Using FoldingSet in SelectionDAG::getVTList.
[oota-llvm.git] / include / llvm / CodeGen / MachineScheduler.h
index b0b6aa7dc5496f6d5f45dd99d07071dedb5b3caa..e6af370855e8d4279414aaa0884e8f56999bd0f1 100644 (file)
@@ -7,8 +7,48 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This file provides a MachineSchedRegistry for registering alternative machine
-// schedulers. A Target may provide an alternative scheduler implementation by
+// This file provides an interface for customizing the standard MachineScheduler
+// pass. Note that the entire pass may be replaced as follows:
+//
+// <Target>TargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
+//   PM.substitutePass(&MachineSchedulerID, &CustomSchedulerPassID);
+//   ...}
+//
+// The MachineScheduler pass is only responsible for choosing the regions to be
+// scheduled. Targets can override the DAG builder and scheduler without
+// replacing the pass as follows:
+//
+// ScheduleDAGInstrs *<Target>PassConfig::
+// createMachineScheduler(MachineSchedContext *C) {
+//   return new CustomMachineScheduler(C);
+// }
+//
+// The default scheduler, ScheduleDAGMI, builds the DAG and drives list
+// scheduling while updating the instruction stream, register pressure, and live
+// intervals. Most targets don't need to override the DAG builder and list
+// schedulier, but subtargets that require custom scheduling heuristics may
+// plugin an alternate MachineSchedStrategy. The strategy is responsible for
+// selecting the highest priority node from the list:
+//
+// ScheduleDAGInstrs *<Target>PassConfig::
+// createMachineScheduler(MachineSchedContext *C) {
+//   return new ScheduleDAGMI(C, CustomStrategy(C));
+// }
+//
+// The DAG builder can also be customized in a sense by adding DAG mutations
+// that will run after DAG building and before list scheduling. DAG mutations
+// can adjust dependencies based on target-specific knowledge or add weak edges
+// to aid heuristics:
+//
+// ScheduleDAGInstrs *<Target>PassConfig::
+// createMachineScheduler(MachineSchedContext *C) {
+//   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, CustomStrategy(C));
+//   DAG->addMutation(new CustomDependencies(DAG->TII, DAG->TRI));
+//   return DAG;
+// }
+//
+// A target that supports alternative schedulers can use the
+// MachineSchedRegistry to allow command line selection. This can be done by
 // implementing the following boilerplate:
 //
 // static ScheduleDAGInstrs *createCustomMachineSched(MachineSchedContext *C) {
 // SchedCustomRegistry("custom", "Run my target's custom scheduler",
 //                     createCustomMachineSched);
 //
-// Inside <Target>PassConfig:
-//   enablePass(MachineSchedulerID);
-//   MachineSchedRegistry::setDefault(createCustomMachineSched);
+//
+// Finally, subtargets that don't need to implement custom heuristics but would
+// like to configure the GenericScheduler's policy for a given scheduler region,
+// including scheduling direction and register pressure tracking policy, can do
+// this:
+//
+// void <SubTarget>Subtarget::
+// overrideSchedPolicy(MachineSchedPolicy &Policy,
+//                     MachineInstr *begin,
+//                     MachineInstr *end,
+//                     unsigned NumRegionInstrs) const {
+//   Policy.<Flag> = true;
+// }
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#ifndef MACHINESCHEDULER_H
-#define MACHINESCHEDULER_H
+#ifndef LLVM_CODEGEN_MACHINESCHEDULER_H
+#define LLVM_CODEGEN_MACHINESCHEDULER_H
 
 #include "llvm/CodeGen/MachinePassRegistry.h"
+#include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
+#include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
 
 namespace llvm {
 
+extern cl::opt<bool> ForceTopDown;
+extern cl::opt<bool> ForceBottomUp;
+
 class AliasAnalysis;
 class LiveIntervals;
 class MachineDominatorTree;
 class MachineLoopInfo;
-class RegClassInfo;
+class RegisterClassInfo;
 class ScheduleDAGInstrs;
+class SchedDFSResult;
 
 /// MachineSchedContext provides enough context from the MachineScheduler pass
 /// for the target to instantiate a scheduler.
@@ -79,18 +135,337 @@ public:
   static MachineSchedRegistry *getList() {
     return (MachineSchedRegistry *)Registry.getList();
   }
-  static ScheduleDAGCtor getDefault() {
-    return (ScheduleDAGCtor)Registry.getDefault();
+  static void setListener(MachinePassRegistryListener *L) {
+    Registry.setListener(L);
   }
-  static void setDefault(ScheduleDAGCtor C) {
-    Registry.setDefault((MachinePassCtor)C);
+};
+
+class ScheduleDAGMI;
+
+/// Define a generic scheduling policy for targets that don't provide their own
+/// MachineSchedStrategy. This can be overriden for each scheduling region
+/// before building the DAG.
+struct MachineSchedPolicy {
+  // Allow the scheduler to disable register pressure tracking.
+  bool ShouldTrackPressure;
+
+  // Allow the scheduler to force top-down or bottom-up scheduling. If neither
+  // is true, the scheduler runs in both directions and converges.
+  bool OnlyTopDown;
+  bool OnlyBottomUp;
+
+  MachineSchedPolicy():
+    ShouldTrackPressure(false), OnlyTopDown(false), OnlyBottomUp(false) {}
+};
+
+/// MachineSchedStrategy - Interface to the scheduling algorithm used by
+/// ScheduleDAGMI.
+///
+/// Initialization sequence:
+///   initPolicy -> shouldTrackPressure -> initialize(DAG) -> registerRoots
+class MachineSchedStrategy {
+public:
+  virtual ~MachineSchedStrategy() {}
+
+  /// Optionally override the per-region scheduling policy.
+  virtual void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
+                          MachineBasicBlock::iterator End,
+                          unsigned NumRegionInstrs) {}
+
+  /// Check if pressure tracking is needed before building the DAG and
+  /// initializing this strategy. Called after initPolicy.
+  virtual bool shouldTrackPressure() const { return true; }
+
+  /// Initialize the strategy after building the DAG for a new region.
+  virtual void initialize(ScheduleDAGMI *DAG) = 0;
+
+  /// Notify this strategy that all roots have been released (including those
+  /// that depend on EntrySU or ExitSU).
+  virtual void registerRoots() {}
+
+  /// Pick the next node to schedule, or return NULL. Set IsTopNode to true to
+  /// schedule the node at the top of the unscheduled region. Otherwise it will
+  /// be scheduled at the bottom.
+  virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) = 0;
+
+  /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
+  virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {}
+
+  /// Notify MachineSchedStrategy that ScheduleDAGMI has scheduled an
+  /// instruction and updated scheduled/remaining flags in the DAG nodes.
+  virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) = 0;
+
+  /// When all predecessor dependencies have been resolved, free this node for
+  /// top-down scheduling.
+  virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) = 0;
+  /// When all successor dependencies have been resolved, free this node for
+  /// bottom-up scheduling.
+  virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) = 0;
+};
+
+/// ReadyQueue encapsulates vector of "ready" SUnits with basic convenience
+/// methods for pushing and removing nodes. ReadyQueue's are uniquely identified
+/// by an ID. SUnit::NodeQueueId is a mask of the ReadyQueues the SUnit is in.
+///
+/// This is a convenience class that may be used by implementations of
+/// MachineSchedStrategy.
+class ReadyQueue {
+  unsigned ID;
+  std::string Name;
+  std::vector<SUnit*> Queue;
+
+public:
+  ReadyQueue(unsigned id, const Twine &name): ID(id), Name(name.str()) {}
+
+  unsigned getID() const { return ID; }
+
+  StringRef getName() const { return Name; }
+
+  // SU is in this queue if it's NodeQueueID is a superset of this ID.
+  bool isInQueue(SUnit *SU) const { return (SU->NodeQueueId & ID); }
+
+  bool empty() const { return Queue.empty(); }
+
+  void clear() { Queue.clear(); }
+
+  unsigned size() const { return Queue.size(); }
+
+  typedef std::vector<SUnit*>::iterator iterator;
+
+  iterator begin() { return Queue.begin(); }
+
+  iterator end() { return Queue.end(); }
+
+  ArrayRef<SUnit*> elements() { return Queue; }
+
+  iterator find(SUnit *SU) {
+    return std::find(Queue.begin(), Queue.end(), SU);
   }
-  static void setDefault(StringRef Name) {
-    Registry.setDefault(Name);
+
+  void push(SUnit *SU) {
+    Queue.push_back(SU);
+    SU->NodeQueueId |= ID;
   }
-  static void setListener(MachinePassRegistryListener *L) {
-    Registry.setListener(L);
+
+  iterator remove(iterator I) {
+    (*I)->NodeQueueId &= ~ID;
+    *I = Queue.back();
+    unsigned idx = I - Queue.begin();
+    Queue.pop_back();
+    return Queue.begin() + idx;
   }
+
+#if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
+  void dump();
+#endif
+};
+
+/// Mutate the DAG as a postpass after normal DAG building.
+class ScheduleDAGMutation {
+public:
+  virtual ~ScheduleDAGMutation() {}
+
+  virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG) = 0;
+};
+
+/// ScheduleDAGMI is an implementation of ScheduleDAGInstrs that schedules
+/// machine instructions while updating LiveIntervals and tracking regpressure.
+class ScheduleDAGMI : public ScheduleDAGInstrs {
+protected:
+  AliasAnalysis *AA;
+  RegisterClassInfo *RegClassInfo;
+  MachineSchedStrategy *SchedImpl;
+
+  /// Information about DAG subtrees. If DFSResult is NULL, then SchedulerTrees
+  /// will be empty.
+  SchedDFSResult *DFSResult;
+  BitVector ScheduledTrees;
+
+  /// Topo - A topological ordering for SUnits which permits fast IsReachable
+  /// and similar queries.
+  ScheduleDAGTopologicalSort Topo;
+
+  /// Ordered list of DAG postprocessing steps.
+  std::vector<ScheduleDAGMutation*> Mutations;
+
+  MachineBasicBlock::iterator LiveRegionEnd;
+
+  // Map each SU to its summary of pressure changes. This array is updated for
+  // liveness during bottom-up scheduling. Top-down scheduling may proceed but
+  // has no affect on the pressure diffs.
+  PressureDiffs SUPressureDiffs;
+
+  /// Register pressure in this region computed by initRegPressure.
+  bool ShouldTrackPressure;
+  IntervalPressure RegPressure;
+  RegPressureTracker RPTracker;
+
+  /// List of pressure sets that exceed the target's pressure limit before
+  /// scheduling, listed in increasing set ID order. Each pressure set is paired
+  /// with its max pressure in the currently scheduled regions.
+  std::vector<PressureChange> RegionCriticalPSets;
+
+  /// The top of the unscheduled zone.
+  MachineBasicBlock::iterator CurrentTop;
+  IntervalPressure TopPressure;
+  RegPressureTracker TopRPTracker;
+
+  /// The bottom of the unscheduled zone.
+  MachineBasicBlock::iterator CurrentBottom;
+  IntervalPressure BotPressure;
+  RegPressureTracker BotRPTracker;
+
+  /// Record the next node in a scheduled cluster.
+  const SUnit *NextClusterPred;
+  const SUnit *NextClusterSucc;
+
+#ifndef NDEBUG
+  /// The number of instructions scheduled so far. Used to cut off the
+  /// scheduler at the point determined by misched-cutoff.
+  unsigned NumInstrsScheduled;
+#endif
+
+public:
+  ScheduleDAGMI(MachineSchedContext *C, MachineSchedStrategy *S):
+    ScheduleDAGInstrs(*C->MF, *C->MLI, *C->MDT, /*IsPostRA=*/false, C->LIS),
+    AA(C->AA), RegClassInfo(C->RegClassInfo), SchedImpl(S), DFSResult(0),
+    Topo(SUnits, &ExitSU), ShouldTrackPressure(false),
+    RPTracker(RegPressure), CurrentTop(), TopRPTracker(TopPressure),
+    CurrentBottom(), BotRPTracker(BotPressure),
+    NextClusterPred(NULL), NextClusterSucc(NULL) {
+#ifndef NDEBUG
+    NumInstrsScheduled = 0;
+#endif
+  }
+
+  virtual ~ScheduleDAGMI();
+
+  /// \brief Return true if register pressure tracking is enabled.
+  bool isTrackingPressure() const { return ShouldTrackPressure; }
+
+  /// Add a postprocessing step to the DAG builder.
+  /// Mutations are applied in the order that they are added after normal DAG
+  /// building and before MachineSchedStrategy initialization.
+  ///
+  /// ScheduleDAGMI takes ownership of the Mutation object.
+  void addMutation(ScheduleDAGMutation *Mutation) {
+    Mutations.push_back(Mutation);
+  }
+
+  /// \brief True if an edge can be added from PredSU to SuccSU without creating
+  /// a cycle.
+  bool canAddEdge(SUnit *SuccSU, SUnit *PredSU);
+
+  /// \brief Add a DAG edge to the given SU with the given predecessor
+  /// dependence data.
+  ///
+  /// \returns true if the edge may be added without creating a cycle OR if an
+  /// equivalent edge already existed (false indicates failure).
+  bool addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep);
+
+  MachineBasicBlock::iterator top() const { return CurrentTop; }
+  MachineBasicBlock::iterator bottom() const { return CurrentBottom; }
+
+  /// Implement the ScheduleDAGInstrs interface for handling the next scheduling
+  /// region. This covers all instructions in a block, while schedule() may only
+  /// cover a subset.
+  void enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
+                   MachineBasicBlock::iterator begin,
+                   MachineBasicBlock::iterator end,
+                   unsigned regioninstrs) LLVM_OVERRIDE;
+
+  /// Implement ScheduleDAGInstrs interface for scheduling a sequence of
+  /// reorderable instructions.
+  virtual void schedule();
+
+  /// Change the position of an instruction within the basic block and update
+  /// live ranges and region boundary iterators.
+  void moveInstruction(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock::iterator InsertPos);
+
+  /// Get current register pressure for the top scheduled instructions.
+  const IntervalPressure &getTopPressure() const { return TopPressure; }
+  const RegPressureTracker &getTopRPTracker() const { return TopRPTracker; }
+
+  /// Get current register pressure for the bottom scheduled instructions.
+  const IntervalPressure &getBotPressure() const { return BotPressure; }
+  const RegPressureTracker &getBotRPTracker() const { return BotRPTracker; }
+
+  /// Get register pressure for the entire scheduling region before scheduling.
+  const IntervalPressure &getRegPressure() const { return RegPressure; }
+
+  const std::vector<PressureChange> &getRegionCriticalPSets() const {
+    return RegionCriticalPSets;
+  }
+
+  PressureDiff &getPressureDiff(const SUnit *SU) {
+    return SUPressureDiffs[SU->NodeNum];
+  }
+
+  const SUnit *getNextClusterPred() const { return NextClusterPred; }
+
+  const SUnit *getNextClusterSucc() const { return NextClusterSucc; }
+
+  /// Compute a DFSResult after DAG building is complete, and before any
+  /// queue comparisons.
+  void computeDFSResult();
+
+  /// Return a non-null DFS result if the scheduling strategy initialized it.
+  const SchedDFSResult *getDFSResult() const { return DFSResult; }
+
+  BitVector &getScheduledTrees() { return ScheduledTrees; }
+
+  /// Compute the cyclic critical path through the DAG.
+  unsigned computeCyclicCriticalPath();
+
+  void viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) LLVM_OVERRIDE;
+  void viewGraph() LLVM_OVERRIDE;
+
+protected:
+  // Top-Level entry points for the schedule() driver...
+
+  /// Call ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph with register pressure tracking
+  /// enabled. This sets up three trackers. RPTracker will cover the entire DAG
+  /// region, TopTracker and BottomTracker will be initialized to the top and
+  /// bottom of the DAG region without covereing any unscheduled instruction.
+  void buildDAGWithRegPressure();
+
+  /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order. This allows different
+  /// instances of ScheduleDAGMI to perform custom DAG postprocessing.
+  void postprocessDAG();
+
+  /// Release ExitSU predecessors and setup scheduler queues.
+  void initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots, ArrayRef<SUnit*> BotRoots);
+
+  /// Move an instruction and update register pressure.
+  void scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode);
+
+  /// Update scheduler DAG and queues after scheduling an instruction.
+  void updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode);
+
+  /// Reinsert debug_values recorded in ScheduleDAGInstrs::DbgValues.
+  void placeDebugValues();
+
+  /// \brief dump the scheduled Sequence.
+  void dumpSchedule() const;
+
+  // Lesser helpers...
+
+  void initRegPressure();
+
+  void updatePressureDiffs(ArrayRef<unsigned> LiveUses);
+
+  void updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
+                               const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure);
+
+  bool checkSchedLimit();
+
+  void findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
+                             SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots);
+
+  void releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge);
+  void releaseSuccessors(SUnit *SU);
+  void releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge);
+  void releasePredecessors(SUnit *SU);
 };
 
 } // namespace llvm