lib/CodeGen/PostRASchedulerList.cpp

   1 //===----- SchedulePostRAList.cpp - list 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 // This implements a top-down list scheduler, using standard algorithms.
  11 // The basic approach uses a priority queue of available nodes to schedule.
  12 // One at a time, nodes are taken from the priority queue (thus in priority
  13 // order), checked for legality to schedule, and emitted if legal.
  14 //
  15 // Nodes may not be legal to schedule either due to structural hazards (e.g.
  16 // pipeline or resource constraints) or because an input to the instruction has
  17 // not completed execution.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #define DEBUG_TYPE "post-RA-sched"
  22 #include "AntiDepBreaker.h"
  23 #include "AggressiveAntiDepBreaker.h"
  24 #include "CriticalAntiDepBreaker.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/LatencyPriorityQueue.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/SchedulerRegistry.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
  35 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
  36 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  37 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  38 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  42 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  43 #include "llvm/Support/Debug.h"
  44 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  45 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  46 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  47 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  48 using namespace llvm;
  49
  50 STATISTIC(NumNoops, "Number of noops inserted");
  51 STATISTIC(NumStalls, "Number of pipeline stalls");
  52 STATISTIC(NumFixedAnti, "Number of fixed anti-dependencies");
  53
  54 // Post-RA scheduling is enabled with
  55 // TargetSubtargetInfo.enablePostRAScheduler(). This flag can be used to
  56 // override the target.
  57 static cl::opt<bool>
  58 EnablePostRAScheduler("post-RA-scheduler",
  59                        cl::desc("Enable scheduling after register allocation"),
  60                        cl::init(false), cl::Hidden);
  61 static cl::opt<std::string>
  62 EnableAntiDepBreaking("break-anti-dependencies",
  63                       cl::desc("Break post-RA scheduling anti-dependencies: "
  64                                "\"critical\", \"all\", or \"none\""),
  65                       cl::init("none"), cl::Hidden);
  66
  67 // If DebugDiv > 0 then only schedule MBB with (ID % DebugDiv) == DebugMod
  68 static cl::opt<int>
  69 DebugDiv("postra-sched-debugdiv",
  70                       cl::desc("Debug control MBBs that are scheduled"),
  71                       cl::init(0), cl::Hidden);
  72 static cl::opt<int>
  73 DebugMod("postra-sched-debugmod",
  74                       cl::desc("Debug control MBBs that are scheduled"),
  75                       cl::init(0), cl::Hidden);
  76
  77 AntiDepBreaker::~AntiDepBreaker() { }
  78
  79 namespace {
  80   class PostRAScheduler : public MachineFunctionPass {
  81     const TargetInstrInfo *TII;
  82     RegisterClassInfo RegClassInfo;
  83
  84   public:
  85     static char ID;
  86     PostRAScheduler() : MachineFunctionPass(ID) {}
  87
  88     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  89       AU.setPreservesCFG();
  90       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
  91       AU.addRequired<TargetPassConfig>();
  92       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
  93       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
  94       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
  95       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
  96       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  97     }
  98
  99     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 100   };
 101   char PostRAScheduler::ID = 0;
 102
 103   class SchedulePostRATDList : public ScheduleDAGInstrs {
 104     /// AvailableQueue - The priority queue to use for the available SUnits.
 105     ///
 106     LatencyPriorityQueue AvailableQueue;
 107
 108     /// PendingQueue - This contains all of the instructions whose operands have
 109     /// been issued, but their results are not ready yet (due to the latency of
 110     /// the operation).  Once the operands becomes available, the instruction is
 111     /// added to the AvailableQueue.
 112     std::vector<SUnit*> PendingQueue;
 113
 114     /// Topo - A topological ordering for SUnits.
 115     ScheduleDAGTopologicalSort Topo;
 116
 117     /// HazardRec - The hazard recognizer to use.
 118     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
 119
 120     /// AntiDepBreak - Anti-dependence breaking object, or NULL if none
 121     AntiDepBreaker *AntiDepBreak;
 122
 123     /// AA - AliasAnalysis for making memory reference queries.
 124     AliasAnalysis *AA;
 125
 126     /// LiveRegs - true if the register is live.
 127     BitVector LiveRegs;
 128
 129     /// The schedule. Null SUnit*'s represent noop instructions.
 130     std::vector<SUnit*> Sequence;
 131
 132   public:
 133     SchedulePostRATDList(
 134       MachineFunction &MF, MachineLoopInfo &MLI, MachineDominatorTree &MDT,
 135       AliasAnalysis *AA, const RegisterClassInfo&,
 136       TargetSubtargetInfo::AntiDepBreakMode AntiDepMode,
 137       SmallVectorImpl<const TargetRegisterClass*> &CriticalPathRCs);
 138
 139     ~SchedulePostRATDList();
 140
 141     /// startBlock - Initialize register live-range state for scheduling in
 142     /// this block.
 143     ///
 144     void startBlock(MachineBasicBlock *BB);
 145
 146     /// Initialize the scheduler state for the next scheduling region.
 147     virtual void enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
 148                              MachineBasicBlock::iterator begin,
 149                              MachineBasicBlock::iterator end,
 150                              unsigned endcount);
 151
 152     /// Notify that the scheduler has finished scheduling the current region.
 153     virtual void exitRegion();
 154
 155     /// Schedule - Schedule the instruction range using list scheduling.
 156     ///
 157     void schedule();
 158
 159     void EmitSchedule();
 160
 161     /// Observe - Update liveness information to account for the current
 162     /// instruction, which will not be scheduled.
 163     ///
 164     void Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count);
 165
 166     /// finishBlock - Clean up register live-range state.
 167     ///
 168     void finishBlock();
 169
 170     /// FixupKills - Fix register kill flags that have been made
 171     /// invalid due to scheduling
 172     ///
 173     void FixupKills(MachineBasicBlock *MBB);
 174
 175   private:
 176     void ReleaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge);
 177     void ReleaseSuccessors(SUnit *SU);
 178     void ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle);
 179     void ListScheduleTopDown();
 180     void StartBlockForKills(MachineBasicBlock *BB);
 181
 182     // ToggleKillFlag - Toggle a register operand kill flag. Other
 183     // adjustments may be made to the instruction if necessary. Return
 184     // true if the operand has been deleted, false if not.
 185     bool ToggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO);
 186
 187     void dumpSchedule() const;
 188   };
 189 }
 190
 191 char &llvm::PostRASchedulerID = PostRAScheduler::ID;
 192
 193 INITIALIZE_PASS(PostRAScheduler, "post-RA-sched",
 194                 "Post RA top-down list latency scheduler", false, false)
 195
 196 SchedulePostRATDList::SchedulePostRATDList(
 197   MachineFunction &MF, MachineLoopInfo &MLI, MachineDominatorTree &MDT,
 198   AliasAnalysis *AA, const RegisterClassInfo &RCI,
 199   TargetSubtargetInfo::AntiDepBreakMode AntiDepMode,
 200   SmallVectorImpl<const TargetRegisterClass*> &CriticalPathRCs)
 201   : ScheduleDAGInstrs(MF, MLI, MDT, /*IsPostRA=*/true), Topo(SUnits), AA(AA),
 202     LiveRegs(TRI->getNumRegs())
 203 {
 204   const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 205   const InstrItineraryData *InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
 206   HazardRec =
 207     TM.getInstrInfo()->CreateTargetPostRAHazardRecognizer(InstrItins, this);
 208
 209   assert((AntiDepMode == TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_NONE ||
 210           MRI.tracksLiveness()) &&
 211          "Live-ins must be accurate for anti-dependency breaking");
 212   AntiDepBreak =
 213     ((AntiDepMode == TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_ALL) ?
 214      (AntiDepBreaker *)new AggressiveAntiDepBreaker(MF, RCI, CriticalPathRCs) :
 215      ((AntiDepMode == TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_CRITICAL) ?
 216       (AntiDepBreaker *)new CriticalAntiDepBreaker(MF, RCI) : NULL));
 217 }
 218
 219 SchedulePostRATDList::~SchedulePostRATDList() {
 220   delete HazardRec;
 221   delete AntiDepBreak;
 222 }
 223
 224 /// Initialize state associated with the next scheduling region.
 225 void SchedulePostRATDList::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
 226                  MachineBasicBlock::iterator begin,
 227                  MachineBasicBlock::iterator end,
 228                  unsigned endcount) {
 229   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, endcount);
 230   Sequence.clear();
 231 }
 232
 233 /// Print the schedule before exiting the region.
 234 void SchedulePostRATDList::exitRegion() {
 235   DEBUG({
 236       dbgs() << "*** Final schedule ***\n";
 237       dumpSchedule();
 238       dbgs() << '\n';
 239     });
 240   ScheduleDAGInstrs::exitRegion();
 241 }
 242
 243 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
 244 /// dumpSchedule - dump the scheduled Sequence.
 245 void SchedulePostRATDList::dumpSchedule() const {
 246   for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
 247     if (SUnit *SU = Sequence[i])
 248       SU->dump(this);
 249     else
 250       dbgs() << "**** NOOP ****\n";
 251   }
 252 }
 253 #endif
 254
 255 bool PostRAScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 256   TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
 257   MachineLoopInfo &MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
 258   MachineDominatorTree &MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
 259   AliasAnalysis *AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 260   TargetPassConfig *PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
 261
 262   RegClassInfo.runOnMachineFunction(Fn);
 263
 264   // Check for explicit enable/disable of post-ra scheduling.
 265   TargetSubtargetInfo::AntiDepBreakMode AntiDepMode =
 266     TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_NONE;
 267   SmallVector<const TargetRegisterClass*, 4> CriticalPathRCs;
 268   if (EnablePostRAScheduler.getPosition() > 0) {
 269     if (!EnablePostRAScheduler)
 270       return false;
 271   } else {
 272     // Check that post-RA scheduling is enabled for this target.
 273     // This may upgrade the AntiDepMode.
 274     const TargetSubtargetInfo &ST = Fn.getTarget().getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
 275     if (!ST.enablePostRAScheduler(PassConfig->getOptLevel(), AntiDepMode,
 276                                   CriticalPathRCs))
 277       return false;
 278   }
 279
 280   // Check for antidep breaking override...
 281   if (EnableAntiDepBreaking.getPosition() > 0) {
 282     AntiDepMode = (EnableAntiDepBreaking == "all")
 283       ? TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_ALL
 284       : ((EnableAntiDepBreaking == "critical")
 285          ? TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_CRITICAL
 286          : TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_NONE);
 287   }
 288
 289   DEBUG(dbgs() << "PostRAScheduler\n");
 290
 291   SchedulePostRATDList Scheduler(Fn, MLI, MDT, AA, RegClassInfo, AntiDepMode,
 292                                  CriticalPathRCs);
 293
 294   // Loop over all of the basic blocks
 295   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
 296        MBB != MBBe; ++MBB) {
 297 #ifndef NDEBUG
 298     // If DebugDiv > 0 then only schedule MBB with (ID % DebugDiv) == DebugMod
 299     if (DebugDiv > 0) {
 300       static int bbcnt = 0;
 301       if (bbcnt++ % DebugDiv != DebugMod)
 302         continue;
 303       dbgs() << "*** DEBUG scheduling " << Fn.getName()
 304              << ":BB#" << MBB->getNumber() << " ***\n";
 305     }
 306 #endif
 307
 308     // Initialize register live-range state for scheduling in this block.
 309     Scheduler.startBlock(MBB);
 310
 311     // Schedule each sequence of instructions not interrupted by a label
 312     // or anything else that effectively needs to shut down scheduling.
 313     MachineBasicBlock::iterator Current = MBB->end();
 314     unsigned Count = MBB->size(), CurrentCount = Count;
 315     for (MachineBasicBlock::iterator I = Current; I != MBB->begin(); ) {
 316       MachineInstr *MI = llvm::prior(I);
 317       // Calls are not scheduling boundaries before register allocation, but
 318       // post-ra we don't gain anything by scheduling across calls since we
 319       // don't need to worry about register pressure.
 320       if (MI->isCall() || TII->isSchedulingBoundary(MI, MBB, Fn)) {
 321         Scheduler.enterRegion(MBB, I, Current, CurrentCount);
 322         Scheduler.schedule();
 323         Scheduler.exitRegion();
 324         Scheduler.EmitSchedule();
 325         Current = MI;
 326         CurrentCount = Count - 1;
 327         Scheduler.Observe(MI, CurrentCount);
 328       }
 329       I = MI;
 330       --Count;
 331       if (MI->isBundle())
 332         Count -= MI->getBundleSize();
 333     }
 334     assert(Count == 0 && "Instruction count mismatch!");
 335     assert((MBB->begin() == Current || CurrentCount != 0) &&
 336            "Instruction count mismatch!");
 337     Scheduler.enterRegion(MBB, MBB->begin(), Current, CurrentCount);
 338     Scheduler.schedule();
 339     Scheduler.exitRegion();
 340     Scheduler.EmitSchedule();
 341
 342     // Clean up register live-range state.
 343     Scheduler.finishBlock();
 344
 345     // Update register kills
 346     Scheduler.FixupKills(MBB);
 347   }
 348
 349   return true;
 350 }
 351
 352 /// StartBlock - Initialize register live-range state for scheduling in
 353 /// this block.
 354 ///
 355 void SchedulePostRATDList::startBlock(MachineBasicBlock *BB) {
 356   // Call the superclass.
 357   ScheduleDAGInstrs::startBlock(BB);
 358
 359   // Reset the hazard recognizer and anti-dep breaker.
 360   HazardRec->Reset();
 361   if (AntiDepBreak != NULL)
 362     AntiDepBreak->StartBlock(BB);
 363 }
 364
 365 /// Schedule - Schedule the instruction range using list scheduling.
 366 ///
 367 void SchedulePostRATDList::schedule() {
 368   // Build the scheduling graph.
 369   buildSchedGraph(AA);
 370
 371   if (AntiDepBreak != NULL) {
 372     unsigned Broken =
 373       AntiDepBreak->BreakAntiDependencies(SUnits, RegionBegin, RegionEnd,
 374                                           EndIndex, DbgValues);
 375
 376     if (Broken != 0) {
 377       // We made changes. Update the dependency graph.
 378       // Theoretically we could update the graph in place:
 379       // When a live range is changed to use a different register, remove
 380       // the def's anti-dependence *and* output-dependence edges due to
 381       // that register, and add new anti-dependence and output-dependence
 382       // edges based on the next live range of the register.
 383       ScheduleDAG::clearDAG();
 384       buildSchedGraph(AA);
 385
 386       NumFixedAnti += Broken;
 387     }
 388   }
 389
 390   DEBUG(dbgs() << "********** List Scheduling **********\n");
 391   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
 392           SUnits[su].dumpAll(this));
 393
 394   AvailableQueue.initNodes(SUnits);
 395   ListScheduleTopDown();
 396   AvailableQueue.releaseState();
 397 }
 398
 399 /// Observe - Update liveness information to account for the current
 400 /// instruction, which will not be scheduled.
 401 ///
 402 void SchedulePostRATDList::Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count) {
 403   if (AntiDepBreak != NULL)
 404     AntiDepBreak->Observe(MI, Count, EndIndex);
 405 }
 406
 407 /// FinishBlock - Clean up register live-range state.
 408 ///
 409 void SchedulePostRATDList::finishBlock() {
 410   if (AntiDepBreak != NULL)
 411     AntiDepBreak->FinishBlock();
 412
 413   // Call the superclass.
 414   ScheduleDAGInstrs::finishBlock();
 415 }
 416
 417 /// StartBlockForKills - Initialize register live-range state for updating kills
 418 ///
 419 void SchedulePostRATDList::StartBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
 420   // Start with no live registers.
 421   LiveRegs.reset();
 422
 423   // Determine the live-out physregs for this block.
 424   if (!BB->empty() && BB->back().isReturn()) {
 425     // In a return block, examine the function live-out regs.
 426     for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator I = MRI.liveout_begin(),
 427            E = MRI.liveout_end(); I != E; ++I) {
 428       unsigned Reg = *I;
 429       LiveRegs.set(Reg);
 430       // Repeat, for all subregs.
 431       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
 432         LiveRegs.set(*SubRegs);
 433     }
 434   }
 435   else {
 436     // In a non-return block, examine the live-in regs of all successors.
 437     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
 438            SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 439       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
 440              E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
 441         unsigned Reg = *I;
 442         LiveRegs.set(Reg);
 443         // Repeat, for all subregs.
 444         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
 445           LiveRegs.set(*SubRegs);
 446       }
 447     }
 448   }
 449 }
 450
 451 bool SchedulePostRATDList::ToggleKillFlag(MachineInstr *MI,
 452                                           MachineOperand &MO) {
 453   // Setting kill flag...
 454   if (!MO.isKill()) {
 455     MO.setIsKill(true);
 456     return false;
 457   }
 458
 459   // If MO itself is live, clear the kill flag...
 460   if (LiveRegs.test(MO.getReg())) {
 461     MO.setIsKill(false);
 462     return false;
 463   }
 464
 465   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
 466   // subreg and keep MO marked as killed.
 467   MO.setIsKill(false);
 468   bool AllDead = true;
 469   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
 470   for (MCSubRegIterator SubRegs(SuperReg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
 471     if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
 472       MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(*SubRegs,
 473                                                true  /*IsDef*/,
 474                                                true  /*IsImp*/,
 475                                                false /*IsKill*/,
 476                                                false /*IsDead*/));
 477       AllDead = false;
 478     }
 479   }
 480
 481   if(AllDead)
 482     MO.setIsKill(true);
 483   return false;
 484 }
 485
 486 /// FixupKills - Fix the register kill flags, they may have been made
 487 /// incorrect by instruction reordering.
 488 ///
 489 void SchedulePostRATDList::FixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
 490   DEBUG(dbgs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
 491
 492   BitVector killedRegs(TRI->getNumRegs());
 493
 494   StartBlockForKills(MBB);
 495
 496   // Examine block from end to start...
 497   unsigned Count = MBB->size();
 498   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
 499        I != E; --Count) {
 500     MachineInstr *MI = --I;
 501     if (MI->isDebugValue())
 502       continue;
 503
 504     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
 505     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
 506     // are completely defined.
 507     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 508       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 509       if (MO.isRegMask())
 510         LiveRegs.clearBitsNotInMask(MO.getRegMask());
 511       if (!MO.isReg()) continue;
 512       unsigned Reg = MO.getReg();
 513       if (Reg == 0) continue;
 514       if (!MO.isDef()) continue;
 515       // Ignore two-addr defs.
 516       if (MI->isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
 517
 518       LiveRegs.reset(Reg);
 519
 520       // Repeat for all subregs.
 521       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
 522         LiveRegs.reset(*SubRegs);
 523     }
 524
 525     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
 526     // register is used multiple times we only set the kill flag on
 527     // the first use.
 528     killedRegs.reset();
 529     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 530       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 531       if (!MO.isReg() || !MO.isUse()) continue;
 532       unsigned Reg = MO.getReg();
 533       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
 534
 535       bool kill = false;
 536       if (!killedRegs.test(Reg)) {
 537         kill = true;
 538         // A register is not killed if any subregs are live...
 539         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
 540           if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
 541             kill = false;
 542             break;
 543           }
 544         }
 545
 546         // If subreg is not live, then register is killed if it became
 547         // live in this instruction
 548         if (kill)
 549           kill = !LiveRegs.test(Reg);
 550       }
 551
 552       if (MO.isKill() != kill) {
 553         DEBUG(dbgs() << "Fixing " << MO << " in ");
 554         // Warning: ToggleKillFlag may invalidate MO.
 555         ToggleKillFlag(MI, MO);
 556         DEBUG(MI->dump());
 557       }
 558
 559       killedRegs.set(Reg);
 560     }
 561
 562     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
 563     // now live...
 564     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 565       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 566       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
 567       unsigned Reg = MO.getReg();
 568       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
 569
 570       LiveRegs.set(Reg);
 571
 572       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
 573         LiveRegs.set(*SubRegs);
 574     }
 575   }
 576 }
 577
 578 //===----------------------------------------------------------------------===//
 579 //  Top-Down Scheduling
 580 //===----------------------------------------------------------------------===//
 581
 582 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. Add it to
 583 /// the PendingQueue if the count reaches zero. Also update its cycle bound.
 584 void SchedulePostRATDList::ReleaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
 585   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
 586
 587 #ifndef NDEBUG
 588   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
 589     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
 590     SuccSU->dump(this);
 591     dbgs() << " has been released too many times!\n";
 592     llvm_unreachable(0);
 593   }
 594 #endif
 595   --SuccSU->NumPredsLeft;
 596
 597   // Standard scheduler algorithms will recompute the depth of the successor
 598   // here as such:
 599   //   SuccSU->setDepthToAtLeast(SU->getDepth() + SuccEdge->getLatency());
 600   //
 601   // However, we lazily compute node depth instead. Note that
 602   // ScheduleNodeTopDown has already updated the depth of this node which causes
 603   // all descendents to be marked dirty. Setting the successor depth explicitly
 604   // here would cause depth to be recomputed for all its ancestors. If the
 605   // successor is not yet ready (because of a transitively redundant edge) then
 606   // this causes depth computation to be quadratic in the size of the DAG.
 607
 608   // If all the node's predecessors are scheduled, this node is ready
 609   // to be scheduled. Ignore the special ExitSU node.
 610   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
 611     PendingQueue.push_back(SuccSU);
 612 }
 613
 614 /// ReleaseSuccessors - Call ReleaseSucc on each of SU's successors.
 615 void SchedulePostRATDList::ReleaseSuccessors(SUnit *SU) {
 616   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 617        I != E; ++I) {
 618     ReleaseSucc(SU, &*I);
 619   }
 620 }
 621
 622 /// ScheduleNodeTopDown - Add the node to the schedule. Decrement the pending
 623 /// count of its successors. If a successor pending count is zero, add it to
 624 /// the Available queue.
 625 void SchedulePostRATDList::ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle) {
 626   DEBUG(dbgs() << "*** Scheduling [" << CurCycle << "]: ");
 627   DEBUG(SU->dump(this));
 628
 629   Sequence.push_back(SU);
 630   assert(CurCycle >= SU->getDepth() &&
 631          "Node scheduled above its depth!");
 632   SU->setDepthToAtLeast(CurCycle);
 633
 634   ReleaseSuccessors(SU);
 635   SU->isScheduled = true;
 636   AvailableQueue.scheduledNode(SU);
 637 }
 638
 639 /// ListScheduleTopDown - The main loop of list scheduling for top-down
 640 /// schedulers.
 641 void SchedulePostRATDList::ListScheduleTopDown() {
 642   unsigned CurCycle = 0;
 643
 644   // We're scheduling top-down but we're visiting the regions in
 645   // bottom-up order, so we don't know the hazards at the start of a
 646   // region. So assume no hazards (this should usually be ok as most
 647   // blocks are a single region).
 648   HazardRec->Reset();
 649
 650   // Release any successors of the special Entry node.
 651   ReleaseSuccessors(&EntrySU);
 652
 653   // Add all leaves to Available queue.
 654   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 655     // It is available if it has no predecessors.
 656     bool available = SUnits[i].Preds.empty();
 657     if (available) {
 658       AvailableQueue.push(&SUnits[i]);
 659       SUnits[i].isAvailable = true;
 660     }
 661   }
 662
 663   // In any cycle where we can't schedule any instructions, we must
 664   // stall or emit a noop, depending on the target.
 665   bool CycleHasInsts = false;
 666
 667   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
 668   // priority. If it is not ready put it back.  Schedule the node.
 669   std::vector<SUnit*> NotReady;
 670   Sequence.reserve(SUnits.size());
 671   while (!AvailableQueue.empty() || !PendingQueue.empty()) {
 672     // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
 673     // so, add them to the available queue.
 674     unsigned MinDepth = ~0u;
 675     for (unsigned i = 0, e = PendingQueue.size(); i != e; ++i) {
 676       if (PendingQueue[i]->getDepth() <= CurCycle) {
 677         AvailableQueue.push(PendingQueue[i]);
 678         PendingQueue[i]->isAvailable = true;
 679         PendingQueue[i] = PendingQueue.back();
 680         PendingQueue.pop_back();
 681         --i; --e;
 682       } else if (PendingQueue[i]->getDepth() < MinDepth)
 683         MinDepth = PendingQueue[i]->getDepth();
 684     }
 685
 686     DEBUG(dbgs() << "\n*** Examining Available\n"; AvailableQueue.dump(this));
 687
 688     SUnit *FoundSUnit = 0;
 689     bool HasNoopHazards = false;
 690     while (!AvailableQueue.empty()) {
 691       SUnit *CurSUnit = AvailableQueue.pop();
 692
 693       ScheduleHazardRecognizer::HazardType HT =
 694         HazardRec->getHazardType(CurSUnit, 0/*no stalls*/);
 695       if (HT == ScheduleHazardRecognizer::NoHazard) {
 696         FoundSUnit = CurSUnit;
 697         break;
 698       }
 699
 700       // Remember if this is a noop hazard.
 701       HasNoopHazards |= HT == ScheduleHazardRecognizer::NoopHazard;
 702
 703       NotReady.push_back(CurSUnit);
 704     }
 705
 706     // Add the nodes that aren't ready back onto the available list.
 707     if (!NotReady.empty()) {
 708       AvailableQueue.push_all(NotReady);
 709       NotReady.clear();
 710     }
 711
 712     // If we found a node to schedule...
 713     if (FoundSUnit) {
 714       // ... schedule the node...
 715       ScheduleNodeTopDown(FoundSUnit, CurCycle);
 716       HazardRec->EmitInstruction(FoundSUnit);
 717       CycleHasInsts = true;
 718       if (HazardRec->atIssueLimit()) {
 719         DEBUG(dbgs() << "*** Max instructions per cycle " << CurCycle << '\n');
 720         HazardRec->AdvanceCycle();
 721         ++CurCycle;
 722         CycleHasInsts = false;
 723       }
 724     } else {
 725       if (CycleHasInsts) {
 726         DEBUG(dbgs() << "*** Finished cycle " << CurCycle << '\n');
 727         HazardRec->AdvanceCycle();
 728       } else if (!HasNoopHazards) {
 729         // Otherwise, we have a pipeline stall, but no other problem,
 730         // just advance the current cycle and try again.
 731         DEBUG(dbgs() << "*** Stall in cycle " << CurCycle << '\n');
 732         HazardRec->AdvanceCycle();
 733         ++NumStalls;
 734       } else {
 735         // Otherwise, we have no instructions to issue and we have instructions
 736         // that will fault if we don't do this right.  This is the case for
 737         // processors without pipeline interlocks and other cases.
 738         DEBUG(dbgs() << "*** Emitting noop in cycle " << CurCycle << '\n');
 739         HazardRec->EmitNoop();
 740         Sequence.push_back(0);   // NULL here means noop
 741         ++NumNoops;
 742       }
 743
 744       ++CurCycle;
 745       CycleHasInsts = false;
 746     }
 747   }
 748
 749 #ifndef NDEBUG
 750   unsigned ScheduledNodes = VerifyScheduledDAG(/*isBottomUp=*/false);
 751   unsigned Noops = 0;
 752   for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; ++i)
 753     if (!Sequence[i])
 754       ++Noops;
 755   assert(Sequence.size() - Noops == ScheduledNodes &&
 756          "The number of nodes scheduled doesn't match the expected number!");
 757 #endif // NDEBUG
 758 }
 759
 760 // EmitSchedule - Emit the machine code in scheduled order.
 761 void SchedulePostRATDList::EmitSchedule() {
 762   RegionBegin = RegionEnd;
 763
 764   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
 765   if (FirstDbgValue)
 766     BB->splice(RegionEnd, BB, FirstDbgValue);
 767
 768   // Then re-insert them according to the given schedule.
 769   for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
 770     if (SUnit *SU = Sequence[i])
 771       BB->splice(RegionEnd, BB, SU->getInstr());
 772     else
 773       // Null SUnit* is a noop.
 774       TII->insertNoop(*BB, RegionEnd);
 775
 776     // Update the Begin iterator, as the first instruction in the block
 777     // may have been scheduled later.
 778     if (i == 0)
 779       RegionBegin = prior(RegionEnd);
 780   }
 781
 782   // Reinsert any remaining debug_values.
 783   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
 784          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
 785     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
 786     MachineInstr *DbgValue = P.first;
 787     MachineBasicBlock::iterator OrigPrivMI = P.second;
 788     BB->splice(++OrigPrivMI, BB, DbgValue);
 789   }
 790   DbgValues.clear();
 791   FirstDbgValue = NULL;
 792 }