Split the formula cache into a top-down and bottom-up cache.
[tatoo.git] / src / run.ml
index 7677af1..1f59ef8 100644 (file)
@@ -21,21 +21,21 @@ open Misc
 
 type stats = { run : int;
                tree_size : int;
-               cache2_access : int;
-               cache2_hit : int;
-               cache5_access : int;
-               cache5_hit : int;
+               fetch_trans_cache_access : int;
+               fetch_trans_cache_hit : int;
+               eval_trans_cache_access : int;
+               eval_trans_cache_hit : int;
              }
 
-let cache2_hit = ref 0
-let cache2_access = ref 0
-let cache5_hit = ref 0
-let cache5_access = ref 0
+let fetch_trans_cache_hit = ref 0
+let fetch_trans_cache_access = ref 0
+let eval_trans_cache_hit = ref 0
+let eval_trans_cache_access = ref 0
 let reset_stat_counters () =
-  cache2_hit := 0;
-  cache2_access := 0;
-  cache5_hit := 0;
-  cache5_access := 0
+  fetch_trans_cache_hit := 0;
+  fetch_trans_cache_access := 0;
+  eval_trans_cache_hit := 0;
+  eval_trans_cache_access := 0
 
 
 module Make (T : Tree.S) =
@@ -48,44 +48,40 @@ module Make (T : Tree.S) =
      type t = int
      let dummy = -1
     (*
-      4444444444443210
-      4 -> kind
-      3 -> is_left
-      2 -> is_right
+      333333333333333210
+      3333 -> kind
+      2 -> has_right
       1 -> has_left
-      0 -> has_right
+      0 -> is_left/is_right
     *)
+     let is_left (s : t) : bool =
+       s land 1 == 1
 
-     let has_right (s : t) : bool =
-       Obj.magic (s land 1)
+     let is_right (s : t) : bool =
+       s land 1 == 0
 
      let has_left (s : t) : bool =
-       Obj.magic ((s lsr 1) land 1)
-
-     let is_right (s : t) : bool =
-       Obj.magic ((s lsr 2) land 1)
+       (s lsr 1) land 1 == 1
 
-     let is_left (s : t) : bool =
-       Obj.magic ((s lsr 3) land 1)
+     let has_right (s : t) : bool =
+       (s lsr 2) land 1 == 1
 
      let kind (s : t) : Tree.NodeKind.t =
-       Obj.magic (s lsr 4)
+       Obj.magic (s lsr 3)
 
-     let make is_left is_right has_left has_right kind =
-       ((Obj.magic kind) lsl 4) lor
-         ((int_of_bool is_left) lsl 3) lor
-         ((int_of_bool is_right) lsl 2) lor
+     let make is_left has_left has_right kind =
+       (int_of_bool is_left) lor
          ((int_of_bool has_left) lsl 1) lor
-         (int_of_bool has_right)
-
+         ((int_of_bool has_right) lsl 2) lor
+         ((Obj.magic kind) lsl 3)
    end
 
    type node_status = {
      rank : int;
      sat : StateSet.t;  (* States that are satisfied at the current node *)
      todo : StateSet.t; (* States that remain to be proven *)
-        (* For every node_status and automaton a,
-           a.states - (sat U todo) = unsat *)
+     (* For every node_status and automaton a,
+        a.states - (sat U todo) = unsat *)
      summary : NodeSummary.t; (* Summary of the shape of the node *)
    }
 (* Describe what is kept at each node for a run *)
@@ -132,19 +128,13 @@ module Make (T : Tree.S) =
      (* The automaton to be run *)
      status : NodeStatus.t array;
      (* A mapping from node preorders to NodeStatus *)
-     mutable redo : bool;
-     (* A boolean indicating whether the run is incomplete *)
      mutable pass : int;
-     (* The number of times this run was updated *)
-     mutable cache2 : Ata.Formula.t Cache.N2.t;
+     mutable fetch_trans_cache : Ata.Formula.t Cache.N2.t;
      (* A cache from states * label to list of transitions *)
-     mutable cache5 : NodeStatus.t Cache.N5.t;
+     mutable td_cache : NodeStatus.t Cache.N5.t;
+     mutable bu_cache : NodeStatus.t Cache.N5.t;
    }
 
-   let pass r = r.pass
-   let stable r = not r.redo
-   let auto r = r.auto
-   let tree r = r.tree
 
 
    let dummy_form = Ata.Formula.stay State.dummy
@@ -155,10 +145,10 @@ module Make (T : Tree.S) =
        tree = tree;
        auto = auto;
        status = Array.create len dummy_status;
-       redo = true;
        pass = 0;
-       cache2 = Cache.N2.create dummy_form;
-       cache5 = Cache.N5.create dummy_status;
+       fetch_trans_cache = Cache.N2.create dummy_form;
+       td_cache = Cache.N5.create dummy_status;
+       bu_cache = Cache.N5.create dummy_status;
      }
 
    let get_status a i =
@@ -193,21 +183,21 @@ END
        StateSet.print config.todo
        i
 
-   let get_form cache2 auto tag q =
+   let get_form fetch_trans_cache auto tag q =
      let phi =
-       incr cache2_access;
-       Cache.N2.find cache2 (tag.QName.id :> int) (q :> int)
+       incr fetch_trans_cache_access;
+       Cache.N2.find fetch_trans_cache (tag.QName.id :> int) (q :> int)
      in
      if phi == dummy_form then
        let phi = Ata.get_form auto tag q in
        let () =
          Cache.N2.add
-           cache2
+           fetch_trans_cache
            (tag.QName.id :> int)
            (q :> int) phi
        in phi
      else begin
-       incr cache2_hit;
+       incr fetch_trans_cache_hit;
        phi
      end
 
@@ -276,7 +266,7 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
          loop phi
 
 
-   let eval_trans_aux auto cache2 tag fcs nss ps old_status =
+   let eval_trans_aux auto fetch_trans_cache tag fcs nss ps old_status =
      let { sat = old_sat;
            todo = old_todo;
            summary = old_summary } as os_node = old_status.NodeStatus.node
@@ -284,7 +274,7 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
      let sat, todo =
        StateSet.fold (fun q ((a_sat, a_todo) as acc) ->
          let phi =
-           get_form cache2 auto tag q
+           get_form fetch_trans_cache auto tag q
          in
 
          let v = eval_form phi fcs nss ps old_status old_summary in
@@ -299,43 +289,44 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
      else old_status
 
 
-   let eval_trans auto cache2 cache5 tag fcs nss ps ss =
-     let rec loop old_status =
-       let new_status =
-         eval_trans_aux auto cache2 tag fcs nss ps old_status
-       in
-       if new_status == old_status then old_status else loop new_status
+   let rec eval_trans_fix auto fetch_trans_cache tag fcs nss ps old_status =
+     let new_status =
+       eval_trans_aux auto fetch_trans_cache tag fcs nss ps old_status
      in
+     if new_status == old_status then old_status else
+       eval_trans_fix auto fetch_trans_cache tag fcs nss ps new_status
+
+
+   let eval_trans auto fetch_trans_cache td_cache tag fcs nss ps ss =
      let fcsid = (fcs.NodeStatus.id :> int) in
      let nssid = (nss.NodeStatus.id :> int) in
      let psid = (ps.NodeStatus.id :> int) in
      let ssid = (ss.NodeStatus.id :> int) in
      let tagid = (tag.QName.id :> int) in
-     let res = Cache.N5.find cache5 tagid ssid fcsid nssid psid in
-     incr cache5_access;
-     if res != dummy_status then begin incr cache5_hit; res end
-     else let new_status = loop ss in
-          Cache.N5.add cache5 tagid ssid fcsid nssid psid new_status;
+     let res = Cache.N5.find td_cache tagid ssid fcsid nssid psid in
+     incr eval_trans_cache_access;
+     if res != dummy_status then begin incr eval_trans_cache_hit; res end
+     else let new_status = eval_trans_fix auto fetch_trans_cache tag fcs nss ps ss in
+          Cache.N5.add td_cache tagid ssid fcsid nssid psid new_status;
           new_status
 
-
-
   let top_down run =
     let i = run.pass in
     let tree = run.tree in
     let auto = run.auto in
     let status = run.status in
-    let cache2 = run.cache2 in
-    let cache5 = run.cache5 in
+    let fetch_trans_cache = run.fetch_trans_cache in
+    let td_cache = run.td_cache in
+    let bu_cache = run.bu_cache in
     let states_by_rank = Ata.get_states_by_rank auto in
     let td_todo = states_by_rank.(i) in
     let bu_todo = if i + 1 = Array.length states_by_rank then StateSet.empty
       else
         states_by_rank.(i+1)
     in
-    let rec loop node =
-      let node_id = T.preorder tree node in
-      if node != T.nil then begin
+    let rec loop_td_and_bu node =
+      if node == T.nil then () else begin
+        let node_id = T.preorder tree node in
         let parent = T.parent tree node in
         let fc = T.first_child tree node in
         let fc_id = T.preorder tree fc in
@@ -351,16 +342,15 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
               { rank = i;
                 sat = c.NodeStatus.node.sat;
                 todo = td_todo;
-                summary = let summary = c.NodeStatus.node.summary
-                          in
-                          if summary != NodeSummary.dummy then summary
-                          else
-                            NodeSummary.make
-                              (node == T.first_child tree parent) (* is_left *)
-                              (node == T.next_sibling tree parent) (* is_right *)
-                              (fc != T.nil) (* has_left *)
-                              (ns != T.nil) (* has_right *)
-                              (T.kind tree node) (* kind *)
+                summary =
+                  let summary = c.NodeStatus.node.summary in
+                  if summary != NodeSummary.dummy then summary
+                  else
+                    NodeSummary.make
+                      (node != T.next_sibling tree parent)
+                      (fc != T.nil) (* has_left *)
+                      (ns != T.nil) (* has_right *)
+                      (T.kind tree node) (* kind *)
               }
           else c
         in
@@ -372,14 +362,14 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
         let status1 =
           if status0.NodeStatus.node.todo == StateSet.empty then status0
           else begin
-            let status1 = eval_trans auto cache2 cache5 tag fcs nss ps status0 in
+            let status1 = eval_trans auto fetch_trans_cache td_cache tag fcs nss ps status0 in
           (* update the cache if the status of the node changed *)
             if status1 != status0 then status.(node_id) <- status1;
             status1
           end
         in
         (* recursively traverse the first child *)
-        let () = loop fc in
+        let () = loop_td_and_bu fc in
         (* here we re-enter the node from its first child,
            get the new status of the first child *)
         let fcs1 = unsafe_get_status status fc_id in
@@ -394,19 +384,64 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
         let status2 =
           if status1.NodeStatus.node.todo == StateSet.empty then status1
           else begin
-            let status2 = eval_trans auto cache2 cache5 tag fcs1 nss ps status1 in
+            let status2 = eval_trans auto fetch_trans_cache bu_cache tag fcs1 nss ps status1 in
             if status2 != status1 then status.(node_id) <- status2;
             status2
           end
         in
-        let () = loop ns in
+        let () = loop_td_and_bu ns in
         let nss1 = unsafe_get_status status ns_id in
         if status2.NodeStatus.node.todo != StateSet.empty then
-          let status3 = eval_trans auto cache2 cache5 tag fcs1 nss1 ps status2 in
+          let status3 = eval_trans auto fetch_trans_cache bu_cache tag fcs1 nss1 ps status2 in
           if status3 != status2 then status.(node_id) <- status3
       end
+    and loop_td_only node =
+      if node == T.nil then () else begin
+        let node_id = T.preorder tree node in
+        let parent = T.parent tree node in
+        let fc = T.first_child tree node in
+        let fc_id = T.preorder tree fc in
+        let ns = T.next_sibling tree node in
+        let ns_id = T.preorder tree ns in
+        let tag = T.tag tree node in
+        (* We enter the node from its parent *)
+        let status0 =
+          let c = unsafe_get_status status node_id in
+          if c.NodeStatus.node.rank < i then
+            (* first time we visit the node during this run *)
+            NodeStatus.make
+              { rank = i;
+                sat = c.NodeStatus.node.sat;
+                todo = td_todo;
+                summary =
+                  let summary = c.NodeStatus.node.summary in
+                  if summary != NodeSummary.dummy then summary
+                  else
+                    NodeSummary.make
+                      (node != T.next_sibling tree parent)
+                      (fc != T.nil) (* has_left *)
+                      (ns != T.nil) (* has_right *)
+                      (T.kind tree node) (* kind *)
+              }
+          else c
+        in
+        (* get the node_statuses for the first child, next sibling and parent *)
+        let ps = unsafe_get_status status (T.preorder tree parent) in
+        let fcs = unsafe_get_status status fc_id in
+        let nss = unsafe_get_status status ns_id in
+        (* evaluate the transitions with all this statuses *)
+        if status0.NodeStatus.node.todo != StateSet.empty then begin
+          let status1 = eval_trans auto fetch_trans_cache td_cache tag fcs nss ps status0 in
+          (* update the cache if the status of the node changed *)
+          if status1 != status0 then status.(node_id) <- status1;
+        end;
+        (* recursively traverse the first child *)
+        loop_td_only fc;
+        loop_td_only ns
+      end
     in
-    loop (T.root tree)
+    if bu_todo == StateSet.empty then loop_td_only (T.root tree)
+    else loop_td_and_bu (T.root tree)
 
 
   let get_results run =
@@ -478,8 +513,7 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
             todo =
               StateSet.diff (Ata.get_states auto) (Ata.get_starting_states auto);
             summary = NodeSummary.make
-              (node == T.first_child tree parent) (* is_left *)
-              (node == T.next_sibling tree parent) (* is_right *)
+              (node != T.next_sibling tree parent) (* is_left *)
               (fc != T.nil) (* has_left *)
               (ns != T.nil) (* has_right *)
               (T.kind tree node) (* kind *)
@@ -497,7 +531,9 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
     prepare_run run nodes;
     for i = 0 to Ata.get_max_rank auto do
       top_down run;
-      run.pass <- run.pass + 1
+      run.pass <- run.pass + 1;
+      run.td_cache <- Cache.N5.create dummy_status;
+      run.bu_cache <- Cache.N5.create dummy_status;
     done;
     pass := Ata.get_max_rank auto + 1;
     IFTRACE(Html.gen_trace auto (module T : Tree.S with type t = T.t) tree);
@@ -515,10 +551,10 @@ DEFINE AND_(t1,t2) =
   let stats () = {
     tree_size = !tree_size;
     run = !pass;
-    cache2_access = !cache2_access;
-    cache2_hit = !cache2_hit;
-    cache5_access = !cache5_access;
-    cache5_hit = !cache5_hit;
+    fetch_trans_cache_access = !fetch_trans_cache_access;
+    fetch_trans_cache_hit = !fetch_trans_cache_hit;
+    eval_trans_cache_access = !eval_trans_cache_access;
+    eval_trans_cache_hit = !eval_trans_cache_hit;
   }
 
 end