lib/CodeGen/SelectionDAG/ScheduleDAGRRList.cpp

   1 //===----- ScheduleDAGRRList.cpp - Reg pressure reduction 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 bottom-up and top-down register pressure reduction list
  11 // schedulers, using standard algorithms.  The basic approach uses a priority
  12 // queue of available nodes to schedule.  One at a time, nodes are taken from
  13 // the priority queue (thus in priority order), checked for legality to
  14 // schedule, and emitted if legal.
  15 //
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "pre-RA-sched"
  19 #include "ScheduleDAGSDNodes.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/SchedulerRegistry.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  28 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  29 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
  30 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
  31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  32 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  34 #include <climits>
  35 using namespace llvm;
  36
  37 STATISTIC(NumBacktracks, "Number of times scheduler backtracked");
  38 STATISTIC(NumUnfolds,    "Number of nodes unfolded");
  39 STATISTIC(NumDups,       "Number of duplicated nodes");
  40 STATISTIC(NumPRCopies,   "Number of physical register copies");
  41
  42 static RegisterScheduler
  43   burrListDAGScheduler("list-burr",
  44                        "Bottom-up register reduction list scheduling",
  45                        createBURRListDAGScheduler);
  46 static RegisterScheduler
  47   tdrListrDAGScheduler("list-tdrr",
  48                        "Top-down register reduction list scheduling",
  49                        createTDRRListDAGScheduler);
  50
  51 namespace {
  52 //===----------------------------------------------------------------------===//
  53 /// ScheduleDAGRRList - The actual register reduction list scheduler
  54 /// implementation.  This supports both top-down and bottom-up scheduling.
  55 ///
  56 class ScheduleDAGRRList : public ScheduleDAGSDNodes {
  57 private:
  58   /// isBottomUp - This is true if the scheduling problem is bottom-up, false if
  59   /// it is top-down.
  60   bool isBottomUp;
  61
  62   /// AvailableQueue - The priority queue to use for the available SUnits.
  63   SchedulingPriorityQueue *AvailableQueue;
  64
  65   /// LiveRegDefs - A set of physical registers and their definition
  66   /// that are "live". These nodes must be scheduled before any other nodes that
  67   /// modifies the registers can be scheduled.
  68   unsigned NumLiveRegs;
  69   std::vector<SUnit*> LiveRegDefs;
  70   std::vector<unsigned> LiveRegCycles;
  71
  72   /// Topo - A topological ordering for SUnits which permits fast IsReachable
  73   /// and similar queries.
  74   ScheduleDAGTopologicalSort Topo;
  75
  76 public:
  77   ScheduleDAGRRList(MachineFunction &mf,
  78                     bool isbottomup,
  79                     SchedulingPriorityQueue *availqueue)
  80     : ScheduleDAGSDNodes(mf), isBottomUp(isbottomup),
  81       AvailableQueue(availqueue), Topo(SUnits) {
  82     }
  83
  84   ~ScheduleDAGRRList() {
  85     delete AvailableQueue;
  86   }
  87
  88   void Schedule();
  89
  90   /// IsReachable - Checks if SU is reachable from TargetSU.
  91   bool IsReachable(const SUnit *SU, const SUnit *TargetSU) {
  92     return Topo.IsReachable(SU, TargetSU);
  93   }
  94
  95   /// WillCreateCycle - Returns true if adding an edge from SU to TargetSU will
  96   /// create a cycle.
  97   bool WillCreateCycle(SUnit *SU, SUnit *TargetSU) {
  98     return Topo.WillCreateCycle(SU, TargetSU);
  99   }
 100
 101   /// AddPred - adds a predecessor edge to SUnit SU.
 102   /// This returns true if this is a new predecessor.
 103   /// Updates the topological ordering if required.
 104   void AddPred(SUnit *SU, const SDep &D) {
 105     Topo.AddPred(SU, D.getSUnit());
 106     SU->addPred(D);
 107   }
 108
 109   /// RemovePred - removes a predecessor edge from SUnit SU.
 110   /// This returns true if an edge was removed.
 111   /// Updates the topological ordering if required.
 112   void RemovePred(SUnit *SU, const SDep &D) {
 113     Topo.RemovePred(SU, D.getSUnit());
 114     SU->removePred(D);
 115   }
 116
 117 private:
 118   void ReleasePred(SUnit *SU, const SDep *PredEdge);
 119   void ReleasePredecessors(SUnit *SU, unsigned CurCycle);
 120   void ReleaseSucc(SUnit *SU, const SDep *SuccEdge);
 121   void ReleaseSuccessors(SUnit *SU);
 122   void CapturePred(SDep *PredEdge);
 123   void ScheduleNodeBottomUp(SUnit*, unsigned);
 124   void ScheduleNodeTopDown(SUnit*, unsigned);
 125   void UnscheduleNodeBottomUp(SUnit*);
 126   void BacktrackBottomUp(SUnit*, unsigned, unsigned&);
 127   SUnit *CopyAndMoveSuccessors(SUnit*);
 128   void InsertCopiesAndMoveSuccs(SUnit*, unsigned,
 129                                 const TargetRegisterClass*,
 130                                 const TargetRegisterClass*,
 131                                 SmallVector<SUnit*, 2>&);
 132   bool DelayForLiveRegsBottomUp(SUnit*, SmallVector<unsigned, 4>&);
 133   void ListScheduleTopDown();
 134   void ListScheduleBottomUp();
 135
 136
 137   /// CreateNewSUnit - Creates a new SUnit and returns a pointer to it.
 138   /// Updates the topological ordering if required.
 139   SUnit *CreateNewSUnit(SDNode *N) {
 140     unsigned NumSUnits = SUnits.size();
 141     SUnit *NewNode = NewSUnit(N);
 142     // Update the topological ordering.
 143     if (NewNode->NodeNum >= NumSUnits)
 144       Topo.InitDAGTopologicalSorting();
 145     return NewNode;
 146   }
 147
 148   /// CreateClone - Creates a new SUnit from an existing one.
 149   /// Updates the topological ordering if required.
 150   SUnit *CreateClone(SUnit *N) {
 151     unsigned NumSUnits = SUnits.size();
 152     SUnit *NewNode = Clone(N);
 153     // Update the topological ordering.
 154     if (NewNode->NodeNum >= NumSUnits)
 155       Topo.InitDAGTopologicalSorting();
 156     return NewNode;
 157   }
 158
 159   /// ForceUnitLatencies - Return true, since register-pressure-reducing
 160   /// scheduling doesn't need actual latency information.
 161   bool ForceUnitLatencies() const { return true; }
 162 };
 163 }  // end anonymous namespace
 164
 165
 166 /// Schedule - Schedule the DAG using list scheduling.
 167 void ScheduleDAGRRList::Schedule() {
 168   DEBUG(errs() << "********** List Scheduling **********\n");
 169
 170   NumLiveRegs = 0;
 171   LiveRegDefs.resize(TRI->getNumRegs(), NULL);
 172   LiveRegCycles.resize(TRI->getNumRegs(), 0);
 173
 174   // Build the scheduling graph.
 175   BuildSchedGraph(NULL);
 176
 177   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
 178           SUnits[su].dumpAll(this));
 179   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
 180
 181   AvailableQueue->initNodes(SUnits);
 182
 183   // Execute the actual scheduling loop Top-Down or Bottom-Up as appropriate.
 184   if (isBottomUp)
 185     ListScheduleBottomUp();
 186   else
 187     ListScheduleTopDown();
 188
 189   AvailableQueue->releaseState();
 190 }
 191
 192 //===----------------------------------------------------------------------===//
 193 //  Bottom-Up Scheduling
 194 //===----------------------------------------------------------------------===//
 195
 196 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. Add it to
 197 /// the AvailableQueue if the count reaches zero. Also update its cycle bound.
 198 void ScheduleDAGRRList::ReleasePred(SUnit *SU, const SDep *PredEdge) {
 199   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
 200
 201 #ifndef NDEBUG
 202   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
 203     errs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
 204     PredSU->dump(this);
 205     errs() << " has been released too many times!\n";
 206     llvm_unreachable(0);
 207   }
 208 #endif
 209   --PredSU->NumSuccsLeft;
 210
 211   // If all the node's successors are scheduled, this node is ready
 212   // to be scheduled. Ignore the special EntrySU node.
 213   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU) {
 214     PredSU->isAvailable = true;
 215     AvailableQueue->push(PredSU);
 216   }
 217 }
 218
 219 void ScheduleDAGRRList::ReleasePredecessors(SUnit *SU, unsigned CurCycle) {
 220   // Bottom up: release predecessors
 221   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
 222        I != E; ++I) {
 223     ReleasePred(SU, &*I);
 224     if (I->isAssignedRegDep()) {
 225       // This is a physical register dependency and it's impossible or
 226       // expensive to copy the register. Make sure nothing that can
 227       // clobber the register is scheduled between the predecessor and
 228       // this node.
 229       if (!LiveRegDefs[I->getReg()]) {
 230         ++NumLiveRegs;
 231         LiveRegDefs[I->getReg()] = I->getSUnit();
 232         LiveRegCycles[I->getReg()] = CurCycle;
 233       }
 234     }
 235   }
 236 }
 237
 238 /// ScheduleNodeBottomUp - Add the node to the schedule. Decrement the pending
 239 /// count of its predecessors. If a predecessor pending count is zero, add it to
 240 /// the Available queue.
 241 void ScheduleDAGRRList::ScheduleNodeBottomUp(SUnit *SU, unsigned CurCycle) {
 242   DEBUG(errs() << "*** Scheduling [" << CurCycle << "]: ");
 243   DEBUG(SU->dump(this));
 244
 245   assert(CurCycle >= SU->getHeight() && "Node scheduled below its height!");
 246   SU->setHeightToAtLeast(CurCycle);
 247   Sequence.push_back(SU);
 248
 249   ReleasePredecessors(SU, CurCycle);
 250
 251   // Release all the implicit physical register defs that are live.
 252   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 253        I != E; ++I) {
 254     if (I->isAssignedRegDep()) {
 255       if (LiveRegCycles[I->getReg()] == I->getSUnit()->getHeight()) {
 256         assert(NumLiveRegs > 0 && "NumLiveRegs is already zero!");
 257         assert(LiveRegDefs[I->getReg()] == SU &&
 258                "Physical register dependency violated?");
 259         --NumLiveRegs;
 260         LiveRegDefs[I->getReg()] = NULL;
 261         LiveRegCycles[I->getReg()] = 0;
 262       }
 263     }
 264   }
 265
 266   SU->isScheduled = true;
 267   AvailableQueue->ScheduledNode(SU);
 268 }
 269
 270 /// CapturePred - This does the opposite of ReleasePred. Since SU is being
 271 /// unscheduled, incrcease the succ left count of its predecessors. Remove
 272 /// them from AvailableQueue if necessary.
 273 void ScheduleDAGRRList::CapturePred(SDep *PredEdge) {
 274   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
 275   if (PredSU->isAvailable) {
 276     PredSU->isAvailable = false;
 277     if (!PredSU->isPending)
 278       AvailableQueue->remove(PredSU);
 279   }
 280
 281   assert(PredSU->NumSuccsLeft < UINT_MAX && "NumSuccsLeft will overflow!");
 282   ++PredSU->NumSuccsLeft;
 283 }
 284
 285 /// UnscheduleNodeBottomUp - Remove the node from the schedule, update its and
 286 /// its predecessor states to reflect the change.
 287 void ScheduleDAGRRList::UnscheduleNodeBottomUp(SUnit *SU) {
 288   DEBUG(errs() << "*** Unscheduling [" << SU->getHeight() << "]: ");
 289   DEBUG(SU->dump(this));
 290
 291   AvailableQueue->UnscheduledNode(SU);
 292
 293   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
 294        I != E; ++I) {
 295     CapturePred(&*I);
 296     if (I->isAssignedRegDep() && SU->getHeight() == LiveRegCycles[I->getReg()]) {
 297       assert(NumLiveRegs > 0 && "NumLiveRegs is already zero!");
 298       assert(LiveRegDefs[I->getReg()] == I->getSUnit() &&
 299              "Physical register dependency violated?");
 300       --NumLiveRegs;
 301       LiveRegDefs[I->getReg()] = NULL;
 302       LiveRegCycles[I->getReg()] = 0;
 303     }
 304   }
 305
 306   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 307        I != E; ++I) {
 308     if (I->isAssignedRegDep()) {
 309       if (!LiveRegDefs[I->getReg()]) {
 310         LiveRegDefs[I->getReg()] = SU;
 311         ++NumLiveRegs;
 312       }
 313       if (I->getSUnit()->getHeight() < LiveRegCycles[I->getReg()])
 314         LiveRegCycles[I->getReg()] = I->getSUnit()->getHeight();
 315     }
 316   }
 317
 318   SU->setHeightDirty();
 319   SU->isScheduled = false;
 320   SU->isAvailable = true;
 321   AvailableQueue->push(SU);
 322 }
 323
 324 /// BacktrackBottomUp - Backtrack scheduling to a previous cycle specified in
 325 /// BTCycle in order to schedule a specific node.
 326 void ScheduleDAGRRList::BacktrackBottomUp(SUnit *SU, unsigned BtCycle,
 327                                           unsigned &CurCycle) {
 328   SUnit *OldSU = NULL;
 329   while (CurCycle > BtCycle) {
 330     OldSU = Sequence.back();
 331     Sequence.pop_back();
 332     if (SU->isSucc(OldSU))
 333       // Don't try to remove SU from AvailableQueue.
 334       SU->isAvailable = false;
 335     UnscheduleNodeBottomUp(OldSU);
 336     --CurCycle;
 337   }
 338
 339   assert(!SU->isSucc(OldSU) && "Something is wrong!");
 340
 341   ++NumBacktracks;
 342 }
 343
 344 /// CopyAndMoveSuccessors - Clone the specified node and move its scheduled
 345 /// successors to the newly created node.
 346 SUnit *ScheduleDAGRRList::CopyAndMoveSuccessors(SUnit *SU) {
 347   if (SU->getNode()->getFlaggedNode())
 348     return NULL;
 349
 350   SDNode *N = SU->getNode();
 351   if (!N)
 352     return NULL;
 353
 354   SUnit *NewSU;
 355   bool TryUnfold = false;
 356   for (unsigned i = 0, e = N->getNumValues(); i != e; ++i) {
 357     EVT VT = N->getValueType(i);
 358     if (VT == MVT::Flag)
 359       return NULL;
 360     else if (VT == MVT::Other)
 361       TryUnfold = true;
 362   }
 363   for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 364     const SDValue &Op = N->getOperand(i);
 365     EVT VT = Op.getNode()->getValueType(Op.getResNo());
 366     if (VT == MVT::Flag)
 367       return NULL;
 368   }
 369
 370   if (TryUnfold) {
 371     SmallVector<SDNode*, 2> NewNodes;
 372     if (!TII->unfoldMemoryOperand(*DAG, N, NewNodes))
 373       return NULL;
 374
 375     DEBUG(errs() << "Unfolding SU # " << SU->NodeNum << "\n");
 376     assert(NewNodes.size() == 2 && "Expected a load folding node!");
 377
 378     N = NewNodes[1];
 379     SDNode *LoadNode = NewNodes[0];
 380     unsigned NumVals = N->getNumValues();
 381     unsigned OldNumVals = SU->getNode()->getNumValues();
 382     for (unsigned i = 0; i != NumVals; ++i)
 383       DAG->ReplaceAllUsesOfValueWith(SDValue(SU->getNode(), i), SDValue(N, i));
 384     DAG->ReplaceAllUsesOfValueWith(SDValue(SU->getNode(), OldNumVals-1),
 385                                    SDValue(LoadNode, 1));
 386
 387     // LoadNode may already exist. This can happen when there is another
 388     // load from the same location and producing the same type of value
 389     // but it has different alignment or volatileness.
 390     bool isNewLoad = true;
 391     SUnit *LoadSU;
 392     if (LoadNode->getNodeId() != -1) {
 393       LoadSU = &SUnits[LoadNode->getNodeId()];
 394       isNewLoad = false;
 395     } else {
 396       LoadSU = CreateNewSUnit(LoadNode);
 397       LoadNode->setNodeId(LoadSU->NodeNum);
 398       ComputeLatency(LoadSU);
 399     }
 400
 401     SUnit *NewSU = CreateNewSUnit(N);
 402     assert(N->getNodeId() == -1 && "Node already inserted!");
 403     N->setNodeId(NewSU->NodeNum);
 404
 405     const TargetInstrDesc &TID = TII->get(N->getMachineOpcode());
 406     for (unsigned i = 0; i != TID.getNumOperands(); ++i) {
 407       if (TID.getOperandConstraint(i, TOI::TIED_TO) != -1) {
 408         NewSU->isTwoAddress = true;
 409         break;
 410       }
 411     }
 412     if (TID.isCommutable())
 413       NewSU->isCommutable = true;
 414     ComputeLatency(NewSU);
 415
 416     // Record all the edges to and from the old SU, by category.
 417     SmallVector<SDep, 4> ChainPreds;
 418     SmallVector<SDep, 4> ChainSuccs;
 419     SmallVector<SDep, 4> LoadPreds;
 420     SmallVector<SDep, 4> NodePreds;
 421     SmallVector<SDep, 4> NodeSuccs;
 422     for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
 423          I != E; ++I) {
 424       if (I->isCtrl())
 425         ChainPreds.push_back(*I);
 426       else if (I->getSUnit()->getNode() &&
 427                I->getSUnit()->getNode()->isOperandOf(LoadNode))
 428         LoadPreds.push_back(*I);
 429       else
 430         NodePreds.push_back(*I);
 431     }
 432     for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 433          I != E; ++I) {
 434       if (I->isCtrl())
 435         ChainSuccs.push_back(*I);
 436       else
 437         NodeSuccs.push_back(*I);
 438     }
 439
 440     // Now assign edges to the newly-created nodes.
 441     for (unsigned i = 0, e = ChainPreds.size(); i != e; ++i) {
 442       const SDep &Pred = ChainPreds[i];
 443       RemovePred(SU, Pred);
 444       if (isNewLoad)
 445         AddPred(LoadSU, Pred);
 446     }
 447     for (unsigned i = 0, e = LoadPreds.size(); i != e; ++i) {
 448       const SDep &Pred = LoadPreds[i];
 449       RemovePred(SU, Pred);
 450       if (isNewLoad)
 451         AddPred(LoadSU, Pred);
 452     }
 453     for (unsigned i = 0, e = NodePreds.size(); i != e; ++i) {
 454       const SDep &Pred = NodePreds[i];
 455       RemovePred(SU, Pred);
 456       AddPred(NewSU, Pred);
 457     }
 458     for (unsigned i = 0, e = NodeSuccs.size(); i != e; ++i) {
 459       SDep D = NodeSuccs[i];
 460       SUnit *SuccDep = D.getSUnit();
 461       D.setSUnit(SU);
 462       RemovePred(SuccDep, D);
 463       D.setSUnit(NewSU);
 464       AddPred(SuccDep, D);
 465     }
 466     for (unsigned i = 0, e = ChainSuccs.size(); i != e; ++i) {
 467       SDep D = ChainSuccs[i];
 468       SUnit *SuccDep = D.getSUnit();
 469       D.setSUnit(SU);
 470       RemovePred(SuccDep, D);
 471       if (isNewLoad) {
 472         D.setSUnit(LoadSU);
 473         AddPred(SuccDep, D);
 474       }
 475     }
 476
 477     // Add a data dependency to reflect that NewSU reads the value defined
 478     // by LoadSU.
 479     AddPred(NewSU, SDep(LoadSU, SDep::Data, LoadSU->Latency));
 480
 481     if (isNewLoad)
 482       AvailableQueue->addNode(LoadSU);
 483     AvailableQueue->addNode(NewSU);
 484
 485     ++NumUnfolds;
 486
 487     if (NewSU->NumSuccsLeft == 0) {
 488       NewSU->isAvailable = true;
 489       return NewSU;
 490     }
 491     SU = NewSU;
 492   }
 493
 494   DEBUG(errs() << "Duplicating SU # " << SU->NodeNum << "\n");
 495   NewSU = CreateClone(SU);
 496
 497   // New SUnit has the exact same predecessors.
 498   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
 499        I != E; ++I)
 500     if (!I->isArtificial())
 501       AddPred(NewSU, *I);
 502
 503   // Only copy scheduled successors. Cut them from old node's successor
 504   // list and move them over.
 505   SmallVector<std::pair<SUnit *, SDep>, 4> DelDeps;
 506   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 507        I != E; ++I) {
 508     if (I->isArtificial())
 509       continue;
 510     SUnit *SuccSU = I->getSUnit();
 511     if (SuccSU->isScheduled) {
 512       SDep D = *I;
 513       D.setSUnit(NewSU);
 514       AddPred(SuccSU, D);
 515       D.setSUnit(SU);
 516       DelDeps.push_back(std::make_pair(SuccSU, D));
 517     }
 518   }
 519   for (unsigned i = 0, e = DelDeps.size(); i != e; ++i)
 520     RemovePred(DelDeps[i].first, DelDeps[i].second);
 521
 522   AvailableQueue->updateNode(SU);
 523   AvailableQueue->addNode(NewSU);
 524
 525   ++NumDups;
 526   return NewSU;
 527 }
 528
 529 /// InsertCopiesAndMoveSuccs - Insert register copies and move all
 530 /// scheduled successors of the given SUnit to the last copy.
 531 void ScheduleDAGRRList::InsertCopiesAndMoveSuccs(SUnit *SU, unsigned Reg,
 532                                                const TargetRegisterClass *DestRC,
 533                                                const TargetRegisterClass *SrcRC,
 534                                                SmallVector<SUnit*, 2> &Copies) {
 535   SUnit *CopyFromSU = CreateNewSUnit(NULL);
 536   CopyFromSU->CopySrcRC = SrcRC;
 537   CopyFromSU->CopyDstRC = DestRC;
 538
 539   SUnit *CopyToSU = CreateNewSUnit(NULL);
 540   CopyToSU->CopySrcRC = DestRC;
 541   CopyToSU->CopyDstRC = SrcRC;
 542
 543   // Only copy scheduled successors. Cut them from old node's successor
 544   // list and move them over.
 545   SmallVector<std::pair<SUnit *, SDep>, 4> DelDeps;
 546   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 547        I != E; ++I) {
 548     if (I->isArtificial())
 549       continue;
 550     SUnit *SuccSU = I->getSUnit();
 551     if (SuccSU->isScheduled) {
 552       SDep D = *I;
 553       D.setSUnit(CopyToSU);
 554       AddPred(SuccSU, D);
 555       DelDeps.push_back(std::make_pair(SuccSU, *I));
 556     }
 557   }
 558   for (unsigned i = 0, e = DelDeps.size(); i != e; ++i)
 559     RemovePred(DelDeps[i].first, DelDeps[i].second);
 560
 561   AddPred(CopyFromSU, SDep(SU, SDep::Data, SU->Latency, Reg));
 562   AddPred(CopyToSU, SDep(CopyFromSU, SDep::Data, CopyFromSU->Latency, 0));
 563
 564   AvailableQueue->updateNode(SU);
 565   AvailableQueue->addNode(CopyFromSU);
 566   AvailableQueue->addNode(CopyToSU);
 567   Copies.push_back(CopyFromSU);
 568   Copies.push_back(CopyToSU);
 569
 570   ++NumPRCopies;
 571 }
 572
 573 /// getPhysicalRegisterVT - Returns the ValueType of the physical register
 574 /// definition of the specified node.
 575 /// FIXME: Move to SelectionDAG?
 576 static EVT getPhysicalRegisterVT(SDNode *N, unsigned Reg,
 577                                  const TargetInstrInfo *TII) {
 578   const TargetInstrDesc &TID = TII->get(N->getMachineOpcode());
 579   assert(TID.ImplicitDefs && "Physical reg def must be in implicit def list!");
 580   unsigned NumRes = TID.getNumDefs();
 581   for (const unsigned *ImpDef = TID.getImplicitDefs(); *ImpDef; ++ImpDef) {
 582     if (Reg == *ImpDef)
 583       break;
 584     ++NumRes;
 585   }
 586   return N->getValueType(NumRes);
 587 }
 588
 589 /// CheckForLiveRegDef - Return true and update live register vector if the
 590 /// specified register def of the specified SUnit clobbers any "live" registers.
 591 static bool CheckForLiveRegDef(SUnit *SU, unsigned Reg,
 592                                std::vector<SUnit*> &LiveRegDefs,
 593                                SmallSet<unsigned, 4> &RegAdded,
 594                                SmallVector<unsigned, 4> &LRegs,
 595                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
 596   bool Added = false;
 597   if (LiveRegDefs[Reg] && LiveRegDefs[Reg] != SU) {
 598     if (RegAdded.insert(Reg)) {
 599       LRegs.push_back(Reg);
 600       Added = true;
 601     }
 602   }
 603   for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias)
 604     if (LiveRegDefs[*Alias] && LiveRegDefs[*Alias] != SU) {
 605       if (RegAdded.insert(*Alias)) {
 606         LRegs.push_back(*Alias);
 607         Added = true;
 608       }
 609     }
 610   return Added;
 611 }
 612
 613 /// DelayForLiveRegsBottomUp - Returns true if it is necessary to delay
 614 /// scheduling of the given node to satisfy live physical register dependencies.
 615 /// If the specific node is the last one that's available to schedule, do
 616 /// whatever is necessary (i.e. backtracking or cloning) to make it possible.
 617 bool ScheduleDAGRRList::DelayForLiveRegsBottomUp(SUnit *SU,
 618                                                  SmallVector<unsigned, 4> &LRegs){
 619   if (NumLiveRegs == 0)
 620     return false;
 621
 622   SmallSet<unsigned, 4> RegAdded;
 623   // If this node would clobber any "live" register, then it's not ready.
 624   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
 625        I != E; ++I) {
 626     if (I->isAssignedRegDep())
 627       CheckForLiveRegDef(I->getSUnit(), I->getReg(), LiveRegDefs,
 628                          RegAdded, LRegs, TRI);
 629   }
 630
 631   for (SDNode *Node = SU->getNode(); Node; Node = Node->getFlaggedNode()) {
 632     if (Node->getOpcode() == ISD::INLINEASM) {
 633       // Inline asm can clobber physical defs.
 634       unsigned NumOps = Node->getNumOperands();
 635       if (Node->getOperand(NumOps-1).getValueType() == MVT::Flag)
 636         --NumOps;  // Ignore the flag operand.
 637
 638       for (unsigned i = 2; i != NumOps;) {
 639         unsigned Flags =
 640           cast<ConstantSDNode>(Node->getOperand(i))->getZExtValue();
 641         unsigned NumVals = (Flags & 0xffff) >> 3;
 642
 643         ++i; // Skip the ID value.
 644         if ((Flags & 7) == 2 || (Flags & 7) == 6) {
 645           // Check for def of register or earlyclobber register.
 646           for (; NumVals; --NumVals, ++i) {
 647             unsigned Reg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(i))->getReg();
 648             if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg))
 649               CheckForLiveRegDef(SU, Reg, LiveRegDefs, RegAdded, LRegs, TRI);
 650           }
 651         } else
 652           i += NumVals;
 653       }
 654       continue;
 655     }
 656
 657     if (!Node->isMachineOpcode())
 658       continue;
 659     const TargetInstrDesc &TID = TII->get(Node->getMachineOpcode());
 660     if (!TID.ImplicitDefs)
 661       continue;
 662     for (const unsigned *Reg = TID.ImplicitDefs; *Reg; ++Reg)
 663       CheckForLiveRegDef(SU, *Reg, LiveRegDefs, RegAdded, LRegs, TRI);
 664   }
 665   return !LRegs.empty();
 666 }
 667
 668
 669 /// ListScheduleBottomUp - The main loop of list scheduling for bottom-up
 670 /// schedulers.
 671 void ScheduleDAGRRList::ListScheduleBottomUp() {
 672   unsigned CurCycle = 0;
 673
 674   // Release any predecessors of the special Exit node.
 675   ReleasePredecessors(&ExitSU, CurCycle);
 676
 677   // Add root to Available queue.
 678   if (!SUnits.empty()) {
 679     SUnit *RootSU = &SUnits[DAG->getRoot().getNode()->getNodeId()];
 680     assert(RootSU->Succs.empty() && "Graph root shouldn't have successors!");
 681     RootSU->isAvailable = true;
 682     AvailableQueue->push(RootSU);
 683   }
 684
 685   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
 686   // priority. If it is not ready put it back.  Schedule the node.
 687   SmallVector<SUnit*, 4> NotReady;
 688   DenseMap<SUnit*, SmallVector<unsigned, 4> > LRegsMap;
 689   Sequence.reserve(SUnits.size());
 690   while (!AvailableQueue->empty()) {
 691     bool Delayed = false;
 692     LRegsMap.clear();
 693     SUnit *CurSU = AvailableQueue->pop();
 694     while (CurSU) {
 695       SmallVector<unsigned, 4> LRegs;
 696       if (!DelayForLiveRegsBottomUp(CurSU, LRegs))
 697         break;
 698       Delayed = true;
 699       LRegsMap.insert(std::make_pair(CurSU, LRegs));
 700
 701       CurSU->isPending = true;  // This SU is not in AvailableQueue right now.
 702       NotReady.push_back(CurSU);
 703       CurSU = AvailableQueue->pop();
 704     }
 705
 706     // All candidates are delayed due to live physical reg dependencies.
 707     // Try backtracking, code duplication, or inserting cross class copies
 708     // to resolve it.
 709     if (Delayed && !CurSU) {
 710       for (unsigned i = 0, e = NotReady.size(); i != e; ++i) {
 711         SUnit *TrySU = NotReady[i];
 712         SmallVector<unsigned, 4> &LRegs = LRegsMap[TrySU];
 713
 714         // Try unscheduling up to the point where it's safe to schedule
 715         // this node.
 716         unsigned LiveCycle = CurCycle;
 717         for (unsigned j = 0, ee = LRegs.size(); j != ee; ++j) {
 718           unsigned Reg = LRegs[j];
 719           unsigned LCycle = LiveRegCycles[Reg];
 720           LiveCycle = std::min(LiveCycle, LCycle);
 721         }
 722         SUnit *OldSU = Sequence[LiveCycle];
 723         if (!WillCreateCycle(TrySU, OldSU))  {
 724           BacktrackBottomUp(TrySU, LiveCycle, CurCycle);
 725           // Force the current node to be scheduled before the node that
 726           // requires the physical reg dep.
 727           if (OldSU->isAvailable) {
 728             OldSU->isAvailable = false;
 729             AvailableQueue->remove(OldSU);
 730           }
 731           AddPred(TrySU, SDep(OldSU, SDep::Order, /*Latency=*/1,
 732                               /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/false,
 733                               /*isMustAlias=*/false, /*isArtificial=*/true));
 734           // If one or more successors has been unscheduled, then the current
 735           // node is no longer avaialable. Schedule a successor that's now
 736           // available instead.
 737           if (!TrySU->isAvailable)
 738             CurSU = AvailableQueue->pop();
 739           else {
 740             CurSU = TrySU;
 741             TrySU->isPending = false;
 742             NotReady.erase(NotReady.begin()+i);
 743           }
 744           break;
 745         }
 746       }
 747
 748       if (!CurSU) {
 749         // Can't backtrack. If it's too expensive to copy the value, then try
 750         // duplicate the nodes that produces these "too expensive to copy"
 751         // values to break the dependency. In case even that doesn't work,
 752         // insert cross class copies.
 753         // If it's not too expensive, i.e. cost != -1, issue copies.
 754         SUnit *TrySU = NotReady[0];
 755         SmallVector<unsigned, 4> &LRegs = LRegsMap[TrySU];
 756         assert(LRegs.size() == 1 && "Can't handle this yet!");
 757         unsigned Reg = LRegs[0];
 758         SUnit *LRDef = LiveRegDefs[Reg];
 759         EVT VT = getPhysicalRegisterVT(LRDef->getNode(), Reg, TII);
 760         const TargetRegisterClass *RC =
 761           TRI->getPhysicalRegisterRegClass(Reg, VT);
 762         const TargetRegisterClass *DestRC = TRI->getCrossCopyRegClass(RC);
 763
 764         // If cross copy register class is null, then it must be possible copy
 765         // the value directly. Do not try duplicate the def.
 766         SUnit *NewDef = 0;
 767         if (DestRC)
 768           NewDef = CopyAndMoveSuccessors(LRDef);
 769         else
 770           DestRC = RC;
 771         if (!NewDef) {
 772           // Issue copies, these can be expensive cross register class copies.
 773           SmallVector<SUnit*, 2> Copies;
 774           InsertCopiesAndMoveSuccs(LRDef, Reg, DestRC, RC, Copies);
 775           DEBUG(errs() << "Adding an edge from SU #" << TrySU->NodeNum
 776                        << " to SU #" << Copies.front()->NodeNum << "\n");
 777           AddPred(TrySU, SDep(Copies.front(), SDep::Order, /*Latency=*/1,
 778                               /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/false,
 779                               /*isMustAlias=*/false,
 780                               /*isArtificial=*/true));
 781           NewDef = Copies.back();
 782         }
 783
 784         DEBUG(errs() << "Adding an edge from SU #" << NewDef->NodeNum
 785                      << " to SU #" << TrySU->NodeNum << "\n");
 786         LiveRegDefs[Reg] = NewDef;
 787         AddPred(NewDef, SDep(TrySU, SDep::Order, /*Latency=*/1,
 788                              /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/false,
 789                              /*isMustAlias=*/false,
 790                              /*isArtificial=*/true));
 791         TrySU->isAvailable = false;
 792         CurSU = NewDef;
 793       }
 794
 795       assert(CurSU && "Unable to resolve live physical register dependencies!");
 796     }
 797
 798     // Add the nodes that aren't ready back onto the available list.
 799     for (unsigned i = 0, e = NotReady.size(); i != e; ++i) {
 800       NotReady[i]->isPending = false;
 801       // May no longer be available due to backtracking.
 802       if (NotReady[i]->isAvailable)
 803         AvailableQueue->push(NotReady[i]);
 804     }
 805     NotReady.clear();
 806
 807     if (CurSU)
 808       ScheduleNodeBottomUp(CurSU, CurCycle);
 809     ++CurCycle;
 810   }
 811
 812   // Reverse the order if it is bottom up.
 813   std::reverse(Sequence.begin(), Sequence.end());
 814
 815 #ifndef NDEBUG
 816   VerifySchedule(isBottomUp);
 817 #endif
 818 }
 819
 820 //===----------------------------------------------------------------------===//
 821 //  Top-Down Scheduling
 822 //===----------------------------------------------------------------------===//
 823
 824 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. Add it to
 825 /// the AvailableQueue if the count reaches zero. Also update its cycle bound.
 826 void ScheduleDAGRRList::ReleaseSucc(SUnit *SU, const SDep *SuccEdge) {
 827   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
 828
 829 #ifndef NDEBUG
 830   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
 831     errs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
 832     SuccSU->dump(this);
 833     errs() << " has been released too many times!\n";
 834     llvm_unreachable(0);
 835   }
 836 #endif
 837   --SuccSU->NumPredsLeft;
 838
 839   // If all the node's predecessors are scheduled, this node is ready
 840   // to be scheduled. Ignore the special ExitSU node.
 841   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU) {
 842     SuccSU->isAvailable = true;
 843     AvailableQueue->push(SuccSU);
 844   }
 845 }
 846
 847 void ScheduleDAGRRList::ReleaseSuccessors(SUnit *SU) {
 848   // Top down: release successors
 849   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 850        I != E; ++I) {
 851     assert(!I->isAssignedRegDep() &&
 852            "The list-tdrr scheduler doesn't yet support physreg dependencies!");
 853
 854     ReleaseSucc(SU, &*I);
 855   }
 856 }
 857
 858 /// ScheduleNodeTopDown - Add the node to the schedule. Decrement the pending
 859 /// count of its successors. If a successor pending count is zero, add it to
 860 /// the Available queue.
 861 void ScheduleDAGRRList::ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle) {
 862   DEBUG(errs() << "*** Scheduling [" << CurCycle << "]: ");
 863   DEBUG(SU->dump(this));
 864
 865   assert(CurCycle >= SU->getDepth() && "Node scheduled above its depth!");
 866   SU->setDepthToAtLeast(CurCycle);
 867   Sequence.push_back(SU);
 868
 869   ReleaseSuccessors(SU);
 870   SU->isScheduled = true;
 871   AvailableQueue->ScheduledNode(SU);
 872 }
 873
 874 /// ListScheduleTopDown - The main loop of list scheduling for top-down
 875 /// schedulers.
 876 void ScheduleDAGRRList::ListScheduleTopDown() {
 877   unsigned CurCycle = 0;
 878
 879   // Release any successors of the special Entry node.
 880   ReleaseSuccessors(&EntrySU);
 881
 882   // All leaves to Available queue.
 883   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 884     // It is available if it has no predecessors.
 885     if (SUnits[i].Preds.empty()) {
 886       AvailableQueue->push(&SUnits[i]);
 887       SUnits[i].isAvailable = true;
 888     }
 889   }
 890
 891   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
 892   // priority. If it is not ready put it back.  Schedule the node.
 893   Sequence.reserve(SUnits.size());
 894   while (!AvailableQueue->empty()) {
 895     SUnit *CurSU = AvailableQueue->pop();
 896
 897     if (CurSU)
 898       ScheduleNodeTopDown(CurSU, CurCycle);
 899     ++CurCycle;
 900   }
 901
 902 #ifndef NDEBUG
 903   VerifySchedule(isBottomUp);
 904 #endif
 905 }
 906
 907
 908 //===----------------------------------------------------------------------===//
 909 //                RegReductionPriorityQueue Implementation
 910 //===----------------------------------------------------------------------===//
 911 //
 912 // This is a SchedulingPriorityQueue that schedules using Sethi Ullman numbers
 913 // to reduce register pressure.
 914 //
 915 namespace {
 916   template<class SF>
 917   class RegReductionPriorityQueue;
 918
 919   /// Sorting functions for the Available queue.
 920   struct bu_ls_rr_sort : public std::binary_function<SUnit*, SUnit*, bool> {
 921     RegReductionPriorityQueue<bu_ls_rr_sort> *SPQ;
 922     bu_ls_rr_sort(RegReductionPriorityQueue<bu_ls_rr_sort> *spq) : SPQ(spq) {}
 923     bu_ls_rr_sort(const bu_ls_rr_sort &RHS) : SPQ(RHS.SPQ) {}
 924
 925     bool operator()(const SUnit* left, const SUnit* right) const;
 926   };
 927
 928   struct td_ls_rr_sort : public std::binary_function<SUnit*, SUnit*, bool> {
 929     RegReductionPriorityQueue<td_ls_rr_sort> *SPQ;
 930     td_ls_rr_sort(RegReductionPriorityQueue<td_ls_rr_sort> *spq) : SPQ(spq) {}
 931     td_ls_rr_sort(const td_ls_rr_sort &RHS) : SPQ(RHS.SPQ) {}
 932
 933     bool operator()(const SUnit* left, const SUnit* right) const;
 934   };
 935 }  // end anonymous namespace
 936
 937 /// CalcNodeSethiUllmanNumber - Compute Sethi Ullman number.
 938 /// Smaller number is the higher priority.
 939 static unsigned
 940 CalcNodeSethiUllmanNumber(const SUnit *SU, std::vector<unsigned> &SUNumbers) {
 941   unsigned &SethiUllmanNumber = SUNumbers[SU->NodeNum];
 942   if (SethiUllmanNumber != 0)
 943     return SethiUllmanNumber;
 944
 945   unsigned Extra = 0;
 946   for (SUnit::const_pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
 947        I != E; ++I) {
 948     if (I->isCtrl()) continue;  // ignore chain preds
 949     SUnit *PredSU = I->getSUnit();
 950     unsigned PredSethiUllman = CalcNodeSethiUllmanNumber(PredSU, SUNumbers);
 951     if (PredSethiUllman > SethiUllmanNumber) {
 952       SethiUllmanNumber = PredSethiUllman;
 953       Extra = 0;
 954     } else if (PredSethiUllman == SethiUllmanNumber)
 955       ++Extra;
 956   }
 957
 958   SethiUllmanNumber += Extra;
 959
 960   if (SethiUllmanNumber == 0)
 961     SethiUllmanNumber = 1;
 962
 963   return SethiUllmanNumber;
 964 }
 965
 966 namespace {
 967   template<class SF>
 968   class RegReductionPriorityQueue : public SchedulingPriorityQueue {
 969     PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SF> Queue;
 970     unsigned currentQueueId;
 971
 972   protected:
 973     // SUnits - The SUnits for the current graph.
 974     std::vector<SUnit> *SUnits;
 975
 976     const TargetInstrInfo *TII;
 977     const TargetRegisterInfo *TRI;
 978     ScheduleDAGRRList *scheduleDAG;
 979
 980     // SethiUllmanNumbers - The SethiUllman number for each node.
 981     std::vector<unsigned> SethiUllmanNumbers;
 982
 983   public:
 984     RegReductionPriorityQueue(const TargetInstrInfo *tii,
 985                               const TargetRegisterInfo *tri) :
 986     Queue(SF(this)), currentQueueId(0),
 987     TII(tii), TRI(tri), scheduleDAG(NULL) {}
 988
 989     void initNodes(std::vector<SUnit> &sunits) {
 990       SUnits = &sunits;
 991       // Add pseudo dependency edges for two-address nodes.
 992       AddPseudoTwoAddrDeps();
 993       // Reroute edges to nodes with multiple uses.
 994       PrescheduleNodesWithMultipleUses();
 995       // Calculate node priorities.
 996       CalculateSethiUllmanNumbers();
 997     }
 998
 999     void addNode(const SUnit *SU) {
1000       unsigned SUSize = SethiUllmanNumbers.size();
1001       if (SUnits->size() > SUSize)
1002         SethiUllmanNumbers.resize(SUSize*2, 0);
1003       CalcNodeSethiUllmanNumber(SU, SethiUllmanNumbers);
1004     }
1005
1006     void updateNode(const SUnit *SU) {
1007       SethiUllmanNumbers[SU->NodeNum] = 0;
1008       CalcNodeSethiUllmanNumber(SU, SethiUllmanNumbers);
1009     }
1010
1011     void releaseState() {
1012       SUnits = 0;
1013       SethiUllmanNumbers.clear();
1014     }
1015
1016     unsigned getNodePriority(const SUnit *SU) const {
1017       assert(SU->NodeNum < SethiUllmanNumbers.size());
1018       unsigned Opc = SU->getNode() ? SU->getNode()->getOpcode() : 0;
1019       if (Opc == ISD::TokenFactor || Opc == ISD::CopyToReg)
1020         // CopyToReg should be close to its uses to facilitate coalescing and
1021         // avoid spilling.
1022         return 0;
1023       if (Opc == TargetInstrInfo::EXTRACT_SUBREG ||
1024           Opc == TargetInstrInfo::SUBREG_TO_REG ||
1025           Opc == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG)
1026         // EXTRACT_SUBREG, INSERT_SUBREG, and SUBREG_TO_REG nodes should be
1027         // close to their uses to facilitate coalescing.
1028         return 0;
1029       if (SU->NumSuccs == 0 && SU->NumPreds != 0)
1030         // If SU does not have a register use, i.e. it doesn't produce a value
1031         // that would be consumed (e.g. store), then it terminates a chain of
1032         // computation.  Give it a large SethiUllman number so it will be
1033         // scheduled right before its predecessors that it doesn't lengthen
1034         // their live ranges.
1035         return 0xffff;
1036       if (SU->NumPreds == 0 && SU->NumSuccs != 0)
1037         // If SU does not have a register def, schedule it close to its uses
1038         // because it does not lengthen any live ranges.
1039         return 0;
1040       return SethiUllmanNumbers[SU->NodeNum];
1041     }
1042
1043     unsigned size() const { return Queue.size(); }
1044
1045     bool empty() const { return Queue.empty(); }
1046
1047     void push(SUnit *U) {
1048       assert(!U->NodeQueueId && "Node in the queue already");
1049       U->NodeQueueId = ++currentQueueId;
1050       Queue.push(U);
1051     }
1052
1053     void push_all(const std::vector<SUnit *> &Nodes) {
1054       for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
1055         push(Nodes[i]);
1056     }
1057
1058     SUnit *pop() {
1059       if (empty()) return NULL;
1060       SUnit *V = Queue.top();
1061       Queue.pop();
1062       V->NodeQueueId = 0;
1063       return V;
1064     }
1065
1066     void remove(SUnit *SU) {
1067       assert(!Queue.empty() && "Queue is empty!");
1068       assert(SU->NodeQueueId != 0 && "Not in queue!");
1069       Queue.erase_one(SU);
1070       SU->NodeQueueId = 0;
1071     }
1072
1073     void setScheduleDAG(ScheduleDAGRRList *scheduleDag) {
1074       scheduleDAG = scheduleDag;
1075     }
1076
1077   protected:
1078     bool canClobber(const SUnit *SU, const SUnit *Op);
1079     void AddPseudoTwoAddrDeps();
1080     void PrescheduleNodesWithMultipleUses();
1081     void CalculateSethiUllmanNumbers();
1082   };
1083
1084   typedef RegReductionPriorityQueue<bu_ls_rr_sort>
1085     BURegReductionPriorityQueue;
1086
1087   typedef RegReductionPriorityQueue<td_ls_rr_sort>
1088     TDRegReductionPriorityQueue;
1089 }
1090
1091 /// closestSucc - Returns the scheduled cycle of the successor which is
1092 /// closest to the current cycle.
1093 static unsigned closestSucc(const SUnit *SU) {
1094   unsigned MaxHeight = 0;
1095   for (SUnit::const_succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1096        I != E; ++I) {
1097     if (I->isCtrl()) continue;  // ignore chain succs
1098     unsigned Height = I->getSUnit()->getHeight();
1099     // If there are bunch of CopyToRegs stacked up, they should be considered
1100     // to be at the same position.
1101     if (I->getSUnit()->getNode() &&
1102         I->getSUnit()->getNode()->getOpcode() == ISD::CopyToReg)
1103       Height = closestSucc(I->getSUnit())+1;
1104     if (Height > MaxHeight)
1105       MaxHeight = Height;
1106   }
1107   return MaxHeight;
1108 }
1109
1110 /// calcMaxScratches - Returns an cost estimate of the worse case requirement
1111 /// for scratch registers, i.e. number of data dependencies.
1112 static unsigned calcMaxScratches(const SUnit *SU) {
1113   unsigned Scratches = 0;
1114   for (SUnit::const_pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1115        I != E; ++I) {
1116     if (I->isCtrl()) continue;  // ignore chain preds
1117     Scratches++;
1118   }
1119   return Scratches;
1120 }
1121
1122 // Bottom up
1123 bool bu_ls_rr_sort::operator()(const SUnit *left, const SUnit *right) const {
1124   unsigned LPriority = SPQ->getNodePriority(left);
1125   unsigned RPriority = SPQ->getNodePriority(right);
1126   if (LPriority != RPriority)
1127     return LPriority > RPriority;
1128
1129   // Try schedule def + use closer when Sethi-Ullman numbers are the same.
1130   // e.g.
1131   // t1 = op t2, c1
1132   // t3 = op t4, c2
1133   //
1134   // and the following instructions are both ready.
1135   // t2 = op c3
1136   // t4 = op c4
1137   //
1138   // Then schedule t2 = op first.
1139   // i.e.
1140   // t4 = op c4
1141   // t2 = op c3
1142   // t1 = op t2, c1
1143   // t3 = op t4, c2
1144   //
1145   // This creates more short live intervals.
1146   unsigned LDist = closestSucc(left);
1147   unsigned RDist = closestSucc(right);
1148   if (LDist != RDist)
1149     return LDist < RDist;
1150
1151   // How many registers becomes live when the node is scheduled.
1152   unsigned LScratch = calcMaxScratches(left);
1153   unsigned RScratch = calcMaxScratches(right);
1154   if (LScratch != RScratch)
1155     return LScratch > RScratch;
1156
1157   if (left->getHeight() != right->getHeight())
1158     return left->getHeight() > right->getHeight();
1159
1160   if (left->getDepth() != right->getDepth())
1161     return left->getDepth() < right->getDepth();
1162
1163   assert(left->NodeQueueId && right->NodeQueueId &&
1164          "NodeQueueId cannot be zero");
1165   return (left->NodeQueueId > right->NodeQueueId);
1166 }
1167
1168 template<class SF>
1169 bool
1170 RegReductionPriorityQueue<SF>::canClobber(const SUnit *SU, const SUnit *Op) {
1171   if (SU->isTwoAddress) {
1172     unsigned Opc = SU->getNode()->getMachineOpcode();
1173     const TargetInstrDesc &TID = TII->get(Opc);
1174     unsigned NumRes = TID.getNumDefs();
1175     unsigned NumOps = TID.getNumOperands() - NumRes;
1176     for (unsigned i = 0; i != NumOps; ++i) {
1177       if (TID.getOperandConstraint(i+NumRes, TOI::TIED_TO) != -1) {
1178         SDNode *DU = SU->getNode()->getOperand(i).getNode();
1179         if (DU->getNodeId() != -1 &&
1180             Op->OrigNode == &(*SUnits)[DU->getNodeId()])
1181           return true;
1182       }
1183     }
1184   }
1185   return false;
1186 }
1187
1188
1189 /// hasCopyToRegUse - Return true if SU has a value successor that is a
1190 /// CopyToReg node.
1191 static bool hasCopyToRegUse(const SUnit *SU) {
1192   for (SUnit::const_succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1193        I != E; ++I) {
1194     if (I->isCtrl()) continue;
1195     const SUnit *SuccSU = I->getSUnit();
1196     if (SuccSU->getNode() && SuccSU->getNode()->getOpcode() == ISD::CopyToReg)
1197       return true;
1198   }
1199   return false;
1200 }
1201
1202 /// canClobberPhysRegDefs - True if SU would clobber one of SuccSU's
1203 /// physical register defs.
1204 static bool canClobberPhysRegDefs(const SUnit *SuccSU, const SUnit *SU,
1205                                   const TargetInstrInfo *TII,
1206                                   const TargetRegisterInfo *TRI) {
1207   SDNode *N = SuccSU->getNode();
1208   unsigned NumDefs = TII->get(N->getMachineOpcode()).getNumDefs();
1209   const unsigned *ImpDefs = TII->get(N->getMachineOpcode()).getImplicitDefs();
1210   assert(ImpDefs && "Caller should check hasPhysRegDefs");
1211   for (const SDNode *SUNode = SU->getNode(); SUNode;
1212        SUNode = SUNode->getFlaggedNode()) {
1213     if (!SUNode->isMachineOpcode())
1214       continue;
1215     const unsigned *SUImpDefs =
1216       TII->get(SUNode->getMachineOpcode()).getImplicitDefs();
1217     if (!SUImpDefs)
1218       return false;
1219     for (unsigned i = NumDefs, e = N->getNumValues(); i != e; ++i) {
1220       EVT VT = N->getValueType(i);
1221       if (VT == MVT::Flag || VT == MVT::Other)
1222         continue;
1223       if (!N->hasAnyUseOfValue(i))
1224         continue;
1225       unsigned Reg = ImpDefs[i - NumDefs];
1226       for (;*SUImpDefs; ++SUImpDefs) {
1227         unsigned SUReg = *SUImpDefs;
1228         if (TRI->regsOverlap(Reg, SUReg))
1229           return true;
1230       }
1231     }
1232   }
1233   return false;
1234 }
1235
1236 /// PrescheduleNodesWithMultipleUses - Nodes with multiple uses
1237 /// are not handled well by the general register pressure reduction
1238 /// heuristics. When presented with code like this:
1239 ///
1240 ///      N
1241 ///    / |
1242 ///   /  |
1243 ///  U  store
1244 ///  |
1245 /// ...
1246 ///
1247 /// the heuristics tend to push the store up, but since the
1248 /// operand of the store has another use (U), this would increase
1249 /// the length of that other use (the U->N edge).
1250 ///
1251 /// This function transforms code like the above to route U's
1252 /// dependence through the store when possible, like this:
1253 ///
1254 ///      N
1255 ///      ||
1256 ///      ||
1257 ///     store
1258 ///       |
1259 ///       U
1260 ///       |
1261 ///      ...
1262 ///
1263 /// This results in the store being scheduled immediately
1264 /// after N, which shortens the U->N live range, reducing
1265 /// register pressure.
1266 ///
1267 template<class SF>
1268 void RegReductionPriorityQueue<SF>::PrescheduleNodesWithMultipleUses() {
1269   // Visit all the nodes in topological order, working top-down.
1270   for (unsigned i = 0, e = SUnits->size(); i != e; ++i) {
1271     SUnit *SU = &(*SUnits)[i];
1272     // For now, only look at nodes with no data successors, such as stores.
1273     // These are especially important, due to the heuristics in
1274     // getNodePriority for nodes with no data successors.
1275     if (SU->NumSuccs != 0)
1276       continue;
1277     // For now, only look at nodes with exactly one data predecessor.
1278     if (SU->NumPreds != 1)
1279       continue;
1280     // Avoid prescheduling copies to virtual registers, which don't behave
1281     // like other nodes from the perspective of scheduling heuristics.
1282     if (SDNode *N = SU->getNode())
1283       if (N->getOpcode() == ISD::CopyToReg &&
1284           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister
1285             (cast<RegisterSDNode>(N->getOperand(1))->getReg()))
1286         continue;
1287
1288     // Locate the single data predecessor.
1289     SUnit *PredSU = 0;
1290     for (SUnit::const_pred_iterator II = SU->Preds.begin(),
1291          EE = SU->Preds.end(); II != EE; ++II)
1292       if (!II->isCtrl()) {
1293         PredSU = II->getSUnit();
1294         break;
1295       }
1296     assert(PredSU);
1297
1298     // Don't rewrite edges that carry physregs, because that requires additional
1299     // support infrastructure.
1300     if (PredSU->hasPhysRegDefs)
1301       continue;
1302     // Short-circuit the case where SU is PredSU's only data successor.
1303     if (PredSU->NumSuccs == 1)
1304       continue;
1305     // Avoid prescheduling to copies from virtual registers, which don't behave
1306     // like other nodes from the perspective of scheduling // heuristics.
1307     if (SDNode *N = SU->getNode())
1308       if (N->getOpcode() == ISD::CopyFromReg &&
1309           TargetRegisterInfo::isVirtualRegister
1310             (cast<RegisterSDNode>(N->getOperand(1))->getReg()))
1311         continue;
1312
1313     // Perform checks on the successors of PredSU.
1314     for (SUnit::const_succ_iterator II = PredSU->Succs.begin(),
1315          EE = PredSU->Succs.end(); II != EE; ++II) {
1316       SUnit *PredSuccSU = II->getSUnit();
1317       if (PredSuccSU == SU) continue;
1318       // If PredSU has another successor with no data successors, for
1319       // now don't attempt to choose either over the other.
1320       if (PredSuccSU->NumSuccs == 0)
1321         goto outer_loop_continue;
1322       // Don't break physical register dependencies.
1323       if (SU->hasPhysRegClobbers && PredSuccSU->hasPhysRegDefs)
1324         if (canClobberPhysRegDefs(PredSuccSU, SU, TII, TRI))
1325           goto outer_loop_continue;
1326       // Don't introduce graph cycles.
1327       if (scheduleDAG->IsReachable(SU, PredSuccSU))
1328         goto outer_loop_continue;
1329     }
1330
1331     // Ok, the transformation is safe and the heuristics suggest it is
1332     // profitable. Update the graph.
1333     DEBUG(errs() << "Prescheduling SU # " << SU->NodeNum
1334                  << " next to PredSU # " << PredSU->NodeNum
1335                  << " to guide scheduling in the presence of multiple uses\n");
1336     for (unsigned i = 0; i != PredSU->Succs.size(); ++i) {
1337       SDep Edge = PredSU->Succs[i];
1338       assert(!Edge.isAssignedRegDep());
1339       SUnit *SuccSU = Edge.getSUnit();
1340       if (SuccSU != SU) {
1341         Edge.setSUnit(PredSU);
1342         scheduleDAG->RemovePred(SuccSU, Edge);
1343         scheduleDAG->AddPred(SU, Edge);
1344         Edge.setSUnit(SU);
1345         scheduleDAG->AddPred(SuccSU, Edge);
1346         --i;
1347       }
1348     }
1349   outer_loop_continue:;
1350   }
1351 }
1352
1353 /// AddPseudoTwoAddrDeps - If two nodes share an operand and one of them uses
1354 /// it as a def&use operand. Add a pseudo control edge from it to the other
1355 /// node (if it won't create a cycle) so the two-address one will be scheduled
1356 /// first (lower in the schedule). If both nodes are two-address, favor the
1357 /// one that has a CopyToReg use (more likely to be a loop induction update).
1358 /// If both are two-address, but one is commutable while the other is not
1359 /// commutable, favor the one that's not commutable.
1360 template<class SF>
1361 void RegReductionPriorityQueue<SF>::AddPseudoTwoAddrDeps() {
1362   for (unsigned i = 0, e = SUnits->size(); i != e; ++i) {
1363     SUnit *SU = &(*SUnits)[i];
1364     if (!SU->isTwoAddress)
1365       continue;
1366
1367     SDNode *Node = SU->getNode();
1368     if (!Node || !Node->isMachineOpcode() || SU->getNode()->getFlaggedNode())
1369       continue;
1370
1371     unsigned Opc = Node->getMachineOpcode();
1372     const TargetInstrDesc &TID = TII->get(Opc);
1373     unsigned NumRes = TID.getNumDefs();
1374     unsigned NumOps = TID.getNumOperands() - NumRes;
1375     for (unsigned j = 0; j != NumOps; ++j) {
1376       if (TID.getOperandConstraint(j+NumRes, TOI::TIED_TO) == -1)
1377         continue;
1378       SDNode *DU = SU->getNode()->getOperand(j).getNode();
1379       if (DU->getNodeId() == -1)
1380         continue;
1381       const SUnit *DUSU = &(*SUnits)[DU->getNodeId()];
1382       if (!DUSU) continue;
1383       for (SUnit::const_succ_iterator I = DUSU->Succs.begin(),
1384            E = DUSU->Succs.end(); I != E; ++I) {
1385         if (I->isCtrl()) continue;
1386         SUnit *SuccSU = I->getSUnit();
1387         if (SuccSU == SU)
1388           continue;
1389         // Be conservative. Ignore if nodes aren't at roughly the same
1390         // depth and height.
1391         if (SuccSU->getHeight() < SU->getHeight() &&
1392             (SU->getHeight() - SuccSU->getHeight()) > 1)
1393           continue;
1394         // Skip past COPY_TO_REGCLASS nodes, so that the pseudo edge
1395         // constrains whatever is using the copy, instead of the copy
1396         // itself. In the case that the copy is coalesced, this
1397         // preserves the intent of the pseudo two-address heurietics.
1398         while (SuccSU->Succs.size() == 1 &&
1399                SuccSU->getNode()->isMachineOpcode() &&
1400                SuccSU->getNode()->getMachineOpcode() ==
1401                  TargetInstrInfo::COPY_TO_REGCLASS)
1402           SuccSU = SuccSU->Succs.front().getSUnit();
1403         // Don't constrain non-instruction nodes.
1404         if (!SuccSU->getNode() || !SuccSU->getNode()->isMachineOpcode())
1405           continue;
1406         // Don't constrain nodes with physical register defs if the
1407         // predecessor can clobber them.
1408         if (SuccSU->hasPhysRegDefs && SU->hasPhysRegClobbers) {
1409           if (canClobberPhysRegDefs(SuccSU, SU, TII, TRI))
1410             continue;
1411         }
1412         // Don't constrain EXTRACT_SUBREG, INSERT_SUBREG, and SUBREG_TO_REG;
1413         // these may be coalesced away. We want them close to their uses.
1414         unsigned SuccOpc = SuccSU->getNode()->getMachineOpcode();
1415         if (SuccOpc == TargetInstrInfo::EXTRACT_SUBREG ||
1416             SuccOpc == TargetInstrInfo::INSERT_SUBREG ||
1417             SuccOpc == TargetInstrInfo::SUBREG_TO_REG)
1418           continue;
1419         if ((!canClobber(SuccSU, DUSU) ||
1420              (hasCopyToRegUse(SU) && !hasCopyToRegUse(SuccSU)) ||
1421              (!SU->isCommutable && SuccSU->isCommutable)) &&
1422             !scheduleDAG->IsReachable(SuccSU, SU)) {
1423           DEBUG(errs() << "Adding a pseudo-two-addr edge from SU # "
1424                        << SU->NodeNum << " to SU #" << SuccSU->NodeNum << "\n");
1425           scheduleDAG->AddPred(SU, SDep(SuccSU, SDep::Order, /*Latency=*/0,
1426                                         /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/false,
1427                                         /*isMustAlias=*/false,
1428                                         /*isArtificial=*/true));
1429         }
1430       }
1431     }
1432   }
1433 }
1434
1435 /// CalculateSethiUllmanNumbers - Calculate Sethi-Ullman numbers of all
1436 /// scheduling units.
1437 template<class SF>
1438 void RegReductionPriorityQueue<SF>::CalculateSethiUllmanNumbers() {
1439   SethiUllmanNumbers.assign(SUnits->size(), 0);
1440
1441   for (unsigned i = 0, e = SUnits->size(); i != e; ++i)
1442     CalcNodeSethiUllmanNumber(&(*SUnits)[i], SethiUllmanNumbers);
1443 }
1444
1445 /// LimitedSumOfUnscheduledPredsOfSuccs - Compute the sum of the unscheduled
1446 /// predecessors of the successors of the SUnit SU. Stop when the provided
1447 /// limit is exceeded.
1448 static unsigned LimitedSumOfUnscheduledPredsOfSuccs(const SUnit *SU,
1449                                                     unsigned Limit) {
1450   unsigned Sum = 0;
1451   for (SUnit::const_succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1452        I != E; ++I) {
1453     const SUnit *SuccSU = I->getSUnit();
1454     for (SUnit::const_pred_iterator II = SuccSU->Preds.begin(),
1455          EE = SuccSU->Preds.end(); II != EE; ++II) {
1456       SUnit *PredSU = II->getSUnit();
1457       if (!PredSU->isScheduled)
1458         if (++Sum > Limit)
1459           return Sum;
1460     }
1461   }
1462   return Sum;
1463 }
1464
1465
1466 // Top down
1467 bool td_ls_rr_sort::operator()(const SUnit *left, const SUnit *right) const {
1468   unsigned LPriority = SPQ->getNodePriority(left);
1469   unsigned RPriority = SPQ->getNodePriority(right);
1470   bool LIsTarget = left->getNode() && left->getNode()->isMachineOpcode();
1471   bool RIsTarget = right->getNode() && right->getNode()->isMachineOpcode();
1472   bool LIsFloater = LIsTarget && left->NumPreds == 0;
1473   bool RIsFloater = RIsTarget && right->NumPreds == 0;
1474   unsigned LBonus = (LimitedSumOfUnscheduledPredsOfSuccs(left,1) == 1) ? 2 : 0;
1475   unsigned RBonus = (LimitedSumOfUnscheduledPredsOfSuccs(right,1) == 1) ? 2 : 0;
1476
1477   if (left->NumSuccs == 0 && right->NumSuccs != 0)
1478     return false;
1479   else if (left->NumSuccs != 0 && right->NumSuccs == 0)
1480     return true;
1481
1482   if (LIsFloater)
1483     LBonus -= 2;
1484   if (RIsFloater)
1485     RBonus -= 2;
1486   if (left->NumSuccs == 1)
1487     LBonus += 2;
1488   if (right->NumSuccs == 1)
1489     RBonus += 2;
1490
1491   if (LPriority+LBonus != RPriority+RBonus)
1492     return LPriority+LBonus < RPriority+RBonus;
1493
1494   if (left->getDepth() != right->getDepth())
1495     return left->getDepth() < right->getDepth();
1496
1497   if (left->NumSuccsLeft != right->NumSuccsLeft)
1498     return left->NumSuccsLeft > right->NumSuccsLeft;
1499
1500   assert(left->NodeQueueId && right->NodeQueueId &&
1501          "NodeQueueId cannot be zero");
1502   return (left->NodeQueueId > right->NodeQueueId);
1503 }
1504
1505 //===----------------------------------------------------------------------===//
1506 //                         Public Constructor Functions
1507 //===----------------------------------------------------------------------===//
1508
1509 llvm::ScheduleDAGSDNodes *
1510 llvm::createBURRListDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS, CodeGenOpt::Level) {
1511   const TargetMachine &TM = IS->TM;
1512   const TargetInstrInfo *TII = TM.getInstrInfo();
1513   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getRegisterInfo();
1514
1515   BURegReductionPriorityQueue *PQ = new BURegReductionPriorityQueue(TII, TRI);
1516
1517   ScheduleDAGRRList *SD =
1518     new ScheduleDAGRRList(*IS->MF, true, PQ);
1519   PQ->setScheduleDAG(SD);
1520   return SD;
1521 }
1522
1523 llvm::ScheduleDAGSDNodes *
1524 llvm::createTDRRListDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS, CodeGenOpt::Level) {
1525   const TargetMachine &TM = IS->TM;
1526   const TargetInstrInfo *TII = TM.getInstrInfo();
1527   const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getRegisterInfo();
1528
1529   TDRegReductionPriorityQueue *PQ = new TDRegReductionPriorityQueue(TII, TRI);
1530
1531   ScheduleDAGRRList *SD =
1532     new ScheduleDAGRRList(*IS->MF, false, PQ);
1533   PQ->setScheduleDAG(SD);
1534   return SD;
1535 }