lib/CodeGen/AggressiveAntiDepBreaker.cpp

   1 //===----- AggressiveAntiDepBreaker.cpp - Anti-dep breaker ----------------===//
   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 file implements the AggressiveAntiDepBreaker class, which
  11 // implements register anti-dependence breaking during post-RA
  12 // scheduling. It attempts to break all anti-dependencies within a
  13 // block.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #define DEBUG_TYPE "post-RA-sched"
  18 #include "AggressiveAntiDepBreaker.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  26 #include "llvm/Support/Debug.h"
  27 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  28 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 // If DebugDiv > 0 then only break antidep with (ID % DebugDiv) == DebugMod
  32 static cl::opt<int>
  33 DebugDiv("agg-antidep-debugdiv",
  34                       cl::desc("Debug control for aggressive anti-dep breaker"),
  35                       cl::init(0), cl::Hidden);
  36 static cl::opt<int>
  37 DebugMod("agg-antidep-debugmod",
  38                       cl::desc("Debug control for aggressive anti-dep breaker"),
  39                       cl::init(0), cl::Hidden);
  40
  41 AggressiveAntiDepState::AggressiveAntiDepState(const unsigned TargetRegs,
  42                                                MachineBasicBlock *BB) :
  43   NumTargetRegs(TargetRegs), GroupNodes(TargetRegs, 0) {
  44
  45   const unsigned BBSize = BB->size();
  46   for (unsigned i = 0; i < NumTargetRegs; ++i) {
  47     // Initialize all registers to be in their own group. Initially we
  48     // assign the register to the same-indexed GroupNode.
  49     GroupNodeIndices[i] = i;
  50     // Initialize the indices to indicate that no registers are live.
  51     KillIndices[i] = ~0u;
  52     DefIndices[i] = BBSize;
  53   }
  54 }
  55
  56 unsigned AggressiveAntiDepState::GetGroup(unsigned Reg)
  57 {
  58   unsigned Node = GroupNodeIndices[Reg];
  59   while (GroupNodes[Node] != Node)
  60     Node = GroupNodes[Node];
  61
  62   return Node;
  63 }
  64
  65 void AggressiveAntiDepState::GetGroupRegs(
  66   unsigned Group,
  67   std::vector<unsigned> &Regs,
  68   std::multimap<unsigned, AggressiveAntiDepState::RegisterReference> *RegRefs)
  69 {
  70   for (unsigned Reg = 0; Reg != NumTargetRegs; ++Reg) {
  71     if ((GetGroup(Reg) == Group) && (RegRefs->count(Reg) > 0))
  72       Regs.push_back(Reg);
  73   }
  74 }
  75
  76 unsigned AggressiveAntiDepState::UnionGroups(unsigned Reg1, unsigned Reg2)
  77 {
  78   assert(GroupNodes[0] == 0 && "GroupNode 0 not parent!");
  79   assert(GroupNodeIndices[0] == 0 && "Reg 0 not in Group 0!");
  80
  81   // find group for each register
  82   unsigned Group1 = GetGroup(Reg1);
  83   unsigned Group2 = GetGroup(Reg2);
  84
  85   // if either group is 0, then that must become the parent
  86   unsigned Parent = (Group1 == 0) ? Group1 : Group2;
  87   unsigned Other = (Parent == Group1) ? Group2 : Group1;
  88   GroupNodes.at(Other) = Parent;
  89   return Parent;
  90 }
  91
  92 unsigned AggressiveAntiDepState::LeaveGroup(unsigned Reg)
  93 {
  94   // Create a new GroupNode for Reg. Reg's existing GroupNode must
  95   // stay as is because there could be other GroupNodes referring to
  96   // it.
  97   unsigned idx = GroupNodes.size();
  98   GroupNodes.push_back(idx);
  99   GroupNodeIndices[Reg] = idx;
 100   return idx;
 101 }
 102
 103 bool AggressiveAntiDepState::IsLive(unsigned Reg)
 104 {
 105   // KillIndex must be defined and DefIndex not defined for a register
 106   // to be live.
 107   return((KillIndices[Reg] != ~0u) && (DefIndices[Reg] == ~0u));
 108 }
 109
 110
 111
 112 AggressiveAntiDepBreaker::
 113 AggressiveAntiDepBreaker(MachineFunction& MFi,
 114                          TargetSubtarget::RegClassVector& CriticalPathRCs) :
 115   AntiDepBreaker(), MF(MFi),
 116   MRI(MF.getRegInfo()),
 117   TRI(MF.getTarget().getRegisterInfo()),
 118   AllocatableSet(TRI->getAllocatableSet(MF)),
 119   State(NULL) {
 120   /* Collect a bitset of all registers that are only broken if they
 121      are on the critical path. */
 122   for (unsigned i = 0, e = CriticalPathRCs.size(); i < e; ++i) {
 123     BitVector CPSet = TRI->getAllocatableSet(MF, CriticalPathRCs[i]);
 124     if (CriticalPathSet.none())
 125       CriticalPathSet = CPSet;
 126     else
 127       CriticalPathSet |= CPSet;
 128    }
 129
 130   DEBUG(dbgs() << "AntiDep Critical-Path Registers:");
 131   DEBUG(for (int r = CriticalPathSet.find_first(); r != -1;
 132              r = CriticalPathSet.find_next(r))
 133           dbgs() << " " << TRI->getName(r));
 134   DEBUG(dbgs() << '\n');
 135 }
 136
 137 AggressiveAntiDepBreaker::~AggressiveAntiDepBreaker() {
 138   delete State;
 139 }
 140
 141 void AggressiveAntiDepBreaker::StartBlock(MachineBasicBlock *BB) {
 142   assert(State == NULL);
 143   State = new AggressiveAntiDepState(TRI->getNumRegs(), BB);
 144
 145   bool IsReturnBlock = (!BB->empty() && BB->back().getDesc().isReturn());
 146   unsigned *KillIndices = State->GetKillIndices();
 147   unsigned *DefIndices = State->GetDefIndices();
 148
 149   // Determine the live-out physregs for this block.
 150   if (IsReturnBlock) {
 151     // In a return block, examine the function live-out regs.
 152     for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator I = MRI.liveout_begin(),
 153          E = MRI.liveout_end(); I != E; ++I) {
 154       unsigned Reg = *I;
 155       State->UnionGroups(Reg, 0);
 156       KillIndices[Reg] = BB->size();
 157       DefIndices[Reg] = ~0u;
 158       // Repeat, for all aliases.
 159       for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
 160         unsigned AliasReg = *Alias;
 161         State->UnionGroups(AliasReg, 0);
 162         KillIndices[AliasReg] = BB->size();
 163         DefIndices[AliasReg] = ~0u;
 164       }
 165     }
 166   } else {
 167     // In a non-return block, examine the live-in regs of all successors.
 168     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
 169          SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
 170       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
 171            E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
 172         unsigned Reg = *I;
 173         State->UnionGroups(Reg, 0);
 174         KillIndices[Reg] = BB->size();
 175         DefIndices[Reg] = ~0u;
 176         // Repeat, for all aliases.
 177         for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
 178           unsigned AliasReg = *Alias;
 179           State->UnionGroups(AliasReg, 0);
 180           KillIndices[AliasReg] = BB->size();
 181           DefIndices[AliasReg] = ~0u;
 182         }
 183       }
 184   }
 185
 186   // Mark live-out callee-saved registers. In a return block this is
 187   // all callee-saved registers. In non-return this is any
 188   // callee-saved register that is not saved in the prolog.
 189   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 190   BitVector Pristine = MFI->getPristineRegs(BB);
 191   for (const unsigned *I = TRI->getCalleeSavedRegs(); *I; ++I) {
 192     unsigned Reg = *I;
 193     if (!IsReturnBlock && !Pristine.test(Reg)) continue;
 194     State->UnionGroups(Reg, 0);
 195     KillIndices[Reg] = BB->size();
 196     DefIndices[Reg] = ~0u;
 197     // Repeat, for all aliases.
 198     for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
 199       unsigned AliasReg = *Alias;
 200       State->UnionGroups(AliasReg, 0);
 201       KillIndices[AliasReg] = BB->size();
 202       DefIndices[AliasReg] = ~0u;
 203     }
 204   }
 205 }
 206
 207 void AggressiveAntiDepBreaker::FinishBlock() {
 208   delete State;
 209   State = NULL;
 210 }
 211
 212 void AggressiveAntiDepBreaker::Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count,
 213                                      unsigned InsertPosIndex) {
 214   assert(Count < InsertPosIndex && "Instruction index out of expected range!");
 215
 216   std::set<unsigned> PassthruRegs;
 217   GetPassthruRegs(MI, PassthruRegs);
 218   PrescanInstruction(MI, Count, PassthruRegs);
 219   ScanInstruction(MI, Count);
 220
 221   DEBUG(dbgs() << "Observe: ");
 222   DEBUG(MI->dump());
 223   DEBUG(dbgs() << "\tRegs:");
 224
 225   unsigned *DefIndices = State->GetDefIndices();
 226   for (unsigned Reg = 0; Reg != TRI->getNumRegs(); ++Reg) {
 227     // If Reg is current live, then mark that it can't be renamed as
 228     // we don't know the extent of its live-range anymore (now that it
 229     // has been scheduled). If it is not live but was defined in the
 230     // previous schedule region, then set its def index to the most
 231     // conservative location (i.e. the beginning of the previous
 232     // schedule region).
 233     if (State->IsLive(Reg)) {
 234       DEBUG(if (State->GetGroup(Reg) != 0)
 235               dbgs() << " " << TRI->getName(Reg) << "=g" <<
 236                 State->GetGroup(Reg) << "->g0(region live-out)");
 237       State->UnionGroups(Reg, 0);
 238     } else if ((DefIndices[Reg] < InsertPosIndex)
 239                && (DefIndices[Reg] >= Count)) {
 240       DefIndices[Reg] = Count;
 241     }
 242   }
 243   DEBUG(dbgs() << '\n');
 244 }
 245
 246 bool AggressiveAntiDepBreaker::IsImplicitDefUse(MachineInstr *MI,
 247                                             MachineOperand& MO)
 248 {
 249   if (!MO.isReg() || !MO.isImplicit())
 250     return false;
 251
 252   unsigned Reg = MO.getReg();
 253   if (Reg == 0)
 254     return false;
 255
 256   MachineOperand *Op = NULL;
 257   if (MO.isDef())
 258     Op = MI->findRegisterUseOperand(Reg, true);
 259   else
 260     Op = MI->findRegisterDefOperand(Reg);
 261
 262   return((Op != NULL) && Op->isImplicit());
 263 }
 264
 265 void AggressiveAntiDepBreaker::GetPassthruRegs(MachineInstr *MI,
 266                                            std::set<unsigned>& PassthruRegs) {
 267   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 268     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 269     if (!MO.isReg()) continue;
 270     if ((MO.isDef() && MI->isRegTiedToUseOperand(i)) ||
 271         IsImplicitDefUse(MI, MO)) {
 272       const unsigned Reg = MO.getReg();
 273       PassthruRegs.insert(Reg);
 274       for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 275            *Subreg; ++Subreg) {
 276         PassthruRegs.insert(*Subreg);
 277       }
 278     }
 279   }
 280 }
 281
 282 /// AntiDepEdges - Return in Edges the anti- and output- dependencies
 283 /// in SU that we want to consider for breaking.
 284 static void AntiDepEdges(SUnit *SU, std::vector<SDep*>& Edges) {
 285   SmallSet<unsigned, 4> RegSet;
 286   for (SUnit::pred_iterator P = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end();
 287        P != PE; ++P) {
 288     if ((P->getKind() == SDep::Anti) || (P->getKind() == SDep::Output)) {
 289       unsigned Reg = P->getReg();
 290       if (RegSet.count(Reg) == 0) {
 291         Edges.push_back(&*P);
 292         RegSet.insert(Reg);
 293       }
 294     }
 295   }
 296 }
 297
 298 /// CriticalPathStep - Return the next SUnit after SU on the bottom-up
 299 /// critical path.
 300 static SUnit *CriticalPathStep(SUnit *SU) {
 301   SDep *Next = 0;
 302   unsigned NextDepth = 0;
 303   // Find the predecessor edge with the greatest depth.
 304   if (SU != 0) {
 305     for (SUnit::pred_iterator P = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end();
 306          P != PE; ++P) {
 307       SUnit *PredSU = P->getSUnit();
 308       unsigned PredLatency = P->getLatency();
 309       unsigned PredTotalLatency = PredSU->getDepth() + PredLatency;
 310       // In the case of a latency tie, prefer an anti-dependency edge over
 311       // other types of edges.
 312       if (NextDepth < PredTotalLatency ||
 313           (NextDepth == PredTotalLatency && P->getKind() == SDep::Anti)) {
 314         NextDepth = PredTotalLatency;
 315         Next = &*P;
 316       }
 317     }
 318   }
 319
 320   return (Next) ? Next->getSUnit() : 0;
 321 }
 322
 323 void AggressiveAntiDepBreaker::HandleLastUse(unsigned Reg, unsigned KillIdx,
 324                                              const char *tag,
 325                                              const char *header,
 326                                              const char *footer) {
 327   unsigned *KillIndices = State->GetKillIndices();
 328   unsigned *DefIndices = State->GetDefIndices();
 329   std::multimap<unsigned, AggressiveAntiDepState::RegisterReference>&
 330     RegRefs = State->GetRegRefs();
 331
 332   if (!State->IsLive(Reg)) {
 333     KillIndices[Reg] = KillIdx;
 334     DefIndices[Reg] = ~0u;
 335     RegRefs.erase(Reg);
 336     State->LeaveGroup(Reg);
 337     DEBUG(if (header != NULL) {
 338         dbgs() << header << TRI->getName(Reg); header = NULL; });
 339     DEBUG(dbgs() << "->g" << State->GetGroup(Reg) << tag);
 340   }
 341   // Repeat for subregisters.
 342   for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 343        *Subreg; ++Subreg) {
 344     unsigned SubregReg = *Subreg;
 345     if (!State->IsLive(SubregReg)) {
 346       KillIndices[SubregReg] = KillIdx;
 347       DefIndices[SubregReg] = ~0u;
 348       RegRefs.erase(SubregReg);
 349       State->LeaveGroup(SubregReg);
 350       DEBUG(if (header != NULL) {
 351           dbgs() << header << TRI->getName(Reg); header = NULL; });
 352       DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(SubregReg) << "->g" <<
 353             State->GetGroup(SubregReg) << tag);
 354     }
 355   }
 356
 357   DEBUG(if ((header == NULL) && (footer != NULL)) dbgs() << footer);
 358 }
 359
 360 void AggressiveAntiDepBreaker::PrescanInstruction(MachineInstr *MI,
 361                                                   unsigned Count,
 362                                               std::set<unsigned>& PassthruRegs)
 363 {
 364   unsigned *DefIndices = State->GetDefIndices();
 365   std::multimap<unsigned, AggressiveAntiDepState::RegisterReference>&
 366     RegRefs = State->GetRegRefs();
 367
 368   // Handle dead defs by simulating a last-use of the register just
 369   // after the def. A dead def can occur because the def is truely
 370   // dead, or because only a subregister is live at the def. If we
 371   // don't do this the dead def will be incorrectly merged into the
 372   // previous def.
 373   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 374     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 375     if (!MO.isReg() || !MO.isDef()) continue;
 376     unsigned Reg = MO.getReg();
 377     if (Reg == 0) continue;
 378
 379     HandleLastUse(Reg, Count + 1, "", "\tDead Def: ", "\n");
 380   }
 381
 382   DEBUG(dbgs() << "\tDef Groups:");
 383   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 384     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 385     if (!MO.isReg() || !MO.isDef()) continue;
 386     unsigned Reg = MO.getReg();
 387     if (Reg == 0) continue;
 388
 389     DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(Reg) << "=g" << State->GetGroup(Reg));
 390
 391     // If MI's defs have a special allocation requirement, don't allow
 392     // any def registers to be changed. Also assume all registers
 393     // defined in a call must not be changed (ABI).
 394     if (MI->getDesc().isCall() || MI->getDesc().hasExtraDefRegAllocReq()) {
 395       DEBUG(if (State->GetGroup(Reg) != 0) dbgs() << "->g0(alloc-req)");
 396       State->UnionGroups(Reg, 0);
 397     }
 398
 399     // Any aliased that are live at this point are completely or
 400     // partially defined here, so group those aliases with Reg.
 401     for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
 402       unsigned AliasReg = *Alias;
 403       if (State->IsLive(AliasReg)) {
 404         State->UnionGroups(Reg, AliasReg);
 405         DEBUG(dbgs() << "->g" << State->GetGroup(Reg) << "(via " <<
 406               TRI->getName(AliasReg) << ")");
 407       }
 408     }
 409
 410     // Note register reference...
 411     const TargetRegisterClass *RC = NULL;
 412     if (i < MI->getDesc().getNumOperands())
 413       RC = MI->getDesc().OpInfo[i].getRegClass(TRI);
 414     AggressiveAntiDepState::RegisterReference RR = { &MO, RC };
 415     RegRefs.insert(std::make_pair(Reg, RR));
 416   }
 417
 418   DEBUG(dbgs() << '\n');
 419
 420   // Scan the register defs for this instruction and update
 421   // live-ranges.
 422   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 423     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 424     if (!MO.isReg() || !MO.isDef()) continue;
 425     unsigned Reg = MO.getReg();
 426     if (Reg == 0) continue;
 427     // Ignore KILLs and passthru registers for liveness...
 428     if (MI->isKill() || (PassthruRegs.count(Reg) != 0))
 429       continue;
 430
 431     // Update def for Reg and aliases.
 432     DefIndices[Reg] = Count;
 433     for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg);
 434          *Alias; ++Alias) {
 435       unsigned AliasReg = *Alias;
 436       DefIndices[AliasReg] = Count;
 437     }
 438   }
 439 }
 440
 441 void AggressiveAntiDepBreaker::ScanInstruction(MachineInstr *MI,
 442                                            unsigned Count) {
 443   DEBUG(dbgs() << "\tUse Groups:");
 444   std::multimap<unsigned, AggressiveAntiDepState::RegisterReference>&
 445     RegRefs = State->GetRegRefs();
 446
 447   // Scan the register uses for this instruction and update
 448   // live-ranges, groups and RegRefs.
 449   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 450     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 451     if (!MO.isReg() || !MO.isUse()) continue;
 452     unsigned Reg = MO.getReg();
 453     if (Reg == 0) continue;
 454
 455     DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(Reg) << "=g" <<
 456           State->GetGroup(Reg));
 457
 458     // It wasn't previously live but now it is, this is a kill. Forget
 459     // the previous live-range information and start a new live-range
 460     // for the register.
 461     HandleLastUse(Reg, Count, "(last-use)");
 462
 463     // If MI's uses have special allocation requirement, don't allow
 464     // any use registers to be changed. Also assume all registers
 465     // used in a call must not be changed (ABI).
 466     if (MI->getDesc().isCall() || MI->getDesc().hasExtraSrcRegAllocReq()) {
 467       DEBUG(if (State->GetGroup(Reg) != 0) dbgs() << "->g0(alloc-req)");
 468       State->UnionGroups(Reg, 0);
 469     }
 470
 471     // Note register reference...
 472     const TargetRegisterClass *RC = NULL;
 473     if (i < MI->getDesc().getNumOperands())
 474       RC = MI->getDesc().OpInfo[i].getRegClass(TRI);
 475     AggressiveAntiDepState::RegisterReference RR = { &MO, RC };
 476     RegRefs.insert(std::make_pair(Reg, RR));
 477   }
 478
 479   DEBUG(dbgs() << '\n');
 480
 481   // Form a group of all defs and uses of a KILL instruction to ensure
 482   // that all registers are renamed as a group.
 483   if (MI->isKill()) {
 484     DEBUG(dbgs() << "\tKill Group:");
 485
 486     unsigned FirstReg = 0;
 487     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 488       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 489       if (!MO.isReg()) continue;
 490       unsigned Reg = MO.getReg();
 491       if (Reg == 0) continue;
 492
 493       if (FirstReg != 0) {
 494         DEBUG(dbgs() << "=" << TRI->getName(Reg));
 495         State->UnionGroups(FirstReg, Reg);
 496       } else {
 497         DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(Reg));
 498         FirstReg = Reg;
 499       }
 500     }
 501
 502     DEBUG(dbgs() << "->g" << State->GetGroup(FirstReg) << '\n');
 503   }
 504 }
 505
 506 BitVector AggressiveAntiDepBreaker::GetRenameRegisters(unsigned Reg) {
 507   BitVector BV(TRI->getNumRegs(), false);
 508   bool first = true;
 509
 510   // Check all references that need rewriting for Reg. For each, use
 511   // the corresponding register class to narrow the set of registers
 512   // that are appropriate for renaming.
 513   std::pair<std::multimap<unsigned,
 514                      AggressiveAntiDepState::RegisterReference>::iterator,
 515             std::multimap<unsigned,
 516                      AggressiveAntiDepState::RegisterReference>::iterator>
 517     Range = State->GetRegRefs().equal_range(Reg);
 518   for (std::multimap<unsigned,
 519        AggressiveAntiDepState::RegisterReference>::iterator Q = Range.first,
 520        QE = Range.second; Q != QE; ++Q) {
 521     const TargetRegisterClass *RC = Q->second.RC;
 522     if (RC == NULL) continue;
 523
 524     BitVector RCBV = TRI->getAllocatableSet(MF, RC);
 525     if (first) {
 526       BV |= RCBV;
 527       first = false;
 528     } else {
 529       BV &= RCBV;
 530     }
 531
 532     DEBUG(dbgs() << " " << RC->getName());
 533   }
 534
 535   return BV;
 536 }
 537
 538 bool AggressiveAntiDepBreaker::FindSuitableFreeRegisters(
 539                                 unsigned AntiDepGroupIndex,
 540                                 RenameOrderType& RenameOrder,
 541                                 std::map<unsigned, unsigned> &RenameMap) {
 542   unsigned *KillIndices = State->GetKillIndices();
 543   unsigned *DefIndices = State->GetDefIndices();
 544   std::multimap<unsigned, AggressiveAntiDepState::RegisterReference>&
 545     RegRefs = State->GetRegRefs();
 546
 547   // Collect all referenced registers in the same group as
 548   // AntiDepReg. These all need to be renamed together if we are to
 549   // break the anti-dependence.
 550   std::vector<unsigned> Regs;
 551   State->GetGroupRegs(AntiDepGroupIndex, Regs, &RegRefs);
 552   assert(Regs.size() > 0 && "Empty register group!");
 553   if (Regs.size() == 0)
 554     return false;
 555
 556   // Find the "superest" register in the group. At the same time,
 557   // collect the BitVector of registers that can be used to rename
 558   // each register.
 559   DEBUG(dbgs() << "\tRename Candidates for Group g" << AntiDepGroupIndex
 560         << ":\n");
 561   std::map<unsigned, BitVector> RenameRegisterMap;
 562   unsigned SuperReg = 0;
 563   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
 564     unsigned Reg = Regs[i];
 565     if ((SuperReg == 0) || TRI->isSuperRegister(SuperReg, Reg))
 566       SuperReg = Reg;
 567
 568     // If Reg has any references, then collect possible rename regs
 569     if (RegRefs.count(Reg) > 0) {
 570       DEBUG(dbgs() << "\t\t" << TRI->getName(Reg) << ":");
 571
 572       BitVector BV = GetRenameRegisters(Reg);
 573       RenameRegisterMap.insert(std::pair<unsigned, BitVector>(Reg, BV));
 574
 575       DEBUG(dbgs() << " ::");
 576       DEBUG(for (int r = BV.find_first(); r != -1; r = BV.find_next(r))
 577               dbgs() << " " << TRI->getName(r));
 578       DEBUG(dbgs() << "\n");
 579     }
 580   }
 581
 582   // All group registers should be a subreg of SuperReg.
 583   for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
 584     unsigned Reg = Regs[i];
 585     if (Reg == SuperReg) continue;
 586     bool IsSub = TRI->isSubRegister(SuperReg, Reg);
 587     assert(IsSub && "Expecting group subregister");
 588     if (!IsSub)
 589       return false;
 590   }
 591
 592 #ifndef NDEBUG
 593   // If DebugDiv > 0 then only rename (renamecnt % DebugDiv) == DebugMod
 594   if (DebugDiv > 0) {
 595     static int renamecnt = 0;
 596     if (renamecnt++ % DebugDiv != DebugMod)
 597       return false;
 598
 599     dbgs() << "*** Performing rename " << TRI->getName(SuperReg) <<
 600       " for debug ***\n";
 601   }
 602 #endif
 603
 604   // Check each possible rename register for SuperReg in round-robin
 605   // order. If that register is available, and the corresponding
 606   // registers are available for the other group subregisters, then we
 607   // can use those registers to rename.
 608   const TargetRegisterClass *SuperRC =
 609     TRI->getPhysicalRegisterRegClass(SuperReg, MVT::Other);
 610
 611   const TargetRegisterClass::iterator RB = SuperRC->allocation_order_begin(MF);
 612   const TargetRegisterClass::iterator RE = SuperRC->allocation_order_end(MF);
 613   if (RB == RE) {
 614     DEBUG(dbgs() << "\tEmpty Super Regclass!!\n");
 615     return false;
 616   }
 617
 618   DEBUG(dbgs() << "\tFind Registers:");
 619
 620   if (RenameOrder.count(SuperRC) == 0)
 621     RenameOrder.insert(RenameOrderType::value_type(SuperRC, RE));
 622
 623   const TargetRegisterClass::iterator OrigR = RenameOrder[SuperRC];
 624   const TargetRegisterClass::iterator EndR = ((OrigR == RE) ? RB : OrigR);
 625   TargetRegisterClass::iterator R = OrigR;
 626   do {
 627     if (R == RB) R = RE;
 628     --R;
 629     const unsigned NewSuperReg = *R;
 630     // Don't replace a register with itself.
 631     if (NewSuperReg == SuperReg) continue;
 632
 633     DEBUG(dbgs() << " [" << TRI->getName(NewSuperReg) << ':');
 634     RenameMap.clear();
 635
 636     // For each referenced group register (which must be a SuperReg or
 637     // a subregister of SuperReg), find the corresponding subregister
 638     // of NewSuperReg and make sure it is free to be renamed.
 639     for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
 640       unsigned Reg = Regs[i];
 641       unsigned NewReg = 0;
 642       if (Reg == SuperReg) {
 643         NewReg = NewSuperReg;
 644       } else {
 645         unsigned NewSubRegIdx = TRI->getSubRegIndex(SuperReg, Reg);
 646         if (NewSubRegIdx != 0)
 647           NewReg = TRI->getSubReg(NewSuperReg, NewSubRegIdx);
 648       }
 649
 650       DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(NewReg));
 651
 652       // Check if Reg can be renamed to NewReg.
 653       BitVector BV = RenameRegisterMap[Reg];
 654       if (!BV.test(NewReg)) {
 655         DEBUG(dbgs() << "(no rename)");
 656         goto next_super_reg;
 657       }
 658
 659       // If NewReg is dead and NewReg's most recent def is not before
 660       // Regs's kill, it's safe to replace Reg with NewReg. We
 661       // must also check all aliases of NewReg, because we can't define a
 662       // register when any sub or super is already live.
 663       if (State->IsLive(NewReg) || (KillIndices[Reg] > DefIndices[NewReg])) {
 664         DEBUG(dbgs() << "(live)");
 665         goto next_super_reg;
 666       } else {
 667         bool found = false;
 668         for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(NewReg);
 669              *Alias; ++Alias) {
 670           unsigned AliasReg = *Alias;
 671           if (State->IsLive(AliasReg) ||
 672               (KillIndices[Reg] > DefIndices[AliasReg])) {
 673             DEBUG(dbgs() << "(alias " << TRI->getName(AliasReg) << " live)");
 674             found = true;
 675             break;
 676           }
 677         }
 678         if (found)
 679           goto next_super_reg;
 680       }
 681
 682       // Record that 'Reg' can be renamed to 'NewReg'.
 683       RenameMap.insert(std::pair<unsigned, unsigned>(Reg, NewReg));
 684     }
 685
 686     // If we fall-out here, then every register in the group can be
 687     // renamed, as recorded in RenameMap.
 688     RenameOrder.erase(SuperRC);
 689     RenameOrder.insert(RenameOrderType::value_type(SuperRC, R));
 690     DEBUG(dbgs() << "]\n");
 691     return true;
 692
 693   next_super_reg:
 694     DEBUG(dbgs() << ']');
 695   } while (R != EndR);
 696
 697   DEBUG(dbgs() << '\n');
 698
 699   // No registers are free and available!
 700   return false;
 701 }
 702
 703 /// BreakAntiDependencies - Identifiy anti-dependencies within the
 704 /// ScheduleDAG and break them by renaming registers.
 705 ///
 706 unsigned AggressiveAntiDepBreaker::BreakAntiDependencies(
 707                               std::vector<SUnit>& SUnits,
 708                               MachineBasicBlock::iterator& Begin,
 709                               MachineBasicBlock::iterator& End,
 710                               unsigned InsertPosIndex) {
 711   unsigned *KillIndices = State->GetKillIndices();
 712   unsigned *DefIndices = State->GetDefIndices();
 713   std::multimap<unsigned, AggressiveAntiDepState::RegisterReference>&
 714     RegRefs = State->GetRegRefs();
 715
 716   // The code below assumes that there is at least one instruction,
 717   // so just duck out immediately if the block is empty.
 718   if (SUnits.empty()) return 0;
 719
 720   // For each regclass the next register to use for renaming.
 721   RenameOrderType RenameOrder;
 722
 723   // ...need a map from MI to SUnit.
 724   std::map<MachineInstr *, SUnit *> MISUnitMap;
 725   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 726     SUnit *SU = &SUnits[i];
 727     MISUnitMap.insert(std::pair<MachineInstr *, SUnit *>(SU->getInstr(), SU));
 728   }
 729
 730   // Track progress along the critical path through the SUnit graph as
 731   // we walk the instructions. This is needed for regclasses that only
 732   // break critical-path anti-dependencies.
 733   SUnit *CriticalPathSU = 0;
 734   MachineInstr *CriticalPathMI = 0;
 735   if (CriticalPathSet.any()) {
 736     for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 737       SUnit *SU = &SUnits[i];
 738       if (!CriticalPathSU ||
 739           ((SU->getDepth() + SU->Latency) >
 740            (CriticalPathSU->getDepth() + CriticalPathSU->Latency))) {
 741         CriticalPathSU = SU;
 742       }
 743     }
 744
 745     CriticalPathMI = CriticalPathSU->getInstr();
 746   }
 747
 748 #ifndef NDEBUG
 749   DEBUG(dbgs() << "\n===== Aggressive anti-dependency breaking\n");
 750   DEBUG(dbgs() << "Available regs:");
 751   for (unsigned Reg = 0; Reg < TRI->getNumRegs(); ++Reg) {
 752     if (!State->IsLive(Reg))
 753       DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(Reg));
 754   }
 755   DEBUG(dbgs() << '\n');
 756 #endif
 757
 758   // Attempt to break anti-dependence edges. Walk the instructions
 759   // from the bottom up, tracking information about liveness as we go
 760   // to help determine which registers are available.
 761   unsigned Broken = 0;
 762   unsigned Count = InsertPosIndex - 1;
 763   for (MachineBasicBlock::iterator I = End, E = Begin;
 764        I != E; --Count) {
 765     MachineInstr *MI = --I;
 766
 767     DEBUG(dbgs() << "Anti: ");
 768     DEBUG(MI->dump());
 769
 770     std::set<unsigned> PassthruRegs;
 771     GetPassthruRegs(MI, PassthruRegs);
 772
 773     // Process the defs in MI...
 774     PrescanInstruction(MI, Count, PassthruRegs);
 775
 776     // The dependence edges that represent anti- and output-
 777     // dependencies that are candidates for breaking.
 778     std::vector<SDep*> Edges;
 779     SUnit *PathSU = MISUnitMap[MI];
 780     AntiDepEdges(PathSU, Edges);
 781
 782     // If MI is not on the critical path, then we don't rename
 783     // registers in the CriticalPathSet.
 784     BitVector *ExcludeRegs = NULL;
 785     if (MI == CriticalPathMI) {
 786       CriticalPathSU = CriticalPathStep(CriticalPathSU);
 787       CriticalPathMI = (CriticalPathSU) ? CriticalPathSU->getInstr() : 0;
 788     } else {
 789       ExcludeRegs = &CriticalPathSet;
 790     }
 791
 792     // Ignore KILL instructions (they form a group in ScanInstruction
 793     // but don't cause any anti-dependence breaking themselves)
 794     if (!MI->isKill()) {
 795       // Attempt to break each anti-dependency...
 796       for (unsigned i = 0, e = Edges.size(); i != e; ++i) {
 797         SDep *Edge = Edges[i];
 798         SUnit *NextSU = Edge->getSUnit();
 799
 800         if ((Edge->getKind() != SDep::Anti) &&
 801             (Edge->getKind() != SDep::Output)) continue;
 802
 803         unsigned AntiDepReg = Edge->getReg();
 804         DEBUG(dbgs() << "\tAntidep reg: " << TRI->getName(AntiDepReg));
 805         assert(AntiDepReg != 0 && "Anti-dependence on reg0?");
 806
 807         if (!AllocatableSet.test(AntiDepReg)) {
 808           // Don't break anti-dependencies on non-allocatable registers.
 809           DEBUG(dbgs() << " (non-allocatable)\n");
 810           continue;
 811         } else if ((ExcludeRegs != NULL) && ExcludeRegs->test(AntiDepReg)) {
 812           // Don't break anti-dependencies for critical path registers
 813           // if not on the critical path
 814           DEBUG(dbgs() << " (not critical-path)\n");
 815           continue;
 816         } else if (PassthruRegs.count(AntiDepReg) != 0) {
 817           // If the anti-dep register liveness "passes-thru", then
 818           // don't try to change it. It will be changed along with
 819           // the use if required to break an earlier antidep.
 820           DEBUG(dbgs() << " (passthru)\n");
 821           continue;
 822         } else {
 823           // No anti-dep breaking for implicit deps
 824           MachineOperand *AntiDepOp = MI->findRegisterDefOperand(AntiDepReg);
 825           assert(AntiDepOp != NULL &&
 826                  "Can't find index for defined register operand");
 827           if ((AntiDepOp == NULL) || AntiDepOp->isImplicit()) {
 828             DEBUG(dbgs() << " (implicit)\n");
 829             continue;
 830           }
 831
 832           // If the SUnit has other dependencies on the SUnit that
 833           // it anti-depends on, don't bother breaking the
 834           // anti-dependency since those edges would prevent such
 835           // units from being scheduled past each other
 836           // regardless.
 837           //
 838           // Also, if there are dependencies on other SUnits with the
 839           // same register as the anti-dependency, don't attempt to
 840           // break it.
 841           for (SUnit::pred_iterator P = PathSU->Preds.begin(),
 842                  PE = PathSU->Preds.end(); P != PE; ++P) {
 843             if (P->getSUnit() == NextSU ?
 844                 (P->getKind() != SDep::Anti || P->getReg() != AntiDepReg) :
 845                 (P->getKind() == SDep::Data && P->getReg() == AntiDepReg)) {
 846               AntiDepReg = 0;
 847               break;
 848             }
 849           }
 850           for (SUnit::pred_iterator P = PathSU->Preds.begin(),
 851                  PE = PathSU->Preds.end(); P != PE; ++P) {
 852             if ((P->getSUnit() == NextSU) && (P->getKind() != SDep::Anti) &&
 853                 (P->getKind() != SDep::Output)) {
 854               DEBUG(dbgs() << " (real dependency)\n");
 855               AntiDepReg = 0;
 856               break;
 857             } else if ((P->getSUnit() != NextSU) &&
 858                        (P->getKind() == SDep::Data) &&
 859                        (P->getReg() == AntiDepReg)) {
 860               DEBUG(dbgs() << " (other dependency)\n");
 861               AntiDepReg = 0;
 862               break;
 863             }
 864           }
 865
 866           if (AntiDepReg == 0) continue;
 867         }
 868
 869         assert(AntiDepReg != 0);
 870         if (AntiDepReg == 0) continue;
 871
 872         // Determine AntiDepReg's register group.
 873         const unsigned GroupIndex = State->GetGroup(AntiDepReg);
 874         if (GroupIndex == 0) {
 875           DEBUG(dbgs() << " (zero group)\n");
 876           continue;
 877         }
 878
 879         DEBUG(dbgs() << '\n');
 880
 881         // Look for a suitable register to use to break the anti-dependence.
 882         std::map<unsigned, unsigned> RenameMap;
 883         if (FindSuitableFreeRegisters(GroupIndex, RenameOrder, RenameMap)) {
 884           DEBUG(dbgs() << "\tBreaking anti-dependence edge on "
 885                 << TRI->getName(AntiDepReg) << ":");
 886
 887           // Handle each group register...
 888           for (std::map<unsigned, unsigned>::iterator
 889                  S = RenameMap.begin(), E = RenameMap.end(); S != E; ++S) {
 890             unsigned CurrReg = S->first;
 891             unsigned NewReg = S->second;
 892
 893             DEBUG(dbgs() << " " << TRI->getName(CurrReg) << "->" <<
 894                   TRI->getName(NewReg) << "(" <<
 895                   RegRefs.count(CurrReg) << " refs)");
 896
 897             // Update the references to the old register CurrReg to
 898             // refer to the new register NewReg.
 899             std::pair<std::multimap<unsigned,
 900                            AggressiveAntiDepState::RegisterReference>::iterator,
 901                       std::multimap<unsigned,
 902                            AggressiveAntiDepState::RegisterReference>::iterator>
 903               Range = RegRefs.equal_range(CurrReg);
 904             for (std::multimap<unsigned,
 905                  AggressiveAntiDepState::RegisterReference>::iterator
 906                    Q = Range.first, QE = Range.second; Q != QE; ++Q) {
 907               Q->second.Operand->setReg(NewReg);
 908             }
 909
 910             // We just went back in time and modified history; the
 911             // liveness information for CurrReg is now inconsistent. Set
 912             // the state as if it were dead.
 913             State->UnionGroups(NewReg, 0);
 914             RegRefs.erase(NewReg);
 915             DefIndices[NewReg] = DefIndices[CurrReg];
 916             KillIndices[NewReg] = KillIndices[CurrReg];
 917
 918             State->UnionGroups(CurrReg, 0);
 919             RegRefs.erase(CurrReg);
 920             DefIndices[CurrReg] = KillIndices[CurrReg];
 921             KillIndices[CurrReg] = ~0u;
 922             assert(((KillIndices[CurrReg] == ~0u) !=
 923                     (DefIndices[CurrReg] == ~0u)) &&
 924                    "Kill and Def maps aren't consistent for AntiDepReg!");
 925           }
 926
 927           ++Broken;
 928           DEBUG(dbgs() << '\n');
 929         }
 930       }
 931     }
 932
 933     ScanInstruction(MI, Count);
 934   }
 935
 936   return Broken;
 937 }