matthijs/introduction.lhs

   1 %include talk.fmt
   2 \title{Haskell as a higher order structural hardware description language}
   3 \author{Matthijs Kooijman}
   4 \date{December 14, 2009}
   5
   6 \frame{\titlepage \setcounter{framenumber}{1}}
   7
   8
   9 \frame
  10 {
  11   \frametitle{Functions}
  12
  13   \begin{block}{Applying the $sqrt$ function to 4}<1>
  14   $ sqrt(4) = 2$
  15   \end{block}
  16   \begin{block}{A mathematical square function}<2->
  17   $ f(x) = x * x$
  18   \end{block}
  19
  20   \begin{block}{A square function in Haskell}<3->
  21   \texttt{square x = x * x}
  22   \end{block}
  23 }
  24
  25 \note[itemize]
  26 {
  27   \item Functionele taal -$>$ Wiskunde-achtig
  28   \item Functies staan centraal
  29   \item Next sheet: sqrt example
  30   \item Van buitenaf:
  31     \begin{itemize}
  32       \item Stop er argumenten in (toepassen)
  33       \item Krijg een resultaat terug
  34     \end{itemize}
  35   \item Next sheet: f(x) = x*x example
  36   \item Van binnenaf:
  37     \begin{itemize}
  38       \item \emph{Hoe} werkt de functie (definitie)
  39     \end{itemize}
  40   \item Next sheet: square in Haskell
  41   \item Geen haakjes
  42 }
  43
  44 \frame
  45 {
  46   \begin{columns}
  47     \begin{column}{8cm}
  48       \begin{block}{Pythagoras' theorem}
  49       $ a^2 + b^2 = c^2 $
  50
  51       or
  52
  53       $ c = \sqrt{a^2 + b^2} $
  54       \end{block}
  55     \end{column}
  56     \begin{column}{3cm}
  57       \includegraphics[width=3cm]{figures/Pythagoras}
  58     \end{column}
  59   \end{columns}
  60
  61   \pause
  62   % TODO: Alignment is weird due to mixing columns and non-columns
  63   \begin{block}{Calculating $c$ in Haskell}
  64     \texttt{pyth a b = sqrt ((square a) + (square b))}
  65   \end{block}
  66 }
  67
  68 \note[itemize]
  69 {
  70   \item Functies kunnen door andere functies gebruikt worden
  71   \item Next sheet: Pyth function
  72   \item Complexere functie
  73   \item Next sheet: Pyth in Haskell
  74 }
  75
  76 \frame
  77 {
  78   \begin{block}{}
  79     \texttt{pyth a b = sqrt ((square a) + (square b))}
  80   \end{block}
  81
  82   \begin{figure}
  83     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Pyth}
  84   \end{figure}
  85 }
  86
  87 \note[itemize]
  88 {
  89   \item Next sheet: Pyth hardware
  90   \item Argumenten -$>$ input poorten
  91   \item Toepassing -$>$ component
  92   \item Resultaat -$>$ output poort
  93   \item (Combinatorische) hardware is continu
  94 }
  95
  96 \frame
  97 {
  98   \frametitle{Purity}
  99
 100   \begin{block}{Pure functions}
 101     sqrt, pyth
 102   \end{block}
 103   \begin{block}{Impure functions}
 104     random, delete\_file
 105   \end{block}
 106 }
 107
 108 \note[itemize]
 109 {
 110   \item Next sheet: Purity
 111   \item Wiskundige en functionele functies zijn (meestal) puur.
 112   \item Zelfde argumenten -$>$ zelfde resultaten
 113   \item Geen bijwerkingen.
 114 }
 115
 116 \frame
 117 {
 118   TODO: Impure (stateful) example.
 119 }
 120
 121 \note[itemize]
 122 {
 123   \item TODO
 124 }
 125
 126 \frame{
 127   \begin{center}
 128   {\Huge \clash}
 129
 130   \bigskip
 131   CAES language for hardware descriptions
 132   \end{center}
 133 }
 134
 135 \note[itemize]
 136 {
 137   \item Next sheet: \clash
 138   \item Hardware beschrijven in Haskell: \clash
 139   \item Nog niet gezien: keuzes, pattern matching, polymorfisme, hogere orde
 140   functies....
 141   \item Dit was de taal -$>$ compiler nodig
 142 }
 143
 144 \frame
 145 {
 146   \begin{block}{Compiler pipeline}
 147   $\xrightarrow{Haskell}{GHC frontend}
 148   \xrightarrow{Core}{Normalization}
 149   \xrightarrow{Core}{Backend}
 150   \xrightarrow{VHDL}$
 151   \end{block}
 152 }
 153
 154 \note[itemize]
 155 {
 156   \item Next sheet: \clash\ pipeline
 157   \item GHC: bestaande compiler
 158   \item Core: simpele functionale taal, niet minder expressief (vergelijk:
 159   taal zonder synoniemen)
 160   \item VHDL: Complexe HDL, gebruiken alleen netlist onderdelen.
 161   \item Normalisatie: Nog simpeler maken.
 162 }
 163
 164 \frame
 165 {
 166   \frametitle{Netlists}
 167
 168   \bigskip
 169   \bigskip
 170   \begin{figure}
 171     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/archs/Square}
 172   \end{figure}
 173
 174   \begin{block}{Remember \texttt{square}}
 175     square x = x * x
 176   \end{block}
 177
 178 }
 179
 180 \note[itemize]
 181 {
 182   \item Next sheet: Square netlist
 183   \item Core hetzelfde als Haskell -$>$ gebruik Haskell syntax voor Core
 184   \item Netlist is componenten (vierkantjes) en verbindingen (lijntjes)
 185   \item Component heeft poorten, poorten moeten een naam hebben
 186   \item Resultaat van square heeft geen naam -$>$ geen normaalvorm
 187 }
 188
 189 \frame
 190 {
 191   \frametitle{Transformation}
 192   \begin{columns}
 193     \begin{column}{5cm}
 194       func = E
 195
 196       \smallskip
 197       \hrule
 198
 199       \smallskip
 200       func = let res = E in res
 201     \end{column}
 202     \begin{column}{5cm}
 203       E has no name
 204     \end{column}
 205   \end{columns}
 206
 207   \pause
 208   \bigskip
 209   \begin{block}{Apply to square}
 210     square x = x * x
 211
 212     \smallskip
 213     \hrule
 214
 215     \smallskip
 216     square x = let res = x * x in res
 217   \end{block}
 218 }
 219
 220 \note[itemize]
 221 {
 222   \item Next sheet: transformation example
 223   \item Transformatie nodig om output poort een naam te geven
 224   \item Next sheet: Apply to square
 225   \item Toepassen op square, res heeft nu een naam.
 226 }
 227
 228 \frame
 229 {
 230   \frametitle{Normalization system}
 231
 232   \begin{figure}
 233     \includegraphics[width=9.5cm]{figures/norm/Normalizing}
 234   \end{figure}
 235 }
 236
 237 \note[itemize]
 238 {
 239   \item Systeem van transformaties
 240   \item Volgorde ongedefinieerd: Doe maar wat, tot het net meer kan.
 241   \item Next sheet: Graafnotatie
 242   \item Lijnen zijn transformaties
 243   \item Keuzes (meerdere uitgaande lijnen)
 244   \item Alles komt onderin uit
 245 }
 246
 247 \frame
 248 {
 249   \frametitle{Normalization system}
 250
 251   \begin{figure}
 252     \includegraphics[width=8cm]{figures/norm/Incorrect}
 253   \end{figure}
 254 }
 255
 256 \note[itemize]
 257 {
 258   \item Meerdere normaalvormen
 259   \item Cykel
 260   \item Systeem werkt nu \emph{meestal}
 261   \item verbeteringen en bewijzen nodig
 262 }
 263
 264 \frame
 265 {
 266   \frametitle{Normalization system}
 267
 268   \begin{itemize}
 269     \item Easy to work with
 270     \item Allows analysis
 271     \item Still complex
 272   \end{itemize}
 273 }
 274
 275 \note[itemize]
 276 {
 277   \item Goede scheiding
 278   \item Makkelijk implementeren
 279   \item Wiskundige beschrijving -$>$ bewijzen
 280   \item Huidige systeem is nog incompleet
 281   \item De goede weg
 282 }
 283
 284 \frame
 285 {
 286   \frametitle{But now?}
 287   \begin{itemize}
 288     \item \clash\ has a solid base
 289     \item Lots of work left
 290     \item Needs testing!
 291   \end{itemize}
 292 }
 293
 294 \note[itemize]
 295 {
 296   \item \clash\ is helemaal nieuw werk
 297   \item Tekortkomingen: Haskell is niet ideaal, state beschrijvingen zijn
 298   niet compact, transformaties zijn nog niet (bewezen compleet).
 299   \item Meer testen nodig,
 300 }
 301
 302 \frame
 303 {
 304   {\Huge Thanks!}
 305
 306 }
 307
 308 % vim: set filetype=tex sw=2 sts=2 expandtab: