switch the SUnit pred/succ sets from being std::sets to being smallvectors.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SelectionDAG / ScheduleDAG.cpp
index b6e6497a9e0778e4326c6da44ec76f310ac5d2e0..d33e1ecef7ea8a33ac4abb7d06e8c3827d43773f 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "sched"
 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAG.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
+#include <iostream>
 using namespace llvm;
 
 
+/// BuildSchedUnits - Build SUnits from the selection dag that we are input.
+/// This SUnit graph is similar to the SelectionDAG, but represents flagged
+/// together nodes with a single SUnit.
+void ScheduleDAG::BuildSchedUnits() {
+  // Reserve entries in the vector for each of the SUnits we are creating.  This
+  // ensure that reallocation of the vector won't happen, so SUnit*'s won't get
+  // invalidated.
+  SUnits.reserve(std::distance(DAG.allnodes_begin(), DAG.allnodes_end()));
+  
+  const InstrItineraryData &InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
+  
+  for (SelectionDAG::allnodes_iterator NI = DAG.allnodes_begin(),
+       E = DAG.allnodes_end(); NI != E; ++NI) {
+    if (isPassiveNode(NI))  // Leaf node, e.g. a TargetImmediate.
+      continue;
+    
+    // If this node has already been processed, stop now.
+    if (SUnitMap[NI]) continue;
+    
+    SUnit *NodeSUnit = NewSUnit(NI);
+    
+    // See if anything is flagged to this node, if so, add them to flagged
+    // nodes.  Nodes can have at most one flag input and one flag output.  Flags
+    // are required the be the last operand and result of a node.
+    
+    // Scan up, adding flagged preds to FlaggedNodes.
+    SDNode *N = NI;
+    if (N->getNumOperands() &&
+        N->getOperand(N->getNumOperands()-1).getValueType() == MVT::Flag) {
+      do {
+        N = N->getOperand(N->getNumOperands()-1).Val;
+        NodeSUnit->FlaggedNodes.push_back(N);
+        SUnitMap[N] = NodeSUnit;
+      } while (N->getNumOperands() &&
+               N->getOperand(N->getNumOperands()-1).getValueType()== MVT::Flag);
+      std::reverse(NodeSUnit->FlaggedNodes.begin(),
+                   NodeSUnit->FlaggedNodes.end());
+    }
+    
+    // Scan down, adding this node and any flagged succs to FlaggedNodes if they
+    // have a user of the flag operand.
+    N = NI;
+    while (N->getValueType(N->getNumValues()-1) == MVT::Flag) {
+      SDOperand FlagVal(N, N->getNumValues()-1);
+      
+      // There are either zero or one users of the Flag result.
+      bool HasFlagUse = false;
+      for (SDNode::use_iterator UI = N->use_begin(), E = N->use_end(); 
+           UI != E; ++UI)
+        if (FlagVal.isOperand(*UI)) {
+          HasFlagUse = true;
+          NodeSUnit->FlaggedNodes.push_back(N);
+          SUnitMap[N] = NodeSUnit;
+          N = *UI;
+          break;
+        }
+      if (!HasFlagUse) break;
+    }
+    
+    // Now all flagged nodes are in FlaggedNodes and N is the bottom-most node.
+    // Update the SUnit
+    NodeSUnit->Node = N;
+    SUnitMap[N] = NodeSUnit;
+    
+    // Compute the latency for the node.  We use the sum of the latencies for
+    // all nodes flagged together into this SUnit.
+    if (InstrItins.isEmpty()) {
+      // No latency information.
+      NodeSUnit->Latency = 1;
+    } else {
+      NodeSUnit->Latency = 0;
+      if (N->isTargetOpcode()) {
+        unsigned SchedClass = TII->getSchedClass(N->getTargetOpcode());
+        InstrStage *S = InstrItins.begin(SchedClass);
+        InstrStage *E = InstrItins.end(SchedClass);
+        for (; S != E; ++S)
+          NodeSUnit->Latency += S->Cycles;
+      }
+      for (unsigned i = 0, e = NodeSUnit->FlaggedNodes.size(); i != e; ++i) {
+        SDNode *FNode = NodeSUnit->FlaggedNodes[i];
+        if (FNode->isTargetOpcode()) {
+          unsigned SchedClass = TII->getSchedClass(FNode->getTargetOpcode());
+          InstrStage *S = InstrItins.begin(SchedClass);
+          InstrStage *E = InstrItins.end(SchedClass);
+          for (; S != E; ++S)
+            NodeSUnit->Latency += S->Cycles;
+        }
+      }
+    }
+  }
+  
+  // Pass 2: add the preds, succs, etc.
+  for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su) {
+    SUnit *SU = &SUnits[su];
+    SDNode *MainNode = SU->Node;
+    
+    if (MainNode->isTargetOpcode()) {
+      unsigned Opc = MainNode->getTargetOpcode();
+      if (TII->isTwoAddrInstr(Opc))
+        SU->isTwoAddress = true;
+      if (TII->isCommutableInstr(Opc))
+        SU->isCommutable = true;
+    }
+    
+    // Find all predecessors and successors of the group.
+    // Temporarily add N to make code simpler.
+    SU->FlaggedNodes.push_back(MainNode);
+    
+    for (unsigned n = 0, e = SU->FlaggedNodes.size(); n != e; ++n) {
+      SDNode *N = SU->FlaggedNodes[n];
+      
+      for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        SDNode *OpN = N->getOperand(i).Val;
+        if (isPassiveNode(OpN)) continue;   // Not scheduled.
+        SUnit *OpSU = SUnitMap[OpN];
+        assert(OpSU && "Node has no SUnit!");
+        if (OpSU == SU) continue;           // In the same group.
+
+        MVT::ValueType OpVT = N->getOperand(i).getValueType();
+        assert(OpVT != MVT::Flag && "Flagged nodes should be in same sunit!");
+        bool isChain = OpVT == MVT::Other;
+        
+        if (SU->addPred(OpSU, isChain)) {
+          if (!isChain) {
+            SU->NumPreds++;
+            SU->NumPredsLeft++;
+          } else {
+            SU->NumChainPredsLeft++;
+          }
+        }
+        if (OpSU->addSucc(SU, isChain)) {
+          if (!isChain) {
+            OpSU->NumSuccs++;
+            OpSU->NumSuccsLeft++;
+          } else {
+            OpSU->NumChainSuccsLeft++;
+          }
+        }
+      }
+    }
+    
+    // Remove MainNode from FlaggedNodes again.
+    SU->FlaggedNodes.pop_back();
+  }
+  
+  return;
+}
+
+static void CalculateDepths(SUnit &SU, unsigned Depth) {
+  if (SU.Depth == 0 || Depth > SU.Depth) {
+    SU.Depth = Depth;
+    for (SUnit::succ_iterator I = SU.Succs.begin(), E = SU.Succs.end();
+         I != E; ++I)
+      CalculateDepths(*I->first, Depth+1);
+  }
+}
+
+void ScheduleDAG::CalculateDepths() {
+  SUnit *Entry = SUnitMap[DAG.getEntryNode().Val];
+  ::CalculateDepths(*Entry, 0U);
+  for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i)
+    if (SUnits[i].Preds.size() == 0 && &SUnits[i] != Entry) {
+      ::CalculateDepths(SUnits[i], 0U);
+    }
+}
+
+static void CalculateHeights(SUnit &SU, unsigned Height) {
+  if (SU.Height == 0 || Height > SU.Height) {
+    SU.Height = Height;
+    for (SUnit::pred_iterator I = SU.Preds.begin(), E = SU.Preds.end();
+         I != E; ++I)
+      CalculateHeights(*I->first, Height+1);
+  }
+}
+void ScheduleDAG::CalculateHeights() {
+  SUnit *Root = SUnitMap[DAG.getRoot().Val];
+  ::CalculateHeights(*Root, 0U);
+}
+
 /// CountResults - The results of target nodes have register or immediate
 /// operands first, then an optional chain, and optional flag operands (which do
 /// not go into the machine instrs.)
@@ -48,19 +231,35 @@ static unsigned CountOperands(SDNode *Node) {
   return N;
 }
 
-static unsigned CreateVirtualRegisters(MachineInstr *MI,
+static const TargetRegisterClass *getInstrOperandRegClass(
+        const MRegisterInfo *MRI, 
+        const TargetInstrInfo *TII,
+        const TargetInstrDescriptor *II,
+        unsigned Op) {
+  if (Op >= II->numOperands) {
+    assert((II->Flags & M_VARIABLE_OPS)&& "Invalid operand # of instruction");
+    return NULL;
+  }
+  const TargetOperandInfo &toi = II->OpInfo[Op];
+  return (toi.Flags & M_LOOK_UP_PTR_REG_CLASS)
+         ? TII->getPointerRegClass() : MRI->getRegClass(toi.RegClass);
+}
+
+static unsigned CreateVirtualRegisters(const MRegisterInfo *MRI,
+                                       MachineInstr *MI,
                                        unsigned NumResults,
                                        SSARegMap *RegMap,
+                                       const TargetInstrInfo *TII,
                                        const TargetInstrDescriptor &II) {
   // Create the result registers for this node and add the result regs to
   // the machine instruction.
-  const TargetOperandInfo *OpInfo = II.OpInfo;
-  unsigned ResultReg = RegMap->createVirtualRegister(OpInfo[0].RegClass);
+  unsigned ResultReg =
+    RegMap->createVirtualRegister(getInstrOperandRegClass(MRI, TII, &II, 0));
   MI->addRegOperand(ResultReg, MachineOperand::Def);
   for (unsigned i = 1; i != NumResults; ++i) {
-    assert(OpInfo[i].RegClass && "Isn't a register operand!");
-    MI->addRegOperand(RegMap->createVirtualRegister(OpInfo[i].RegClass),
-                      MachineOperand::Def);
+    const TargetRegisterClass *RC = getInstrOperandRegClass(MRI, TII, &II, i);
+    assert(RC && "Isn't a register operand!");
+    MI->addRegOperand(RegMap->createVirtualRegister(RC), MachineOperand::Def);
   }
   return ResultReg;
 }
@@ -97,26 +296,30 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
     // Verify that it is right.
     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(VReg) && "Not a vreg?");
     if (II) {
-      assert(II->OpInfo[IIOpNum].RegClass &&
-             "Don't have operand info for this instruction!");
-      assert(RegMap->getRegClass(VReg) == II->OpInfo[IIOpNum].RegClass &&
+      const TargetRegisterClass *RC =
+                          getInstrOperandRegClass(MRI, TII, II, IIOpNum);
+      assert(RC && "Don't have operand info for this instruction!");
+      assert(RegMap->getRegClass(VReg) == RC &&
              "Register class of operand and regclass of use don't agree!");
     }
   } else if (ConstantSDNode *C =
              dyn_cast<ConstantSDNode>(Op)) {
-    MI->addZeroExtImm64Operand(C->getValue());
+    MI->addImmOperand(C->getValue());
   } else if (RegisterSDNode*R =
              dyn_cast<RegisterSDNode>(Op)) {
     MI->addRegOperand(R->getReg(), MachineOperand::Use);
   } else if (GlobalAddressSDNode *TGA =
              dyn_cast<GlobalAddressSDNode>(Op)) {
-    MI->addGlobalAddressOperand(TGA->getGlobal(), false, TGA->getOffset());
+    MI->addGlobalAddressOperand(TGA->getGlobal(), TGA->getOffset());
   } else if (BasicBlockSDNode *BB =
              dyn_cast<BasicBlockSDNode>(Op)) {
     MI->addMachineBasicBlockOperand(BB->getBasicBlock());
   } else if (FrameIndexSDNode *FI =
              dyn_cast<FrameIndexSDNode>(Op)) {
     MI->addFrameIndexOperand(FI->getIndex());
+  } else if (JumpTableSDNode *JT =
+             dyn_cast<JumpTableSDNode>(Op)) {
+    MI->addJumpTableIndexOperand(JT->getIndex());
   } else if (ConstantPoolSDNode *CP = 
              dyn_cast<ConstantPoolSDNode>(Op)) {
     int Offset = CP->getOffset();
@@ -127,10 +330,10 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
         Align = 3;  // always 8-byte align doubles.
       else {
         Align = TM.getTargetData()
-          .getTypeAlignmentShift(CP->get()->getType());
+          ->getTypeAlignmentShift(CP->get()->getType());
         if (Align == 0) {
           // Alignment of packed types.  FIXME!
-          Align = TM.getTargetData().getTypeSize(CP->get()->getType());
+          Align = TM.getTargetData()->getTypeSize(CP->get()->getType());
           Align = Log2_64(Align);
         }
       }
@@ -140,7 +343,7 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
     MI->addConstantPoolIndexOperand(Idx, Offset);
   } else if (ExternalSymbolSDNode *ES = 
              dyn_cast<ExternalSymbolSDNode>(Op)) {
-    MI->addExternalSymbolOperand(ES->getSymbol(), false);
+    MI->addExternalSymbolOperand(ES->getSymbol());
   } else {
     assert(Op.getValueType() != MVT::Other &&
            Op.getValueType() != MVT::Flag &&
@@ -151,9 +354,10 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
     // Verify that it is right.
     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(VReg) && "Not a vreg?");
     if (II) {
-      assert(II->OpInfo[IIOpNum].RegClass &&
-             "Don't have operand info for this instruction!");
-      assert(RegMap->getRegClass(VReg) == II->OpInfo[IIOpNum].RegClass &&
+      const TargetRegisterClass *RC =
+                            getInstrOperandRegClass(MRI, TII, II, IIOpNum);
+      assert(RC && "Don't have operand info for this instruction!");
+      assert(RegMap->getRegClass(VReg) == RC &&
              "Register class of operand and regclass of use don't agree!");
     }
   }
@@ -176,12 +380,13 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
     unsigned NodeOperands = CountOperands(Node);
     unsigned NumMIOperands = NodeOperands + NumResults;
 #ifndef NDEBUG
-    assert((unsigned(II.numOperands) == NumMIOperands || II.numOperands == -1)&&
+    assert((unsigned(II.numOperands) == NumMIOperands ||
+            (II.Flags & M_VARIABLE_OPS)) &&
            "#operands for dag node doesn't match .td file!"); 
 #endif
 
     // Create the new machine instruction.
-    MachineInstr *MI = new MachineInstr(Opc, NumMIOperands, true, true);
+    MachineInstr *MI = new MachineInstr(Opc, NumMIOperands);
     
     // Add result register values for things that are defined by this
     // instruction.
@@ -206,13 +411,27 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
     
     // Otherwise, create new virtual registers.
     if (NumResults && VRBase == 0)
-      VRBase = CreateVirtualRegisters(MI, NumResults, RegMap, II);
+      VRBase = CreateVirtualRegisters(MRI, MI, NumResults, RegMap, TII, II);
     
     // Emit all of the actual operands of this instruction, adding them to the
     // instruction as appropriate.
     for (unsigned i = 0; i != NodeOperands; ++i)
       AddOperand(MI, Node->getOperand(i), i+NumResults, &II, VRBaseMap);
-    
+
+    // Commute node if it has been determined to be profitable.
+    if (CommuteSet.count(Node)) {
+      MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI);
+      if (NewMI == 0)
+        DEBUG(std::cerr << "Sched: COMMUTING FAILED!\n");
+      else {
+        DEBUG(std::cerr << "Sched: COMMUTED TO: " << *NewMI);
+        if (MI != NewMI) {
+          delete MI;
+          MI = NewMI;
+        }
+      }
+    }
+
     // Now that we have emitted all operands, emit this instruction itself.
     if ((II.Flags & M_USES_CUSTOM_DAG_SCHED_INSERTION) == 0) {
       BB->insert(BB->end(), MI);
@@ -224,7 +443,9 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
   } else {
     switch (Node->getOpcode()) {
     default:
-      Node->dump(); 
+#ifndef NDEBUG
+      Node->dump();
+#endif
       assert(0 && "This target-independent node should have been selected!");
     case ISD::EntryToken: // fall thru
     case ISD::TokenFactor:
@@ -232,7 +453,7 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
     case ISD::CopyToReg: {
       unsigned InReg = getVR(Node->getOperand(2), VRBaseMap);
       unsigned DestReg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(1))->getReg();
-      if (InReg != DestReg)   // Coallesced away the copy?
+      if (InReg != DestReg)   // Coalesced away the copy?
         MRI->copyRegToReg(*BB, BB->end(), DestReg, InReg,
                           RegMap->getRegClass(InReg));
       break;
@@ -293,14 +514,14 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
       // Add the asm string as an external symbol operand.
       const char *AsmStr =
         cast<ExternalSymbolSDNode>(Node->getOperand(1))->getSymbol();
-      MI->addExternalSymbolOperand(AsmStr, false);
+      MI->addExternalSymbolOperand(AsmStr);
       
       // Add all of the operand registers to the instruction.
       for (unsigned i = 2; i != NumOps;) {
         unsigned Flags = cast<ConstantSDNode>(Node->getOperand(i))->getValue();
         unsigned NumVals = Flags >> 3;
         
-        MI->addZeroExtImm64Operand(Flags);
+        MI->addImmOperand(Flags);
         ++i;  // Skip the ID value.
         
         switch (Flags & 7) {
@@ -308,19 +529,19 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
         case 1:  // Use of register.
           for (; NumVals; --NumVals, ++i) {
             unsigned Reg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(i))->getReg();
-            MI->addMachineRegOperand(Reg, MachineOperand::Use);
+            MI->addRegOperand(Reg, MachineOperand::Use);
           }
           break;
         case 2:   // Def of register.
           for (; NumVals; --NumVals, ++i) {
             unsigned Reg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(i))->getReg();
-            MI->addMachineRegOperand(Reg, MachineOperand::Def);
+            MI->addRegOperand(Reg, MachineOperand::Def);
           }
           break;
         case 3: { // Immediate.
           assert(NumVals == 1 && "Unknown immediate value!");
           uint64_t Val = cast<ConstantSDNode>(Node->getOperand(i))->getValue();
-          MI->addZeroExtImm64Operand(Val);
+          MI->addImmOperand(Val);
           ++i;
           break;
         }
@@ -345,6 +566,46 @@ void ScheduleDAG::EmitNoop() {
   TII->insertNoop(*BB, BB->end());
 }
 
+/// EmitSchedule - Emit the machine code in scheduled order.
+void ScheduleDAG::EmitSchedule() {
+  // If this is the first basic block in the function, and if it has live ins
+  // that need to be copied into vregs, emit the copies into the top of the
+  // block before emitting the code for the block.
+  MachineFunction &MF = DAG.getMachineFunction();
+  if (&MF.front() == BB && MF.livein_begin() != MF.livein_end()) {
+    for (MachineFunction::livein_iterator LI = MF.livein_begin(),
+         E = MF.livein_end(); LI != E; ++LI)
+      if (LI->second)
+        MRI->copyRegToReg(*MF.begin(), MF.begin()->end(), LI->second,
+                          LI->first, RegMap->getRegClass(LI->second));
+  }
+  
+  
+  // Finally, emit the code for all of the scheduled instructions.
+  std::map<SDNode*, unsigned> VRBaseMap;
+  for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
+    if (SUnit *SU = Sequence[i]) {
+      for (unsigned j = 0, ee = SU->FlaggedNodes.size(); j != ee; j++)
+        EmitNode(SU->FlaggedNodes[j], VRBaseMap);
+      EmitNode(SU->Node, VRBaseMap);
+    } else {
+      // Null SUnit* is a noop.
+      EmitNoop();
+    }
+  }
+}
+
+/// dump - dump the schedule.
+void ScheduleDAG::dumpSchedule() const {
+  for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
+    if (SUnit *SU = Sequence[i])
+      SU->dump(&DAG);
+    else
+      std::cerr << "**** NOOP ****\n";
+  }
+}
+
+
 /// Run - perform scheduling.
 ///
 MachineBasicBlock *ScheduleDAG::Run() {
@@ -357,4 +618,53 @@ MachineBasicBlock *ScheduleDAG::Run() {
   return BB;
 }
 
+/// SUnit - Scheduling unit. It's an wrapper around either a single SDNode or
+/// a group of nodes flagged together.
+void SUnit::dump(const SelectionDAG *G) const {
+  std::cerr << "SU(" << NodeNum << "): ";
+  Node->dump(G);
+  std::cerr << "\n";
+  if (FlaggedNodes.size() != 0) {
+    for (unsigned i = 0, e = FlaggedNodes.size(); i != e; i++) {
+      std::cerr << "    ";
+      FlaggedNodes[i]->dump(G);
+      std::cerr << "\n";
+    }
+  }
+}
+
+void SUnit::dumpAll(const SelectionDAG *G) const {
+  dump(G);
+
+  std::cerr << "  # preds left       : " << NumPredsLeft << "\n";
+  std::cerr << "  # succs left       : " << NumSuccsLeft << "\n";
+  std::cerr << "  # chain preds left : " << NumChainPredsLeft << "\n";
+  std::cerr << "  # chain succs left : " << NumChainSuccsLeft << "\n";
+  std::cerr << "  Latency            : " << Latency << "\n";
+  std::cerr << "  Depth              : " << Depth << "\n";
+  std::cerr << "  Height             : " << Height << "\n";
 
+  if (Preds.size() != 0) {
+    std::cerr << "  Predecessors:\n";
+    for (SUnit::const_succ_iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end();
+         I != E; ++I) {
+      if (I->second)
+        std::cerr << "   ch  #";
+      else
+        std::cerr << "   val #";
+      std::cerr << I->first << "\n";
+    }
+  }
+  if (Succs.size() != 0) {
+    std::cerr << "  Successors:\n";
+    for (SUnit::const_succ_iterator I = Succs.begin(), E = Succs.end();
+         I != E; ++I) {
+      if (I->second)
+        std::cerr << "   ch  #";
+      else
+        std::cerr << "   val #";
+      std::cerr << I->first << "\n";
+    }
+  }
+  std::cerr << "\n";
+}