5a31d675317c0476f80a6e5c6cbf15cdb1f1a915
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineScheduler.cpp
1 //===- MachineScheduler.cpp - Machine Instruction 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 // MachineScheduler schedules machine instructions after phi elimination. It
11 // preserves LiveIntervals so it can be invoked before register allocation.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/CodeGen/MachineScheduler.h"
16 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
17 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
18 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
19 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
22 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
23 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
25 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
26 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
27 #include "llvm/Support/Debug.h"
28 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
29 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
30 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
31 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
32 #include <queue>
33
34 using namespace llvm;
35
36 #define DEBUG_TYPE "misched"
37
38 namespace llvm {
39 cl::opt<bool> ForceTopDown("misched-topdown", cl::Hidden,
40                            cl::desc("Force top-down list scheduling"));
41 cl::opt<bool> ForceBottomUp("misched-bottomup", cl::Hidden,
42                             cl::desc("Force bottom-up list scheduling"));
43 cl::opt<bool>
44 DumpCriticalPathLength("misched-dcpl", cl::Hidden,
45                        cl::desc("Print critical path length to stdout"));
46 }
47
48 #ifndef NDEBUG
49 static cl::opt<bool> ViewMISchedDAGs("view-misched-dags", cl::Hidden,
50   cl::desc("Pop up a window to show MISched dags after they are processed"));
51
52 /// In some situations a few uninteresting nodes depend on nearly all other
53 /// nodes in the graph, provide a cutoff to hide them.
54 static cl::opt<unsigned> ViewMISchedCutoff("view-misched-cutoff", cl::Hidden,
55   cl::desc("Hide nodes with more predecessor/successor than cutoff"));
56
57 static cl::opt<unsigned> MISchedCutoff("misched-cutoff", cl::Hidden,
58   cl::desc("Stop scheduling after N instructions"), cl::init(~0U));
59
60 static cl::opt<std::string> SchedOnlyFunc("misched-only-func", cl::Hidden,
61   cl::desc("Only schedule this function"));
62 static cl::opt<unsigned> SchedOnlyBlock("misched-only-block", cl::Hidden,
63   cl::desc("Only schedule this MBB#"));
64 #else
65 static bool ViewMISchedDAGs = false;
66 #endif // NDEBUG
67
68 static cl::opt<bool> EnableRegPressure("misched-regpressure", cl::Hidden,
69   cl::desc("Enable register pressure scheduling."), cl::init(true));
70
71 static cl::opt<bool> EnableCyclicPath("misched-cyclicpath", cl::Hidden,
72   cl::desc("Enable cyclic critical path analysis."), cl::init(true));
73
74 static cl::opt<bool> EnableLoadCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
75   cl::desc("Enable load clustering."), cl::init(true));
76
77 // Experimental heuristics
78 static cl::opt<bool> EnableMacroFusion("misched-fusion", cl::Hidden,
79   cl::desc("Enable scheduling for macro fusion."), cl::init(true));
80
81 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
82   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
83
84 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
85 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
86
87 // Pin the vtables to this file.
88 void MachineSchedStrategy::anchor() {}
89 void ScheduleDAGMutation::anchor() {}
90
91 //===----------------------------------------------------------------------===//
92 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
93 //===----------------------------------------------------------------------===//
94
95 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
96     MF(nullptr), MLI(nullptr), MDT(nullptr), PassConfig(nullptr), AA(nullptr), LIS(nullptr) {
97   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
98 }
99
100 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
101   delete RegClassInfo;
102 }
103
104 namespace {
105 /// Base class for a machine scheduler class that can run at any point.
106 class MachineSchedulerBase : public MachineSchedContext,
107                              public MachineFunctionPass {
108 public:
109   MachineSchedulerBase(char &ID): MachineFunctionPass(ID) {}
110
111   void print(raw_ostream &O, const Module* = nullptr) const override;
112
113 protected:
114   void scheduleRegions(ScheduleDAGInstrs &Scheduler, bool FixKillFlags);
115 };
116
117 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
118 class MachineScheduler : public MachineSchedulerBase {
119 public:
120   MachineScheduler();
121
122   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
123
124   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
125
126   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
127
128 protected:
129   ScheduleDAGInstrs *createMachineScheduler();
130 };
131
132 /// PostMachineScheduler runs after shortly before code emission.
133 class PostMachineScheduler : public MachineSchedulerBase {
134 public:
135   PostMachineScheduler();
136
137   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
138
139   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
140
141   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
142
143 protected:
144   ScheduleDAGInstrs *createPostMachineScheduler();
145 };
146 } // namespace
147
148 char MachineScheduler::ID = 0;
149
150 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
151
152 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "machine-scheduler",
153                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
154 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
155 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
156 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
157 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "machine-scheduler",
158                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
159
160 MachineScheduler::MachineScheduler()
161 : MachineSchedulerBase(ID) {
162   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
163 }
164
165 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
166   AU.setPreservesCFG();
167   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
168   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
169   AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
170   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
171   AU.addRequired<SlotIndexes>();
172   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
173   AU.addRequired<LiveIntervals>();
174   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
175   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
176 }
177
178 char PostMachineScheduler::ID = 0;
179
180 char &llvm::PostMachineSchedulerID = PostMachineScheduler::ID;
181
182 INITIALIZE_PASS(PostMachineScheduler, "postmisched",
183                 "PostRA Machine Instruction Scheduler", false, false)
184
185 PostMachineScheduler::PostMachineScheduler()
186 : MachineSchedulerBase(ID) {
187   initializePostMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
188 }
189
190 void PostMachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
191   AU.setPreservesCFG();
192   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
193   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
194   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
195   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
196 }
197
198 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
199
200 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
201 /// is overridden on the command line.
202 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
203   return nullptr;
204 }
205
206 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
207 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
208                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
209 MachineSchedOpt("misched",
210                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
211                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
212
213 static MachineSchedRegistry
214 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
215                      useDefaultMachineSched);
216
217 static cl::opt<bool> EnableMachineSched(
218     "enable-misched",
219     cl::desc("Enable the machine instruction scheduling pass."), cl::init(true),
220     cl::Hidden);
221
222 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
223 /// default scheduler if the target does not set a default.
224 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSchedLive(MachineSchedContext *C);
225 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSchedPostRA(MachineSchedContext *C);
226
227 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
228 static MachineBasicBlock::const_iterator
229 priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
230               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
231   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
232   while (--I != Beg) {
233     if (!I->isDebugValue())
234       break;
235   }
236   return I;
237 }
238
239 /// Non-const version.
240 static MachineBasicBlock::iterator
241 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
242               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
243   return const_cast<MachineInstr*>(
244     &*priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), Beg));
245 }
246
247 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
248 /// non-debug instruction.
249 static MachineBasicBlock::const_iterator
250 nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
251             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
252   for(; I != End; ++I) {
253     if (!I->isDebugValue())
254       break;
255   }
256   return I;
257 }
258
259 /// Non-const version.
260 static MachineBasicBlock::iterator
261 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
262             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
263   // Cast the return value to nonconst MachineInstr, then cast to an
264   // instr_iterator, which does not check for null, finally return a
265   // bundle_iterator.
266   return MachineBasicBlock::instr_iterator(
267     const_cast<MachineInstr*>(
268       &*nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), End)));
269 }
270
271 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs that will be owned by the caller.
272 ScheduleDAGInstrs *MachineScheduler::createMachineScheduler() {
273   // Select the scheduler, or set the default.
274   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
275   if (Ctor != useDefaultMachineSched)
276     return Ctor(this);
277
278   // Get the default scheduler set by the target for this function.
279   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createMachineScheduler(this);
280   if (Scheduler)
281     return Scheduler;
282
283   // Default to GenericScheduler.
284   return createGenericSchedLive(this);
285 }
286
287 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs for PostRA scheduling that will be owned by
288 /// the caller. We don't have a command line option to override the postRA
289 /// scheduler. The Target must configure it.
290 ScheduleDAGInstrs *PostMachineScheduler::createPostMachineScheduler() {
291   // Get the postRA scheduler set by the target for this function.
292   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createPostMachineScheduler(this);
293   if (Scheduler)
294     return Scheduler;
295
296   // Default to GenericScheduler.
297   return createGenericSchedPostRA(this);
298 }
299
300 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
301 ///
302 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
303 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
304 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
305 /// scheduling regions bottom-up.
306 ///
307 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
308 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
309 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
310 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
311 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
312 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
313 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
314 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
315 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
316 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
317   if (EnableMachineSched.getNumOccurrences()) {
318     if (!EnableMachineSched)
319       return false;
320   } else if (!mf.getSubtarget().enableMachineScheduler())
321     return false;
322
323   DEBUG(dbgs() << "Before MISched:\n"; mf.print(dbgs()));
324
325   // Initialize the context of the pass.
326   MF = &mf;
327   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
328   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
329   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
330   AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
331
332   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
333
334   if (VerifyScheduling) {
335     DEBUG(LIS->dump());
336     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
337   }
338   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
339
340   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
341   // optimization level.
342   std::unique_ptr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createMachineScheduler());
343   scheduleRegions(*Scheduler, false);
344
345   DEBUG(LIS->dump());
346   if (VerifyScheduling)
347     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
348   return true;
349 }
350
351 bool PostMachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
352   if (skipOptnoneFunction(*mf.getFunction()))
353     return false;
354
355   if (!mf.getSubtarget().enablePostRAScheduler()) {
356     DEBUG(dbgs() << "Subtarget disables post-MI-sched.\n");
357     return false;
358   }
359   DEBUG(dbgs() << "Before post-MI-sched:\n"; mf.print(dbgs()));
360
361   // Initialize the context of the pass.
362   MF = &mf;
363   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
364
365   if (VerifyScheduling)
366     MF->verify(this, "Before post machine scheduling.");
367
368   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
369   // optimization level.
370   std::unique_ptr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createPostMachineScheduler());
371   scheduleRegions(*Scheduler, true);
372
373   if (VerifyScheduling)
374     MF->verify(this, "After post machine scheduling.");
375   return true;
376 }
377
378 /// Return true of the given instruction should not be included in a scheduling
379 /// region.
380 ///
381 /// MachineScheduler does not currently support scheduling across calls. To
382 /// handle calls, the DAG builder needs to be modified to create register
383 /// anti/output dependencies on the registers clobbered by the call's regmask
384 /// operand. In PreRA scheduling, the stack pointer adjustment already prevents
385 /// scheduling across calls. In PostRA scheduling, we need the isCall to enforce
386 /// the boundary, but there would be no benefit to postRA scheduling across
387 /// calls this late anyway.
388 static bool isSchedBoundary(MachineBasicBlock::iterator MI,
389                             MachineBasicBlock *MBB,
390                             MachineFunction *MF,
391                             const TargetInstrInfo *TII) {
392   return MI->isCall() || TII->isSchedulingBoundary(MI, MBB, *MF);
393 }
394
395 /// Main driver for both MachineScheduler and PostMachineScheduler.
396 void MachineSchedulerBase::scheduleRegions(ScheduleDAGInstrs &Scheduler,
397                                            bool FixKillFlags) {
398   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
399
400   // Visit all machine basic blocks.
401   //
402   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
403   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
404   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
405        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
406
407     Scheduler.startBlock(&*MBB);
408
409 #ifndef NDEBUG
410     if (SchedOnlyFunc.getNumOccurrences() && SchedOnlyFunc != MF->getName())
411       continue;
412     if (SchedOnlyBlock.getNumOccurrences()
413         && (int)SchedOnlyBlock != MBB->getNumber())
414       continue;
415 #endif
416
417     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
418     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
419     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
420     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
421     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
422     // MBB->end() for the bottom region.
423     //
424     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
425     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
426     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
427     //
428     // MBB::size() uses instr_iterator to count. Here we need a bundle to count
429     // as a single instruction.
430     unsigned RemainingInstrs = std::distance(MBB->begin(), MBB->end());
431     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
432         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler.begin()) {
433
434       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
435       if (RegionEnd != MBB->end() ||
436           isSchedBoundary(&*std::prev(RegionEnd), &*MBB, MF, TII)) {
437         --RegionEnd;
438         // Count the boundary instruction.
439         --RemainingInstrs;
440       }
441
442       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
443       // instruction stream until we find the nearest boundary.
444       unsigned NumRegionInstrs = 0;
445       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
446       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs) {
447         if (isSchedBoundary(&*std::prev(I), &*MBB, MF, TII))
448           break;
449         if (!I->isDebugValue())
450           ++NumRegionInstrs;
451       }
452       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
453       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
454       Scheduler.enterRegion(&*MBB, I, RegionEnd, NumRegionInstrs);
455
456       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
457       if (I == RegionEnd || I == std::prev(RegionEnd)) {
458         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
459         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
460         Scheduler.exitRegion();
461         continue;
462       }
463       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
464       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
465             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
466             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
467             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
468             else dbgs() << "End";
469             dbgs() << " RegionInstrs: " << NumRegionInstrs
470             << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
471       if (DumpCriticalPathLength) {
472         errs() << MF->getName();
473         errs() << ":BB# " << MBB->getNumber();
474         errs() << " " << MBB->getName() << " \n";
475       }
476
477       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
478       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
479       Scheduler.schedule();
480
481       // Close the current region.
482       Scheduler.exitRegion();
483
484       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
485       // scheduler for the top of it's scheduled region.
486       RegionEnd = Scheduler.begin();
487     }
488     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
489     Scheduler.finishBlock();
490     // FIXME: Ideally, no further passes should rely on kill flags. However,
491     // thumb2 size reduction is currently an exception, so the PostMIScheduler
492     // needs to do this.
493     if (FixKillFlags)
494         Scheduler.fixupKills(&*MBB);
495   }
496   Scheduler.finalizeSchedule();
497 }
498
499 void MachineSchedulerBase::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
500   // unimplemented
501 }
502
503 LLVM_DUMP_METHOD
504 void ReadyQueue::dump() {
505   dbgs() << "Queue " << Name << ": ";
506   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
507     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
508   dbgs() << "\n";
509 }
510
511 //===----------------------------------------------------------------------===//
512 // ScheduleDAGMI - Basic machine instruction scheduling. This is
513 // independent of PreRA/PostRA scheduling and involves no extra book-keeping for
514 // virtual registers.
515 // ===----------------------------------------------------------------------===/
516
517 // Provide a vtable anchor.
518 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
519 }
520
521 bool ScheduleDAGMI::canAddEdge(SUnit *SuccSU, SUnit *PredSU) {
522   return SuccSU == &ExitSU || !Topo.IsReachable(PredSU, SuccSU);
523 }
524
525 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
526   if (SuccSU != &ExitSU) {
527     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
528     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
529     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
530       return false;
531     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
532   }
533   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
534   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
535   return true;
536 }
537
538 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
539 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
540 ///
541 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
542 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
543   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
544
545   if (SuccEdge->isWeak()) {
546     --SuccSU->WeakPredsLeft;
547     if (SuccEdge->isCluster())
548       NextClusterSucc = SuccSU;
549     return;
550   }
551 #ifndef NDEBUG
552   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
553     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
554     SuccSU->dump(this);
555     dbgs() << " has been released too many times!\n";
556     llvm_unreachable(nullptr);
557   }
558 #endif
559   // SU->TopReadyCycle was set to CurrCycle when it was scheduled. However,
560   // CurrCycle may have advanced since then.
561   if (SuccSU->TopReadyCycle < SU->TopReadyCycle + SuccEdge->getLatency())
562     SuccSU->TopReadyCycle = SU->TopReadyCycle + SuccEdge->getLatency();
563
564   --SuccSU->NumPredsLeft;
565   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
566     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
567 }
568
569 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
570 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
571   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
572        I != E; ++I) {
573     releaseSucc(SU, &*I);
574   }
575 }
576
577 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
578 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
579 ///
580 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
581 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
582   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
583
584   if (PredEdge->isWeak()) {
585     --PredSU->WeakSuccsLeft;
586     if (PredEdge->isCluster())
587       NextClusterPred = PredSU;
588     return;
589   }
590 #ifndef NDEBUG
591   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
592     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
593     PredSU->dump(this);
594     dbgs() << " has been released too many times!\n";
595     llvm_unreachable(nullptr);
596   }
597 #endif
598   // SU->BotReadyCycle was set to CurrCycle when it was scheduled. However,
599   // CurrCycle may have advanced since then.
600   if (PredSU->BotReadyCycle < SU->BotReadyCycle + PredEdge->getLatency())
601     PredSU->BotReadyCycle = SU->BotReadyCycle + PredEdge->getLatency();
602
603   --PredSU->NumSuccsLeft;
604   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
605     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
606 }
607
608 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
609 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
610   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
611        I != E; ++I) {
612     releasePred(SU, &*I);
613   }
614 }
615
616 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
617 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
618 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
619 /// that don't get scheduled.
620 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
621                                      MachineBasicBlock::iterator begin,
622                                      MachineBasicBlock::iterator end,
623                                      unsigned regioninstrs)
624 {
625   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
626
627   SchedImpl->initPolicy(begin, end, regioninstrs);
628 }
629
630 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
631 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
632 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(
633   MachineInstr *MI, MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
634   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
635   if (&*RegionBegin == MI)
636     ++RegionBegin;
637
638   // Update the instruction stream.
639   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
640
641   // Update LiveIntervals
642   if (LIS)
643     LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
644
645   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
646   if (RegionBegin == InsertPos)
647     RegionBegin = MI;
648 }
649
650 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
651 #ifndef NDEBUG
652   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
653     CurrentTop = CurrentBottom;
654     return false;
655   }
656   ++NumInstrsScheduled;
657 #endif
658   return true;
659 }
660
661 /// Per-region scheduling driver, called back from
662 /// MachineScheduler::runOnMachineFunction. This is a simplified driver that
663 /// does not consider liveness or register pressure. It is useful for PostRA
664 /// scheduling and potentially other custom schedulers.
665 void ScheduleDAGMI::schedule() {
666   DEBUG(dbgs() << "ScheduleDAGMI::schedule starting\n");
667   DEBUG(SchedImpl->dumpPolicy());
668
669   // Build the DAG.
670   buildSchedGraph(AA);
671
672   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
673
674   postprocessDAG();
675
676   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
677   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
678
679   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
680   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
681   SchedImpl->initialize(this);
682
683   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
684           SUnits[su].dumpAll(this));
685   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
686
687   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
688   initQueues(TopRoots, BotRoots);
689
690   bool IsTopNode = false;
691   while (true) {
692     DEBUG(dbgs() << "** ScheduleDAGMI::schedule picking next node\n");
693     SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode);
694     if (!SU) break;
695
696     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
697     if (!checkSchedLimit())
698       break;
699
700     MachineInstr *MI = SU->getInstr();
701     if (IsTopNode) {
702       assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
703       if (&*CurrentTop == MI)
704         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
705       else
706         moveInstruction(MI, CurrentTop);
707     }
708     else {
709       assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
710       MachineBasicBlock::iterator priorII =
711         priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
712       if (&*priorII == MI)
713         CurrentBottom = priorII;
714       else {
715         if (&*CurrentTop == MI)
716           CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
717         moveInstruction(MI, CurrentBottom);
718         CurrentBottom = MI;
719       }
720     }
721     // Notify the scheduling strategy before updating the DAG.
722     // This sets the scheduled node's ReadyCycle to CurrCycle. When updateQueues
723     // runs, it can then use the accurate ReadyCycle time to determine whether
724     // newly released nodes can move to the readyQ.
725     SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
726
727     updateQueues(SU, IsTopNode);
728   }
729   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
730
731   placeDebugValues();
732
733   DEBUG({
734       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
735       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
736       dumpSchedule();
737       dbgs() << '\n';
738     });
739 }
740
741 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
742 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
743   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
744     Mutations[i]->apply(this);
745   }
746 }
747
748 void ScheduleDAGMI::
749 findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
750                       SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
751   for (std::vector<SUnit>::iterator
752          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
753     SUnit *SU = &(*I);
754     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
755
756     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
757     SU->biasCriticalPath();
758
759     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
760     if (!I->NumPredsLeft)
761       TopRoots.push_back(SU);
762     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
763     if (!I->NumSuccsLeft)
764       BotRoots.push_back(SU);
765   }
766   ExitSU.biasCriticalPath();
767 }
768
769 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
770 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
771                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
772   NextClusterSucc = nullptr;
773   NextClusterPred = nullptr;
774
775   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
776   //
777   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
778   // Release top roots in forward order.
779   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
780          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
781     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
782   }
783   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
784   // first. This is more natural and slightly more efficient.
785   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
786          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
787     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
788   }
789
790   releaseSuccessors(&EntrySU);
791   releasePredecessors(&ExitSU);
792
793   SchedImpl->registerRoots();
794
795   // Advance past initial DebugValues.
796   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
797   CurrentBottom = RegionEnd;
798 }
799
800 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
801 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
802   // Release dependent instructions for scheduling.
803   if (IsTopNode)
804     releaseSuccessors(SU);
805   else
806     releasePredecessors(SU);
807
808   SU->isScheduled = true;
809 }
810
811 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
812 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
813   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
814   if (FirstDbgValue) {
815     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
816     RegionBegin = FirstDbgValue;
817   }
818
819   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
820          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
821     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *std::prev(DI);
822     MachineInstr *DbgValue = P.first;
823     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
824     if (&*RegionBegin == DbgValue)
825       ++RegionBegin;
826     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
827     if (OrigPrevMI == std::prev(RegionEnd))
828       RegionEnd = DbgValue;
829   }
830   DbgValues.clear();
831   FirstDbgValue = nullptr;
832 }
833
834 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
835 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
836   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
837     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
838       SU->dump(this);
839     else
840       dbgs() << "Missing SUnit\n";
841   }
842 }
843 #endif
844
845 //===----------------------------------------------------------------------===//
846 // ScheduleDAGMILive - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
847 // preservation.
848 //===----------------------------------------------------------------------===//
849
850 ScheduleDAGMILive::~ScheduleDAGMILive() {
851   delete DFSResult;
852 }
853
854 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
855 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
856 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
857 /// that don't get scheduled.
858 void ScheduleDAGMILive::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
859                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
860                                 MachineBasicBlock::iterator end,
861                                 unsigned regioninstrs)
862 {
863   // ScheduleDAGMI initializes SchedImpl's per-region policy.
864   ScheduleDAGMI::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
865
866   // For convenience remember the end of the liveness region.
867   LiveRegionEnd = (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : std::next(RegionEnd);
868
869   SUPressureDiffs.clear();
870
871   ShouldTrackPressure = SchedImpl->shouldTrackPressure();
872 }
873
874 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
875 // scheduled regions.
876 void ScheduleDAGMILive::initRegPressure() {
877   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
878   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
879
880   // Close the RPTracker to finalize live ins.
881   RPTracker.closeRegion();
882
883   DEBUG(RPTracker.dump());
884
885   // Initialize the live ins and live outs.
886   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
887   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
888
889   // Close one end of the tracker so we can call
890   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
891   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
892   TopRPTracker.closeTop();
893   BotRPTracker.closeBottom();
894
895   BotRPTracker.initLiveThru(RPTracker);
896   if (!BotRPTracker.getLiveThru().empty()) {
897     TopRPTracker.initLiveThru(BotRPTracker.getLiveThru());
898     DEBUG(dbgs() << "Live Thru: ";
899           dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getLiveThru(), TRI));
900   };
901
902   // For each live out vreg reduce the pressure change associated with other
903   // uses of the same vreg below the live-out reaching def.
904   updatePressureDiffs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
905
906   // Account for liveness generated by the region boundary.
907   if (LiveRegionEnd != RegionEnd) {
908     SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
909     BotRPTracker.recede(&LiveUses);
910     updatePressureDiffs(LiveUses);
911   }
912
913   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
914
915   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
916   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
917   RegionCriticalPSets.clear();
918   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
919     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
920   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
921     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(i);
922     if (RegionPressure[i] > Limit) {
923       DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
924             << " Limit " << Limit
925             << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
926       RegionCriticalPSets.push_back(PressureChange(i));
927     }
928   }
929   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
930         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
931           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
932             RegionCriticalPSets[i].getPSet()) << " ";
933         dbgs() << "\n");
934 }
935
936 void ScheduleDAGMILive::
937 updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
938                         const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
939   const PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
940   unsigned CritIdx = 0, CritEnd = RegionCriticalPSets.size();
941   for (PressureDiff::const_iterator I = PDiff.begin(), E = PDiff.end();
942        I != E; ++I) {
943     if (!I->isValid())
944       break;
945     unsigned ID = I->getPSet();
946     while (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() < ID)
947       ++CritIdx;
948     if (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() == ID) {
949       if ((int)NewMaxPressure[ID] > RegionCriticalPSets[CritIdx].getUnitInc()
950           && NewMaxPressure[ID] <= INT16_MAX)
951         RegionCriticalPSets[CritIdx].setUnitInc(NewMaxPressure[ID]);
952     }
953     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(ID);
954     if (NewMaxPressure[ID] >= Limit - 2) {
955       DEBUG(dbgs() << "  " << TRI->getRegPressureSetName(ID) << ": "
956             << NewMaxPressure[ID]
957             << ((NewMaxPressure[ID] > Limit) ? " > " : " <= ") << Limit
958             << "(+ " << BotRPTracker.getLiveThru()[ID] << " livethru)\n");
959     }
960   }
961 }
962
963 /// Update the PressureDiff array for liveness after scheduling this
964 /// instruction.
965 void ScheduleDAGMILive::updatePressureDiffs(ArrayRef<unsigned> LiveUses) {
966   for (unsigned LUIdx = 0, LUEnd = LiveUses.size(); LUIdx != LUEnd; ++LUIdx) {
967     /// FIXME: Currently assuming single-use physregs.
968     unsigned Reg = LiveUses[LUIdx];
969     DEBUG(dbgs() << "  LiveReg: " << PrintVRegOrUnit(Reg, TRI) << "\n");
970     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
971       continue;
972
973     // This may be called before CurrentBottom has been initialized. However,
974     // BotRPTracker must have a valid position. We want the value live into the
975     // instruction or live out of the block, so ask for the previous
976     // instruction's live-out.
977     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
978     VNInfo *VNI;
979     MachineBasicBlock::const_iterator I =
980       nextIfDebug(BotRPTracker.getPos(), BB->end());
981     if (I == BB->end())
982       VNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
983     else {
984       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(I));
985       VNI = LRQ.valueIn();
986     }
987     // RegisterPressureTracker guarantees that readsReg is true for LiveUses.
988     assert(VNI && "No live value at use.");
989     for (const VReg2SUnit &V2SU
990          : make_range(VRegUses.find(Reg), VRegUses.end())) {
991       SUnit *SU = V2SU.SU;
992       // If this use comes before the reaching def, it cannot be a last use, so
993       // descrease its pressure change.
994       if (!SU->isScheduled && SU != &ExitSU) {
995         LiveQueryResult LRQ
996           = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(SU->getInstr()));
997         if (LRQ.valueIn() == VNI) {
998           PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
999           PDiff.addPressureChange(Reg, true, &MRI);
1000           DEBUG(
1001             dbgs() << "  UpdateRegP: SU(" << SU->NodeNum << ") "
1002                    << *SU->getInstr();
1003             dbgs() << "              to ";
1004             PDiff.dump(*TRI);
1005           );
1006         }
1007       }
1008     }
1009   }
1010 }
1011
1012 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
1013 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
1014 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
1015 ///
1016 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
1017 /// so that it can be easily extended by experimental schedulers. Generally,
1018 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
1019 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
1020 /// ScheduleDAGMILive then it will want to override this virtual method in order
1021 /// to update any specialized state.
1022 void ScheduleDAGMILive::schedule() {
1023   DEBUG(dbgs() << "ScheduleDAGMILive::schedule starting\n");
1024   DEBUG(SchedImpl->dumpPolicy());
1025   buildDAGWithRegPressure();
1026
1027   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
1028
1029   postprocessDAG();
1030
1031   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
1032   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
1033
1034   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
1035   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
1036   SchedImpl->initialize(this);
1037
1038   DEBUG(
1039     for (const SUnit &SU : SUnits) {
1040       SU.dumpAll(this);
1041       if (ShouldTrackPressure) {
1042         dbgs() << "  Pressure Diff      : ";
1043         getPressureDiff(&SU).dump(*TRI);
1044       }
1045       dbgs() << '\n';
1046     }
1047   );
1048   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
1049
1050   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
1051   initQueues(TopRoots, BotRoots);
1052
1053   if (ShouldTrackPressure) {
1054     assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
1055     TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
1056   }
1057
1058   bool IsTopNode = false;
1059   while (true) {
1060     DEBUG(dbgs() << "** ScheduleDAGMILive::schedule picking next node\n");
1061     SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode);
1062     if (!SU) break;
1063
1064     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
1065     if (!checkSchedLimit())
1066       break;
1067
1068     scheduleMI(SU, IsTopNode);
1069
1070     if (DFSResult) {
1071       unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
1072       if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
1073         ScheduledTrees.set(SubtreeID);
1074         DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
1075         SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
1076       }
1077     }
1078
1079     // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
1080     SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
1081
1082     updateQueues(SU, IsTopNode);
1083   }
1084   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
1085
1086   placeDebugValues();
1087
1088   DEBUG({
1089       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
1090       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
1091       dumpSchedule();
1092       dbgs() << '\n';
1093     });
1094 }
1095
1096 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
1097 void ScheduleDAGMILive::buildDAGWithRegPressure() {
1098   if (!ShouldTrackPressure) {
1099     RPTracker.reset();
1100     RegionCriticalPSets.clear();
1101     buildSchedGraph(AA);
1102     return;
1103   }
1104
1105   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
1106   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd,
1107                  /*TrackUntiedDefs=*/true);
1108
1109   // Account for liveness generate by the region boundary.
1110   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
1111     RPTracker.recede();
1112
1113   // Build the DAG, and compute current register pressure.
1114   buildSchedGraph(AA, &RPTracker, &SUPressureDiffs);
1115
1116   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
1117   initRegPressure();
1118 }
1119
1120 void ScheduleDAGMILive::computeDFSResult() {
1121   if (!DFSResult)
1122     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
1123   DFSResult->clear();
1124   ScheduledTrees.clear();
1125   DFSResult->resize(SUnits.size());
1126   DFSResult->compute(SUnits);
1127   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
1128 }
1129
1130 /// Compute the max cyclic critical path through the DAG. The scheduling DAG
1131 /// only provides the critical path for single block loops. To handle loops that
1132 /// span blocks, we could use the vreg path latencies provided by
1133 /// MachineTraceMetrics instead. However, MachineTraceMetrics is not currently
1134 /// available for use in the scheduler.
1135 ///
1136 /// The cyclic path estimation identifies a def-use pair that crosses the back
1137 /// edge and considers the depth and height of the nodes. For example, consider
1138 /// the following instruction sequence where each instruction has unit latency
1139 /// and defines an epomymous virtual register:
1140 ///
1141 /// a->b(a,c)->c(b)->d(c)->exit
1142 ///
1143 /// The cyclic critical path is a two cycles: b->c->b
1144 /// The acyclic critical path is four cycles: a->b->c->d->exit
1145 /// LiveOutHeight = height(c) = len(c->d->exit) = 2
1146 /// LiveOutDepth = depth(c) + 1 = len(a->b->c) + 1 = 3
1147 /// LiveInHeight = height(b) + 1 = len(b->c->d->exit) + 1 = 4
1148 /// LiveInDepth = depth(b) = len(a->b) = 1
1149 ///
1150 /// LiveOutDepth - LiveInDepth = 3 - 1 = 2
1151 /// LiveInHeight - LiveOutHeight = 4 - 2 = 2
1152 /// CyclicCriticalPath = min(2, 2) = 2
1153 ///
1154 /// This could be relevant to PostRA scheduling, but is currently implemented
1155 /// assuming LiveIntervals.
1156 unsigned ScheduleDAGMILive::computeCyclicCriticalPath() {
1157   // This only applies to single block loop.
1158   if (!BB->isSuccessor(BB))
1159     return 0;
1160
1161   unsigned MaxCyclicLatency = 0;
1162   // Visit each live out vreg def to find def/use pairs that cross iterations.
1163   ArrayRef<unsigned> LiveOuts = RPTracker.getPressure().LiveOutRegs;
1164   for (ArrayRef<unsigned>::iterator RI = LiveOuts.begin(), RE = LiveOuts.end();
1165        RI != RE; ++RI) {
1166     unsigned Reg = *RI;
1167     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
1168         continue;
1169     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
1170     const VNInfo *DefVNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
1171     if (!DefVNI)
1172       continue;
1173
1174     MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(DefVNI->def);
1175     const SUnit *DefSU = getSUnit(DefMI);
1176     if (!DefSU)
1177       continue;
1178
1179     unsigned LiveOutHeight = DefSU->getHeight();
1180     unsigned LiveOutDepth = DefSU->getDepth() + DefSU->Latency;
1181     // Visit all local users of the vreg def.
1182     for (const VReg2SUnit &V2SU
1183          : make_range(VRegUses.find(Reg), VRegUses.end())) {
1184       SUnit *SU = V2SU.SU;
1185       if (SU == &ExitSU)
1186         continue;
1187
1188       // Only consider uses of the phi.
1189       LiveQueryResult LRQ =
1190         LI.Query(LIS->getInstructionIndex(SU->getInstr()));
1191       if (!LRQ.valueIn()->isPHIDef())
1192         continue;
1193
1194       // Assume that a path spanning two iterations is a cycle, which could
1195       // overestimate in strange cases. This allows cyclic latency to be
1196       // estimated as the minimum slack of the vreg's depth or height.
1197       unsigned CyclicLatency = 0;
1198       if (LiveOutDepth > SU->getDepth())
1199         CyclicLatency = LiveOutDepth - SU->getDepth();
1200
1201       unsigned LiveInHeight = SU->getHeight() + DefSU->Latency;
1202       if (LiveInHeight > LiveOutHeight) {
1203         if (LiveInHeight - LiveOutHeight < CyclicLatency)
1204           CyclicLatency = LiveInHeight - LiveOutHeight;
1205       }
1206       else
1207         CyclicLatency = 0;
1208
1209       DEBUG(dbgs() << "Cyclic Path: SU(" << DefSU->NodeNum << ") -> SU("
1210             << SU->NodeNum << ") = " << CyclicLatency << "c\n");
1211       if (CyclicLatency > MaxCyclicLatency)
1212         MaxCyclicLatency = CyclicLatency;
1213     }
1214   }
1215   DEBUG(dbgs() << "Cyclic Critical Path: " << MaxCyclicLatency << "c\n");
1216   return MaxCyclicLatency;
1217 }
1218
1219 /// Move an instruction and update register pressure.
1220 void ScheduleDAGMILive::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
1221   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
1222   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
1223
1224   if (IsTopNode) {
1225     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
1226     if (&*CurrentTop == MI)
1227       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
1228     else {
1229       moveInstruction(MI, CurrentTop);
1230       TopRPTracker.setPos(MI);
1231     }
1232
1233     if (ShouldTrackPressure) {
1234       // Update top scheduled pressure.
1235       TopRPTracker.advance();
1236       assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
1237       DEBUG(
1238         dbgs() << "Top Pressure:\n";
1239         dumpRegSetPressure(TopRPTracker.getRegSetPressureAtPos(), TRI);
1240       );
1241
1242       updateScheduledPressure(SU, TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
1243     }
1244   }
1245   else {
1246     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
1247     MachineBasicBlock::iterator priorII =
1248       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
1249     if (&*priorII == MI)
1250       CurrentBottom = priorII;
1251     else {
1252       if (&*CurrentTop == MI) {
1253         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
1254         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
1255       }
1256       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
1257       CurrentBottom = MI;
1258     }
1259     if (ShouldTrackPressure) {
1260       // Update bottom scheduled pressure.
1261       SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
1262       BotRPTracker.recede(&LiveUses);
1263       assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
1264       DEBUG(
1265         dbgs() << "Bottom Pressure:\n";
1266         dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getRegSetPressureAtPos(), TRI);
1267       );
1268
1269       updateScheduledPressure(SU, BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
1270       updatePressureDiffs(LiveUses);
1271     }
1272   }
1273 }
1274
1275 //===----------------------------------------------------------------------===//
1276 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
1277 //===----------------------------------------------------------------------===//
1278
1279 namespace {
1280 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
1281 /// loads.
1282 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
1283   struct LoadInfo {
1284     SUnit *SU;
1285     unsigned BaseReg;
1286     unsigned Offset;
1287     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
1288       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
1289
1290     bool operator<(const LoadInfo &RHS) const {
1291       return std::tie(BaseReg, Offset) < std::tie(RHS.BaseReg, RHS.Offset);
1292     }
1293   };
1294
1295   const TargetInstrInfo *TII;
1296   const TargetRegisterInfo *TRI;
1297 public:
1298   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
1299                       const TargetRegisterInfo *tri)
1300     : TII(tii), TRI(tri) {}
1301
1302   void apply(ScheduleDAGMI *DAG) override;
1303 protected:
1304   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
1305 };
1306 } // anonymous
1307
1308 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
1309                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
1310   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
1311   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
1312     SUnit *SU = Loads[Idx];
1313     unsigned BaseReg;
1314     unsigned Offset;
1315     if (TII->getMemOpBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
1316       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
1317   }
1318   if (LoadRecords.size() < 2)
1319     return;
1320   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end());
1321   unsigned ClusterLength = 1;
1322   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
1323     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
1324       ClusterLength = 1;
1325       continue;
1326     }
1327
1328     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
1329     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
1330     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
1331         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
1332
1333       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
1334             << SUb->NodeNum << ")\n");
1335       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
1336       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
1337       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
1338       // loads should have effectively the same inputs.
1339       for (SUnit::const_succ_iterator
1340              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1341         if (SI->getSUnit() == SUb)
1342           continue;
1343         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
1344         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
1345       }
1346       ++ClusterLength;
1347     }
1348     else
1349       ClusterLength = 1;
1350   }
1351 }
1352
1353 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
1354 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1355   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
1356   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
1357   // Map each store chain to a set of dependent loads.
1358   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
1359   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1360     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1361     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
1362       continue;
1363     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
1364     for (SUnit::const_pred_iterator
1365            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1366       if (PI->isCtrl()) {
1367         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
1368         break;
1369       }
1370     }
1371     // Check if this chain-like pred has been seen
1372     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
1373     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
1374     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
1375       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
1376     if (Result.second)
1377       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
1378     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
1379   }
1380   // Iterate over the store chains.
1381   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
1382     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
1383 }
1384
1385 //===----------------------------------------------------------------------===//
1386 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
1387 //===----------------------------------------------------------------------===//
1388
1389 namespace {
1390 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
1391 /// that may be fused by the processor into a single operation.
1392 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
1393   const TargetInstrInfo &TII;
1394   const TargetRegisterInfo &TRI;
1395 public:
1396   MacroFusion(const TargetInstrInfo &TII, const TargetRegisterInfo &TRI)
1397     : TII(TII), TRI(TRI) {}
1398
1399   void apply(ScheduleDAGMI *DAG) override;
1400 };
1401 } // anonymous
1402
1403 /// Returns true if \p MI reads a register written by \p Other.
1404 static bool HasDataDep(const TargetRegisterInfo &TRI, const MachineInstr &MI,
1405                        const MachineInstr &Other) {
1406   for (const MachineOperand &MO : MI.uses()) {
1407     if (!MO.isReg() || !MO.readsReg())
1408       continue;
1409
1410     unsigned Reg = MO.getReg();
1411     if (Other.modifiesRegister(Reg, &TRI))
1412       return true;
1413   }
1414   return false;
1415 }
1416
1417 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
1418 /// fused operations.
1419 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1420   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
1421   SUnit &ExitSU = DAG->ExitSU;
1422   MachineInstr *Branch = ExitSU.getInstr();
1423   if (!Branch)
1424     return;
1425
1426   for (SUnit &SU : DAG->SUnits) {
1427     // SUnits with successors can't be schedule in front of the ExitSU.
1428     if (!SU.Succs.empty())
1429       continue;
1430     // We only care if the node writes to a register that the branch reads.
1431     MachineInstr *Pred = SU.getInstr();
1432     if (!HasDataDep(TRI, *Branch, *Pred))
1433       continue;
1434
1435     if (!TII.shouldScheduleAdjacent(Pred, Branch))
1436       continue;
1437
1438     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
1439     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
1440     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
1441     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
1442     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
1443     // hasn't been needed yet.
1444     bool Success = DAG->addEdge(&ExitSU, SDep(&SU, SDep::Cluster));
1445     (void)Success;
1446     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
1447
1448     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU.NodeNum << ")\n");
1449     break;
1450   }
1451 }
1452
1453 //===----------------------------------------------------------------------===//
1454 // CopyConstrain - DAG post-processing to encourage copy elimination.
1455 //===----------------------------------------------------------------------===//
1456
1457 namespace {
1458 /// \brief Post-process the DAG to create weak edges from all uses of a copy to
1459 /// the one use that defines the copy's source vreg, most likely an induction
1460 /// variable increment.
1461 class CopyConstrain : public ScheduleDAGMutation {
1462   // Transient state.
1463   SlotIndex RegionBeginIdx;
1464   // RegionEndIdx is the slot index of the last non-debug instruction in the
1465   // scheduling region. So we may have RegionBeginIdx == RegionEndIdx.
1466   SlotIndex RegionEndIdx;
1467 public:
1468   CopyConstrain(const TargetInstrInfo *, const TargetRegisterInfo *) {}
1469
1470   void apply(ScheduleDAGMI *DAG) override;
1471
1472 protected:
1473   void constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMILive *DAG);
1474 };
1475 } // anonymous
1476
1477 /// constrainLocalCopy handles two possibilities:
1478 /// 1) Local src:
1479 /// I0:     = dst
1480 /// I1: src = ...
1481 /// I2:     = dst
1482 /// I3: dst = src (copy)
1483 /// (create pred->succ edges I0->I1, I2->I1)
1484 ///
1485 /// 2) Local copy:
1486 /// I0: dst = src (copy)
1487 /// I1:     = dst
1488 /// I2: src = ...
1489 /// I3:     = dst
1490 /// (create pred->succ edges I1->I2, I3->I2)
1491 ///
1492 /// Although the MachineScheduler is currently constrained to single blocks,
1493 /// this algorithm should handle extended blocks. An EBB is a set of
1494 /// contiguously numbered blocks such that the previous block in the EBB is
1495 /// always the single predecessor.
1496 void CopyConstrain::constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMILive *DAG) {
1497   LiveIntervals *LIS = DAG->getLIS();
1498   MachineInstr *Copy = CopySU->getInstr();
1499
1500   // Check for pure vreg copies.
1501   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
1502   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1503     return;
1504
1505   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
1506   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1507     return;
1508
1509   // Check if either the dest or source is local. If it's live across a back
1510   // edge, it's not local. Note that if both vregs are live across the back
1511   // edge, we cannot successfully contrain the copy without cyclic scheduling.
1512   // If both the copy's source and dest are local live intervals, then we
1513   // should treat the dest as the global for the purpose of adding
1514   // constraints. This adds edges from source's other uses to the copy.
1515   unsigned LocalReg = SrcReg;
1516   unsigned GlobalReg = DstReg;
1517   LiveInterval *LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1518   if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx)) {
1519     LocalReg = DstReg;
1520     GlobalReg = SrcReg;
1521     LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1522     if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx))
1523       return;
1524   }
1525   LiveInterval *GlobalLI = &LIS->getInterval(GlobalReg);
1526
1527   // Find the global segment after the start of the local LI.
1528   LiveInterval::iterator GlobalSegment = GlobalLI->find(LocalLI->beginIndex());
1529   // If GlobalLI does not overlap LocalLI->start, then a copy directly feeds a
1530   // local live range. We could create edges from other global uses to the local
1531   // start, but the coalescer should have already eliminated these cases, so
1532   // don't bother dealing with it.
1533   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1534     return;
1535
1536   // If GlobalSegment is killed at the LocalLI->start, the call to find()
1537   // returned the next global segment. But if GlobalSegment overlaps with
1538   // LocalLI->start, then advance to the next segement. If a hole in GlobalLI
1539   // exists in LocalLI's vicinity, GlobalSegment will be the end of the hole.
1540   if (GlobalSegment->contains(LocalLI->beginIndex()))
1541     ++GlobalSegment;
1542
1543   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1544     return;
1545
1546   // Check if GlobalLI contains a hole in the vicinity of LocalLI.
1547   if (GlobalSegment != GlobalLI->begin()) {
1548     // Two address defs have no hole.
1549     if (SlotIndex::isSameInstr(std::prev(GlobalSegment)->end,
1550                                GlobalSegment->start)) {
1551       return;
1552     }
1553     // If the prior global segment may be defined by the same two-address
1554     // instruction that also defines LocalLI, then can't make a hole here.
1555     if (SlotIndex::isSameInstr(std::prev(GlobalSegment)->start,
1556                                LocalLI->beginIndex())) {
1557       return;
1558     }
1559     // If GlobalLI has a prior segment, it must be live into the EBB. Otherwise
1560     // it would be a disconnected component in the live range.
1561     assert(std::prev(GlobalSegment)->start < LocalLI->beginIndex() &&
1562            "Disconnected LRG within the scheduling region.");
1563   }
1564   MachineInstr *GlobalDef = LIS->getInstructionFromIndex(GlobalSegment->start);
1565   if (!GlobalDef)
1566     return;
1567
1568   SUnit *GlobalSU = DAG->getSUnit(GlobalDef);
1569   if (!GlobalSU)
1570     return;
1571
1572   // GlobalDef is the bottom of the GlobalLI hole. Open the hole by
1573   // constraining the uses of the last local def to precede GlobalDef.
1574   SmallVector<SUnit*,8> LocalUses;
1575   const VNInfo *LastLocalVN = LocalLI->getVNInfoBefore(LocalLI->endIndex());
1576   MachineInstr *LastLocalDef = LIS->getInstructionFromIndex(LastLocalVN->def);
1577   SUnit *LastLocalSU = DAG->getSUnit(LastLocalDef);
1578   for (SUnit::const_succ_iterator
1579          I = LastLocalSU->Succs.begin(), E = LastLocalSU->Succs.end();
1580        I != E; ++I) {
1581     if (I->getKind() != SDep::Data || I->getReg() != LocalReg)
1582       continue;
1583     if (I->getSUnit() == GlobalSU)
1584       continue;
1585     if (!DAG->canAddEdge(GlobalSU, I->getSUnit()))
1586       return;
1587     LocalUses.push_back(I->getSUnit());
1588   }
1589   // Open the top of the GlobalLI hole by constraining any earlier global uses
1590   // to precede the start of LocalLI.
1591   SmallVector<SUnit*,8> GlobalUses;
1592   MachineInstr *FirstLocalDef =
1593     LIS->getInstructionFromIndex(LocalLI->beginIndex());
1594   SUnit *FirstLocalSU = DAG->getSUnit(FirstLocalDef);
1595   for (SUnit::const_pred_iterator
1596          I = GlobalSU->Preds.begin(), E = GlobalSU->Preds.end(); I != E; ++I) {
1597     if (I->getKind() != SDep::Anti || I->getReg() != GlobalReg)
1598       continue;
1599     if (I->getSUnit() == FirstLocalSU)
1600       continue;
1601     if (!DAG->canAddEdge(FirstLocalSU, I->getSUnit()))
1602       return;
1603     GlobalUses.push_back(I->getSUnit());
1604   }
1605   DEBUG(dbgs() << "Constraining copy SU(" << CopySU->NodeNum << ")\n");
1606   // Add the weak edges.
1607   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1608          I = LocalUses.begin(), E = LocalUses.end(); I != E; ++I) {
1609     DEBUG(dbgs() << "  Local use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1610           << GlobalSU->NodeNum << ")\n");
1611     DAG->addEdge(GlobalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1612   }
1613   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1614          I = GlobalUses.begin(), E = GlobalUses.end(); I != E; ++I) {
1615     DEBUG(dbgs() << "  Global use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1616           << FirstLocalSU->NodeNum << ")\n");
1617     DAG->addEdge(FirstLocalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1618   }
1619 }
1620
1621 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create weak edges to encourage
1622 /// copy elimination.
1623 void CopyConstrain::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1624   assert(DAG->hasVRegLiveness() && "Expect VRegs with LiveIntervals");
1625
1626   MachineBasicBlock::iterator FirstPos = nextIfDebug(DAG->begin(), DAG->end());
1627   if (FirstPos == DAG->end())
1628     return;
1629   RegionBeginIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(&*FirstPos);
1630   RegionEndIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(
1631     &*priorNonDebug(DAG->end(), DAG->begin()));
1632
1633   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1634     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1635     if (!SU->getInstr()->isCopy())
1636       continue;
1637
1638     constrainLocalCopy(SU, static_cast<ScheduleDAGMILive*>(DAG));
1639   }
1640 }
1641
1642 //===----------------------------------------------------------------------===//
1643 // MachineSchedStrategy helpers used by GenericScheduler, GenericPostScheduler
1644 // and possibly other custom schedulers.
1645 //===----------------------------------------------------------------------===//
1646
1647 static const unsigned InvalidCycle = ~0U;
1648
1649 SchedBoundary::~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1650
1651 void SchedBoundary::reset() {
1652   // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1653   // Destroying and reconstructing it is very expensive though. So keep
1654   // invalid, placeholder HazardRecs.
1655   if (HazardRec && HazardRec->isEnabled()) {
1656     delete HazardRec;
1657     HazardRec = nullptr;
1658   }
1659   Available.clear();
1660   Pending.clear();
1661   CheckPending = false;
1662   NextSUs.clear();
1663   CurrCycle = 0;
1664   CurrMOps = 0;
1665   MinReadyCycle = UINT_MAX;
1666   ExpectedLatency = 0;
1667   DependentLatency = 0;
1668   RetiredMOps = 0;
1669   MaxExecutedResCount = 0;
1670   ZoneCritResIdx = 0;
1671   IsResourceLimited = false;
1672   ReservedCycles.clear();
1673 #ifndef NDEBUG
1674   // Track the maximum number of stall cycles that could arise either from the
1675   // latency of a DAG edge or the number of cycles that a processor resource is
1676   // reserved (SchedBoundary::ReservedCycles).
1677   MaxObservedStall = 0;
1678 #endif
1679   // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1680   ExecutedResCounts.resize(1);
1681   assert(!ExecutedResCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1682 }
1683
1684 void SchedRemainder::
1685 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1686   reset();
1687   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1688     return;
1689   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1690   for (std::vector<SUnit>::iterator
1691          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1692     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1693     RemIssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC)
1694       * SchedModel->getMicroOpFactor();
1695     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1696            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1697            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1698       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1699       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1700       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1701     }
1702   }
1703 }
1704
1705 void SchedBoundary::
1706 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1707   reset();
1708   DAG = dag;
1709   SchedModel = smodel;
1710   Rem = rem;
1711   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1712     ExecutedResCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1713     ReservedCycles.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds(), InvalidCycle);
1714   }
1715 }
1716
1717 /// Compute the stall cycles based on this SUnit's ready time. Heuristics treat
1718 /// these "soft stalls" differently than the hard stall cycles based on CPU
1719 /// resources and computed by checkHazard(). A fully in-order model
1720 /// (MicroOpBufferSize==0) will not make use of this since instructions are not
1721 /// available for scheduling until they are ready. However, a weaker in-order
1722 /// model may use this for heuristics. For example, if a processor has in-order
1723 /// behavior when reading certain resources, this may come into play.
1724 unsigned SchedBoundary::getLatencyStallCycles(SUnit *SU) {
1725   if (!SU->isUnbuffered)
1726     return 0;
1727
1728   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
1729   if (ReadyCycle > CurrCycle)
1730     return ReadyCycle - CurrCycle;
1731   return 0;
1732 }
1733
1734 /// Compute the next cycle at which the given processor resource can be
1735 /// scheduled.
1736 unsigned SchedBoundary::
1737 getNextResourceCycle(unsigned PIdx, unsigned Cycles) {
1738   unsigned NextUnreserved = ReservedCycles[PIdx];
1739   // If this resource has never been used, always return cycle zero.
1740   if (NextUnreserved == InvalidCycle)
1741     return 0;
1742   // For bottom-up scheduling add the cycles needed for the current operation.
1743   if (!isTop())
1744     NextUnreserved += Cycles;
1745   return NextUnreserved;
1746 }
1747
1748 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1749 ///
1750 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1751 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1752 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1753 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1754 ///
1755 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1756 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1757 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1758 /// can dispatch per cycle.
1759 ///
1760 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1761 bool SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1762   if (HazardRec->isEnabled()
1763       && HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard) {
1764     return true;
1765   }
1766   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1767   if ((CurrMOps > 0) && (CurrMOps + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1768     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1769           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1770     return true;
1771   }
1772   if (SchedModel->hasInstrSchedModel() && SU->hasReservedResource) {
1773     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1774     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1775            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1776            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1777       unsigned NRCycle = getNextResourceCycle(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles);
1778       if (NRCycle > CurrCycle) {
1779 #ifndef NDEBUG
1780         MaxObservedStall = std::max(PI->Cycles, MaxObservedStall);
1781 #endif
1782         DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") "
1783               << SchedModel->getResourceName(PI->ProcResourceIdx)
1784               << "=" << NRCycle << "c\n");
1785         return true;
1786       }
1787     }
1788   }
1789   return false;
1790 }
1791
1792 // Find the unscheduled node in ReadySUs with the highest latency.
1793 unsigned SchedBoundary::
1794 findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs) {
1795   SUnit *LateSU = nullptr;
1796   unsigned RemLatency = 0;
1797   for (ArrayRef<SUnit*>::iterator I = ReadySUs.begin(), E = ReadySUs.end();
1798        I != E; ++I) {
1799     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1800     if (L > RemLatency) {
1801       RemLatency = L;
1802       LateSU = *I;
1803     }
1804   }
1805   if (LateSU) {
1806     DEBUG(dbgs() << Available.getName() << " RemLatency SU("
1807           << LateSU->NodeNum << ") " << RemLatency << "c\n");
1808   }
1809   return RemLatency;
1810 }
1811
1812 // Count resources in this zone and the remaining unscheduled
1813 // instruction. Return the max count, scaled. Set OtherCritIdx to the critical
1814 // resource index, or zero if the zone is issue limited.
1815 unsigned SchedBoundary::
1816 getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx) {
1817   OtherCritIdx = 0;
1818   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1819     return 0;
1820
1821   unsigned OtherCritCount = Rem->RemIssueCount
1822     + (RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor());
1823   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain MOps: "
1824         << OtherCritCount / SchedModel->getMicroOpFactor() << '\n');
1825   for (unsigned PIdx = 1, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1826        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1827     unsigned OtherCount = getResourceCount(PIdx) + Rem->RemainingCounts[PIdx];
1828     if (OtherCount > OtherCritCount) {
1829       OtherCritCount = OtherCount;
1830       OtherCritIdx = PIdx;
1831     }
1832   }
1833   if (OtherCritIdx) {
1834     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain CritRes: "
1835           << OtherCritCount / SchedModel->getResourceFactor(OtherCritIdx)
1836           << " " << SchedModel->getResourceName(OtherCritIdx) << "\n");
1837   }
1838   return OtherCritCount;
1839 }
1840
1841 void SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle) {
1842   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1843
1844 #ifndef NDEBUG
1845   // ReadyCycle was been bumped up to the CurrCycle when this node was
1846   // scheduled, but CurrCycle may have been eagerly advanced immediately after
1847   // scheduling, so may now be greater than ReadyCycle.
1848   if (ReadyCycle > CurrCycle)
1849     MaxObservedStall = std::max(ReadyCycle - CurrCycle, MaxObservedStall);
1850 #endif
1851
1852   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1853     MinReadyCycle = ReadyCycle;
1854
1855   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
1856   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
1857   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
1858   if ((!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle) || checkHazard(SU))
1859     Pending.push(SU);
1860   else
1861     Available.push(SU);
1862
1863   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
1864   NextSUs.insert(SU);
1865 }
1866
1867 void SchedBoundary::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1868   if (SU->isScheduled)
1869     return;
1870
1871   releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1872 }
1873
1874 void SchedBoundary::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1875   if (SU->isScheduled)
1876     return;
1877
1878   releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1879 }
1880
1881 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
1882 void SchedBoundary::bumpCycle(unsigned NextCycle) {
1883   if (SchedModel->getMicroOpBufferSize() == 0) {
1884     assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
1885     if (MinReadyCycle > NextCycle)
1886       NextCycle = MinReadyCycle;
1887   }
1888   // Update the current micro-ops, which will issue in the next cycle.
1889   unsigned DecMOps = SchedModel->getIssueWidth() * (NextCycle - CurrCycle);
1890   CurrMOps = (CurrMOps <= DecMOps) ? 0 : CurrMOps - DecMOps;
1891
1892   // Decrement DependentLatency based on the next cycle.
1893   if ((NextCycle - CurrCycle) > DependentLatency)
1894     DependentLatency = 0;
1895   else
1896     DependentLatency -= (NextCycle - CurrCycle);
1897
1898   if (!HazardRec->isEnabled()) {
1899     // Bypass HazardRec virtual calls.
1900     CurrCycle = NextCycle;
1901   }
1902   else {
1903     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
1904     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
1905       if (isTop())
1906         HazardRec->AdvanceCycle();
1907       else
1908         HazardRec->RecedeCycle();
1909     }
1910   }
1911   CheckPending = true;
1912   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
1913   IsResourceLimited =
1914     (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
1915     > (int)LFactor;
1916
1917   DEBUG(dbgs() << "Cycle: " << CurrCycle << ' ' << Available.getName() << '\n');
1918 }
1919
1920 void SchedBoundary::incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count) {
1921   ExecutedResCounts[PIdx] += Count;
1922   if (ExecutedResCounts[PIdx] > MaxExecutedResCount)
1923     MaxExecutedResCount = ExecutedResCounts[PIdx];
1924 }
1925
1926 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
1927 ///
1928 /// \param Cycles indicates the number of consecutive (non-pipelined) cycles
1929 /// during which this resource is consumed.
1930 ///
1931 /// \return the next cycle at which the instruction may execute without
1932 /// oversubscribing resources.
1933 unsigned SchedBoundary::
1934 countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned NextCycle) {
1935   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1936   unsigned Count = Factor * Cycles;
1937   DEBUG(dbgs() << "  " << SchedModel->getResourceName(PIdx)
1938         << " +" << Cycles << "x" << Factor << "u\n");
1939
1940   // Update Executed resources counts.
1941   incExecutedResources(PIdx, Count);
1942   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
1943   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
1944
1945   // Check if this resource exceeds the current critical resource. If so, it
1946   // becomes the critical resource.
1947   if (ZoneCritResIdx != PIdx && (getResourceCount(PIdx) > getCriticalCount())) {
1948     ZoneCritResIdx = PIdx;
1949     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
1950           << SchedModel->getResourceName(PIdx) << ": "
1951           << getResourceCount(PIdx) / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
1952   }
1953   // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
1954   unsigned NextAvailable = getNextResourceCycle(PIdx, Cycles);
1955   if (NextAvailable > CurrCycle) {
1956     DEBUG(dbgs() << "  Resource conflict: "
1957           << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name << " reserved until @"
1958           << NextAvailable << "\n");
1959   }
1960   return NextAvailable;
1961 }
1962
1963 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
1964 void SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
1965   // Update the reservation table.
1966   if (HazardRec->isEnabled()) {
1967     if (!isTop() && SU->isCall) {
1968       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
1969       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
1970       HazardRec->Reset();
1971     }
1972     HazardRec->EmitInstruction(SU);
1973   }
1974   // checkHazard should prevent scheduling multiple instructions per cycle that
1975   // exceed the issue width.
1976   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1977   unsigned IncMOps = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1978   assert(
1979       (CurrMOps == 0 || (CurrMOps + IncMOps) <= SchedModel->getIssueWidth()) &&
1980       "Cannot schedule this instruction's MicroOps in the current cycle.");
1981
1982   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
1983   DEBUG(dbgs() << "  Ready @" << ReadyCycle << "c\n");
1984
1985   unsigned NextCycle = CurrCycle;
1986   switch (SchedModel->getMicroOpBufferSize()) {
1987   case 0:
1988     assert(ReadyCycle <= CurrCycle && "Broken PendingQueue");
1989     break;
1990   case 1:
1991     if (ReadyCycle > NextCycle) {
1992       NextCycle = ReadyCycle;
1993       DEBUG(dbgs() << "  *** Stall until: " << ReadyCycle << "\n");
1994     }
1995     break;
1996   default:
1997     // We don't currently model the OOO reorder buffer, so consider all
1998     // scheduled MOps to be "retired". We do loosely model in-order resource
1999     // latency. If this instruction uses an in-order resource, account for any
2000     // likely stall cycles.
2001     if (SU->isUnbuffered && ReadyCycle > NextCycle)
2002       NextCycle = ReadyCycle;
2003     break;
2004   }
2005   RetiredMOps += IncMOps;
2006
2007   // Update resource counts and critical resource.
2008   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2009     unsigned DecRemIssue = IncMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2010     assert(Rem->RemIssueCount >= DecRemIssue && "MOps double counted");
2011     Rem->RemIssueCount -= DecRemIssue;
2012     if (ZoneCritResIdx) {
2013       // Scale scheduled micro-ops for comparing with the critical resource.
2014       unsigned ScaledMOps =
2015         RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2016
2017       // If scaled micro-ops are now more than the previous critical resource by
2018       // a full cycle, then micro-ops issue becomes critical.
2019       if ((int)(ScaledMOps - getResourceCount(ZoneCritResIdx))
2020           >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
2021         ZoneCritResIdx = 0;
2022         DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource NumMicroOps: "
2023               << ScaledMOps / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2024       }
2025     }
2026     for (TargetSchedModel::ProcResIter
2027            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2028            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2029       unsigned RCycle =
2030         countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles, NextCycle);
2031       if (RCycle > NextCycle)
2032         NextCycle = RCycle;
2033     }
2034     if (SU->hasReservedResource) {
2035       // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
2036       // For top-down scheduling, this is the cycle in which we schedule this
2037       // instruction plus the number of cycles the operations reserves the
2038       // resource. For bottom-up is it simply the instruction's cycle.
2039       for (TargetSchedModel::ProcResIter
2040              PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2041              PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2042         unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
2043         if (SchedModel->getProcResource(PIdx)->BufferSize == 0) {
2044           if (isTop()) {
2045             ReservedCycles[PIdx] =
2046               std::max(getNextResourceCycle(PIdx, 0), NextCycle + PI->Cycles);
2047           }
2048           else
2049             ReservedCycles[PIdx] = NextCycle;
2050         }
2051       }
2052     }
2053   }
2054   // Update ExpectedLatency and DependentLatency.
2055   unsigned &TopLatency = isTop() ? ExpectedLatency : DependentLatency;
2056   unsigned &BotLatency = isTop() ? DependentLatency : ExpectedLatency;
2057   if (SU->getDepth() > TopLatency) {
2058     TopLatency = SU->getDepth();
2059     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2060           << " TopLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << TopLatency << "c\n");
2061   }
2062   if (SU->getHeight() > BotLatency) {
2063     BotLatency = SU->getHeight();
2064     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2065           << " BotLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << BotLatency << "c\n");
2066   }
2067   // If we stall for any reason, bump the cycle.
2068   if (NextCycle > CurrCycle) {
2069     bumpCycle(NextCycle);
2070   }
2071   else {
2072     // After updating ZoneCritResIdx and ExpectedLatency, check if we're
2073     // resource limited. If a stall occurred, bumpCycle does this.
2074     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2075     IsResourceLimited =
2076       (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2077       > (int)LFactor;
2078   }
2079   // Update CurrMOps after calling bumpCycle to handle stalls, since bumpCycle
2080   // resets CurrMOps. Loop to handle instructions with more MOps than issue in
2081   // one cycle.  Since we commonly reach the max MOps here, opportunistically
2082   // bump the cycle to avoid uselessly checking everything in the readyQ.
2083   CurrMOps += IncMOps;
2084   while (CurrMOps >= SchedModel->getIssueWidth()) {
2085     DEBUG(dbgs() << "  *** Max MOps " << CurrMOps
2086           << " at cycle " << CurrCycle << '\n');
2087     bumpCycle(++NextCycle);
2088   }
2089   DEBUG(dumpScheduledState());
2090 }
2091
2092 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
2093 /// visible to heuristics.
2094 void SchedBoundary::releasePending() {
2095   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
2096   if (Available.empty())
2097     MinReadyCycle = UINT_MAX;
2098
2099   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
2100   // so, add them to the available queue.
2101   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2102   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
2103     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
2104     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
2105
2106     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2107       MinReadyCycle = ReadyCycle;
2108
2109     if (!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle)
2110       continue;
2111
2112     if (checkHazard(SU))
2113       continue;
2114
2115     Available.push(SU);
2116     Pending.remove(Pending.begin()+i);
2117     --i; --e;
2118   }
2119   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
2120   CheckPending = false;
2121 }
2122
2123 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
2124 void SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
2125   if (Available.isInQueue(SU))
2126     Available.remove(Available.find(SU));
2127   else {
2128     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
2129     Pending.remove(Pending.find(SU));
2130   }
2131 }
2132
2133 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
2134 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
2135 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
2136 SUnit *SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
2137   if (CheckPending)
2138     releasePending();
2139
2140   if (CurrMOps > 0) {
2141     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
2142     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
2143       if (checkHazard(*I)) {
2144         Pending.push(*I);
2145         I = Available.remove(I);
2146         continue;
2147       }
2148       ++I;
2149     }
2150   }
2151   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
2152 //  FIXME: Re-enable assert once PR20057 is resolved.
2153 //    assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxObservedStall) &&
2154 //           "permanent hazard");
2155     (void)i;
2156     bumpCycle(CurrCycle + 1);
2157     releasePending();
2158   }
2159   if (Available.size() == 1)
2160     return *Available.begin();
2161   return nullptr;
2162 }
2163
2164 #ifndef NDEBUG
2165 // This is useful information to dump after bumpNode.
2166 // Note that the Queue contents are more useful before pickNodeFromQueue.
2167 void SchedBoundary::dumpScheduledState() {
2168   unsigned ResFactor;
2169   unsigned ResCount;
2170   if (ZoneCritResIdx) {
2171     ResFactor = SchedModel->getResourceFactor(ZoneCritResIdx);
2172     ResCount = getResourceCount(ZoneCritResIdx);
2173   }
2174   else {
2175     ResFactor = SchedModel->getMicroOpFactor();
2176     ResCount = RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2177   }
2178   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2179   dbgs() << Available.getName() << " @" << CurrCycle << "c\n"
2180          << "  Retired: " << RetiredMOps;
2181   dbgs() << "\n  Executed: " << getExecutedCount() / LFactor << "c";
2182   dbgs() << "\n  Critical: " << ResCount / LFactor << "c, "
2183          << ResCount / ResFactor << " "
2184          << SchedModel->getResourceName(ZoneCritResIdx)
2185          << "\n  ExpectedLatency: " << ExpectedLatency << "c\n"
2186          << (IsResourceLimited ? "  - Resource" : "  - Latency")
2187          << " limited.\n";
2188 }
2189 #endif
2190
2191 //===----------------------------------------------------------------------===//
2192 // GenericScheduler - Generic implementation of MachineSchedStrategy.
2193 //===----------------------------------------------------------------------===//
2194
2195 void GenericSchedulerBase::SchedCandidate::
2196 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
2197                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
2198   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
2199     return;
2200
2201   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2202   for (TargetSchedModel::ProcResIter
2203          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2204          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2205     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
2206       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
2207     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
2208       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
2209   }
2210 }
2211
2212 /// Set the CandPolicy given a scheduling zone given the current resources and
2213 /// latencies inside and outside the zone.
2214 void GenericSchedulerBase::setPolicy(CandPolicy &Policy,
2215                                      bool IsPostRA,
2216                                      SchedBoundary &CurrZone,
2217                                      SchedBoundary *OtherZone) {
2218   // Apply preemptive heuristics based on the total latency and resources
2219   // inside and outside this zone. Potential stalls should be considered before
2220   // following this policy.
2221
2222   // Compute remaining latency. We need this both to determine whether the
2223   // overall schedule has become latency-limited and whether the instructions
2224   // outside this zone are resource or latency limited.
2225   //
2226   // The "dependent" latency is updated incrementally during scheduling as the
2227   // max height/depth of scheduled nodes minus the cycles since it was
2228   // scheduled:
2229   //   DLat = max (N.depth - (CurrCycle - N.ReadyCycle) for N in Zone
2230   //
2231   // The "independent" latency is the max ready queue depth:
2232   //   ILat = max N.depth for N in Available|Pending
2233   //
2234   // RemainingLatency is the greater of independent and dependent latency.
2235   unsigned RemLatency = CurrZone.getDependentLatency();
2236   RemLatency = std::max(RemLatency,
2237                         CurrZone.findMaxLatency(CurrZone.Available.elements()));
2238   RemLatency = std::max(RemLatency,
2239                         CurrZone.findMaxLatency(CurrZone.Pending.elements()));
2240
2241   // Compute the critical resource outside the zone.
2242   unsigned OtherCritIdx = 0;
2243   unsigned OtherCount =
2244     OtherZone ? OtherZone->getOtherResourceCount(OtherCritIdx) : 0;
2245
2246   bool OtherResLimited = false;
2247   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2248     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2249     OtherResLimited = (int)(OtherCount - (RemLatency * LFactor)) > (int)LFactor;
2250   }
2251   // Schedule aggressively for latency in PostRA mode. We don't check for
2252   // acyclic latency during PostRA, and highly out-of-order processors will
2253   // skip PostRA scheduling.
2254   if (!OtherResLimited) {
2255     if (IsPostRA || (RemLatency + CurrZone.getCurrCycle() > Rem.CriticalPath)) {
2256       Policy.ReduceLatency |= true;
2257       DEBUG(dbgs() << "  " << CurrZone.Available.getName()
2258             << " RemainingLatency " << RemLatency << " + "
2259             << CurrZone.getCurrCycle() << "c > CritPath "
2260             << Rem.CriticalPath << "\n");
2261     }
2262   }
2263   // If the same resource is limiting inside and outside the zone, do nothing.
2264   if (CurrZone.getZoneCritResIdx() == OtherCritIdx)
2265     return;
2266
2267   DEBUG(
2268     if (CurrZone.isResourceLimited()) {
2269       dbgs() << "  " << CurrZone.Available.getName() << " ResourceLimited: "
2270              << SchedModel->getResourceName(CurrZone.getZoneCritResIdx())
2271              << "\n";
2272     }
2273     if (OtherResLimited)
2274       dbgs() << "  RemainingLimit: "
2275              << SchedModel->getResourceName(OtherCritIdx) << "\n";
2276     if (!CurrZone.isResourceLimited() && !OtherResLimited)
2277       dbgs() << "  Latency limited both directions.\n");
2278
2279   if (CurrZone.isResourceLimited() && !Policy.ReduceResIdx)
2280     Policy.ReduceResIdx = CurrZone.getZoneCritResIdx();
2281
2282   if (OtherResLimited)
2283     Policy.DemandResIdx = OtherCritIdx;
2284 }
2285
2286 #ifndef NDEBUG
2287 const char *GenericSchedulerBase::getReasonStr(
2288   GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2289   switch (Reason) {
2290   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2291   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
2292   case RegExcess:      return "REG-EXCESS";
2293   case RegCritical:    return "REG-CRIT  ";
2294   case Stall:          return "STALL     ";
2295   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2296   case Weak:           return "WEAK      ";
2297   case RegMax:         return "REG-MAX   ";
2298   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2299   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2300   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2301   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2302   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2303   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2304   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2305   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2306   };
2307   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2308 }
2309
2310 void GenericSchedulerBase::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2311   PressureChange P;
2312   unsigned ResIdx = 0;
2313   unsigned Latency = 0;
2314   switch (Cand.Reason) {
2315   default:
2316     break;
2317   case RegExcess:
2318     P = Cand.RPDelta.Excess;
2319     break;
2320   case RegCritical:
2321     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2322     break;
2323   case RegMax:
2324     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2325     break;
2326   case ResourceReduce:
2327     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2328     break;
2329   case ResourceDemand:
2330     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2331     break;
2332   case TopDepthReduce:
2333     Latency = Cand.SU->getDepth();
2334     break;
2335   case TopPathReduce:
2336     Latency = Cand.SU->getHeight();
2337     break;
2338   case BotHeightReduce:
2339     Latency = Cand.SU->getHeight();
2340     break;
2341   case BotPathReduce:
2342     Latency = Cand.SU->getDepth();
2343     break;
2344   }
2345   dbgs() << "  Cand SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2346   if (P.isValid())
2347     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.getPSet())
2348            << ":" << P.getUnitInc() << " ";
2349   else
2350     dbgs() << "      ";
2351   if (ResIdx)
2352     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2353   else
2354     dbgs() << "         ";
2355   if (Latency)
2356     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2357   else
2358     dbgs() << "          ";
2359   dbgs() << '\n';
2360 }
2361 #endif
2362
2363 /// Return true if this heuristic determines order.
2364 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
2365                     GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2366                     GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2367                     GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2368   if (TryVal < CandVal) {
2369     TryCand.Reason = Reason;
2370     return true;
2371   }
2372   if (TryVal > CandVal) {
2373     if (Cand.Reason > Reason)
2374       Cand.Reason = Reason;
2375     return true;
2376   }
2377   Cand.setRepeat(Reason);
2378   return false;
2379 }
2380
2381 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
2382                        GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2383                        GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2384                        GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2385   if (TryVal > CandVal) {
2386     TryCand.Reason = Reason;
2387     return true;
2388   }
2389   if (TryVal < CandVal) {
2390     if (Cand.Reason > Reason)
2391       Cand.Reason = Reason;
2392     return true;
2393   }
2394   Cand.setRepeat(Reason);
2395   return false;
2396 }
2397
2398 static bool tryLatency(GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2399                        GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2400                        SchedBoundary &Zone) {
2401   if (Zone.isTop()) {
2402     if (Cand.SU->getDepth() > Zone.getScheduledLatency()) {
2403       if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2404                   TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::TopDepthReduce))
2405         return true;
2406     }
2407     if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2408                    TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::TopPathReduce))
2409       return true;
2410   }
2411   else {
2412     if (Cand.SU->getHeight() > Zone.getScheduledLatency()) {
2413       if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2414                   TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::BotHeightReduce))
2415         return true;
2416     }
2417     if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2418                    TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::BotPathReduce))
2419       return true;
2420   }
2421   return false;
2422 }
2423
2424 static void tracePick(const GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2425                       bool IsTop) {
2426   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2427         << GenericSchedulerBase::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
2428 }
2429
2430 void GenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2431   assert(dag->hasVRegLiveness() &&
2432          "(PreRA)GenericScheduler needs vreg liveness");
2433   DAG = static_cast<ScheduleDAGMILive*>(dag);
2434   SchedModel = DAG->getSchedModel();
2435   TRI = DAG->TRI;
2436
2437   Rem.init(DAG, SchedModel);
2438   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2439   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2440
2441   // Initialize resource counts.
2442
2443   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
2444   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
2445   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
2446   if (!Top.HazardRec) {
2447     Top.HazardRec =
2448         DAG->MF.getSubtarget().getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(
2449             Itin, DAG);
2450   }
2451   if (!Bot.HazardRec) {
2452     Bot.HazardRec =
2453         DAG->MF.getSubtarget().getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(
2454             Itin, DAG);
2455   }
2456 }
2457
2458 /// Initialize the per-region scheduling policy.
2459 void GenericScheduler::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
2460                                   MachineBasicBlock::iterator End,
2461                                   unsigned NumRegionInstrs) {
2462   const MachineFunction &MF = *Begin->getParent()->getParent();
2463   const TargetLowering *TLI = MF.getSubtarget().getTargetLowering();
2464
2465   // Avoid setting up the register pressure tracker for small regions to save
2466   // compile time. As a rough heuristic, only track pressure when the number of
2467   // schedulable instructions exceeds half the integer register file.
2468   RegionPolicy.ShouldTrackPressure = true;
2469   for (unsigned VT = MVT::i32; VT > (unsigned)MVT::i1; --VT) {
2470     MVT::SimpleValueType LegalIntVT = (MVT::SimpleValueType)VT;
2471     if (TLI->isTypeLegal(LegalIntVT)) {
2472       unsigned NIntRegs = Context->RegClassInfo->getNumAllocatableRegs(
2473         TLI->getRegClassFor(LegalIntVT));
2474       RegionPolicy.ShouldTrackPressure = NumRegionInstrs > (NIntRegs / 2);
2475     }
2476   }
2477
2478   // For generic targets, we default to bottom-up, because it's simpler and more
2479   // compile-time optimizations have been implemented in that direction.
2480   RegionPolicy.OnlyBottomUp = true;
2481
2482   // Allow the subtarget to override default policy.
2483   MF.getSubtarget().overrideSchedPolicy(RegionPolicy, Begin, End,
2484                                         NumRegionInstrs);
2485
2486   // After subtarget overrides, apply command line options.
2487   if (!EnableRegPressure)
2488     RegionPolicy.ShouldTrackPressure = false;
2489
2490   // Check -misched-topdown/bottomup can force or unforce scheduling direction.
2491   // e.g. -misched-bottomup=false allows scheduling in both directions.
2492   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
2493          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2494   if (ForceBottomUp.getNumOccurrences() > 0) {
2495     RegionPolicy.OnlyBottomUp = ForceBottomUp;
2496     if (RegionPolicy.OnlyBottomUp)
2497       RegionPolicy.OnlyTopDown = false;
2498   }
2499   if (ForceTopDown.getNumOccurrences() > 0) {
2500     RegionPolicy.OnlyTopDown = ForceTopDown;
2501     if (RegionPolicy.OnlyTopDown)
2502       RegionPolicy.OnlyBottomUp = false;
2503   }
2504 }
2505
2506 void GenericScheduler::dumpPolicy() {
2507   dbgs() << "GenericScheduler RegionPolicy: "
2508          << " ShouldTrackPressure=" << RegionPolicy.ShouldTrackPressure
2509          << " OnlyTopDown=" << RegionPolicy.OnlyTopDown
2510          << " OnlyBottomUp=" << RegionPolicy.OnlyBottomUp
2511          << "\n";
2512 }
2513
2514 /// Set IsAcyclicLatencyLimited if the acyclic path is longer than the cyclic
2515 /// critical path by more cycles than it takes to drain the instruction buffer.
2516 /// We estimate an upper bounds on in-flight instructions as:
2517 ///
2518 /// CyclesPerIteration = max( CyclicPath, Loop-Resource-Height )
2519 /// InFlightIterations = AcyclicPath / CyclesPerIteration
2520 /// InFlightResources = InFlightIterations * LoopResources
2521 ///
2522 /// TODO: Check execution resources in addition to IssueCount.
2523 void GenericScheduler::checkAcyclicLatency() {
2524   if (Rem.CyclicCritPath == 0 || Rem.CyclicCritPath >= Rem.CriticalPath)
2525     return;
2526
2527   // Scaled number of cycles per loop iteration.
2528   unsigned IterCount =
2529     std::max(Rem.CyclicCritPath * SchedModel->getLatencyFactor(),
2530              Rem.RemIssueCount);
2531   // Scaled acyclic critical path.
2532   unsigned AcyclicCount = Rem.CriticalPath * SchedModel->getLatencyFactor();
2533   // InFlightCount = (AcyclicPath / IterCycles) * InstrPerLoop
2534   unsigned InFlightCount =
2535     (AcyclicCount * Rem.RemIssueCount + IterCount-1) / IterCount;
2536   unsigned BufferLimit =
2537     SchedModel->getMicroOpBufferSize() * SchedModel->getMicroOpFactor();
2538
2539   Rem.IsAcyclicLatencyLimited = InFlightCount > BufferLimit;
2540
2541   DEBUG(dbgs() << "IssueCycles="
2542         << Rem.RemIssueCount / SchedModel->getLatencyFactor() << "c "
2543         << "IterCycles=" << IterCount / SchedModel->getLatencyFactor()
2544         << "c NumIters=" << (AcyclicCount + IterCount-1) / IterCount
2545         << " InFlight=" << InFlightCount / SchedModel->getMicroOpFactor()
2546         << "m BufferLim=" << SchedModel->getMicroOpBufferSize() << "m\n";
2547         if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited)
2548           dbgs() << "  ACYCLIC LATENCY LIMIT\n");
2549 }
2550
2551 void GenericScheduler::registerRoots() {
2552   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
2553
2554   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
2555   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
2556          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
2557     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
2558       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
2559   }
2560   DEBUG(dbgs() << "Critical Path(GS-RR ): " << Rem.CriticalPath << '\n');
2561   if (DumpCriticalPathLength) {
2562     errs() << "Critical Path(GS-RR ): " << Rem.CriticalPath << " \n";
2563   }
2564
2565   if (EnableCyclicPath) {
2566     Rem.CyclicCritPath = DAG->computeCyclicCriticalPath();
2567     checkAcyclicLatency();
2568   }
2569 }
2570
2571 static bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
2572                         const PressureChange &CandP,
2573                         GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2574                         GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2575                         GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2576   int TryRank = TryP.getPSetOrMax();
2577   int CandRank = CandP.getPSetOrMax();
2578   // If both candidates affect the same set, go with the smallest increase.
2579   if (TryRank == CandRank) {
2580     return tryLess(TryP.getUnitInc(), CandP.getUnitInc(), TryCand, Cand,
2581                    Reason);
2582   }
2583   // If one candidate decreases and the other increases, go with it.
2584   // Invalid candidates have UnitInc==0.
2585   if (tryGreater(TryP.getUnitInc() < 0, CandP.getUnitInc() < 0, TryCand, Cand,
2586                  Reason)) {
2587     return true;
2588   }
2589   // If the candidates are decreasing pressure, reverse priority.
2590   if (TryP.getUnitInc() < 0)
2591     std::swap(TryRank, CandRank);
2592   return tryGreater(TryRank, CandRank, TryCand, Cand, Reason);
2593 }
2594
2595 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
2596   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
2597 }
2598
2599 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
2600 /// their physreg def/use.
2601 ///
2602 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
2603 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
2604 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
2605 /// regalloc has support for parallel copies.
2606 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
2607   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
2608   if (!MI->isCopy())
2609     return 0;
2610
2611   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
2612   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
2613   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
2614   // schedule the copy.
2615   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2616         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
2617     return 1;
2618   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
2619   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
2620   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
2621   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2622         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
2623     return AtBoundary ? -1 : 1;
2624   return 0;
2625 }
2626
2627 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
2628 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
2629 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
2630 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
2631 /// statistically analyze.
2632 ///
2633 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
2634 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
2635 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
2636 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
2637 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
2638 void GenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
2639                                     SchedCandidate &TryCand,
2640                                     SchedBoundary &Zone,
2641                                     const RegPressureTracker &RPTracker,
2642                                     RegPressureTracker &TempTracker) {
2643
2644   if (DAG->isTrackingPressure()) {
2645     // Always initialize TryCand's RPDelta.
2646     if (Zone.isTop()) {
2647       TempTracker.getMaxDownwardPressureDelta(
2648         TryCand.SU->getInstr(),
2649         TryCand.RPDelta,
2650         DAG->getRegionCriticalPSets(),
2651         DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2652     }
2653     else {
2654       if (VerifyScheduling) {
2655         TempTracker.getMaxUpwardPressureDelta(
2656           TryCand.SU->getInstr(),
2657           &DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2658           TryCand.RPDelta,
2659           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2660           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2661       }
2662       else {
2663         RPTracker.getUpwardPressureDelta(
2664           TryCand.SU->getInstr(),
2665           DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2666           TryCand.RPDelta,
2667           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2668           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2669       }
2670     }
2671   }
2672   DEBUG(if (TryCand.RPDelta.Excess.isValid())
2673           dbgs() << "  Try  SU(" << TryCand.SU->NodeNum << ") "
2674                  << TRI->getRegPressureSetName(TryCand.RPDelta.Excess.getPSet())
2675                  << ":" << TryCand.RPDelta.Excess.getUnitInc() << "\n");
2676
2677   // Initialize the candidate if needed.
2678   if (!Cand.isValid()) {
2679     TryCand.Reason = NodeOrder;
2680     return;
2681   }
2682
2683   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2684                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
2685                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
2686     return;
2687
2688   // Avoid exceeding the target's limit.
2689   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.Excess,
2690                                                Cand.RPDelta.Excess,
2691                                                TryCand, Cand, RegExcess))
2692     return;
2693
2694   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2695   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CriticalMax,
2696                                                Cand.RPDelta.CriticalMax,
2697                                                TryCand, Cand, RegCritical))
2698     return;
2699
2700   // For loops that are acyclic path limited, aggressively schedule for latency.
2701   // This can result in very long dependence chains scheduled in sequence, so
2702   // once every cycle (when CurrMOps == 0), switch to normal heuristics.
2703   if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited && !Zone.getCurrMOps()
2704       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone))
2705     return;
2706
2707   // Prioritize instructions that read unbuffered resources by stall cycles.
2708   if (tryLess(Zone.getLatencyStallCycles(TryCand.SU),
2709               Zone.getLatencyStallCycles(Cand.SU), TryCand, Cand, Stall))
2710     return;
2711
2712   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
2713   // optimizations which may reduce resource requirements.
2714   //
2715   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
2716   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
2717   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
2718   const SUnit *NextClusterSU =
2719     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
2720   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
2721                  TryCand, Cand, Cluster))
2722     return;
2723
2724   // Weak edges are for clustering and other constraints.
2725   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2726               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
2727               TryCand, Cand, Weak)) {
2728     return;
2729   }
2730   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2731   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CurrentMax,
2732                                                Cand.RPDelta.CurrentMax,
2733                                                TryCand, Cand, RegMax))
2734     return;
2735
2736   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
2737   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2738   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
2739               TryCand, Cand, ResourceReduce))
2740     return;
2741   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
2742                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
2743                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
2744     return;
2745
2746   // Avoid serializing long latency dependence chains.
2747   // For acyclic path limited loops, latency was already checked above.
2748   if (!RegionPolicy.DisableLatencyHeuristic && Cand.Policy.ReduceLatency &&
2749       !Rem.IsAcyclicLatencyLimited && tryLatency(TryCand, Cand, Zone)) {
2750     return;
2751   }
2752
2753   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
2754   // local pressure avoidance strategy that also makes the machine code
2755   // readable.
2756   if (tryGreater(Zone.isNextSU(TryCand.SU), Zone.isNextSU(Cand.SU),
2757                  TryCand, Cand, NextDefUse))
2758     return;
2759
2760   // Fall through to original instruction order.
2761   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
2762       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
2763     TryCand.Reason = NodeOrder;
2764   }
2765 }
2766
2767 /// Pick the best candidate from the queue.
2768 ///
2769 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
2770 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
2771 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
2772 void GenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2773                                          const RegPressureTracker &RPTracker,
2774                                          SchedCandidate &Cand) {
2775   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
2776
2777   DEBUG(Q.dump());
2778
2779   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
2780   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
2781
2782   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
2783
2784     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
2785     TryCand.SU = *I;
2786     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
2787     if (TryCand.Reason != NoCand) {
2788       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
2789       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
2790         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2791       Cand.setBest(TryCand);
2792       DEBUG(traceCandidate(Cand));
2793     }
2794   }
2795 }
2796
2797 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2798 SUnit *GenericScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2799   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2800   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2801   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2802     IsTopNode = false;
2803     DEBUG(dbgs() << "Pick Bot ONLY1\n");
2804     return SU;
2805   }
2806   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2807     IsTopNode = true;
2808     DEBUG(dbgs() << "Pick Top ONLY1\n");
2809     return SU;
2810   }
2811   CandPolicy NoPolicy;
2812   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2813   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2814   // Set the bottom-up policy based on the state of the current bottom zone and
2815   // the instructions outside the zone, including the top zone.
2816   setPolicy(BotCand.Policy, /*IsPostRA=*/false, Bot, &Top);
2817   // Set the top-down policy based on the state of the current top zone and
2818   // the instructions outside the zone, including the bottom zone.
2819   setPolicy(TopCand.Policy, /*IsPostRA=*/false, Top, &Bot);
2820
2821   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2822   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2823   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2824
2825   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2826   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2827   //
2828   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2829   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2830   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2831   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2832   if ((BotCand.Reason == RegExcess && !BotCand.isRepeat(RegExcess))
2833       || (BotCand.Reason == RegCritical
2834           && !BotCand.isRepeat(RegCritical)))
2835   {
2836     IsTopNode = false;
2837     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2838     return BotCand.SU;
2839   }
2840   // Check if the top Q has a better candidate.
2841   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2842   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2843
2844   // Choose the queue with the most important (lowest enum) reason.
2845   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2846     IsTopNode = true;
2847     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2848     return TopCand.SU;
2849   }
2850   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2851   IsTopNode = false;
2852   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2853   return BotCand.SU;
2854 }
2855
2856 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2857 SUnit *GenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2858   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2859     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2860            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2861     return nullptr;
2862   }
2863   SUnit *SU;
2864   do {
2865     if (RegionPolicy.OnlyTopDown) {
2866       SU = Top.pickOnlyChoice();
2867       if (!SU) {
2868         CandPolicy NoPolicy;
2869         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2870         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2871         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2872         tracePick(TopCand, true);
2873         SU = TopCand.SU;
2874       }
2875       IsTopNode = true;
2876     }
2877     else if (RegionPolicy.OnlyBottomUp) {
2878       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2879       if (!SU) {
2880         CandPolicy NoPolicy;
2881         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2882         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2883         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2884         tracePick(BotCand, false);
2885         SU = BotCand.SU;
2886       }
2887       IsTopNode = false;
2888     }
2889     else {
2890       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2891     }
2892   } while (SU->isScheduled);
2893
2894   if (SU->isTopReady())
2895     Top.removeReady(SU);
2896   if (SU->isBottomReady())
2897     Bot.removeReady(SU);
2898
2899   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
2900   return SU;
2901 }
2902
2903 void GenericScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2904
2905   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2906   if (!isTop)
2907     ++InsertPos;
2908   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2909
2910   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2911   // them just above the scheduled instruction.
2912   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2913        I != E; ++I) {
2914     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2915       continue;
2916     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2917     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2918       continue;
2919     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2920     if (!Copy->isCopy())
2921       continue;
2922     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2923           I->getSUnit()->dump(DAG));
2924     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2925   }
2926 }
2927
2928 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2929 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMILive needs to
2930 /// update it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy
2931 /// does.
2932 ///
2933 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2934 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2935 void GenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2936   if (IsTopNode) {
2937     SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.getCurrCycle());
2938     Top.bumpNode(SU);
2939     if (SU->hasPhysRegUses)
2940       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2941   }
2942   else {
2943     SU->BotReadyCycle = std::max(SU->BotReadyCycle, Bot.getCurrCycle());
2944     Bot.bumpNode(SU);
2945     if (SU->hasPhysRegDefs)
2946       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2947   }
2948 }
2949
2950 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2951 /// default scheduler if the target does not set a default.
2952 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSchedLive(MachineSchedContext *C) {
2953   ScheduleDAGMILive *DAG = new ScheduleDAGMILive(C, make_unique<GenericScheduler>(C));
2954   // Register DAG post-processors.
2955   //
2956   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
2957   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
2958   // the interesting nodes in one pass.
2959   DAG->addMutation(make_unique<CopyConstrain>(DAG->TII, DAG->TRI));
2960   if (EnableLoadCluster && DAG->TII->enableClusterLoads())
2961     DAG->addMutation(make_unique<LoadClusterMutation>(DAG->TII, DAG->TRI));
2962   if (EnableMacroFusion)
2963     DAG->addMutation(make_unique<MacroFusion>(*DAG->TII, *DAG->TRI));
2964   return DAG;
2965 }
2966
2967 static MachineSchedRegistry
2968 GenericSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2969                      createGenericSchedLive);
2970
2971 //===----------------------------------------------------------------------===//
2972 // PostGenericScheduler - Generic PostRA implementation of MachineSchedStrategy.
2973 //===----------------------------------------------------------------------===//
2974
2975 void PostGenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *Dag) {
2976   DAG = Dag;
2977   SchedModel = DAG->getSchedModel();
2978   TRI = DAG->TRI;
2979
2980   Rem.init(DAG, SchedModel);
2981   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2982   BotRoots.clear();
2983
2984   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty,
2985   // or are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
2986   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
2987   if (!Top.HazardRec) {
2988     Top.HazardRec =
2989         DAG->MF.getSubtarget().getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(
2990             Itin, DAG);
2991   }
2992 }
2993
2994
2995 void PostGenericScheduler::registerRoots() {
2996   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
2997
2998   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
2999   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
3000          I = BotRoots.begin(), E = BotRoots.end(); I != E; ++I) {
3001     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
3002       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
3003   }
3004   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: (PGS-RR) " << Rem.CriticalPath << '\n');
3005   if (DumpCriticalPathLength) {
3006     errs() << "Critical Path(PGS-RR ): " << Rem.CriticalPath << " \n";
3007   }
3008 }
3009
3010 /// Apply a set of heursitics to a new candidate for PostRA scheduling.
3011 ///
3012 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
3013 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
3014 void PostGenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
3015                                         SchedCandidate &TryCand) {
3016
3017   // Initialize the candidate if needed.
3018   if (!Cand.isValid()) {
3019     TryCand.Reason = NodeOrder;
3020     return;
3021   }
3022
3023   // Prioritize instructions that read unbuffered resources by stall cycles.
3024   if (tryLess(Top.getLatencyStallCycles(TryCand.SU),
3025               Top.getLatencyStallCycles(Cand.SU), TryCand, Cand, Stall))
3026     return;
3027
3028   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
3029   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
3030               TryCand, Cand, ResourceReduce))
3031     return;
3032   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
3033                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
3034                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
3035     return;
3036
3037   // Avoid serializing long latency dependence chains.
3038   if (Cand.Policy.ReduceLatency && tryLatency(TryCand, Cand, Top)) {
3039     return;
3040   }
3041
3042   // Fall through to original instruction order.
3043   if (TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
3044     TryCand.Reason = NodeOrder;
3045 }
3046
3047 void PostGenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedCandidate &Cand) {
3048   ReadyQueue &Q = Top.Available;
3049
3050   DEBUG(Q.dump());
3051
3052   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
3053     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
3054     TryCand.SU = *I;
3055     TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
3056     tryCandidate(Cand, TryCand);
3057     if (TryCand.Reason != NoCand) {
3058       Cand.setBest(TryCand);
3059       DEBUG(traceCandidate(Cand));
3060     }
3061   }
3062 }
3063
3064 /// Pick the next node to schedule.
3065 SUnit *PostGenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
3066   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
3067     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
3068     return nullptr;
3069   }
3070   SUnit *SU;
3071   do {
3072     SU = Top.pickOnlyChoice();
3073     if (!SU) {
3074       CandPolicy NoPolicy;
3075       SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
3076       // Set the top-down policy based on the state of the current top zone and
3077       // the instructions outside the zone, including the bottom zone.
3078       setPolicy(TopCand.Policy, /*IsPostRA=*/true, Top, nullptr);
3079       pickNodeFromQueue(TopCand);
3080       assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
3081       tracePick(TopCand, true);
3082       SU = TopCand.SU;
3083     }
3084   } while (SU->isScheduled);
3085
3086   IsTopNode = true;
3087   Top.removeReady(SU);
3088
3089   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
3090   return SU;
3091 }
3092
3093 /// Called after ScheduleDAGMI has scheduled an instruction and updated
3094 /// scheduled/remaining flags in the DAG nodes.
3095 void PostGenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
3096   SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.getCurrCycle());
3097   Top.bumpNode(SU);
3098 }
3099
3100 /// Create a generic scheduler with no vreg liveness or DAG mutation passes.
3101 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSchedPostRA(MachineSchedContext *C) {
3102   return new ScheduleDAGMI(C, make_unique<PostGenericScheduler>(C), /*IsPostRA=*/true);
3103 }
3104
3105 //===----------------------------------------------------------------------===//
3106 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
3107 //===----------------------------------------------------------------------===//
3108
3109 namespace {
3110 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
3111 struct ILPOrder {
3112   const SchedDFSResult *DFSResult;
3113   const BitVector *ScheduledTrees;
3114   bool MaximizeILP;
3115
3116   ILPOrder(bool MaxILP)
3117     : DFSResult(nullptr), ScheduledTrees(nullptr), MaximizeILP(MaxILP) {}
3118
3119   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
3120   ///
3121   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
3122   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
3123     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
3124     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
3125     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
3126       // Unscheduled trees have lower priority.
3127       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
3128         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
3129
3130       // Trees with shallower connections have have lower priority.
3131       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
3132           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
3133         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
3134           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
3135       }
3136     }
3137     if (MaximizeILP)
3138       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
3139     else
3140       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
3141   }
3142 };
3143
3144 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
3145 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
3146   ScheduleDAGMILive *DAG;
3147   ILPOrder Cmp;
3148
3149   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
3150 public:
3151   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(nullptr), Cmp(MaximizeILP) {}
3152
3153   void initialize(ScheduleDAGMI *dag) override {
3154     assert(dag->hasVRegLiveness() && "ILPScheduler needs vreg liveness");
3155     DAG = static_cast<ScheduleDAGMILive*>(dag);
3156     DAG->computeDFSResult();
3157     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
3158     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
3159     ReadyQ.clear();
3160   }
3161
3162   void registerRoots() override {
3163     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
3164     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3165   }
3166
3167   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
3168   /// -----------------------------------------
3169
3170   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
3171   SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) override {
3172     if (ReadyQ.empty()) return nullptr;
3173     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3174     SUnit *SU = ReadyQ.back();
3175     ReadyQ.pop_back();
3176     IsTopNode = false;
3177     DEBUG(dbgs() << "Pick node " << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
3178           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
3179           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
3180           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
3181             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n'
3182           << "Scheduling " << *SU->getInstr());
3183     return SU;
3184   }
3185
3186   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
3187   void scheduleTree(unsigned SubtreeID) override {
3188     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3189   }
3190
3191   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
3192   /// DFSResults, and resort the priority Q.
3193   void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) override {
3194     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
3195   }
3196
3197   void releaseTopNode(SUnit *) override { /*only called for top roots*/ }
3198
3199   void releaseBottomNode(SUnit *SU) override {
3200     ReadyQ.push_back(SU);
3201     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3202   }
3203 };
3204 } // namespace
3205
3206 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
3207   return new ScheduleDAGMILive(C, make_unique<ILPScheduler>(true));
3208 }
3209 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
3210   return new ScheduleDAGMILive(C, make_unique<ILPScheduler>(false));
3211 }
3212 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
3213   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
3214 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
3215   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
3216
3217 //===----------------------------------------------------------------------===//
3218 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
3219 //===----------------------------------------------------------------------===//
3220
3221 #ifndef NDEBUG
3222 namespace {
3223 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
3224 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
3225 template<bool IsReverse>
3226 struct SUnitOrder {
3227   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
3228     if (IsReverse)
3229       return A->NodeNum > B->NodeNum;
3230     else
3231       return A->NodeNum < B->NodeNum;
3232   }
3233 };
3234
3235 /// Reorder instructions as much as possible.
3236 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
3237   bool IsAlternating;
3238   bool IsTopDown;
3239
3240   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
3241   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
3242   // instructions to be scheduled first.
3243   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
3244     TopQ;
3245   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
3246   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
3247     BottomQ;
3248 public:
3249   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
3250     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
3251
3252   void initialize(ScheduleDAGMI*) override {
3253     TopQ.clear();
3254     BottomQ.clear();
3255   }
3256
3257   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
3258   /// -----------------------------------------
3259
3260   SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) override {
3261     SUnit *SU;
3262     if (IsTopDown) {
3263       do {
3264         if (TopQ.empty()) return nullptr;
3265         SU = TopQ.top();
3266         TopQ.pop();
3267       } while (SU->isScheduled);
3268       IsTopNode = true;
3269     }
3270     else {
3271       do {
3272         if (BottomQ.empty()) return nullptr;
3273         SU = BottomQ.top();
3274         BottomQ.pop();
3275       } while (SU->isScheduled);
3276       IsTopNode = false;
3277     }
3278     if (IsAlternating)
3279       IsTopDown = !IsTopDown;
3280     return SU;
3281   }
3282
3283   void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) override {}
3284
3285   void releaseTopNode(SUnit *SU) override {
3286     TopQ.push(SU);
3287   }
3288   void releaseBottomNode(SUnit *SU) override {
3289     BottomQ.push(SU);
3290   }
3291 };
3292 } // namespace
3293
3294 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
3295   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
3296   bool TopDown = !ForceBottomUp;
3297   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
3298          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
3299   return new ScheduleDAGMILive(C, make_unique<InstructionShuffler>(Alternate, TopDown));
3300 }
3301 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
3302   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
3303   createInstructionShuffler);
3304 #endif // !NDEBUG
3305
3306 //===----------------------------------------------------------------------===//
3307 // GraphWriter support for ScheduleDAGMILive.
3308 //===----------------------------------------------------------------------===//
3309
3310 #ifndef NDEBUG
3311 namespace llvm {
3312
3313 template<> struct GraphTraits<
3314   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
3315
3316 template<>
3317 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
3318
3319   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
3320
3321   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
3322     return G->MF.getName();
3323   }
3324
3325   static bool renderGraphFromBottomUp() {
3326     return true;
3327   }
3328
3329   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
3330     if (ViewMISchedCutoff == 0)
3331       return false;
3332     return (Node->Preds.size() > ViewMISchedCutoff
3333          || Node->Succs.size() > ViewMISchedCutoff);
3334   }
3335
3336   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
3337   /// edge, override this method.
3338   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
3339                                        SUnitIterator EI,
3340                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3341     if (EI.isArtificialDep())
3342       return "color=cyan,style=dashed";
3343     if (EI.isCtrlDep())
3344       return "color=blue,style=dashed";
3345     return "";
3346   }
3347
3348   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3349     std::string Str;
3350     raw_string_ostream SS(Str);
3351     const ScheduleDAGMI *DAG = static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G);
3352     const SchedDFSResult *DFS = DAG->hasVRegLiveness() ?
3353       static_cast<const ScheduleDAGMILive*>(G)->getDFSResult() : nullptr;
3354     SS << "SU:" << SU->NodeNum;
3355     if (DFS)
3356       SS << " I:" << DFS->getNumInstrs(SU);
3357     return SS.str();
3358   }
3359   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3360     return G->getGraphNodeLabel(SU);
3361   }
3362
3363   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N, const ScheduleDAG *G) {
3364     std::string Str("shape=Mrecord");
3365     const ScheduleDAGMI *DAG = static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G);
3366     const SchedDFSResult *DFS = DAG->hasVRegLiveness() ?
3367       static_cast<const ScheduleDAGMILive*>(G)->getDFSResult() : nullptr;
3368     if (DFS) {
3369       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
3370       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
3371       Str += '"';
3372     }
3373     return Str;
3374   }
3375 };
3376 } // namespace llvm
3377 #endif // NDEBUG
3378
3379 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
3380 /// rendered using 'dot'.
3381 ///
3382 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
3383 #ifndef NDEBUG
3384   ViewGraph(this, Name, false, Title);
3385 #else
3386   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
3387          << "systems with Graphviz or gv!\n";
3388 #endif  // NDEBUG
3389 }
3390
3391 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
3392 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
3393   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
3394 }