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}{5cm}
 118       \begin{block}{}
 119         \begin{tabular}{lll}
 120           Input A & Input B & Output \\
 121           \hline
 122           1 & 1 & 0 \\
 123           1 & 2 & 1 \\
 124           1 & 1 & 3 \\
 125           2 & 2 & 4 \\
 126         \end{tabular}
 127       \end{block}
 128     \end{column}
 129     \begin{column}{5cm}
 130       \begin{figure}
 131         TODO: Image of MAC with internal register
 132       \end{figure}
 133     \end{column}
 134   \end{columns}
 135 }
 136
 137 \note[itemize]
 138 {
 139   \item Next sheet: MAC circuit and I/O values
 140   \item MAC is common circuit
 141   \item Multiplies pairs, one pair at a time
 142   \item Stores sum so far
 143   \item Not pure!
 144   \item Depends on inputs \emph{and} current register value
 145   \item Solution: Put register value (state) in argument
 146 }
 147
 148 \frame
 149 {
 150   \frametitle{Multiply-accumulate}
 151   \begin{columns}
 152     \begin{column}{5cm}
 153       \begin{block}{}
 154         \vspace{-0.5cm}
 155 \begin{verbatim}
 156 mac (a, b) (State s) = let
 157   sum = s + (a * b)
 158 in (State sum, sum)
 159 \end{verbatim}
 160       \end{block}
 161     \end{column}
 162     \begin{column}{5cm}
 163       \begin{figure}
 164         TODO: Image of MAC with external register
 165       \end{figure}
 166     \end{column}
 167   \end{columns}
 168 }
 169
 170 \note[itemize]
 171 {
 172   \item Next sheet: MAC implementation
 173   \item Current state as argument (annotated)
 174   \item Two parts in the result: New state and output
 175   \item Register is placed ``outside''
 176   \item We want it inside!
 177   \item Annotation allows compiler to put it inside
 178 }
 179
 180 \begin{frame}[fragile]
 181   \frametitle{Simulating}
 182
 183   \begin{block}{Recursive run function}
 184     run f (i:is) s = let
 185       (o, s') = f i s
 186     in o : (run f is s')
 187   \end{block}
 188
 189   \begin{block}{Remember \texttt{mac}}
 190 \vspace{-0.5cm}
 191 \begin{verbatim}
 192 mac (a, b) (State s) = let
 193   sum = s + (a * b)
 194 in (State sum, sum)
 195 \end{verbatim}
 196   \end{block}
 197 \end{frame}
 198
 199 \note[itemize]
 200 {
 201   \item Next sheet: run function
 202   \item Used for simulation only
 203   \item Recursion ``stores'' state
 204   \item Each recursion step, \texttt{f} is evaluated once.
 205 }
 206
 207 \subsection{\clash}
 208
 209 \frame{
 210   \begin{center}
 211   {\Huge \clash}
 212
 213   \bigskip
 214   CAES Language for Synchronous Hardware
 215   \end{center}
 216 }
 217
 218 \note[itemize]
 219 {
 220   \item Next sheet: \clash
 221   \item Hardware beschrijven in Haskell: \clash
 222   \item Nog niet gezien: keuzes, pattern matching, polymorfisme, hogere orde
 223   functies....
 224   \item Dit was de taal -$>$ compiler nodig
 225 }
 226
 227 \frame
 228 {
 229   \begin{block}{Compiler pipeline}
 230   $\xrightarrow{Haskell}{GHC frontend}
 231   \xrightarrow{Core}{Normalization}
 232   \xrightarrow{Core}{Backend}
 233   \xrightarrow{VHDL}$
 234   \end{block}
 235 }
 236
 237 \note[itemize]
 238 {
 239   \item Next sheet: \clash\ pipeline
 240   \item GHC: bestaande compiler
 241   \item Core: simpele functionale taal, niet minder expressief (vergelijk:
 242   taal zonder synoniemen)
 243   \item VHDL: Complexe HDL, gebruiken alleen netlist onderdelen.
 244   \item Normalisatie: Nog simpeler maken.
 245 }
 246
 247 \subsection{Normalization}
 248 \frame
 249 {
 250   \frametitle{Netlists}
 251
 252   \bigskip
 253   \bigskip
 254   \begin{figure}
 255     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Square}
 256   \end{figure}
 257
 258   \begin{block}{Remember \texttt{square}}
 259     square x = x * x
 260   \end{block}
 261
 262 }
 263
 264 \note[itemize]
 265 {
 266   \item Next sheet: Square netlist
 267   \item Core hetzelfde als Haskell -$>$ gebruik Haskell syntax voor Core
 268   \item Netlist is componenten (vierkantjes) en verbindingen (lijntjes)
 269   \item Component heeft poorten, poorten moeten een naam hebben
 270   \item Resultaat van square heeft geen naam -$>$ geen normaalvorm
 271 }
 272
 273 \frame
 274 {
 275   \frametitle{Transformation}
 276   \begin{columns}
 277     \begin{column}{5cm}
 278       func = E
 279
 280       \smallskip
 281       \hrule
 282
 283       \smallskip
 284       func = let res = E in res
 285     \end{column}
 286     \begin{column}{5cm}
 287       E has no name
 288     \end{column}
 289   \end{columns}
 290
 291   \pause
 292   \bigskip
 293   \begin{block}{Apply to square}
 294     square x = x * x
 295
 296     \smallskip
 297     \hrule
 298
 299     \smallskip
 300     square x = let res = x * x in res
 301   \end{block}
 302 }
 303
 304 \note[itemize]
 305 {
 306   \item Next sheet: transformation example
 307   \item Transformatie nodig om output poort een naam te geven
 308   \item Next sheet: Apply to square
 309   \item Toepassen op square, res heeft nu een naam.
 310 }
 311
 312 \frame
 313 {
 314   \frametitle{Normalization system}
 315
 316   \begin{figure}
 317     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/norm/Normalizing}
 318   \end{figure}
 319 }
 320
 321 \note[itemize]
 322 {
 323   \item Systeem van transformaties
 324   \item Volgorde ongedefinieerd: Doe maar wat, tot het net meer kan.
 325   \item Next sheet: Graafnotatie
 326   \item Lijnen zijn transformaties
 327   \item Keuzes (meerdere uitgaande lijnen)
 328   \item Alles komt onderin uit
 329 }
 330
 331 \frame
 332 {
 333   \frametitle{Normalization system}
 334
 335   \begin{figure}
 336     \includegraphics[width=8cm]{figures/norm/Incorrect}
 337   \end{figure}
 338 }
 339
 340 \note[itemize]
 341 {
 342   \item Meerdere normaalvormen
 343   \item Cykel
 344   \item Systeem werkt nu \emph{meestal}
 345   \item verbeteringen en bewijzen nodig
 346 }
 347
 348 \frame
 349 {
 350   \frametitle{Normalization system}
 351
 352   \begin{itemize}
 353     \item Easy to work with
 354     \item Allows analysis
 355     \item Still complex
 356   \end{itemize}
 357 }
 358
 359 \note[itemize]
 360 {
 361   \item Goede scheiding
 362   \item Makkelijk implementeren
 363   \item Wiskundige beschrijving -$>$ bewijzen
 364   \item Huidige systeem is nog incompleet
 365   \item De goede weg
 366 }
 367
 368 \subsection{Summary}
 369
 370 \frame
 371 {
 372   \frametitle{But now?}
 373   \begin{itemize}
 374     \item \clash\ has a solid base
 375     \item Lots of work left
 376     \item Needs testing!
 377   \end{itemize}
 378 }
 379
 380 \note[itemize]
 381 {
 382   \item \clash\ is helemaal nieuw werk
 383   \item Tekortkomingen: Haskell is niet ideaal, state beschrijvingen zijn
 384   niet compact, transformaties zijn nog niet (bewezen compleet).
 385   \item Meer testen nodig,
 386 }
 387
 388 \subsection{Thanks}
 389 \frame
 390 {
 391   {\Huge Thanks!}
 392
 393 }
 394
 395 % vim: set filetype=tex sw=2 sts=2 expandtab: