Count processor resources individually in MachineTraceMetrics.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineScheduler.cpp
1 //===- MachineScheduler.cpp - Machine Instruction Scheduler ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // MachineScheduler schedules machine instructions after phi elimination. It
11 // preserves LiveIntervals so it can be invoked before register allocation.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "misched"
16
17 #include "llvm/CodeGen/MachineScheduler.h"
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
25 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
27 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
28 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
31 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include <queue>
34
35 using namespace llvm;
36
37 namespace llvm {
38 cl::opt<bool> ForceTopDown("misched-topdown", cl::Hidden,
39                            cl::desc("Force top-down list scheduling"));
40 cl::opt<bool> ForceBottomUp("misched-bottomup", cl::Hidden,
41                             cl::desc("Force bottom-up list scheduling"));
42 }
43
44 #ifndef NDEBUG
45 static cl::opt<bool> ViewMISchedDAGs("view-misched-dags", cl::Hidden,
46   cl::desc("Pop up a window to show MISched dags after they are processed"));
47
48 static cl::opt<unsigned> MISchedCutoff("misched-cutoff", cl::Hidden,
49   cl::desc("Stop scheduling after N instructions"), cl::init(~0U));
50 #else
51 static bool ViewMISchedDAGs = false;
52 #endif // NDEBUG
53
54 // Experimental heuristics
55 static cl::opt<bool> EnableLoadCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
56   cl::desc("Enable load clustering."), cl::init(true));
57
58 // Experimental heuristics
59 static cl::opt<bool> EnableMacroFusion("misched-fusion", cl::Hidden,
60   cl::desc("Enable scheduling for macro fusion."), cl::init(true));
61
62 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
63   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
64
65 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
66 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
67
68 //===----------------------------------------------------------------------===//
69 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
70 //===----------------------------------------------------------------------===//
71
72 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
73     MF(0), MLI(0), MDT(0), PassConfig(0), AA(0), LIS(0) {
74   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
75 }
76
77 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
78   delete RegClassInfo;
79 }
80
81 namespace {
82 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
83 class MachineScheduler : public MachineSchedContext,
84                          public MachineFunctionPass {
85 public:
86   MachineScheduler();
87
88   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
89
90   virtual void releaseMemory() {}
91
92   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
93
94   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
95
96   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
97 };
98 } // namespace
99
100 char MachineScheduler::ID = 0;
101
102 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
103
104 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "misched",
105                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
106 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
107 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
108 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
109 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "misched",
110                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
111
112 MachineScheduler::MachineScheduler()
113 : MachineFunctionPass(ID) {
114   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
115 }
116
117 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
118   AU.setPreservesCFG();
119   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
120   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
121   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
122   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
123   AU.addRequired<SlotIndexes>();
124   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
125   AU.addRequired<LiveIntervals>();
126   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
127   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
128 }
129
130 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
131
132 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
133 /// is overridden on the command line.
134 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
135   return 0;
136 }
137
138 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
139 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
140                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
141 MachineSchedOpt("misched",
142                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
143                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
144
145 static MachineSchedRegistry
146 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
147                      useDefaultMachineSched);
148
149 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
150 /// default scheduler if the target does not set a default.
151 static ScheduleDAGInstrs *createConvergingSched(MachineSchedContext *C);
152
153
154 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
155 static MachineBasicBlock::iterator
156 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator Beg) {
157   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
158   while (--I != Beg) {
159     if (!I->isDebugValue())
160       break;
161   }
162   return I;
163 }
164
165 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
166 /// non-debug instruction.
167 static MachineBasicBlock::iterator
168 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator End) {
169   for(; I != End; ++I) {
170     if (!I->isDebugValue())
171       break;
172   }
173   return I;
174 }
175
176 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
177 ///
178 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
179 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
180 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
181 /// scheduling regions bottom-up.
182 ///
183 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
184 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
185 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
186 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
187 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
188 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
189 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
190 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
191 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
192 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
193   DEBUG(dbgs() << "Before MISsched:\n"; mf.print(dbgs()));
194
195   // Initialize the context of the pass.
196   MF = &mf;
197   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
198   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
199   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
200   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
201
202   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
203   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
204
205   if (VerifyScheduling) {
206     DEBUG(LIS->print(dbgs()));
207     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
208   }
209   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
210
211   // Select the scheduler, or set the default.
212   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
213   if (Ctor == useDefaultMachineSched) {
214     // Get the default scheduler set by the target.
215     Ctor = MachineSchedRegistry::getDefault();
216     if (!Ctor) {
217       Ctor = createConvergingSched;
218       MachineSchedRegistry::setDefault(Ctor);
219     }
220   }
221   // Instantiate the selected scheduler.
222   OwningPtr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(Ctor(this));
223
224   // Visit all machine basic blocks.
225   //
226   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
227   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
228   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
229        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
230
231     Scheduler->startBlock(MBB);
232
233     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
234     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
235     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
236     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
237     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
238     // MBB->end() for the bottom region.
239     //
240     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
241     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
242     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
243     unsigned RemainingInstrs = MBB->size();
244     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
245         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler->begin()) {
246
247       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
248       if (RegionEnd != MBB->end()
249           || TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(RegionEnd), MBB, *MF)) {
250         --RegionEnd;
251         // Count the boundary instruction.
252         --RemainingInstrs;
253       }
254
255       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
256       // instruction stream until we find the nearest boundary.
257       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
258       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs) {
259         if (TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(I), MBB, *MF))
260           break;
261       }
262       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
263       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
264       Scheduler->enterRegion(MBB, I, RegionEnd, RemainingInstrs);
265
266       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
267       if (I == RegionEnd || I == llvm::prior(RegionEnd)) {
268         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
269         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
270         Scheduler->exitRegion();
271         continue;
272       }
273       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
274       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
275             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
276             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
277             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
278             else dbgs() << "End";
279             dbgs() << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
280
281       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
282       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
283       Scheduler->schedule();
284
285       // Close the current region.
286       Scheduler->exitRegion();
287
288       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
289       // scheduler for the top of it's scheduled region.
290       RegionEnd = Scheduler->begin();
291     }
292     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
293     Scheduler->finishBlock();
294   }
295   Scheduler->finalizeSchedule();
296   DEBUG(LIS->print(dbgs()));
297   if (VerifyScheduling)
298     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
299   return true;
300 }
301
302 void MachineScheduler::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
303   // unimplemented
304 }
305
306 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
307 void ReadyQueue::dump() {
308   dbgs() << Name << ": ";
309   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
310     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
311   dbgs() << "\n";
312 }
313 #endif
314
315 //===----------------------------------------------------------------------===//
316 // ScheduleDAGMI - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
317 // preservation.
318 //===----------------------------------------------------------------------===//
319
320 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
321   delete DFSResult;
322   DeleteContainerPointers(Mutations);
323   delete SchedImpl;
324 }
325
326 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
327   if (SuccSU != &ExitSU) {
328     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
329     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
330     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
331       return false;
332     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
333   }
334   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
335   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
336   return true;
337 }
338
339 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
340 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
341 ///
342 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
343 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
344   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
345
346   if (SuccEdge->isWeak()) {
347     --SuccSU->WeakPredsLeft;
348     if (SuccEdge->isCluster())
349       NextClusterSucc = SuccSU;
350     return;
351   }
352 #ifndef NDEBUG
353   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
354     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
355     SuccSU->dump(this);
356     dbgs() << " has been released too many times!\n";
357     llvm_unreachable(0);
358   }
359 #endif
360   --SuccSU->NumPredsLeft;
361   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
362     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
363 }
364
365 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
366 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
367   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
368        I != E; ++I) {
369     releaseSucc(SU, &*I);
370   }
371 }
372
373 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
374 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
375 ///
376 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
377 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
378   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
379
380   if (PredEdge->isWeak()) {
381     --PredSU->WeakSuccsLeft;
382     if (PredEdge->isCluster())
383       NextClusterPred = PredSU;
384     return;
385   }
386 #ifndef NDEBUG
387   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
388     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
389     PredSU->dump(this);
390     dbgs() << " has been released too many times!\n";
391     llvm_unreachable(0);
392   }
393 #endif
394   --PredSU->NumSuccsLeft;
395   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
396     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
397 }
398
399 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
400 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
401   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
402        I != E; ++I) {
403     releasePred(SU, &*I);
404   }
405 }
406
407 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(MachineInstr *MI,
408                                     MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
409   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
410   if (&*RegionBegin == MI)
411     ++RegionBegin;
412
413   // Update the instruction stream.
414   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
415
416   // Update LiveIntervals
417   LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
418
419   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
420   if (RegionBegin == InsertPos)
421     RegionBegin = MI;
422 }
423
424 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
425 #ifndef NDEBUG
426   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
427     CurrentTop = CurrentBottom;
428     return false;
429   }
430   ++NumInstrsScheduled;
431 #endif
432   return true;
433 }
434
435 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
436 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
437 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
438 /// that don't get scheduled.
439 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
440                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
441                                 MachineBasicBlock::iterator end,
442                                 unsigned endcount)
443 {
444   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, endcount);
445
446   // For convenience remember the end of the liveness region.
447   LiveRegionEnd =
448     (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : llvm::next(RegionEnd);
449 }
450
451 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
452 // scheduled regions.
453 void ScheduleDAGMI::initRegPressure() {
454   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
455   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
456
457   // Close the RPTracker to finalize live ins.
458   RPTracker.closeRegion();
459
460   DEBUG(RPTracker.getPressure().dump(TRI));
461
462   // Initialize the live ins and live outs.
463   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
464   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
465
466   // Close one end of the tracker so we can call
467   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
468   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
469   TopRPTracker.closeTop();
470   BotRPTracker.closeBottom();
471
472   // Account for liveness generated by the region boundary.
473   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
474     BotRPTracker.recede();
475
476   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
477
478   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
479   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
480   RegionCriticalPSets.clear();
481   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
482     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
483   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
484     unsigned Limit = TRI->getRegPressureSetLimit(i);
485     DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
486           << "Limit " << Limit
487           << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
488     if (RegionPressure[i] > Limit)
489       RegionCriticalPSets.push_back(PressureElement(i, 0));
490   }
491   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
492         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
493           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
494             RegionCriticalPSets[i].PSetID) << " ";
495         dbgs() << "\n");
496 }
497
498 // FIXME: When the pressure tracker deals in pressure differences then we won't
499 // iterate over all RegionCriticalPSets[i].
500 void ScheduleDAGMI::
501 updateScheduledPressure(const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
502   for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i < e; ++i) {
503     unsigned ID = RegionCriticalPSets[i].PSetID;
504     int &MaxUnits = RegionCriticalPSets[i].UnitIncrease;
505     if ((int)NewMaxPressure[ID] > MaxUnits)
506       MaxUnits = NewMaxPressure[ID];
507   }
508 }
509
510 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
511 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
512 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
513 ///
514 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
515 /// so that it can be easilly extended by experimental schedulers. Generally,
516 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
517 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
518 /// ScheduleDAGMI then it will want to override this virtual method in order to
519 /// update any specialized state.
520 void ScheduleDAGMI::schedule() {
521   buildDAGWithRegPressure();
522
523   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
524
525   postprocessDAG();
526
527   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
528   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
529
530   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
531   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
532   SchedImpl->initialize(this);
533
534   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
535           SUnits[su].dumpAll(this));
536   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
537
538   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
539   initQueues(TopRoots, BotRoots);
540
541   bool IsTopNode = false;
542   while (SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode)) {
543     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
544     if (!checkSchedLimit())
545       break;
546
547     scheduleMI(SU, IsTopNode);
548
549     updateQueues(SU, IsTopNode);
550   }
551   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
552
553   placeDebugValues();
554
555   DEBUG({
556       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
557       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
558       dumpSchedule();
559       dbgs() << '\n';
560     });
561 }
562
563 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
564 void ScheduleDAGMI::buildDAGWithRegPressure() {
565   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
566   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
567
568   // Account for liveness generate by the region boundary.
569   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
570     RPTracker.recede();
571
572   // Build the DAG, and compute current register pressure.
573   buildSchedGraph(AA, &RPTracker);
574
575   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
576   initRegPressure();
577 }
578
579 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
580 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
581   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
582     Mutations[i]->apply(this);
583   }
584 }
585
586 void ScheduleDAGMI::computeDFSResult() {
587   if (!DFSResult)
588     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
589   DFSResult->clear();
590   ScheduledTrees.clear();
591   DFSResult->resize(SUnits.size());
592   DFSResult->compute(SUnits);
593   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
594 }
595
596 void ScheduleDAGMI::findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
597                                           SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
598   for (std::vector<SUnit>::iterator
599          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
600     SUnit *SU = &(*I);
601     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
602
603     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
604     SU->biasCriticalPath();
605
606     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
607     if (!I->NumPredsLeft)
608       TopRoots.push_back(SU);
609     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
610     if (!I->NumSuccsLeft)
611       BotRoots.push_back(SU);
612   }
613   ExitSU.biasCriticalPath();
614 }
615
616 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
617 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
618                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
619   NextClusterSucc = NULL;
620   NextClusterPred = NULL;
621
622   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
623   //
624   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
625   // Release top roots in forward order.
626   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
627          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
628     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
629   }
630   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
631   // first. This is more natural and slightly more efficient.
632   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
633          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
634     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
635   }
636
637   releaseSuccessors(&EntrySU);
638   releasePredecessors(&ExitSU);
639
640   SchedImpl->registerRoots();
641
642   // Advance past initial DebugValues.
643   assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
644   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
645   TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
646
647   CurrentBottom = RegionEnd;
648 }
649
650 /// Move an instruction and update register pressure.
651 void ScheduleDAGMI::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
652   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
653   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
654
655   if (IsTopNode) {
656     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
657     if (&*CurrentTop == MI)
658       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
659     else {
660       moveInstruction(MI, CurrentTop);
661       TopRPTracker.setPos(MI);
662     }
663
664     // Update top scheduled pressure.
665     TopRPTracker.advance();
666     assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
667     updateScheduledPressure(TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
668   }
669   else {
670     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
671     MachineBasicBlock::iterator priorII =
672       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
673     if (&*priorII == MI)
674       CurrentBottom = priorII;
675     else {
676       if (&*CurrentTop == MI) {
677         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
678         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
679       }
680       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
681       CurrentBottom = MI;
682     }
683     // Update bottom scheduled pressure.
684     BotRPTracker.recede();
685     assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
686     updateScheduledPressure(BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
687   }
688 }
689
690 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
691 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
692   // Release dependent instructions for scheduling.
693   if (IsTopNode)
694     releaseSuccessors(SU);
695   else
696     releasePredecessors(SU);
697
698   SU->isScheduled = true;
699
700   if (DFSResult) {
701     unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
702     if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
703       ScheduledTrees.set(SubtreeID);
704       DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
705       SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
706     }
707   }
708
709   // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
710   SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
711 }
712
713 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
714 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
715   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
716   if (FirstDbgValue) {
717     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
718     RegionBegin = FirstDbgValue;
719   }
720
721   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
722          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
723     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
724     MachineInstr *DbgValue = P.first;
725     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
726     if (&*RegionBegin == DbgValue)
727       ++RegionBegin;
728     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
729     if (OrigPrevMI == llvm::prior(RegionEnd))
730       RegionEnd = DbgValue;
731   }
732   DbgValues.clear();
733   FirstDbgValue = NULL;
734 }
735
736 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
737 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
738   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
739     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
740       SU->dump(this);
741     else
742       dbgs() << "Missing SUnit\n";
743   }
744 }
745 #endif
746
747 //===----------------------------------------------------------------------===//
748 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
749 //===----------------------------------------------------------------------===//
750
751 namespace {
752 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
753 /// loads.
754 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
755   struct LoadInfo {
756     SUnit *SU;
757     unsigned BaseReg;
758     unsigned Offset;
759     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
760       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
761   };
762   static bool LoadInfoLess(const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
763                            const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS);
764
765   const TargetInstrInfo *TII;
766   const TargetRegisterInfo *TRI;
767 public:
768   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
769                       const TargetRegisterInfo *tri)
770     : TII(tii), TRI(tri) {}
771
772   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
773 protected:
774   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
775 };
776 } // anonymous
777
778 bool LoadClusterMutation::LoadInfoLess(
779   const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
780   const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS) {
781   if (LHS.BaseReg != RHS.BaseReg)
782     return LHS.BaseReg < RHS.BaseReg;
783   return LHS.Offset < RHS.Offset;
784 }
785
786 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
787                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
788   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
789   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
790     SUnit *SU = Loads[Idx];
791     unsigned BaseReg;
792     unsigned Offset;
793     if (TII->getLdStBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
794       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
795   }
796   if (LoadRecords.size() < 2)
797     return;
798   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end(), LoadInfoLess);
799   unsigned ClusterLength = 1;
800   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
801     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
802       ClusterLength = 1;
803       continue;
804     }
805
806     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
807     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
808     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
809         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
810
811       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
812             << SUb->NodeNum << ")\n");
813       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
814       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
815       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
816       // loads should have effectively the same inputs.
817       for (SUnit::const_succ_iterator
818              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
819         if (SI->getSUnit() == SUb)
820           continue;
821         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
822         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
823       }
824       ++ClusterLength;
825     }
826     else
827       ClusterLength = 1;
828   }
829 }
830
831 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
832 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
833   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
834   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
835   // Map each store chain to a set of dependent loads.
836   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
837   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
838     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
839     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
840       continue;
841     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
842     for (SUnit::const_pred_iterator
843            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
844       if (PI->isCtrl()) {
845         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
846         break;
847       }
848     }
849     // Check if this chain-like pred has been seen
850     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
851     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
852     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
853       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
854     if (Result.second)
855       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
856     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
857   }
858   // Iterate over the store chains.
859   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
860     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
861 }
862
863 //===----------------------------------------------------------------------===//
864 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
865 //===----------------------------------------------------------------------===//
866
867 namespace {
868 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
869 /// that may be fused by the processor into a single operation.
870 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
871   const TargetInstrInfo *TII;
872 public:
873   MacroFusion(const TargetInstrInfo *tii): TII(tii) {}
874
875   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
876 };
877 } // anonymous
878
879 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
880 /// fused operations.
881 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
882   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
883   MachineInstr *Branch = DAG->ExitSU.getInstr();
884   if (!Branch)
885     return;
886
887   for (unsigned Idx = DAG->SUnits.size(); Idx > 0;) {
888     SUnit *SU = &DAG->SUnits[--Idx];
889     if (!TII->shouldScheduleAdjacent(SU->getInstr(), Branch))
890       continue;
891
892     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
893     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
894     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
895     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
896     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
897     // hasn't been needed yet.
898     bool Success = DAG->addEdge(&DAG->ExitSU, SDep(SU, SDep::Cluster));
899     (void)Success;
900     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
901
902     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU->NodeNum << ")\n");
903     break;
904   }
905 }
906
907 //===----------------------------------------------------------------------===//
908 // ConvergingScheduler - Implementation of the standard MachineSchedStrategy.
909 //===----------------------------------------------------------------------===//
910
911 namespace {
912 /// ConvergingScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
913 /// the schedule.
914 class ConvergingScheduler : public MachineSchedStrategy {
915 public:
916   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
917   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
918   enum CandReason {
919     NoCand, SingleExcess, SingleCritical, Cluster,
920     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
921     TopDepthReduce, TopPathReduce, SingleMax, MultiPressure, NextDefUse,
922     NodeOrder};
923
924 #ifndef NDEBUG
925   static const char *getReasonStr(ConvergingScheduler::CandReason Reason);
926 #endif
927
928   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
929   struct CandPolicy {
930     bool ReduceLatency;
931     unsigned ReduceResIdx;
932     unsigned DemandResIdx;
933
934     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
935   };
936
937   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
938   struct SchedResourceDelta {
939     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
940     unsigned CritResources;
941
942     // Count critical resources from another region consumed by SU.
943     unsigned DemandedResources;
944
945     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
946
947     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
948       return CritResources == RHS.CritResources
949         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
950     }
951     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
952       return !operator==(RHS);
953     }
954   };
955
956   /// Store the state used by ConvergingScheduler heuristics, required for the
957   /// lifetime of one invocation of pickNode().
958   struct SchedCandidate {
959     CandPolicy Policy;
960
961     // The best SUnit candidate.
962     SUnit *SU;
963
964     // The reason for this candidate.
965     CandReason Reason;
966
967     // Register pressure values for the best candidate.
968     RegPressureDelta RPDelta;
969
970     // Critical resource consumption of the best candidate.
971     SchedResourceDelta ResDelta;
972
973     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
974     : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand) {}
975
976     bool isValid() const { return SU; }
977
978     // Copy the status of another candidate without changing policy.
979     void setBest(SchedCandidate &Best) {
980       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
981       SU = Best.SU;
982       Reason = Best.Reason;
983       RPDelta = Best.RPDelta;
984       ResDelta = Best.ResDelta;
985     }
986
987     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
988                            const TargetSchedModel *SchedModel);
989   };
990
991   /// Summarize the unscheduled region.
992   struct SchedRemainder {
993     // Critical path through the DAG in expected latency.
994     unsigned CriticalPath;
995
996     // Unscheduled resources
997     SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
998     // Critical resource for the unscheduled zone.
999     unsigned CritResIdx;
1000     // Number of micro-ops left to schedule.
1001     unsigned RemainingMicroOps;
1002
1003     void reset() {
1004       CriticalPath = 0;
1005       RemainingCounts.clear();
1006       CritResIdx = 0;
1007       RemainingMicroOps = 0;
1008     }
1009
1010     SchedRemainder() { reset(); }
1011
1012     void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
1013
1014     unsigned getMaxRemainingCount(const TargetSchedModel *SchedModel) const {
1015       if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1016         return 0;
1017
1018       return std::max(
1019         RemainingMicroOps * SchedModel->getMicroOpFactor(),
1020         RemainingCounts[CritResIdx]);
1021     }
1022   };
1023
1024   /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
1025   /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
1026   /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
1027   struct SchedBoundary {
1028     ScheduleDAGMI *DAG;
1029     const TargetSchedModel *SchedModel;
1030     SchedRemainder *Rem;
1031
1032     ReadyQueue Available;
1033     ReadyQueue Pending;
1034     bool CheckPending;
1035
1036     // For heuristics, keep a list of the nodes that immediately depend on the
1037     // most recently scheduled node.
1038     SmallPtrSet<const SUnit*, 8> NextSUs;
1039
1040     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
1041
1042     unsigned CurrCycle;
1043     unsigned IssueCount;
1044
1045     /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
1046     unsigned MinReadyCycle;
1047
1048     // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
1049     unsigned ExpectedLatency;
1050
1051     // Resources used in the scheduled zone beyond this boundary.
1052     SmallVector<unsigned, 16> ResourceCounts;
1053
1054     // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
1055     unsigned CritResIdx;
1056
1057     // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
1058     bool IsResourceLimited;
1059
1060     unsigned ExpectedCount;
1061
1062 #ifndef NDEBUG
1063     // Remember the greatest min operand latency.
1064     unsigned MaxMinLatency;
1065 #endif
1066
1067     void reset() {
1068       // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1069       delete HazardRec;
1070
1071       Available.clear();
1072       Pending.clear();
1073       CheckPending = false;
1074       NextSUs.clear();
1075       HazardRec = 0;
1076       CurrCycle = 0;
1077       IssueCount = 0;
1078       MinReadyCycle = UINT_MAX;
1079       ExpectedLatency = 0;
1080       ResourceCounts.resize(1);
1081       assert(!ResourceCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1082       CritResIdx = 0;
1083       IsResourceLimited = false;
1084       ExpectedCount = 0;
1085 #ifndef NDEBUG
1086       MaxMinLatency = 0;
1087 #endif
1088       // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1089       ResourceCounts.resize(1);
1090     }
1091
1092     /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
1093     /// PendingFlag set.
1094     SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
1095       DAG(0), SchedModel(0), Rem(0), Available(ID, Name+".A"),
1096       Pending(ID << ConvergingScheduler::LogMaxQID, Name+".P"),
1097       HazardRec(0) {
1098       reset();
1099     }
1100
1101     ~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1102
1103     void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
1104               SchedRemainder *rem);
1105
1106     bool isTop() const {
1107       return Available.getID() == ConvergingScheduler::TopQID;
1108     }
1109
1110     unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
1111       if (isTop())
1112         return SU->getHeight();
1113       return SU->getDepth() + SU->Latency;
1114     }
1115
1116     unsigned getCriticalCount() const {
1117       return ResourceCounts[CritResIdx];
1118     }
1119
1120     bool checkHazard(SUnit *SU);
1121
1122     void setLatencyPolicy(CandPolicy &Policy);
1123
1124     void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
1125
1126     void bumpCycle();
1127
1128     void countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles);
1129
1130     void bumpNode(SUnit *SU);
1131
1132     void releasePending();
1133
1134     void removeReady(SUnit *SU);
1135
1136     SUnit *pickOnlyChoice();
1137   };
1138
1139 private:
1140   ScheduleDAGMI *DAG;
1141   const TargetSchedModel *SchedModel;
1142   const TargetRegisterInfo *TRI;
1143
1144   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1145   SchedRemainder Rem;
1146   SchedBoundary Top;
1147   SchedBoundary Bot;
1148
1149 public:
1150   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
1151   enum {
1152     TopQID = 1,
1153     BotQID = 2,
1154     LogMaxQID = 2
1155   };
1156
1157   ConvergingScheduler():
1158     DAG(0), SchedModel(0), TRI(0), Top(TopQID, "TopQ"), Bot(BotQID, "BotQ") {}
1159
1160   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1161
1162   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1163
1164   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1165
1166   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU);
1167
1168   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU);
1169
1170   virtual void registerRoots();
1171
1172 protected:
1173   void balanceZones(
1174     ConvergingScheduler::SchedBoundary &CriticalZone,
1175     ConvergingScheduler::SchedCandidate &CriticalCand,
1176     ConvergingScheduler::SchedBoundary &OppositeZone,
1177     ConvergingScheduler::SchedCandidate &OppositeCand);
1178
1179   void checkResourceLimits(ConvergingScheduler::SchedCandidate &TopCand,
1180                            ConvergingScheduler::SchedCandidate &BotCand);
1181
1182   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1183                     SchedCandidate &TryCand,
1184                     SchedBoundary &Zone,
1185                     const RegPressureTracker &RPTracker,
1186                     RegPressureTracker &TempTracker);
1187
1188   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
1189
1190   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1191                          const RegPressureTracker &RPTracker,
1192                          SchedCandidate &Candidate);
1193
1194 #ifndef NDEBUG
1195   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand, const SchedBoundary &Zone);
1196 #endif
1197 };
1198 } // namespace
1199
1200 void ConvergingScheduler::SchedRemainder::
1201 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1202   reset();
1203   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1204     return;
1205   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1206   for (std::vector<SUnit>::iterator
1207          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1208     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1209     RemainingMicroOps += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC);
1210     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1211            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1212            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1213       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1214       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1215       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1216     }
1217   }
1218   for (unsigned PIdx = 0, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1219        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1220     if ((int)(RemainingCounts[PIdx] - RemainingCounts[CritResIdx])
1221         >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1222       CritResIdx = PIdx;
1223     }
1224   }
1225 }
1226
1227 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::
1228 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1229   reset();
1230   DAG = dag;
1231   SchedModel = smodel;
1232   Rem = rem;
1233   if (SchedModel->hasInstrSchedModel())
1234     ResourceCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1235 }
1236
1237 void ConvergingScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
1238   DAG = dag;
1239   SchedModel = DAG->getSchedModel();
1240   TRI = DAG->TRI;
1241
1242   Rem.init(DAG, SchedModel);
1243   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1244   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1245
1246   DAG->computeDFSResult();
1247
1248   // Initialize resource counts.
1249
1250   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
1251   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
1252   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
1253   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
1254   Top.HazardRec = TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1255   Bot.HazardRec = TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1256
1257   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
1258          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
1259 }
1260
1261 void ConvergingScheduler::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1262   if (SU->isScheduled)
1263     return;
1264
1265   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1266        I != E; ++I) {
1267     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1268     unsigned MinLatency = I->getMinLatency();
1269 #ifndef NDEBUG
1270     Top.MaxMinLatency = std::max(MinLatency, Top.MaxMinLatency);
1271 #endif
1272     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + MinLatency)
1273       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + MinLatency;
1274   }
1275   Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1276 }
1277
1278 void ConvergingScheduler::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1279   if (SU->isScheduled)
1280     return;
1281
1282   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1283
1284   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1285        I != E; ++I) {
1286     if (I->isWeak())
1287       continue;
1288     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1289     unsigned MinLatency = I->getMinLatency();
1290 #ifndef NDEBUG
1291     Bot.MaxMinLatency = std::max(MinLatency, Bot.MaxMinLatency);
1292 #endif
1293     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + MinLatency)
1294       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + MinLatency;
1295   }
1296   Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1297 }
1298
1299 void ConvergingScheduler::registerRoots() {
1300   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
1301   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
1302   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
1303          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
1304     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
1305       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
1306   }
1307   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
1308 }
1309
1310 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1311 ///
1312 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1313 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1314 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1315 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1316 ///
1317 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1318 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1319 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1320 /// can dispatch per cycle.
1321 ///
1322 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1323 bool ConvergingScheduler::SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1324   if (HazardRec->isEnabled())
1325     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1326
1327   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1328   if ((IssueCount > 0) && (IssueCount + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1329     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1330           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1331     return true;
1332   }
1333   return false;
1334 }
1335
1336 /// Compute the remaining latency to determine whether ILP should be increased.
1337 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::setLatencyPolicy(CandPolicy &Policy) {
1338   // FIXME: compile time. In all, we visit four queues here one we should only
1339   // need to visit the one that was last popped if we cache the result.
1340   unsigned RemLatency = 0;
1341   for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(), E = Available.end();
1342        I != E; ++I) {
1343     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1344     if (L > RemLatency)
1345       RemLatency = L;
1346   }
1347   for (ReadyQueue::iterator I = Pending.begin(), E = Pending.end();
1348        I != E; ++I) {
1349     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1350     if (L > RemLatency)
1351       RemLatency = L;
1352   }
1353   unsigned CriticalPathLimit = Rem->CriticalPath + SchedModel->getILPWindow();
1354   if (RemLatency + ExpectedLatency >= CriticalPathLimit
1355       && RemLatency > Rem->getMaxRemainingCount(SchedModel)) {
1356     Policy.ReduceLatency = true;
1357     DEBUG(dbgs() << "Increase ILP: " << Available.getName() << '\n');
1358   }
1359 }
1360
1361 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU,
1362                                                      unsigned ReadyCycle) {
1363
1364   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1365     MinReadyCycle = ReadyCycle;
1366
1367   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
1368   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
1369   if (ReadyCycle > CurrCycle || checkHazard(SU))
1370     Pending.push(SU);
1371   else
1372     Available.push(SU);
1373
1374   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
1375   NextSUs.insert(SU);
1376 }
1377
1378 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
1379 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::bumpCycle() {
1380   unsigned Width = SchedModel->getIssueWidth();
1381   IssueCount = (IssueCount <= Width) ? 0 : IssueCount - Width;
1382
1383   unsigned NextCycle = CurrCycle + 1;
1384   assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
1385   if (MinReadyCycle > NextCycle) {
1386     IssueCount = 0;
1387     NextCycle = MinReadyCycle;
1388   }
1389
1390   if (!HazardRec->isEnabled()) {
1391     // Bypass HazardRec virtual calls.
1392     CurrCycle = NextCycle;
1393   }
1394   else {
1395     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
1396     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
1397       if (isTop())
1398         HazardRec->AdvanceCycle();
1399       else
1400         HazardRec->RecedeCycle();
1401     }
1402   }
1403   CheckPending = true;
1404   IsResourceLimited = getCriticalCount() > std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1405
1406   DEBUG(dbgs() << "  *** " << Available.getName() << " cycle "
1407         << CurrCycle << '\n');
1408 }
1409
1410 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
1411 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::countResource(unsigned PIdx,
1412                                                        unsigned Cycles) {
1413   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1414   DEBUG(dbgs() << "  " << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name
1415         << " +(" << Cycles << "x" << Factor
1416         << ") / " << SchedModel->getLatencyFactor() << '\n');
1417
1418   unsigned Count = Factor * Cycles;
1419   ResourceCounts[PIdx] += Count;
1420   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
1421   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
1422
1423   // Check if this resource exceeds the current critical resource by a full
1424   // cycle. If so, it becomes the critical resource.
1425   if ((int)(ResourceCounts[PIdx] - ResourceCounts[CritResIdx])
1426       >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1427     CritResIdx = PIdx;
1428     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
1429           << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name << " x"
1430           << ResourceCounts[PIdx] << '\n');
1431   }
1432 }
1433
1434 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
1435 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
1436   // Update the reservation table.
1437   if (HazardRec->isEnabled()) {
1438     if (!isTop() && SU->isCall) {
1439       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
1440       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
1441       HazardRec->Reset();
1442     }
1443     HazardRec->EmitInstruction(SU);
1444   }
1445   // Update resource counts and critical resource.
1446   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1447     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1448     Rem->RemainingMicroOps -= SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr(), SC);
1449     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1450            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1451            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1452       countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles);
1453     }
1454   }
1455   if (isTop()) {
1456     if (SU->getDepth() > ExpectedLatency)
1457       ExpectedLatency = SU->getDepth();
1458   }
1459   else {
1460     if (SU->getHeight() > ExpectedLatency)
1461       ExpectedLatency = SU->getHeight();
1462   }
1463
1464   IsResourceLimited = getCriticalCount() > std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1465
1466   // Check the instruction group dispatch limit.
1467   // TODO: Check if this SU must end a dispatch group.
1468   IssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1469
1470   // checkHazard prevents scheduling multiple instructions per cycle that exceed
1471   // issue width. However, we commonly reach the maximum. In this case
1472   // opportunistically bump the cycle to avoid uselessly checking everything in
1473   // the readyQ. Furthermore, a single instruction may produce more than one
1474   // cycle's worth of micro-ops.
1475   if (IssueCount >= SchedModel->getIssueWidth()) {
1476     DEBUG(dbgs() << "  *** Max instrs at cycle " << CurrCycle << '\n');
1477     bumpCycle();
1478   }
1479 }
1480
1481 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
1482 /// visible to heuristics.
1483 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::releasePending() {
1484   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
1485   if (Available.empty())
1486     MinReadyCycle = UINT_MAX;
1487
1488   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
1489   // so, add them to the available queue.
1490   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
1491     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
1492     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
1493
1494     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1495       MinReadyCycle = ReadyCycle;
1496
1497     if (ReadyCycle > CurrCycle)
1498       continue;
1499
1500     if (checkHazard(SU))
1501       continue;
1502
1503     Available.push(SU);
1504     Pending.remove(Pending.begin()+i);
1505     --i; --e;
1506   }
1507   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
1508   CheckPending = false;
1509 }
1510
1511 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
1512 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
1513   if (Available.isInQueue(SU))
1514     Available.remove(Available.find(SU));
1515   else {
1516     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
1517     Pending.remove(Pending.find(SU));
1518   }
1519 }
1520
1521 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
1522 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
1523 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
1524 SUnit *ConvergingScheduler::SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
1525   if (CheckPending)
1526     releasePending();
1527
1528   if (IssueCount > 0) {
1529     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
1530     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
1531       if (checkHazard(*I)) {
1532         Pending.push(*I);
1533         I = Available.remove(I);
1534         continue;
1535       }
1536       ++I;
1537     }
1538   }
1539   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
1540     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxMinLatency) &&
1541            "permanent hazard"); (void)i;
1542     bumpCycle();
1543     releasePending();
1544   }
1545   if (Available.size() == 1)
1546     return *Available.begin();
1547   return NULL;
1548 }
1549
1550 /// Record the candidate policy for opposite zones with different critical
1551 /// resources.
1552 ///
1553 /// If the CriticalZone is latency limited, don't force a policy for the
1554 /// candidates here. Instead, setLatencyPolicy sets ReduceLatency if needed.
1555 void ConvergingScheduler::balanceZones(
1556   ConvergingScheduler::SchedBoundary &CriticalZone,
1557   ConvergingScheduler::SchedCandidate &CriticalCand,
1558   ConvergingScheduler::SchedBoundary &OppositeZone,
1559   ConvergingScheduler::SchedCandidate &OppositeCand) {
1560
1561   if (!CriticalZone.IsResourceLimited)
1562     return;
1563   assert(SchedModel->hasInstrSchedModel() && "required schedmodel");
1564
1565   SchedRemainder *Rem = CriticalZone.Rem;
1566
1567   // If the critical zone is overconsuming a resource relative to the
1568   // remainder, try to reduce it.
1569   unsigned RemainingCritCount =
1570     Rem->RemainingCounts[CriticalZone.CritResIdx];
1571   if ((int)(Rem->getMaxRemainingCount(SchedModel) - RemainingCritCount)
1572       > (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1573     CriticalCand.Policy.ReduceResIdx = CriticalZone.CritResIdx;
1574     DEBUG(dbgs() << "Balance " << CriticalZone.Available.getName() << " reduce "
1575           << SchedModel->getProcResource(CriticalZone.CritResIdx)->Name
1576           << '\n');
1577   }
1578   // If the other zone is underconsuming a resource relative to the full zone,
1579   // try to increase it.
1580   unsigned OppositeCount =
1581     OppositeZone.ResourceCounts[CriticalZone.CritResIdx];
1582   if ((int)(OppositeZone.ExpectedCount - OppositeCount)
1583       > (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1584     OppositeCand.Policy.DemandResIdx = CriticalZone.CritResIdx;
1585     DEBUG(dbgs() << "Balance " << OppositeZone.Available.getName() << " demand "
1586           << SchedModel->getProcResource(OppositeZone.CritResIdx)->Name
1587           << '\n');
1588   }
1589 }
1590
1591 /// Determine if the scheduled zones exceed resource limits or critical path and
1592 /// set each candidate's ReduceHeight policy accordingly.
1593 void ConvergingScheduler::checkResourceLimits(
1594   ConvergingScheduler::SchedCandidate &TopCand,
1595   ConvergingScheduler::SchedCandidate &BotCand) {
1596
1597   // Set ReduceLatency to true if needed.
1598   Bot.setLatencyPolicy(BotCand.Policy);
1599   Top.setLatencyPolicy(TopCand.Policy);
1600
1601   // Handle resource-limited regions.
1602   if (Top.IsResourceLimited && Bot.IsResourceLimited
1603       && Top.CritResIdx == Bot.CritResIdx) {
1604     // If the scheduled critical resource in both zones is no longer the
1605     // critical remaining resource, attempt to reduce resource height both ways.
1606     if (Top.CritResIdx != Rem.CritResIdx) {
1607       TopCand.Policy.ReduceResIdx = Top.CritResIdx;
1608       BotCand.Policy.ReduceResIdx = Bot.CritResIdx;
1609       DEBUG(dbgs() << "Reduce scheduled "
1610             << SchedModel->getProcResource(Top.CritResIdx)->Name << '\n');
1611     }
1612     return;
1613   }
1614   // Handle latency-limited regions.
1615   if (!Top.IsResourceLimited && !Bot.IsResourceLimited) {
1616     // If the total scheduled expected latency exceeds the region's critical
1617     // path then reduce latency both ways.
1618     //
1619     // Just because a zone is not resource limited does not mean it is latency
1620     // limited. Unbuffered resource, such as max micro-ops may cause CurrCycle
1621     // to exceed expected latency.
1622     if ((Top.ExpectedLatency + Bot.ExpectedLatency >= Rem.CriticalPath)
1623         && (Rem.CriticalPath > Top.CurrCycle + Bot.CurrCycle)) {
1624       TopCand.Policy.ReduceLatency = true;
1625       BotCand.Policy.ReduceLatency = true;
1626       DEBUG(dbgs() << "Reduce scheduled latency " << Top.ExpectedLatency
1627             << " + " << Bot.ExpectedLatency << '\n');
1628     }
1629     return;
1630   }
1631   // The critical resource is different in each zone, so request balancing.
1632
1633   // Compute the cost of each zone.
1634   Top.ExpectedCount = std::max(Top.ExpectedLatency, Top.CurrCycle);
1635   Top.ExpectedCount = std::max(
1636     Top.getCriticalCount(),
1637     Top.ExpectedCount * SchedModel->getLatencyFactor());
1638   Bot.ExpectedCount = std::max(Bot.ExpectedLatency, Bot.CurrCycle);
1639   Bot.ExpectedCount = std::max(
1640     Bot.getCriticalCount(),
1641     Bot.ExpectedCount * SchedModel->getLatencyFactor());
1642
1643   balanceZones(Top, TopCand, Bot, BotCand);
1644   balanceZones(Bot, BotCand, Top, TopCand);
1645 }
1646
1647 void ConvergingScheduler::SchedCandidate::
1648 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1649                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
1650   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
1651     return;
1652
1653   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1654   for (TargetSchedModel::ProcResIter
1655          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1656          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1657     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
1658       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
1659     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
1660       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
1661   }
1662 }
1663
1664 /// Return true if this heuristic determines order.
1665 static bool tryLess(unsigned TryVal, unsigned CandVal,
1666                     ConvergingScheduler::SchedCandidate &TryCand,
1667                     ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1668                     ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1669   if (TryVal < CandVal) {
1670     TryCand.Reason = Reason;
1671     return true;
1672   }
1673   if (TryVal > CandVal) {
1674     if (Cand.Reason > Reason)
1675       Cand.Reason = Reason;
1676     return true;
1677   }
1678   return false;
1679 }
1680
1681 static bool tryGreater(unsigned TryVal, unsigned CandVal,
1682                        ConvergingScheduler::SchedCandidate &TryCand,
1683                        ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1684                        ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1685   if (TryVal > CandVal) {
1686     TryCand.Reason = Reason;
1687     return true;
1688   }
1689   if (TryVal < CandVal) {
1690     if (Cand.Reason > Reason)
1691       Cand.Reason = Reason;
1692     return true;
1693   }
1694   return false;
1695 }
1696
1697 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
1698   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
1699 }
1700
1701 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
1702 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
1703 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
1704 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
1705 /// statistically analyze.
1706 ///
1707 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
1708 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
1709 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
1710 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
1711 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
1712 void ConvergingScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1713                                        SchedCandidate &TryCand,
1714                                        SchedBoundary &Zone,
1715                                        const RegPressureTracker &RPTracker,
1716                                        RegPressureTracker &TempTracker) {
1717
1718   // Always initialize TryCand's RPDelta.
1719   TempTracker.getMaxPressureDelta(TryCand.SU->getInstr(), TryCand.RPDelta,
1720                                   DAG->getRegionCriticalPSets(),
1721                                   DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
1722
1723   // Initialize the candidate if needed.
1724   if (!Cand.isValid()) {
1725     TryCand.Reason = NodeOrder;
1726     return;
1727   }
1728   // Avoid exceeding the target's limit.
1729   if (tryLess(TryCand.RPDelta.Excess.UnitIncrease,
1730               Cand.RPDelta.Excess.UnitIncrease, TryCand, Cand, SingleExcess))
1731     return;
1732   if (Cand.Reason == SingleExcess)
1733     Cand.Reason = MultiPressure;
1734
1735   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1736   if (tryLess(TryCand.RPDelta.CriticalMax.UnitIncrease,
1737               Cand.RPDelta.CriticalMax.UnitIncrease,
1738               TryCand, Cand, SingleCritical))
1739     return;
1740   if (Cand.Reason == SingleCritical)
1741     Cand.Reason = MultiPressure;
1742
1743   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
1744   // optimizations which may reduce resource requirements.
1745   //
1746   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
1747   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
1748   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
1749   const SUnit *NextClusterSU =
1750     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
1751   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
1752                  TryCand, Cand, Cluster))
1753     return;
1754   // Currently, weak edges are for clustering, so we hard-code that reason.
1755   // However, deferring the current TryCand will not change Cand's reason.
1756   CandReason OrigReason = Cand.Reason;
1757   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
1758               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
1759               TryCand, Cand, Cluster)) {
1760     Cand.Reason = OrigReason;
1761     return;
1762   }
1763   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
1764   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
1765   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
1766               TryCand, Cand, ResourceReduce))
1767     return;
1768   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
1769                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
1770                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
1771     return;
1772
1773   // Avoid serializing long latency dependence chains.
1774   if (Cand.Policy.ReduceLatency) {
1775     if (Zone.isTop()) {
1776       if (Cand.SU->getDepth() * SchedModel->getLatencyFactor()
1777           > Zone.ExpectedCount) {
1778         if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
1779                     TryCand, Cand, TopDepthReduce))
1780           return;
1781       }
1782       if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
1783                      TryCand, Cand, TopPathReduce))
1784         return;
1785     }
1786     else {
1787       if (Cand.SU->getHeight() * SchedModel->getLatencyFactor()
1788           > Zone.ExpectedCount) {
1789         if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
1790                     TryCand, Cand, BotHeightReduce))
1791           return;
1792       }
1793       if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
1794                      TryCand, Cand, BotPathReduce))
1795         return;
1796     }
1797   }
1798
1799   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
1800   if (tryLess(TryCand.RPDelta.CurrentMax.UnitIncrease,
1801               Cand.RPDelta.CurrentMax.UnitIncrease, TryCand, Cand, SingleMax))
1802     return;
1803   if (Cand.Reason == SingleMax)
1804     Cand.Reason = MultiPressure;
1805
1806   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
1807   // nice pressure avoidance strategy that also conserves the processor's
1808   // register renaming resources and keeps the machine code readable.
1809   if (tryGreater(Zone.NextSUs.count(TryCand.SU), Zone.NextSUs.count(Cand.SU),
1810                  TryCand, Cand, NextDefUse))
1811     return;
1812
1813   // Fall through to original instruction order.
1814   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
1815       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
1816     TryCand.Reason = NodeOrder;
1817   }
1818 }
1819
1820 /// pickNodeFromQueue helper that returns true if the LHS reg pressure effect is
1821 /// more desirable than RHS from scheduling standpoint.
1822 static bool compareRPDelta(const RegPressureDelta &LHS,
1823                            const RegPressureDelta &RHS) {
1824   // Compare each component of pressure in decreasing order of importance
1825   // without checking if any are valid. Invalid PressureElements are assumed to
1826   // have UnitIncrease==0, so are neutral.
1827
1828   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1829   if (LHS.Excess.UnitIncrease != RHS.Excess.UnitIncrease) {
1830     DEBUG(dbgs() << "RP excess top - bot: "
1831           << (LHS.Excess.UnitIncrease - RHS.Excess.UnitIncrease) << '\n');
1832     return LHS.Excess.UnitIncrease < RHS.Excess.UnitIncrease;
1833   }
1834   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1835   if (LHS.CriticalMax.UnitIncrease != RHS.CriticalMax.UnitIncrease) {
1836     DEBUG(dbgs() << "RP critical top - bot: "
1837           << (LHS.CriticalMax.UnitIncrease - RHS.CriticalMax.UnitIncrease)
1838           << '\n');
1839     return LHS.CriticalMax.UnitIncrease < RHS.CriticalMax.UnitIncrease;
1840   }
1841   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
1842   if (LHS.CurrentMax.UnitIncrease != RHS.CurrentMax.UnitIncrease) {
1843     DEBUG(dbgs() << "RP current top - bot: "
1844           << (LHS.CurrentMax.UnitIncrease - RHS.CurrentMax.UnitIncrease)
1845           << '\n');
1846     return LHS.CurrentMax.UnitIncrease < RHS.CurrentMax.UnitIncrease;
1847   }
1848   return false;
1849 }
1850
1851 #ifndef NDEBUG
1852 const char *ConvergingScheduler::getReasonStr(
1853   ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1854   switch (Reason) {
1855   case NoCand:         return "NOCAND    ";
1856   case SingleExcess:   return "REG-EXCESS";
1857   case SingleCritical: return "REG-CRIT  ";
1858   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
1859   case SingleMax:      return "REG-MAX   ";
1860   case MultiPressure:  return "REG-MULTI ";
1861   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
1862   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
1863   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
1864   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
1865   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
1866   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
1867   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
1868   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
1869   };
1870   llvm_unreachable("Unknown reason!");
1871 }
1872
1873 void ConvergingScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand,
1874                                          const SchedBoundary &Zone) {
1875   const char *Label = getReasonStr(Cand.Reason);
1876   PressureElement P;
1877   unsigned ResIdx = 0;
1878   unsigned Latency = 0;
1879   switch (Cand.Reason) {
1880   default:
1881     break;
1882   case SingleExcess:
1883     P = Cand.RPDelta.Excess;
1884     break;
1885   case SingleCritical:
1886     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
1887     break;
1888   case SingleMax:
1889     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
1890     break;
1891   case ResourceReduce:
1892     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
1893     break;
1894   case ResourceDemand:
1895     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
1896     break;
1897   case TopDepthReduce:
1898     Latency = Cand.SU->getDepth();
1899     break;
1900   case TopPathReduce:
1901     Latency = Cand.SU->getHeight();
1902     break;
1903   case BotHeightReduce:
1904     Latency = Cand.SU->getHeight();
1905     break;
1906   case BotPathReduce:
1907     Latency = Cand.SU->getDepth();
1908     break;
1909   }
1910   dbgs() << Label << " " << Zone.Available.getName() << " ";
1911   if (P.isValid())
1912     dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(P.PSetID) << ":" << P.UnitIncrease
1913            << " ";
1914   else
1915     dbgs() << "     ";
1916   if (ResIdx)
1917     dbgs() << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
1918   else
1919     dbgs() << "        ";
1920   if (Latency)
1921     dbgs() << Latency << " cycles ";
1922   else
1923     dbgs() << "         ";
1924   Cand.SU->dump(DAG);
1925 }
1926 #endif
1927
1928 /// Pick the best candidate from the top queue.
1929 ///
1930 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
1931 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
1932 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
1933 void ConvergingScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1934                                             const RegPressureTracker &RPTracker,
1935                                             SchedCandidate &Cand) {
1936   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
1937
1938   DEBUG(Q.dump());
1939
1940   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
1941   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
1942
1943   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
1944
1945     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
1946     TryCand.SU = *I;
1947     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
1948     if (TryCand.Reason != NoCand) {
1949       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
1950       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
1951         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
1952       Cand.setBest(TryCand);
1953       DEBUG(traceCandidate(Cand, Zone));
1954     }
1955   }
1956 }
1957
1958 static void tracePick(const ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1959                       bool IsTop) {
1960   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "top" : "bot")
1961         << " SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") "
1962         << ConvergingScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
1963 }
1964
1965 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
1966 SUnit *ConvergingScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
1967   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
1968   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
1969   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
1970     IsTopNode = false;
1971     return SU;
1972   }
1973   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
1974     IsTopNode = true;
1975     return SU;
1976   }
1977   CandPolicy NoPolicy;
1978   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
1979   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
1980   checkResourceLimits(TopCand, BotCand);
1981
1982   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
1983   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
1984   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
1985
1986   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
1987   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
1988   //
1989   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
1990   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
1991   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
1992   // direction first to provide more freedom in the other direction.
1993   if (BotCand.Reason == SingleExcess || BotCand.Reason == SingleCritical) {
1994     IsTopNode = false;
1995     tracePick(BotCand, IsTopNode);
1996     return BotCand.SU;
1997   }
1998   // Check if the top Q has a better candidate.
1999   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2000   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2001
2002   // If either Q has a single candidate that minimizes pressure above the
2003   // original region's pressure pick it.
2004   if (TopCand.Reason <= SingleMax || BotCand.Reason <= SingleMax) {
2005     if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2006       IsTopNode = true;
2007       tracePick(TopCand, IsTopNode);
2008       return TopCand.SU;
2009     }
2010     IsTopNode = false;
2011     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2012     return BotCand.SU;
2013   }
2014   // Check for a salient pressure difference and pick the best from either side.
2015   if (compareRPDelta(TopCand.RPDelta, BotCand.RPDelta)) {
2016     IsTopNode = true;
2017     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2018     return TopCand.SU;
2019   }
2020   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2021   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2022     IsTopNode = true;
2023     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2024     return TopCand.SU;
2025   }
2026   IsTopNode = false;
2027   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2028   return BotCand.SU;
2029 }
2030
2031 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2032 SUnit *ConvergingScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2033   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2034     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2035            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2036     return NULL;
2037   }
2038   SUnit *SU;
2039   do {
2040     if (ForceTopDown) {
2041       SU = Top.pickOnlyChoice();
2042       if (!SU) {
2043         CandPolicy NoPolicy;
2044         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2045         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2046         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2047         SU = TopCand.SU;
2048       }
2049       IsTopNode = true;
2050     }
2051     else if (ForceBottomUp) {
2052       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2053       if (!SU) {
2054         CandPolicy NoPolicy;
2055         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2056         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2057         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2058         SU = BotCand.SU;
2059       }
2060       IsTopNode = false;
2061     }
2062     else {
2063       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2064     }
2065   } while (SU->isScheduled);
2066
2067   if (SU->isTopReady())
2068     Top.removeReady(SU);
2069   if (SU->isBottomReady())
2070     Bot.removeReady(SU);
2071
2072   DEBUG(dbgs() << "*** " << (IsTopNode ? "Top" : "Bottom")
2073         << " Scheduling Instruction in cycle "
2074         << (IsTopNode ? Top.CurrCycle : Bot.CurrCycle) << '\n';
2075         SU->dump(DAG));
2076   return SU;
2077 }
2078
2079 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2080 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2081 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2082 void ConvergingScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2083   if (IsTopNode) {
2084     SU->TopReadyCycle = Top.CurrCycle;
2085     Top.bumpNode(SU);
2086   }
2087   else {
2088     SU->BotReadyCycle = Bot.CurrCycle;
2089     Bot.bumpNode(SU);
2090   }
2091 }
2092
2093 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2094 /// default scheduler if the target does not set a default.
2095 static ScheduleDAGInstrs *createConvergingSched(MachineSchedContext *C) {
2096   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
2097          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2098   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new ConvergingScheduler());
2099   // Register DAG post-processors.
2100   if (EnableLoadCluster)
2101     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2102   if (EnableMacroFusion)
2103     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2104   return DAG;
2105 }
2106 static MachineSchedRegistry
2107 ConvergingSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2108                         createConvergingSched);
2109
2110 //===----------------------------------------------------------------------===//
2111 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2112 //===----------------------------------------------------------------------===//
2113
2114 namespace {
2115 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2116 struct ILPOrder {
2117   const SchedDFSResult *DFSResult;
2118   const BitVector *ScheduledTrees;
2119   bool MaximizeILP;
2120
2121   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2122
2123   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2124   ///
2125   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2126   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2127     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2128     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2129     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2130       // Unscheduled trees have lower priority.
2131       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2132         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2133
2134       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2135       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2136           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2137         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2138           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2139       }
2140     }
2141     if (MaximizeILP)
2142       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2143     else
2144       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2145   }
2146 };
2147
2148 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2149 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2150   /// In case all subtrees are eventually connected to a common root through
2151   /// data dependence (e.g. reduction), place an upper limit on their size.
2152   ///
2153   /// FIXME: A subtree limit is generally good, but in the situation commented
2154   /// above, where multiple similar subtrees feed a common root, we should
2155   /// only split at a point where the resulting subtrees will be balanced.
2156   /// (a motivating test case must be found).
2157   static const unsigned SubtreeLimit = 16;
2158
2159   ScheduleDAGMI *DAG;
2160   ILPOrder Cmp;
2161
2162   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2163 public:
2164   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2165
2166   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2167     DAG = dag;
2168     DAG->computeDFSResult();
2169     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2170     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2171     ReadyQ.clear();
2172   }
2173
2174   virtual void registerRoots() {
2175     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2176     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2177   }
2178
2179   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2180   /// -----------------------------------------
2181
2182   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
2183   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2184     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
2185     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2186     SUnit *SU = ReadyQ.back();
2187     ReadyQ.pop_back();
2188     IsTopNode = false;
2189     DEBUG(dbgs() << "*** Scheduling " << "SU(" << SU->NodeNum << "): "
2190           << *SU->getInstr()
2191           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
2192           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
2193           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
2194             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n');
2195     return SU;
2196   }
2197
2198   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
2199   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
2200     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2201   }
2202
2203   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
2204   /// DFSResults, and resort the priority Q.
2205   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2206     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
2207   }
2208
2209   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
2210
2211   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2212     ReadyQ.push_back(SU);
2213     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2214   }
2215 };
2216 } // namespace
2217
2218 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
2219   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
2220 }
2221 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
2222   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
2223 }
2224 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
2225   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
2226 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
2227   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
2228
2229 //===----------------------------------------------------------------------===//
2230 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
2231 //===----------------------------------------------------------------------===//
2232
2233 #ifndef NDEBUG
2234 namespace {
2235 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
2236 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
2237 template<bool IsReverse>
2238 struct SUnitOrder {
2239   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
2240     if (IsReverse)
2241       return A->NodeNum > B->NodeNum;
2242     else
2243       return A->NodeNum < B->NodeNum;
2244   }
2245 };
2246
2247 /// Reorder instructions as much as possible.
2248 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
2249   bool IsAlternating;
2250   bool IsTopDown;
2251
2252   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
2253   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
2254   // instructions to be scheduled first.
2255   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
2256     TopQ;
2257   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
2258   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
2259     BottomQ;
2260 public:
2261   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
2262     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
2263
2264   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
2265     TopQ.clear();
2266     BottomQ.clear();
2267   }
2268
2269   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2270   /// -----------------------------------------
2271
2272   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2273     SUnit *SU;
2274     if (IsTopDown) {
2275       do {
2276         if (TopQ.empty()) return NULL;
2277         SU = TopQ.top();
2278         TopQ.pop();
2279       } while (SU->isScheduled);
2280       IsTopNode = true;
2281     }
2282     else {
2283       do {
2284         if (BottomQ.empty()) return NULL;
2285         SU = BottomQ.top();
2286         BottomQ.pop();
2287       } while (SU->isScheduled);
2288       IsTopNode = false;
2289     }
2290     if (IsAlternating)
2291       IsTopDown = !IsTopDown;
2292     return SU;
2293   }
2294
2295   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
2296
2297   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
2298     TopQ.push(SU);
2299   }
2300   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2301     BottomQ.push(SU);
2302   }
2303 };
2304 } // namespace
2305
2306 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
2307   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
2308   bool TopDown = !ForceBottomUp;
2309   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
2310          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2311   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
2312 }
2313 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
2314   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
2315   createInstructionShuffler);
2316 #endif // !NDEBUG
2317
2318 //===----------------------------------------------------------------------===//
2319 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
2320 //===----------------------------------------------------------------------===//
2321
2322 #ifndef NDEBUG
2323 namespace llvm {
2324
2325 template<> struct GraphTraits<
2326   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
2327
2328 template<>
2329 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
2330
2331   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
2332
2333   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
2334     return G->MF.getName();
2335   }
2336
2337   static bool renderGraphFromBottomUp() {
2338     return true;
2339   }
2340
2341   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
2342     return (Node->NumPreds > 10 || Node->NumSuccs > 10);
2343   }
2344
2345   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
2346                                   const ScheduleDAG *Graph) {
2347     return false;
2348   }
2349
2350   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
2351   /// edge, override this method.
2352   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
2353                                        SUnitIterator EI,
2354                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2355     if (EI.isArtificialDep())
2356       return "color=cyan,style=dashed";
2357     if (EI.isCtrlDep())
2358       return "color=blue,style=dashed";
2359     return "";
2360   }
2361
2362   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
2363     std::string Str;
2364     raw_string_ostream SS(Str);
2365     SS << "SU(" << SU->NodeNum << ')';
2366     return SS.str();
2367   }
2368   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
2369     return G->getGraphNodeLabel(SU);
2370   }
2371
2372   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
2373                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2374     std::string Str("shape=Mrecord");
2375     const SchedDFSResult *DFS =
2376       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
2377     if (DFS) {
2378       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
2379       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
2380       Str += '"';
2381     }
2382     return Str;
2383   }
2384 };
2385 } // namespace llvm
2386 #endif // NDEBUG
2387
2388 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
2389 /// rendered using 'dot'.
2390 ///
2391 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
2392 #ifndef NDEBUG
2393   ViewGraph(this, Name, false, Title);
2394 #else
2395   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
2396          << "systems with Graphviz or gv!\n";
2397 #endif  // NDEBUG
2398 }
2399
2400 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
2401 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
2402   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
2403 }