuit and I/O values
 138   \item MAC is common circuit
 139   \item Multiplies pairs, one pair at a time
 140   \item Stores sum so far
 141   \item Not pure!
 142   \item Depends on inputs \emph{and} current register value
 143   \item Solution: Put register value (state) in argument
 144 }
 145
 146 \frame
 147 {
 148   \frametitle{Multiply-accumulate}
 149   \begin{columns}
 150     \begin{column}{4cm}
 151       \begin{block}{}
 152         \vspace{-0.5cm}
 153 \begin{verbatim}
 154 mac (a, b) (State s) = let
 155   sum = s + (a * b)
 156 in (State sum, sum)
 157 \end{verbatim}
 158       \end{block}
 159     \end{column}
 160     \begin{column}{6cm}
 161       \begin{figure}
 162         \includegraphics[width=7cm]{figures/archs/MacExternal}
 163       \end{figure}
 164     \end{column}
 165   \end{columns}
 166 }
 167
 168 \note[itemize]
 169 {
 170   \item Next sheet: MAC implementation
 171   \item Current state as argument (annotated)
 172   \item Two parts in the result: New state and output
 173   \item Register is placed ``outside''
 174   \item We want it inside!
 175   \item Annotation allows compiler to put it inside
 176 }
 177
 178 \begin{frame}[fragile]
 179   \frametitle{Simulating}
 180
 181   \begin{block}{Recursive run function}
 182     run f (i:is) s = let
 183       (s', o) = f i s
 184     in o : (run f is s')
 185   \end{block}
 186
 187   \begin{block}{Remember \texttt{mac}}
 188 \vspace{-0.5cm}
 189 \begin{verbatim}
 190 mac (a, b) (State s) = let
 191   sum = s + (a * b)
 192 in (State sum, sum)
 193 \end{verbatim}
 194   \end{block}
 195 \end{frame}
 196
 197 \note[itemize]
 198 {
 199   \item Next sheet: run function
 200   \item Used for simulation only
 201   \item Recursion ``stores'' state
 202   \item Each recursion step, \texttt{f} is evaluated once.
 203 }
 204
 205 \subsection{\texorpdfstring{\clash{}}{CLasH}}
 206
 207 \frame{
 208   \begin{center}
 209   {\Huge \clash}
 210
 211   \bigskip
 212   CAES Language for Synchronous Hardware
 213   \end{center}
 214 }
 215
 216 \note[itemize]
 217 {
 218   \item Next sheet: \clash
 219   \item Hardware beschrijven in Haskell: \clash
 220   \item Nog niet gezien: keuzes, pattern matching, polymorfisme, hogere orde
 221   functies....
 222   \item Dit was de taal -$>$ compiler nodig
 223 }
 224
 225 \frame
 226 {
 227   \begin{block}{Compiler pipeline}
 228   $\xrightarrow{Haskell}{GHC frontend}
 229   \xrightarrow{Core}{Normalization}
 230   \xrightarrow{Core}{Backend}
 231   \xrightarrow{VHDL}$
 232   \end{block}
 233 }
 234
 235 \note[itemize]
 236 {
 237   \item Next sheet: \clash\ pipeline
 238   \item GHC: bestaande compiler
 239   \item Core: simpele functionale taal, niet minder expressief (vergelijk:
 240   taal zonder synoniemen)
 241   \item VHDL: Complexe HDL, gebruiken alleen netlist onderdelen.
 242   \item Normalisatie: Nog simpeler maken.
 243 }
 244
 245 \subsection{Normalization}
 246 \frame
 247 {
 248   \frametitle{Netlists}
 249
 250   \bigskip
 251   \bigskip
 252   \begin{figure}
 253     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Square}
 254   \end{figure}
 255
 256   \begin{block}{Remember \texttt{square}}
 257     square x = x * x
 258   \end{block}
 259
 260 }
 261
 262 \note[itemize]
 263 {
 264   \item Next sheet: Square netlist
 265   \item Core hetzelfde als Haskell -$>$ gebruik Haskell syntax voor Core
 266   \item Netlist is componenten (vierkantjes) en verbindingen (lijntjes)
 267   \item Component heeft poorten, poorten moeten een naam hebben
 268   \item Resultaat van square heeft geen naam -$>$ geen normaalvorm
 269 }
 270
 271 \frame
 272 {
 273   \frametitle{Transformation}
 274   \begin{columns}
 275     \begin{column}{5cm}
 276       func = E
 277
 278       \smallskip
 279       \hrule
 280
 281       \smallskip
 282       func = let res = E in res
 283     \end{column}
 284     \begin{column}{5cm}
 285       E has no name
 286     \end{column}
 287   \end{columns}
 288
 289   \pause
 290   \bigskip
 291   \begin{block}{Apply to square}
 292     square x = x * x
 293
 294     \smallskip
 295     \hrule
 296
 297     \smallskip
 298     square x = let res = x * x in res
 299   \end{block}
 300 }
 301
 302 \note[itemize]
 303 {
 304   \item Next sheet: transformation example
 305   \item Transformatie nodig om output poort een naam te geven
 306   \item Next sheet: Apply to square
 307   \item Toepassen op square, res heeft nu een naam.
 308 }
 309
 310 \frame
 311 {
 312   \frametitle{Normalization system}
 313
 314   \begin{figure}
 315     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/norm/Normalizing}
 316   \end{figure}
 317 }
 318
 319 \note[itemize]
 320 {
 321   \item Systeem van transformaties
 322   \item Volgorde ongedefinieerd: Doe maar wat, tot het net meer kan.
 323   \item Next sheet: Graafnotatie
 324   \item Lijnen zijn transformaties
 325   \item Keuzes (meerdere uitgaande lijnen)
 326   \item Alles komt onderin uit
 327 }
 328
 329 \frame
 330 {
 331   \frametitle{Normalization system}
 332
 333   \begin{figure}
 334     \includegraphics[width=8cm]{figures/norm/Incorrect}
 335   \end{figure}
 336 }
 337
 338 \note[itemize]
 339 {
 340   \item Meerdere normaalvormen
 341   \item Cykel
 342   \item Systeem werkt nu \emph{meestal}
 343   \item verbeteringen en bewijzen nodig
 344 }
 345
 346 \frame
 347 {
 348   \frametitle{Normalization system}
 349
 350   \begin{itemize}
 351     \item Easy to work with
 352     \item Allows analysis
 353     \item Still complex
 354   \end{itemize}
 355 }
 356
 357 \note[itemize]
 358 {
 359   \item Goede scheiding
 360   \item Makkelijk implementeren
 361   \item Wiskundige beschrijving -$>$ bewijzen
 362   \item Huidige systeem is nog incompleet
 363   \item De goede weg
 364 }
 365
 366 \subsection{Summary}
 367
 368 \frame
 369 {
 370   \frametitle{But now?}
 371   \begin{itemize}
 372     \item \clash\ has a solid base
 373     \item Lots of work left
 374     \item Needs testing!
 375   \end{itemize}
 376 }
 377
 378 \note[itemize]
 379 {
 380   \item \clash\ is helemaal nieuw werk
 381   \item Tekortkomingen: Haskell is niet ideaal, state beschrijvingen zijn
 382   niet compact, transformaties zijn nog niet (bewezen compleet).
 383   \item Meer testen nodig,
 384 }
 385
 386 \subsection{Thanks}
 387 \frame
 388 {
 389   {\Huge Thanks!}
 390
 391 }
 392
 393 % vim: set filetype=tex sw=2 sts=2 expandtab: