lib/CodeGen/CalcSpillWeights.cpp

   1 //===------------------------ CalcSpillWeights.cpp ------------------------===//
   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 #define DEBUG_TYPE "calcspillweights"
  11
  12 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
  13 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  14 #include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
  15 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/Support/Debug.h"
  19 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 void llvm::calculateSpillWeights(LiveIntervals &LIS,
  26                            MachineFunction &MF,
  27                            const MachineLoopInfo &MLI,
  28                            const MachineBlockFrequencyInfo &MBFI) {
  29   DEBUG(dbgs() << "********** Compute Spill Weights **********\n"
  30                << "********** Function: " << MF.getName() << '\n');
  31
  32   MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
  33   VirtRegAuxInfo VRAI(MF, LIS, MLI, MBFI);
  34   for (unsigned i = 0, e = MRI.getNumVirtRegs(); i != e; ++i) {
  35     unsigned Reg = TargetRegisterInfo::index2VirtReg(i);
  36     if (MRI.reg_nodbg_empty(Reg))
  37       continue;
  38     VRAI.CalculateWeightAndHint(LIS.getInterval(Reg));
  39   }
  40 }
  41
  42 // Return the preferred allocation register for reg, given a COPY instruction.
  43 static unsigned copyHint(const MachineInstr *mi, unsigned reg,
  44                          const TargetRegisterInfo &tri,
  45                          const MachineRegisterInfo &mri) {
  46   unsigned sub, hreg, hsub;
  47   if (mi->getOperand(0).getReg() == reg) {
  48     sub = mi->getOperand(0).getSubReg();
  49     hreg = mi->getOperand(1).getReg();
  50     hsub = mi->getOperand(1).getSubReg();
  51   } else {
  52     sub = mi->getOperand(1).getSubReg();
  53     hreg = mi->getOperand(0).getReg();
  54     hsub = mi->getOperand(0).getSubReg();
  55   }
  56
  57   if (!hreg)
  58     return 0;
  59
  60   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(hreg))
  61     return sub == hsub ? hreg : 0;
  62
  63   const TargetRegisterClass *rc = mri.getRegClass(reg);
  64
  65   // Only allow physreg hints in rc.
  66   if (sub == 0)
  67     return rc->contains(hreg) ? hreg : 0;
  68
  69   // reg:sub should match the physreg hreg.
  70   return tri.getMatchingSuperReg(hreg, sub, rc);
  71 }
  72
  73 // Check if all values in LI are rematerializable
  74 static bool isRematerializable(const LiveInterval &LI,
  75                                const LiveIntervals &LIS,
  76                                const TargetInstrInfo &TII) {
  77   for (LiveInterval::const_vni_iterator I = LI.vni_begin(), E = LI.vni_end();
  78        I != E; ++I) {
  79     const VNInfo *VNI = *I;
  80     if (VNI->isUnused())
  81       continue;
  82     if (VNI->isPHIDef())
  83       return false;
  84
  85     MachineInstr *MI = LIS.getInstructionFromIndex(VNI->def);
  86     assert(MI && "Dead valno in interval");
  87
  88     if (!TII.isTriviallyReMaterializable(MI, LIS.getAliasAnalysis()))
  89       return false;
  90   }
  91   return true;
  92 }
  93
  94 void
  95 VirtRegAuxInfo::CalculateWeightAndHint(LiveInterval &li) {
  96   MachineRegisterInfo &mri = MF.getRegInfo();
  97   const TargetRegisterInfo &tri = *MF.getTarget().getRegisterInfo();
  98   MachineBasicBlock *mbb = 0;
  99   MachineLoop *loop = 0;
 100   bool isExiting = false;
 101   float totalWeight = 0;
 102   SmallPtrSet<MachineInstr*, 8> visited;
 103
 104   // Find the best physreg hint and the best virtreg hint.
 105   float bestPhys = 0, bestVirt = 0;
 106   unsigned hintPhys = 0, hintVirt = 0;
 107
 108   // Don't recompute a target specific hint.
 109   bool noHint = mri.getRegAllocationHint(li.reg).first != 0;
 110
 111   // Don't recompute spill weight for an unspillable register.
 112   bool Spillable = li.isSpillable();
 113
 114   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri.reg_begin(li.reg);
 115        MachineInstr *mi = I.skipInstruction();) {
 116     if (mi->isIdentityCopy() || mi->isImplicitDef() || mi->isDebugValue())
 117       continue;
 118     if (!visited.insert(mi))
 119       continue;
 120
 121     float weight = 1.0f;
 122     if (Spillable) {
 123       // Get loop info for mi.
 124       if (mi->getParent() != mbb) {
 125         mbb = mi->getParent();
 126         loop = Loops.getLoopFor(mbb);
 127         isExiting = loop ? loop->isLoopExiting(mbb) : false;
 128       }
 129
 130       // Calculate instr weight.
 131       bool reads, writes;
 132       tie(reads, writes) = mi->readsWritesVirtualRegister(li.reg);
 133       weight = LiveIntervals::getSpillWeight(
 134           writes, reads, MBFI.getBlockFreq(mi->getParent()));
 135
 136       // Give extra weight to what looks like a loop induction variable update.
 137       if (writes && isExiting && LIS.isLiveOutOfMBB(li, mbb))
 138         weight *= 3;
 139
 140       totalWeight += weight;
 141     }
 142
 143     // Get allocation hints from copies.
 144     if (noHint || !mi->isCopy())
 145       continue;
 146     unsigned hint = copyHint(mi, li.reg, tri, mri);
 147     if (!hint)
 148       continue;
 149     float hweight = Hint[hint] += weight;
 150     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(hint)) {
 151       if (hweight > bestPhys && mri.isAllocatable(hint))
 152         bestPhys = hweight, hintPhys = hint;
 153     } else {
 154       if (hweight > bestVirt)
 155         bestVirt = hweight, hintVirt = hint;
 156     }
 157   }
 158
 159   Hint.clear();
 160
 161   // Always prefer the physreg hint.
 162   if (unsigned hint = hintPhys ? hintPhys : hintVirt) {
 163     mri.setRegAllocationHint(li.reg, 0, hint);
 164     // Weakly boost the spill weight of hinted registers.
 165     totalWeight *= 1.01F;
 166   }
 167
 168   // If the live interval was already unspillable, leave it that way.
 169   if (!Spillable)
 170     return;
 171
 172   // Mark li as unspillable if all live ranges are tiny.
 173   if (li.isZeroLength(LIS.getSlotIndexes())) {
 174     li.markNotSpillable();
 175     return;
 176   }
 177
 178   // If all of the definitions of the interval are re-materializable,
 179   // it is a preferred candidate for spilling.
 180   // FIXME: this gets much more complicated once we support non-trivial
 181   // re-materialization.
 182   if (isRematerializable(li, LIS, *MF.getTarget().getInstrInfo()))
 183     totalWeight *= 0.5F;
 184
 185   li.weight = normalizeSpillWeight(totalWeight, li.getSize());
 186 }