src/run.ml

   1 (***********************************************************************)
   2 (*                                                                     *)
   3 (*                               TAToo                                 *)
   4 (*                                                                     *)
   5 (*                     Kim Nguyen, LRI UMR8623                         *)
   6 (*                   Université Paris-Sud & CNRS                       *)
   7 (*                                                                     *)
   8 (*  Copyright 2010-2013 Université Paris-Sud and Centre National de la *)
   9 (*  Recherche Scientifique. All rights reserved.  This file is         *)
  10 (*  distributed under the terms of the GNU Lesser General Public       *)
  11 (*  License, with the special exception on linking described in file   *)
  12 (*  ../LICENSE.                                                        *)
  13 (*                                                                     *)
  14 (***********************************************************************)
  15
  16 INCLUDE "utils.ml"
  17 INCLUDE "debug.ml"
  18
  19 open Format
  20 open Misc
  21 open Bigarray
  22
  23 type stats = { run : int;
  24                tree_size : int;
  25                fetch_trans_cache_access : int;
  26                fetch_trans_cache_hit : int;
  27                eval_trans_cache_access : int;
  28                eval_trans_cache_hit : int;
  29              }
  30
  31 let fetch_trans_cache_hit = ref 0
  32 let fetch_trans_cache_access = ref 0
  33 let eval_trans_cache_hit = ref 0
  34 let eval_trans_cache_access = ref 0
  35 let reset_stat_counters () =
  36   fetch_trans_cache_hit := 0;
  37   fetch_trans_cache_access := 0;
  38   eval_trans_cache_hit := 0;
  39   eval_trans_cache_access := 0
  40
  41
  42 module NodeSummary =
  43 struct
  44      (* Pack into an integer the result of the is_* and has_ predicates
  45         for a given node *)
  46   type t = int
  47   let dummy = -1
  48      (*
  49        ...44443210
  50        ...4444 -> kind
  51        3 -> has_right
  52        2 -> has_left
  53        1 -> is_right
  54        0 -> is_left
  55      *)
  56   let is_left (s : t) : bool =
  57     s land 1 != 0
  58
  59   let is_right (s : t) : bool =
  60     s land 0b10 != 0
  61
  62   let has_left (s : t) : bool =
  63     s land 0b100 != 0
  64
  65   let has_right (s : t) : bool =
  66        s land 0b1000 != 0
  67
  68   let kind (s : t) : Tree.NodeKind.t =
  69     Obj.magic (s lsr 4)
  70
  71   let make is_left is_right has_left has_right kind =
  72     (int_of_bool is_left) lor
  73       ((int_of_bool is_right) lsl 1) lor
  74       ((int_of_bool has_left) lsl 2) lor
  75       ((int_of_bool has_right) lsl 3) lor
  76       ((Obj.magic kind) lsl 4)
  77    end
  78
  79    let dummy_set = StateSet.singleton State.dummy
  80
  81
  82
  83 IFDEF HTMLTRACE
  84 THEN
  85    type sat_array = StateSet.t array list
  86    DEFINE IFHTML(a,b) = (a)
  87 ELSE
  88    type sat_array = StateSet.t array
  89    DEFINE IFHTML(a,b) = (b)
  90 END
  91
  92    let unsafe_get a i =
  93      if i < 0 then StateSet.empty else
  94        Array.unsafe_get (IFHTML(List.hd a, a)) i
  95
  96    let unsafe_set a i v old_v =
  97      if v != old_v then
  98        Array.unsafe_set (IFHTML(List.hd a, a)) i v
  99
 100    type 'a run = {
 101      tree : 'a ;
 102      (* The argument of the run *)
 103      auto : Ata.t;
 104      (* The automaton to be run *)
 105      mutable sat: sat_array;
 106      (* A mapping from node preorders to states satisfied at that node *)
 107      mutable pass : int;
 108      (* Number of run we have performed *)
 109      mutable fetch_trans_cache : Ata.Formula.t Cache.N2.t;
 110      (* A cache from states * label to list of transitions *)
 111      mutable td_cache : StateSet.t Cache.N6.t;
 112      mutable bu_cache : StateSet.t Cache.N6.t;
 113      (* Two 6-way caches used during the top-down and bottom-up phase
 114         label * self-set * fc-set * ns-set * parent-set * node-shape -> self-set
 115      *)
 116      node_summaries: (int, int16_unsigned_elt, c_layout) Array1.t;
 117    }
 118
 119    let dummy_form = Ata.Formula.stay State.dummy
 120
 121    let get_form fetch_trans_cache auto tag q =
 122      let phi =
 123        incr fetch_trans_cache_access;
 124        Cache.N2.find fetch_trans_cache (tag.QName.id :> int) (q :> int)
 125      in
 126      if phi == dummy_form then
 127        let phi = Ata.get_form auto tag q in
 128        let () =
 129          Cache.N2.add
 130            fetch_trans_cache
 131            (tag.QName.id :> int)
 132            (q :> int) phi
 133        in phi
 134      else begin
 135        incr fetch_trans_cache_hit;
 136        phi
 137      end
 138
 139
 140    let eval_form phi fcs nss ps ss summary =
 141      let open Ata in
 142          let rec loop phi =
 143            begin match Formula.expr phi with
 144            | Boolean.False -> false
 145            | Boolean.True -> true
 146            | Boolean.Atom (a, b) ->
 147                begin
 148                  let open NodeSummary in
 149                      match a.Atom.node with
 150                      | Move (m, q) ->
 151                        b && StateSet.mem q (
 152                            match m with
 153                              `First_child -> fcs
 154                            | `Next_sibling -> nss
 155                            | `Parent | `Previous_sibling ->  ps
 156                            | `Stay ->  ss
 157                        )
 158                      | Is_first_child -> b == is_left summary
 159                      | Is_next_sibling -> b == is_right summary
 160                      | Is k -> b == (k == kind summary)
 161                      | Has_first_child -> b == has_left summary
 162                      | Has_next_sibling -> b == has_right summary
 163                end
 164            | Boolean.And(phi1, phi2) -> loop phi1 && loop phi2
 165            | Boolean.Or (phi1, phi2) -> loop phi1 || loop phi2
 166            end
 167          in
 168          loop phi
 169
 170
 171    let eval_trans_aux auto trans_cache tag summary fcs nss ps sat todo  =
 172      StateSet.fold (fun q (a_sat) ->
 173        let phi =
 174          get_form trans_cache auto tag q
 175        in
 176        if eval_form phi fcs nss ps a_sat summary then
 177          StateSet.add q a_sat
 178        else a_sat
 179      ) todo sat
 180
 181
 182    let rec eval_trans_fix auto trans_cache tag summary fcs nss ps sat todo  =
 183      let new_sat =
 184        eval_trans_aux auto trans_cache tag summary fcs nss ps sat todo
 185      in
 186      if new_sat == sat then sat else
 187        eval_trans_fix auto trans_cache tag summary fcs nss ps new_sat todo
 188
 189
 190    let eval_trans auto fetch_trans_cache eval_cache tag summary fcs nss ps ss todo =
 191      let fcsid = (fcs.StateSet.id :> int) in
 192      let nssid = (nss.StateSet.id :> int) in
 193      let psid = (ps.StateSet.id :> int) in
 194      let ssid = (ss.StateSet.id :> int) in
 195      let tagid = (tag.QName.id :> int) in
 196      let res = Cache.N6.find eval_cache tagid summary ssid fcsid nssid psid in
 197      incr eval_trans_cache_access;
 198      if res != dummy_set then begin incr eval_trans_cache_hit; res end
 199      else let new_sat =
 200             eval_trans_fix auto fetch_trans_cache tag summary fcs nss ps ss todo
 201           in
 202           Cache.N6.add eval_cache tagid summary ssid fcsid nssid psid new_sat;
 203           new_sat
 204
 205
 206 module Make (T : Tree.S) (L : Node_list.S with type node = T.node) =
 207  struct
 208
 209    let make auto tree =
 210      let len = T.size tree in
 211      {
 212        tree = tree;
 213        auto = auto;
 214        sat = (let a = Array.create len StateSet.empty in
 215              IFHTML([a], a));
 216        pass = 0;
 217        fetch_trans_cache = Cache.N2.create dummy_form;
 218        td_cache = Cache.N6.create dummy_set;
 219        bu_cache = Cache.N6.create dummy_set;
 220        node_summaries = let ba = Array1.create int16_unsigned c_layout len in
 221                         Array1.fill ba 0; ba
 222      }
 223
 224
 225    let top_down run =
 226     let i = run.pass in
 227     let tree = run.tree in
 228     let auto = run.auto in
 229     let states_by_rank = Ata.get_states_by_rank auto in
 230     let td_todo = states_by_rank.(i) in
 231     let bu_todo =
 232       if i == Array.length states_by_rank - 1 then StateSet.empty
 233       else
 234         states_by_rank.(i+1)
 235     in
 236     let rec loop_td_and_bu node parent parent_sat =
 237       if node == T.nil then StateSet.empty
 238       else begin
 239         let node_id = T.preorder tree node in
 240         let fc = T.first_child tree node in
 241         let ns = T.next_sibling tree node in
 242         (* We enter the node from its parent *)
 243         let summary =
 244           let s = Array1.unsafe_get run.node_summaries node_id in
 245           if  s != 0 then s else
 246             let s =
 247               NodeSummary.make
 248                 (node_id == T.preorder tree (T.first_child tree parent)) (*is_left *)
 249                 (node_id ==  T.preorder tree (T.next_sibling tree parent))(*is_right *)
 250                 (fc != T.nil) (* has_left *)
 251                 (ns != T.nil) (* has_right *)
 252                 (T.kind tree node) (* kind *)
 253             in
 254             run.node_summaries.{node_id} <- s; s
 255         in
 256         let status0 = unsafe_get run.sat node_id in
 257         (* get the node_statuses for the first child, next sibling and parent *)
 258         (* evaluate the transitions with all this statuses *)
 259         let tag = T.tag tree node in
 260         let status1 =
 261           eval_trans
 262             auto run.fetch_trans_cache run.td_cache tag
 263             summary
 264             (unsafe_get run.sat (T.preorder tree fc))
 265             (unsafe_get run.sat (T.preorder tree ns))
 266             parent_sat
 267             status0 td_todo
 268         in
 269
 270         (* update the cache if the status of the node changed
 271            unsafe_set run.sat node_id status1 status0;*)
 272           let fcs1 = loop_td_and_bu fc node status1 in
 273           if bu_todo == StateSet.empty then begin
 274             unsafe_set run.sat node_id status1 status0; (* write the td_states *)
 275             loop_td_and_bu ns node status1 (* tail call *)
 276           end else
 277             let nss1 = loop_td_and_bu ns node status1 in
 278             let status2 =
 279               eval_trans auto run.fetch_trans_cache run.bu_cache tag
 280                 summary fcs1
 281                 nss1
 282                 parent_sat
 283                 status1 bu_todo
 284             in
 285             unsafe_set run.sat node_id status2 status0;
 286             status2
 287         end
 288     in
 289     let _ = loop_td_and_bu (T.root tree) T.nil dummy_set in
 290     run.pass <- run.pass + 2
 291
 292
 293   let get_results run =
 294     let cache = IFHTML((List.hd run.sat), run.sat) in
 295     let auto = run.auto in
 296     let tree = run.tree in
 297     let sel_states = Ata.get_selecting_states auto in
 298     let res = L.create () in
 299     let rec loop node =
 300       if node != T.nil  then begin
 301         if StateSet.intersect sel_states cache.(T.preorder tree node) then
 302           L.push_back node res;
 303         loop (T.first_child tree node);
 304         loop (T.next_sibling tree node)
 305       end
 306     in
 307     loop (T.root tree);
 308     res
 309
 310
 311   let get_full_results run =
 312     let cache = IFHTML((List.hd run.sat), run.sat) in
 313     let auto = run.auto in
 314     let tree = run.tree in
 315     let res_mapper = Hashtbl.create MED_H_SIZE in
 316     let () =
 317       StateSet.iter
 318         (fun q -> Hashtbl.add res_mapper q [])
 319         (Ata.get_selecting_states auto)
 320     in
 321     let dummy = L.create () in
 322
 323     let res_mapper = Cache.N1.create dummy in
 324     let () =
 325       StateSet.iter
 326         (fun q -> Cache.N1.add res_mapper (q :> int) (L.create()))
 327         (Ata.get_selecting_states auto)
 328     in
 329     let rec loop node =
 330       if node != T.nil then begin
 331         StateSet.iter
 332           (fun q ->
 333             let res = Cache.N1.find res_mapper (q :> int) in
 334             if res != dummy then L.add node res
 335           )
 336           cache.(T.preorder tree node);
 337         loop (T.first_child tree node);
 338         loop (T.next_sibling tree node)
 339       end
 340     in
 341     loop (T.root tree);
 342     (StateSet.fold_right
 343        (fun q acc -> (q, Cache.N1.find res_mapper (q :> int))::acc)
 344        (Ata.get_selecting_states auto) [])
 345
 346
 347   let prepare_run run list =
 348     let tree = run.tree in
 349     let auto = run.auto in
 350     let sat = IFHTML((List.hd run.sat), run.sat) in
 351     let sat0 = Ata.get_starting_states auto in
 352     L.iter (fun node ->
 353       let node_id = T.preorder tree node in
 354       sat.(node_id) <- sat0) list
 355
 356   let tree_size = ref 0
 357   let pass = ref 0
 358
 359 let time f arg msg =
 360   let t1 = Unix.gettimeofday () in
 361   let r = f arg in
 362   let t2 = Unix.gettimeofday () in
 363   let time = (t2 -. t1) *. 1000. in
 364   Printf.eprintf "%s: %fms%!" msg time;
 365   r
 366
 367
 368
 369   let compute_run auto tree nodes =
 370     pass := 0;
 371     tree_size := T.size tree;
 372     let run = make auto tree in
 373     prepare_run run nodes;
 374     let rank = Ata.get_max_rank auto in
 375     while run.pass <= rank do
 376       time top_down run ("Timing run number " ^ string_of_int run.pass ^ "/" ^ string_of_int (Ata.get_max_rank auto + 1));
 377       IFHTML((run.sat <- (Array.copy (List.hd run.sat)) :: run.sat), ());
 378       run.td_cache <- Cache.N6.create dummy_set;
 379       run.bu_cache <- Cache.N6.create dummy_set;
 380     done;
 381     IFHTML((run.sat <- List.tl run.sat), ());
 382     pass := Ata.get_max_rank auto + 1;
 383     IFHTML(Html_trace.gen_trace auto run.sat (module T : Tree.S with type t = T.t) tree ,());
 384     run
 385
 386   let full_eval auto tree nodes =
 387     let r = compute_run auto tree nodes in
 388     get_full_results r
 389
 390   let eval auto tree nodes =
 391     let r = compute_run auto tree nodes in
 392     let nl = get_results r in
 393     nl
 394
 395   let stats () = {
 396     tree_size = !tree_size;
 397     run = !pass;
 398     fetch_trans_cache_access = !fetch_trans_cache_access;
 399     fetch_trans_cache_hit = !fetch_trans_cache_hit;
 400     eval_trans_cache_access = !eval_trans_cache_access;
 401     eval_trans_cache_hit = !eval_trans_cache_hit;
 402   }
 403
 404 end