Revert r194865 and r194874.
[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 #define DEBUG_TYPE "misched"
16
17 #include "llvm/CodeGen/MachineScheduler.h"
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
26 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
28 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
32 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
35 #include <queue>
36
37 using namespace llvm;
38
39 namespace llvm {
40 cl::opt<bool> ForceTopDown("misched-topdown", cl::Hidden,
41                            cl::desc("Force top-down list scheduling"));
42 cl::opt<bool> ForceBottomUp("misched-bottomup", cl::Hidden,
43                             cl::desc("Force bottom-up list scheduling"));
44 }
45
46 #ifndef NDEBUG
47 static cl::opt<bool> ViewMISchedDAGs("view-misched-dags", cl::Hidden,
48   cl::desc("Pop up a window to show MISched dags after they are processed"));
49
50 static cl::opt<unsigned> MISchedCutoff("misched-cutoff", cl::Hidden,
51   cl::desc("Stop scheduling after N instructions"), cl::init(~0U));
52 #else
53 static bool ViewMISchedDAGs = false;
54 #endif // NDEBUG
55
56 static cl::opt<bool> EnableRegPressure("misched-regpressure", cl::Hidden,
57   cl::desc("Enable register pressure scheduling."), cl::init(true));
58
59 static cl::opt<bool> EnableCyclicPath("misched-cyclicpath", cl::Hidden,
60   cl::desc("Enable cyclic critical path analysis."), cl::init(true));
61
62 static cl::opt<bool> EnableLoadCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
63   cl::desc("Enable load clustering."), cl::init(true));
64
65 // Experimental heuristics
66 static cl::opt<bool> EnableMacroFusion("misched-fusion", cl::Hidden,
67   cl::desc("Enable scheduling for macro fusion."), cl::init(true));
68
69 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
70   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
71
72 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
73 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
74
75 //===----------------------------------------------------------------------===//
76 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
77 //===----------------------------------------------------------------------===//
78
79 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
80     MF(0), MLI(0), MDT(0), PassConfig(0), AA(0), LIS(0) {
81   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
82 }
83
84 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
85   delete RegClassInfo;
86 }
87
88 namespace {
89 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
90 class MachineScheduler : public MachineSchedContext,
91                          public MachineFunctionPass {
92 public:
93   MachineScheduler();
94
95   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
96
97   virtual void releaseMemory() {}
98
99   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
100
101   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
102
103   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
104
105 protected:
106   ScheduleDAGInstrs *createMachineScheduler();
107 };
108 } // namespace
109
110 char MachineScheduler::ID = 0;
111
112 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
113
114 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "misched",
115                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
116 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
117 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
118 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
119 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "misched",
120                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
121
122 MachineScheduler::MachineScheduler()
123 : MachineFunctionPass(ID) {
124   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
125 }
126
127 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
128   AU.setPreservesCFG();
129   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
130   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
131   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
132   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
133   AU.addRequired<SlotIndexes>();
134   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
135   AU.addRequired<LiveIntervals>();
136   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
137   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
138 }
139
140 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
141
142 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
143 /// is overridden on the command line.
144 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
145   return 0;
146 }
147
148 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
149 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
150                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
151 MachineSchedOpt("misched",
152                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
153                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
154
155 static MachineSchedRegistry
156 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
157                      useDefaultMachineSched);
158
159 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
160 /// default scheduler if the target does not set a default.
161 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C);
162
163
164 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
165 static MachineBasicBlock::const_iterator
166 priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
167               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
168   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
169   while (--I != Beg) {
170     if (!I->isDebugValue())
171       break;
172   }
173   return I;
174 }
175
176 /// Non-const version.
177 static MachineBasicBlock::iterator
178 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
179               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
180   return const_cast<MachineInstr*>(
181     &*priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), Beg));
182 }
183
184 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
185 /// non-debug instruction.
186 static MachineBasicBlock::const_iterator
187 nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
188             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
189   for(; I != End; ++I) {
190     if (!I->isDebugValue())
191       break;
192   }
193   return I;
194 }
195
196 /// Non-const version.
197 static MachineBasicBlock::iterator
198 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
199             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
200   // Cast the return value to nonconst MachineInstr, then cast to an
201   // instr_iterator, which does not check for null, finally return a
202   // bundle_iterator.
203   return MachineBasicBlock::instr_iterator(
204     const_cast<MachineInstr*>(
205       &*nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), End)));
206 }
207
208 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs that will be owned by the caller.
209 ScheduleDAGInstrs *MachineScheduler::createMachineScheduler() {
210   // Select the scheduler, or set the default.
211   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
212   if (Ctor != useDefaultMachineSched)
213     return Ctor(this);
214
215   // Get the default scheduler set by the target for this function.
216   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createMachineScheduler(this);
217   if (Scheduler)
218     return Scheduler;
219
220   // Default to GenericScheduler.
221   return createGenericSched(this);
222 }
223
224 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
225 ///
226 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
227 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
228 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
229 /// scheduling regions bottom-up.
230 ///
231 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
232 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
233 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
234 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
235 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
236 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
237 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
238 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
239 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
240 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
241   DEBUG(dbgs() << "Before MISsched:\n"; mf.print(dbgs()));
242
243   // Initialize the context of the pass.
244   MF = &mf;
245   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
246   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
247   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
248   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
249
250   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
251   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
252
253   if (VerifyScheduling) {
254     DEBUG(LIS->dump());
255     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
256   }
257   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
258
259   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
260   // optimization level.
261   OwningPtr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createMachineScheduler());
262
263   // Visit all machine basic blocks.
264   //
265   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
266   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
267   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
268        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
269
270     Scheduler->startBlock(MBB);
271
272     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
273     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
274     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
275     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
276     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
277     // MBB->end() for the bottom region.
278     //
279     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
280     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
281     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
282     unsigned RemainingInstrs = MBB->size();
283     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
284         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler->begin()) {
285
286       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
287       if (RegionEnd != MBB->end()
288           || TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(RegionEnd), MBB, *MF)) {
289         --RegionEnd;
290         // Count the boundary instruction.
291         --RemainingInstrs;
292       }
293
294       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
295       // instruction stream until we find the nearest boundary.
296       unsigned NumRegionInstrs = 0;
297       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
298       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs, ++NumRegionInstrs) {
299         if (TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(I), MBB, *MF))
300           break;
301       }
302       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
303       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
304       Scheduler->enterRegion(MBB, I, RegionEnd, NumRegionInstrs);
305
306       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
307       if (I == RegionEnd || I == llvm::prior(RegionEnd)) {
308         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
309         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
310         Scheduler->exitRegion();
311         continue;
312       }
313       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
314       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
315             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
316             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
317             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
318             else dbgs() << "End";
319             dbgs() << " RegionInstrs: " << NumRegionInstrs
320             << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
321
322       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
323       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
324       Scheduler->schedule();
325
326       // Close the current region.
327       Scheduler->exitRegion();
328
329       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
330       // scheduler for the top of it's scheduled region.
331       RegionEnd = Scheduler->begin();
332     }
333     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
334     Scheduler->finishBlock();
335   }
336   Scheduler->finalizeSchedule();
337   DEBUG(LIS->dump());
338   if (VerifyScheduling)
339     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
340   return true;
341 }
342
343 void MachineScheduler::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
344   // unimplemented
345 }
346
347 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
348 void ReadyQueue::dump() {
349   dbgs() << Name << ": ";
350   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
351     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
352   dbgs() << "\n";
353 }
354 #endif
355
356 //===----------------------------------------------------------------------===//
357 // ScheduleDAGMI - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
358 // preservation.
359 //===----------------------------------------------------------------------===//
360
361 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
362   delete DFSResult;
363   DeleteContainerPointers(Mutations);
364   delete SchedImpl;
365 }
366
367 bool ScheduleDAGMI::canAddEdge(SUnit *SuccSU, SUnit *PredSU) {
368   return SuccSU == &ExitSU || !Topo.IsReachable(PredSU, SuccSU);
369 }
370
371 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
372   if (SuccSU != &ExitSU) {
373     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
374     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
375     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
376       return false;
377     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
378   }
379   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
380   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
381   return true;
382 }
383
384 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
385 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
386 ///
387 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
388 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
389   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
390
391   if (SuccEdge->isWeak()) {
392     --SuccSU->WeakPredsLeft;
393     if (SuccEdge->isCluster())
394       NextClusterSucc = SuccSU;
395     return;
396   }
397 #ifndef NDEBUG
398   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
399     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
400     SuccSU->dump(this);
401     dbgs() << " has been released too many times!\n";
402     llvm_unreachable(0);
403   }
404 #endif
405   --SuccSU->NumPredsLeft;
406   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
407     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
408 }
409
410 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
411 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
412   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
413        I != E; ++I) {
414     releaseSucc(SU, &*I);
415   }
416 }
417
418 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
419 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
420 ///
421 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
422 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
423   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
424
425   if (PredEdge->isWeak()) {
426     --PredSU->WeakSuccsLeft;
427     if (PredEdge->isCluster())
428       NextClusterPred = PredSU;
429     return;
430   }
431 #ifndef NDEBUG
432   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
433     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
434     PredSU->dump(this);
435     dbgs() << " has been released too many times!\n";
436     llvm_unreachable(0);
437   }
438 #endif
439   --PredSU->NumSuccsLeft;
440   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
441     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
442 }
443
444 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
445 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
446   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
447        I != E; ++I) {
448     releasePred(SU, &*I);
449   }
450 }
451
452 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
453 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
454 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(MachineInstr *MI,
455                                     MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
456   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
457   if (&*RegionBegin == MI)
458     ++RegionBegin;
459
460   // Update the instruction stream.
461   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
462
463   // Update LiveIntervals
464   LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
465
466   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
467   if (RegionBegin == InsertPos)
468     RegionBegin = MI;
469 }
470
471 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
472 #ifndef NDEBUG
473   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
474     CurrentTop = CurrentBottom;
475     return false;
476   }
477   ++NumInstrsScheduled;
478 #endif
479   return true;
480 }
481
482 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
483 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
484 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
485 /// that don't get scheduled.
486 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
487                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
488                                 MachineBasicBlock::iterator end,
489                                 unsigned regioninstrs)
490 {
491   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
492
493   // For convenience remember the end of the liveness region.
494   LiveRegionEnd =
495     (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : llvm::next(RegionEnd);
496
497   SUPressureDiffs.clear();
498
499   SchedImpl->initPolicy(begin, end, regioninstrs);
500
501   ShouldTrackPressure = SchedImpl->shouldTrackPressure();
502 }
503
504 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
505 // scheduled regions.
506 void ScheduleDAGMI::initRegPressure() {
507   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
508   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
509
510   // Close the RPTracker to finalize live ins.
511   RPTracker.closeRegion();
512
513   DEBUG(RPTracker.dump());
514
515   // Initialize the live ins and live outs.
516   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
517   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
518
519   // Close one end of the tracker so we can call
520   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
521   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
522   TopRPTracker.closeTop();
523   BotRPTracker.closeBottom();
524
525   BotRPTracker.initLiveThru(RPTracker);
526   if (!BotRPTracker.getLiveThru().empty()) {
527     TopRPTracker.initLiveThru(BotRPTracker.getLiveThru());
528     DEBUG(dbgs() << "Live Thru: ";
529           dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getLiveThru(), TRI));
530   };
531
532   // For each live out vreg reduce the pressure change associated with other
533   // uses of the same vreg below the live-out reaching def.
534   updatePressureDiffs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
535
536   // Account for liveness generated by the region boundary.
537   if (LiveRegionEnd != RegionEnd) {
538     SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
539     BotRPTracker.recede(&LiveUses);
540     updatePressureDiffs(LiveUses);
541   }
542
543   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
544
545   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
546   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
547   RegionCriticalPSets.clear();
548   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
549     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
550   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
551     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(i);
552     if (RegionPressure[i] > Limit) {
553       DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
554             << " Limit " << Limit
555             << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
556       RegionCriticalPSets.push_back(PressureChange(i));
557     }
558   }
559   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
560         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
561           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
562             RegionCriticalPSets[i].getPSet()) << " ";
563         dbgs() << "\n");
564 }
565
566 void ScheduleDAGMI::
567 updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
568                         const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
569   const PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
570   unsigned CritIdx = 0, CritEnd = RegionCriticalPSets.size();
571   for (PressureDiff::const_iterator I = PDiff.begin(), E = PDiff.end();
572        I != E; ++I) {
573     if (!I->isValid())
574       break;
575     unsigned ID = I->getPSet();
576     while (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() < ID)
577       ++CritIdx;
578     if (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() == ID) {
579       if ((int)NewMaxPressure[ID] > RegionCriticalPSets[CritIdx].getUnitInc()
580           && NewMaxPressure[ID] <= INT16_MAX)
581         RegionCriticalPSets[CritIdx].setUnitInc(NewMaxPressure[ID]);
582     }
583     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(ID);
584     if (NewMaxPressure[ID] >= Limit - 2) {
585       DEBUG(dbgs() << "  " << TRI->getRegPressureSetName(ID) << ": "
586             << NewMaxPressure[ID] << " > " << Limit << "(+ "
587             << BotRPTracker.getLiveThru()[ID] << " livethru)\n");
588     }
589   }
590 }
591
592 /// Update the PressureDiff array for liveness after scheduling this
593 /// instruction.
594 void ScheduleDAGMI::updatePressureDiffs(ArrayRef<unsigned> LiveUses) {
595   for (unsigned LUIdx = 0, LUEnd = LiveUses.size(); LUIdx != LUEnd; ++LUIdx) {
596     /// FIXME: Currently assuming single-use physregs.
597     unsigned Reg = LiveUses[LUIdx];
598     DEBUG(dbgs() << "  LiveReg: " << PrintVRegOrUnit(Reg, TRI) << "\n");
599     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
600       continue;
601
602     // This may be called before CurrentBottom has been initialized. However,
603     // BotRPTracker must have a valid position. We want the value live into the
604     // instruction or live out of the block, so ask for the previous
605     // instruction's live-out.
606     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
607     VNInfo *VNI;
608     MachineBasicBlock::const_iterator I =
609       nextIfDebug(BotRPTracker.getPos(), BB->end());
610     if (I == BB->end())
611       VNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
612     else {
613       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(I));
614       VNI = LRQ.valueIn();
615     }
616     // RegisterPressureTracker guarantees that readsReg is true for LiveUses.
617     assert(VNI && "No live value at use.");
618     for (VReg2UseMap::iterator
619            UI = VRegUses.find(Reg); UI != VRegUses.end(); ++UI) {
620       SUnit *SU = UI->SU;
621       DEBUG(dbgs() << "  UpdateRegP: SU(" << SU->NodeNum << ") "
622             << *SU->getInstr());
623       // If this use comes before the reaching def, it cannot be a last use, so
624       // descrease its pressure change.
625       if (!SU->isScheduled && SU != &ExitSU) {
626         LiveQueryResult LRQ
627           = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(SU->getInstr()));
628         if (LRQ.valueIn() == VNI)
629           getPressureDiff(SU).addPressureChange(Reg, true, &MRI);
630       }
631     }
632   }
633 }
634
635 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
636 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
637 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
638 ///
639 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
640 /// so that it can be easilly extended by experimental schedulers. Generally,
641 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
642 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
643 /// ScheduleDAGMI then it will want to override this virtual method in order to
644 /// update any specialized state.
645 void ScheduleDAGMI::schedule() {
646   buildDAGWithRegPressure();
647
648   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
649
650   postprocessDAG();
651
652   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
653   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
654
655   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
656   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
657   SchedImpl->initialize(this);
658
659   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
660           SUnits[su].dumpAll(this));
661   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
662
663   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
664   initQueues(TopRoots, BotRoots);
665
666   bool IsTopNode = false;
667   while (SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode)) {
668     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
669     if (!checkSchedLimit())
670       break;
671
672     scheduleMI(SU, IsTopNode);
673
674     updateQueues(SU, IsTopNode);
675   }
676   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
677
678   placeDebugValues();
679
680   DEBUG({
681       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
682       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
683       dumpSchedule();
684       dbgs() << '\n';
685     });
686 }
687
688 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
689 void ScheduleDAGMI::buildDAGWithRegPressure() {
690   if (!ShouldTrackPressure) {
691     RPTracker.reset();
692     RegionCriticalPSets.clear();
693     buildSchedGraph(AA);
694     return;
695   }
696
697   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
698   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd,
699                  /*TrackUntiedDefs=*/true);
700
701   // Account for liveness generate by the region boundary.
702   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
703     RPTracker.recede();
704
705   // Build the DAG, and compute current register pressure.
706   buildSchedGraph(AA, &RPTracker, &SUPressureDiffs);
707
708   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
709   initRegPressure();
710 }
711
712 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
713 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
714   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
715     Mutations[i]->apply(this);
716   }
717 }
718
719 void ScheduleDAGMI::computeDFSResult() {
720   if (!DFSResult)
721     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
722   DFSResult->clear();
723   ScheduledTrees.clear();
724   DFSResult->resize(SUnits.size());
725   DFSResult->compute(SUnits);
726   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
727 }
728
729 void ScheduleDAGMI::findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
730                                           SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
731   for (std::vector<SUnit>::iterator
732          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
733     SUnit *SU = &(*I);
734     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
735
736     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
737     SU->biasCriticalPath();
738
739     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
740     if (!I->NumPredsLeft)
741       TopRoots.push_back(SU);
742     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
743     if (!I->NumSuccsLeft)
744       BotRoots.push_back(SU);
745   }
746   ExitSU.biasCriticalPath();
747 }
748
749 /// Compute the max cyclic critical path through the DAG. The scheduling DAG
750 /// only provides the critical path for single block loops. To handle loops that
751 /// span blocks, we could use the vreg path latencies provided by
752 /// MachineTraceMetrics instead. However, MachineTraceMetrics is not currently
753 /// available for use in the scheduler.
754 ///
755 /// The cyclic path estimation identifies a def-use pair that crosses the back
756 /// edge and considers the depth and height of the nodes. For example, consider
757 /// the following instruction sequence where each instruction has unit latency
758 /// and defines an epomymous virtual register:
759 ///
760 /// a->b(a,c)->c(b)->d(c)->exit
761 ///
762 /// The cyclic critical path is a two cycles: b->c->b
763 /// The acyclic critical path is four cycles: a->b->c->d->exit
764 /// LiveOutHeight = height(c) = len(c->d->exit) = 2
765 /// LiveOutDepth = depth(c) + 1 = len(a->b->c) + 1 = 3
766 /// LiveInHeight = height(b) + 1 = len(b->c->d->exit) + 1 = 4
767 /// LiveInDepth = depth(b) = len(a->b) = 1
768 ///
769 /// LiveOutDepth - LiveInDepth = 3 - 1 = 2
770 /// LiveInHeight - LiveOutHeight = 4 - 2 = 2
771 /// CyclicCriticalPath = min(2, 2) = 2
772 unsigned ScheduleDAGMI::computeCyclicCriticalPath() {
773   // This only applies to single block loop.
774   if (!BB->isSuccessor(BB))
775     return 0;
776
777   unsigned MaxCyclicLatency = 0;
778   // Visit each live out vreg def to find def/use pairs that cross iterations.
779   ArrayRef<unsigned> LiveOuts = RPTracker.getPressure().LiveOutRegs;
780   for (ArrayRef<unsigned>::iterator RI = LiveOuts.begin(), RE = LiveOuts.end();
781        RI != RE; ++RI) {
782     unsigned Reg = *RI;
783     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
784         continue;
785     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
786     const VNInfo *DefVNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
787     if (!DefVNI)
788       continue;
789
790     MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(DefVNI->def);
791     const SUnit *DefSU = getSUnit(DefMI);
792     if (!DefSU)
793       continue;
794
795     unsigned LiveOutHeight = DefSU->getHeight();
796     unsigned LiveOutDepth = DefSU->getDepth() + DefSU->Latency;
797     // Visit all local users of the vreg def.
798     for (VReg2UseMap::iterator
799            UI = VRegUses.find(Reg); UI != VRegUses.end(); ++UI) {
800       if (UI->SU == &ExitSU)
801         continue;
802
803       // Only consider uses of the phi.
804       LiveQueryResult LRQ =
805         LI.Query(LIS->getInstructionIndex(UI->SU->getInstr()));
806       if (!LRQ.valueIn()->isPHIDef())
807         continue;
808
809       // Assume that a path spanning two iterations is a cycle, which could
810       // overestimate in strange cases. This allows cyclic latency to be
811       // estimated as the minimum slack of the vreg's depth or height.
812       unsigned CyclicLatency = 0;
813       if (LiveOutDepth > UI->SU->getDepth())
814         CyclicLatency = LiveOutDepth - UI->SU->getDepth();
815
816       unsigned LiveInHeight = UI->SU->getHeight() + DefSU->Latency;
817       if (LiveInHeight > LiveOutHeight) {
818         if (LiveInHeight - LiveOutHeight < CyclicLatency)
819           CyclicLatency = LiveInHeight - LiveOutHeight;
820       }
821       else
822         CyclicLatency = 0;
823
824       DEBUG(dbgs() << "Cyclic Path: SU(" << DefSU->NodeNum << ") -> SU("
825             << UI->SU->NodeNum << ") = " << CyclicLatency << "c\n");
826       if (CyclicLatency > MaxCyclicLatency)
827         MaxCyclicLatency = CyclicLatency;
828     }
829   }
830   DEBUG(dbgs() << "Cyclic Critical Path: " << MaxCyclicLatency << "c\n");
831   return MaxCyclicLatency;
832 }
833
834 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
835 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
836                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
837   NextClusterSucc = NULL;
838   NextClusterPred = NULL;
839
840   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
841   //
842   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
843   // Release top roots in forward order.
844   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
845          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
846     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
847   }
848   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
849   // first. This is more natural and slightly more efficient.
850   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
851          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
852     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
853   }
854
855   releaseSuccessors(&EntrySU);
856   releasePredecessors(&ExitSU);
857
858   SchedImpl->registerRoots();
859
860   // Advance past initial DebugValues.
861   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
862   CurrentBottom = RegionEnd;
863
864   if (ShouldTrackPressure) {
865     assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
866     TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
867   }
868 }
869
870 /// Move an instruction and update register pressure.
871 void ScheduleDAGMI::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
872   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
873   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
874
875   if (IsTopNode) {
876     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
877     if (&*CurrentTop == MI)
878       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
879     else {
880       moveInstruction(MI, CurrentTop);
881       TopRPTracker.setPos(MI);
882     }
883
884     if (ShouldTrackPressure) {
885       // Update top scheduled pressure.
886       TopRPTracker.advance();
887       assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
888       updateScheduledPressure(SU, TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
889     }
890   }
891   else {
892     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
893     MachineBasicBlock::iterator priorII =
894       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
895     if (&*priorII == MI)
896       CurrentBottom = priorII;
897     else {
898       if (&*CurrentTop == MI) {
899         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
900         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
901       }
902       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
903       CurrentBottom = MI;
904     }
905     if (ShouldTrackPressure) {
906       // Update bottom scheduled pressure.
907       SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
908       BotRPTracker.recede(&LiveUses);
909       assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
910       updateScheduledPressure(SU, BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
911       updatePressureDiffs(LiveUses);
912     }
913   }
914 }
915
916 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
917 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
918   // Release dependent instructions for scheduling.
919   if (IsTopNode)
920     releaseSuccessors(SU);
921   else
922     releasePredecessors(SU);
923
924   SU->isScheduled = true;
925
926   if (DFSResult) {
927     unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
928     if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
929       ScheduledTrees.set(SubtreeID);
930       DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
931       SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
932     }
933   }
934
935   // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
936   SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
937 }
938
939 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
940 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
941   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
942   if (FirstDbgValue) {
943     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
944     RegionBegin = FirstDbgValue;
945   }
946
947   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
948          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
949     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
950     MachineInstr *DbgValue = P.first;
951     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
952     if (&*RegionBegin == DbgValue)
953       ++RegionBegin;
954     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
955     if (OrigPrevMI == llvm::prior(RegionEnd))
956       RegionEnd = DbgValue;
957   }
958   DbgValues.clear();
959   FirstDbgValue = NULL;
960 }
961
962 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
963 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
964   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
965     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
966       SU->dump(this);
967     else
968       dbgs() << "Missing SUnit\n";
969   }
970 }
971 #endif
972
973 //===----------------------------------------------------------------------===//
974 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
975 //===----------------------------------------------------------------------===//
976
977 namespace {
978 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
979 /// loads.
980 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
981   struct LoadInfo {
982     SUnit *SU;
983     unsigned BaseReg;
984     unsigned Offset;
985     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
986       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
987   };
988   static bool LoadInfoLess(const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
989                            const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS);
990
991   const TargetInstrInfo *TII;
992   const TargetRegisterInfo *TRI;
993 public:
994   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
995                       const TargetRegisterInfo *tri)
996     : TII(tii), TRI(tri) {}
997
998   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
999 protected:
1000   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
1001 };
1002 } // anonymous
1003
1004 bool LoadClusterMutation::LoadInfoLess(
1005   const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
1006   const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS) {
1007   if (LHS.BaseReg != RHS.BaseReg)
1008     return LHS.BaseReg < RHS.BaseReg;
1009   return LHS.Offset < RHS.Offset;
1010 }
1011
1012 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
1013                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
1014   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
1015   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
1016     SUnit *SU = Loads[Idx];
1017     unsigned BaseReg;
1018     unsigned Offset;
1019     if (TII->getLdStBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
1020       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
1021   }
1022   if (LoadRecords.size() < 2)
1023     return;
1024   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end(), LoadInfoLess);
1025   unsigned ClusterLength = 1;
1026   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
1027     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
1028       ClusterLength = 1;
1029       continue;
1030     }
1031
1032     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
1033     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
1034     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
1035         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
1036
1037       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
1038             << SUb->NodeNum << ")\n");
1039       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
1040       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
1041       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
1042       // loads should have effectively the same inputs.
1043       for (SUnit::const_succ_iterator
1044              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1045         if (SI->getSUnit() == SUb)
1046           continue;
1047         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
1048         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
1049       }
1050       ++ClusterLength;
1051     }
1052     else
1053       ClusterLength = 1;
1054   }
1055 }
1056
1057 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
1058 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1059   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
1060   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
1061   // Map each store chain to a set of dependent loads.
1062   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
1063   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1064     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1065     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
1066       continue;
1067     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
1068     for (SUnit::const_pred_iterator
1069            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1070       if (PI->isCtrl()) {
1071         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
1072         break;
1073       }
1074     }
1075     // Check if this chain-like pred has been seen
1076     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
1077     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
1078     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
1079       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
1080     if (Result.second)
1081       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
1082     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
1083   }
1084   // Iterate over the store chains.
1085   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
1086     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
1087 }
1088
1089 //===----------------------------------------------------------------------===//
1090 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
1091 //===----------------------------------------------------------------------===//
1092
1093 namespace {
1094 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
1095 /// that may be fused by the processor into a single operation.
1096 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
1097   const TargetInstrInfo *TII;
1098 public:
1099   MacroFusion(const TargetInstrInfo *tii): TII(tii) {}
1100
1101   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1102 };
1103 } // anonymous
1104
1105 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
1106 /// fused operations.
1107 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1108   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
1109   MachineInstr *Branch = DAG->ExitSU.getInstr();
1110   if (!Branch)
1111     return;
1112
1113   for (unsigned Idx = DAG->SUnits.size(); Idx > 0;) {
1114     SUnit *SU = &DAG->SUnits[--Idx];
1115     if (!TII->shouldScheduleAdjacent(SU->getInstr(), Branch))
1116       continue;
1117
1118     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
1119     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
1120     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
1121     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
1122     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
1123     // hasn't been needed yet.
1124     bool Success = DAG->addEdge(&DAG->ExitSU, SDep(SU, SDep::Cluster));
1125     (void)Success;
1126     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
1127
1128     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU->NodeNum << ")\n");
1129     break;
1130   }
1131 }
1132
1133 //===----------------------------------------------------------------------===//
1134 // CopyConstrain - DAG post-processing to encourage copy elimination.
1135 //===----------------------------------------------------------------------===//
1136
1137 namespace {
1138 /// \brief Post-process the DAG to create weak edges from all uses of a copy to
1139 /// the one use that defines the copy's source vreg, most likely an induction
1140 /// variable increment.
1141 class CopyConstrain : public ScheduleDAGMutation {
1142   // Transient state.
1143   SlotIndex RegionBeginIdx;
1144   // RegionEndIdx is the slot index of the last non-debug instruction in the
1145   // scheduling region. So we may have RegionBeginIdx == RegionEndIdx.
1146   SlotIndex RegionEndIdx;
1147 public:
1148   CopyConstrain(const TargetInstrInfo *, const TargetRegisterInfo *) {}
1149
1150   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1151
1152 protected:
1153   void constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG);
1154 };
1155 } // anonymous
1156
1157 /// constrainLocalCopy handles two possibilities:
1158 /// 1) Local src:
1159 /// I0:     = dst
1160 /// I1: src = ...
1161 /// I2:     = dst
1162 /// I3: dst = src (copy)
1163 /// (create pred->succ edges I0->I1, I2->I1)
1164 ///
1165 /// 2) Local copy:
1166 /// I0: dst = src (copy)
1167 /// I1:     = dst
1168 /// I2: src = ...
1169 /// I3:     = dst
1170 /// (create pred->succ edges I1->I2, I3->I2)
1171 ///
1172 /// Although the MachineScheduler is currently constrained to single blocks,
1173 /// this algorithm should handle extended blocks. An EBB is a set of
1174 /// contiguously numbered blocks such that the previous block in the EBB is
1175 /// always the single predecessor.
1176 void CopyConstrain::constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG) {
1177   LiveIntervals *LIS = DAG->getLIS();
1178   MachineInstr *Copy = CopySU->getInstr();
1179
1180   // Check for pure vreg copies.
1181   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
1182   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1183     return;
1184
1185   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
1186   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1187     return;
1188
1189   // Check if either the dest or source is local. If it's live across a back
1190   // edge, it's not local. Note that if both vregs are live across the back
1191   // edge, we cannot successfully contrain the copy without cyclic scheduling.
1192   unsigned LocalReg = DstReg;
1193   unsigned GlobalReg = SrcReg;
1194   LiveInterval *LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1195   if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx)) {
1196     LocalReg = SrcReg;
1197     GlobalReg = DstReg;
1198     LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1199     if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx))
1200       return;
1201   }
1202   LiveInterval *GlobalLI = &LIS->getInterval(GlobalReg);
1203
1204   // Find the global segment after the start of the local LI.
1205   LiveInterval::iterator GlobalSegment = GlobalLI->find(LocalLI->beginIndex());
1206   // If GlobalLI does not overlap LocalLI->start, then a copy directly feeds a
1207   // local live range. We could create edges from other global uses to the local
1208   // start, but the coalescer should have already eliminated these cases, so
1209   // don't bother dealing with it.
1210   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1211     return;
1212
1213   // If GlobalSegment is killed at the LocalLI->start, the call to find()
1214   // returned the next global segment. But if GlobalSegment overlaps with
1215   // LocalLI->start, then advance to the next segement. If a hole in GlobalLI
1216   // exists in LocalLI's vicinity, GlobalSegment will be the end of the hole.
1217   if (GlobalSegment->contains(LocalLI->beginIndex()))
1218     ++GlobalSegment;
1219
1220   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1221     return;
1222
1223   // Check if GlobalLI contains a hole in the vicinity of LocalLI.
1224   if (GlobalSegment != GlobalLI->begin()) {
1225     // Two address defs have no hole.
1226     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->end,
1227                                GlobalSegment->start)) {
1228       return;
1229     }
1230     // If the prior global segment may be defined by the same two-address
1231     // instruction that also defines LocalLI, then can't make a hole here.
1232     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->start,
1233                                LocalLI->beginIndex())) {
1234       return;
1235     }
1236     // If GlobalLI has a prior segment, it must be live into the EBB. Otherwise
1237     // it would be a disconnected component in the live range.
1238     assert(llvm::prior(GlobalSegment)->start < LocalLI->beginIndex() &&
1239            "Disconnected LRG within the scheduling region.");
1240   }
1241   MachineInstr *GlobalDef = LIS->getInstructionFromIndex(GlobalSegment->start);
1242   if (!GlobalDef)
1243     return;
1244
1245   SUnit *GlobalSU = DAG->getSUnit(GlobalDef);
1246   if (!GlobalSU)
1247     return;
1248
1249   // GlobalDef is the bottom of the GlobalLI hole. Open the hole by
1250   // constraining the uses of the last local def to precede GlobalDef.
1251   SmallVector<SUnit*,8> LocalUses;
1252   const VNInfo *LastLocalVN = LocalLI->getVNInfoBefore(LocalLI->endIndex());
1253   MachineInstr *LastLocalDef = LIS->getInstructionFromIndex(LastLocalVN->def);
1254   SUnit *LastLocalSU = DAG->getSUnit(LastLocalDef);
1255   for (SUnit::const_succ_iterator
1256          I = LastLocalSU->Succs.begin(), E = LastLocalSU->Succs.end();
1257        I != E; ++I) {
1258     if (I->getKind() != SDep::Data || I->getReg() != LocalReg)
1259       continue;
1260     if (I->getSUnit() == GlobalSU)
1261       continue;
1262     if (!DAG->canAddEdge(GlobalSU, I->getSUnit()))
1263       return;
1264     LocalUses.push_back(I->getSUnit());
1265   }
1266   // Open the top of the GlobalLI hole by constraining any earlier global uses
1267   // to precede the start of LocalLI.
1268   SmallVector<SUnit*,8> GlobalUses;
1269   MachineInstr *FirstLocalDef =
1270     LIS->getInstructionFromIndex(LocalLI->beginIndex());
1271   SUnit *FirstLocalSU = DAG->getSUnit(FirstLocalDef);
1272   for (SUnit::const_pred_iterator
1273          I = GlobalSU->Preds.begin(), E = GlobalSU->Preds.end(); I != E; ++I) {
1274     if (I->getKind() != SDep::Anti || I->getReg() != GlobalReg)
1275       continue;
1276     if (I->getSUnit() == FirstLocalSU)
1277       continue;
1278     if (!DAG->canAddEdge(FirstLocalSU, I->getSUnit()))
1279       return;
1280     GlobalUses.push_back(I->getSUnit());
1281   }
1282   DEBUG(dbgs() << "Constraining copy SU(" << CopySU->NodeNum << ")\n");
1283   // Add the weak edges.
1284   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1285          I = LocalUses.begin(), E = LocalUses.end(); I != E; ++I) {
1286     DEBUG(dbgs() << "  Local use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1287           << GlobalSU->NodeNum << ")\n");
1288     DAG->addEdge(GlobalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1289   }
1290   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1291          I = GlobalUses.begin(), E = GlobalUses.end(); I != E; ++I) {
1292     DEBUG(dbgs() << "  Global use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1293           << FirstLocalSU->NodeNum << ")\n");
1294     DAG->addEdge(FirstLocalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1295   }
1296 }
1297
1298 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create weak edges to encourage
1299 /// copy elimination.
1300 void CopyConstrain::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1301   MachineBasicBlock::iterator FirstPos = nextIfDebug(DAG->begin(), DAG->end());
1302   if (FirstPos == DAG->end())
1303     return;
1304   RegionBeginIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(&*FirstPos);
1305   RegionEndIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(
1306     &*priorNonDebug(DAG->end(), DAG->begin()));
1307
1308   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1309     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1310     if (!SU->getInstr()->isCopy())
1311       continue;
1312
1313     constrainLocalCopy(SU, DAG);
1314   }
1315 }
1316
1317 //===----------------------------------------------------------------------===//
1318 // GenericScheduler - Implementation of the generic MachineSchedStrategy.
1319 //===----------------------------------------------------------------------===//
1320
1321 namespace {
1322 /// GenericScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
1323 /// the schedule.
1324 class GenericScheduler : public MachineSchedStrategy {
1325 public:
1326   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
1327   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
1328   enum CandReason {
1329     NoCand, PhysRegCopy, RegExcess, RegCritical, Cluster, Weak, RegMax,
1330     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
1331     TopDepthReduce, TopPathReduce, NextDefUse, NodeOrder};
1332
1333 #ifndef NDEBUG
1334   static const char *getReasonStr(GenericScheduler::CandReason Reason);
1335 #endif
1336
1337   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
1338   struct CandPolicy {
1339     bool ReduceLatency;
1340     unsigned ReduceResIdx;
1341     unsigned DemandResIdx;
1342
1343     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
1344   };
1345
1346   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
1347   struct SchedResourceDelta {
1348     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
1349     unsigned CritResources;
1350
1351     // Count critical resources from another region consumed by SU.
1352     unsigned DemandedResources;
1353
1354     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
1355
1356     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1357       return CritResources == RHS.CritResources
1358         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
1359     }
1360     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1361       return !operator==(RHS);
1362     }
1363   };
1364
1365   /// Store the state used by GenericScheduler heuristics, required for the
1366   /// lifetime of one invocation of pickNode().
1367   struct SchedCandidate {
1368     CandPolicy Policy;
1369
1370     // The best SUnit candidate.
1371     SUnit *SU;
1372
1373     // The reason for this candidate.
1374     CandReason Reason;
1375
1376     // Set of reasons that apply to multiple candidates.
1377     uint32_t RepeatReasonSet;
1378
1379     // Register pressure values for the best candidate.
1380     RegPressureDelta RPDelta;
1381
1382     // Critical resource consumption of the best candidate.
1383     SchedResourceDelta ResDelta;
1384
1385     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
1386       : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand), RepeatReasonSet(0) {}
1387
1388     bool isValid() const { return SU; }
1389
1390     // Copy the status of another candidate without changing policy.
1391     void setBest(SchedCandidate &Best) {
1392       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
1393       SU = Best.SU;
1394       Reason = Best.Reason;
1395       RPDelta = Best.RPDelta;
1396       ResDelta = Best.ResDelta;
1397     }
1398
1399     bool isRepeat(CandReason R) { return RepeatReasonSet & (1 << R); }
1400     void setRepeat(CandReason R) { RepeatReasonSet |= (1 << R); }
1401
1402     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1403                            const TargetSchedModel *SchedModel);
1404   };
1405
1406   /// Summarize the unscheduled region.
1407   struct SchedRemainder {
1408     // Critical path through the DAG in expected latency.
1409     unsigned CriticalPath;
1410     unsigned CyclicCritPath;
1411
1412     // Scaled count of micro-ops left to schedule.
1413     unsigned RemIssueCount;
1414
1415     bool IsAcyclicLatencyLimited;
1416
1417     // Unscheduled resources
1418     SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
1419
1420     void reset() {
1421       CriticalPath = 0;
1422       CyclicCritPath = 0;
1423       RemIssueCount = 0;
1424       IsAcyclicLatencyLimited = false;
1425       RemainingCounts.clear();
1426     }
1427
1428     SchedRemainder() { reset(); }
1429
1430     void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
1431   };
1432
1433   /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
1434   /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
1435   /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
1436   struct SchedBoundary {
1437     ScheduleDAGMI *DAG;
1438     const TargetSchedModel *SchedModel;
1439     SchedRemainder *Rem;
1440
1441     ReadyQueue Available;
1442     ReadyQueue Pending;
1443     bool CheckPending;
1444
1445     // For heuristics, keep a list of the nodes that immediately depend on the
1446     // most recently scheduled node.
1447     SmallPtrSet<const SUnit*, 8> NextSUs;
1448
1449     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
1450
1451     /// Number of cycles it takes to issue the instructions scheduled in this
1452     /// zone. It is defined as: scheduled-micro-ops / issue-width + stalls.
1453     /// See getStalls().
1454     unsigned CurrCycle;
1455
1456     /// Micro-ops issued in the current cycle
1457     unsigned CurrMOps;
1458
1459     /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
1460     unsigned MinReadyCycle;
1461
1462     // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
1463     unsigned ExpectedLatency;
1464
1465     // The latency of dependence chains leading into this zone.
1466     // For each node scheduled bottom-up: DLat = max DLat, N.Depth.
1467     // For each cycle scheduled: DLat -= 1.
1468     unsigned DependentLatency;
1469
1470     /// Count the scheduled (issued) micro-ops that can be retired by
1471     /// time=CurrCycle assuming the first scheduled instr is retired at time=0.
1472     unsigned RetiredMOps;
1473
1474     // Count scheduled resources that have been executed. Resources are
1475     // considered executed if they become ready in the time that it takes to
1476     // saturate any resource including the one in question. Counts are scaled
1477     // for direct comparison with other resources. Counts can be compared with
1478     // MOps * getMicroOpFactor and Latency * getLatencyFactor.
1479     SmallVector<unsigned, 16> ExecutedResCounts;
1480
1481     /// Cache the max count for a single resource.
1482     unsigned MaxExecutedResCount;
1483
1484     // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
1485     unsigned ZoneCritResIdx;
1486
1487     // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
1488     bool IsResourceLimited;
1489
1490 #ifndef NDEBUG
1491     // Remember the greatest operand latency as an upper bound on the number of
1492     // times we should retry the pending queue because of a hazard.
1493     unsigned MaxObservedLatency;
1494 #endif
1495
1496     void reset() {
1497       // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1498       // Destroying and reconstructing it is very expensive though. So keep
1499       // invalid, placeholder HazardRecs.
1500       if (HazardRec && HazardRec->isEnabled()) {
1501         delete HazardRec;
1502         HazardRec = 0;
1503       }
1504       Available.clear();
1505       Pending.clear();
1506       CheckPending = false;
1507       NextSUs.clear();
1508       CurrCycle = 0;
1509       CurrMOps = 0;
1510       MinReadyCycle = UINT_MAX;
1511       ExpectedLatency = 0;
1512       DependentLatency = 0;
1513       RetiredMOps = 0;
1514       MaxExecutedResCount = 0;
1515       ZoneCritResIdx = 0;
1516       IsResourceLimited = false;
1517 #ifndef NDEBUG
1518       MaxObservedLatency = 0;
1519 #endif
1520       // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1521       ExecutedResCounts.resize(1);
1522       assert(!ExecutedResCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1523     }
1524
1525     /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
1526     /// PendingFlag set.
1527     SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
1528       DAG(0), SchedModel(0), Rem(0), Available(ID, Name+".A"),
1529       Pending(ID << GenericScheduler::LogMaxQID, Name+".P"),
1530       HazardRec(0) {
1531       reset();
1532     }
1533
1534     ~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1535
1536     void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
1537               SchedRemainder *rem);
1538
1539     bool isTop() const {
1540       return Available.getID() == GenericScheduler::TopQID;
1541     }
1542
1543 #ifndef NDEBUG
1544     const char *getResourceName(unsigned PIdx) {
1545       if (!PIdx)
1546         return "MOps";
1547       return SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name;
1548     }
1549 #endif
1550
1551     /// Get the number of latency cycles "covered" by the scheduled
1552     /// instructions. This is the larger of the critical path within the zone
1553     /// and the number of cycles required to issue the instructions.
1554     unsigned getScheduledLatency() const {
1555       return std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1556     }
1557
1558     unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
1559       return isTop() ? SU->getHeight() : SU->getDepth();
1560     }
1561
1562     unsigned getResourceCount(unsigned ResIdx) const {
1563       return ExecutedResCounts[ResIdx];
1564     }
1565
1566     /// Get the scaled count of scheduled micro-ops and resources, including
1567     /// executed resources.
1568     unsigned getCriticalCount() const {
1569       if (!ZoneCritResIdx)
1570         return RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
1571       return getResourceCount(ZoneCritResIdx);
1572     }
1573
1574     /// Get a scaled count for the minimum execution time of the scheduled
1575     /// micro-ops that are ready to execute by getExecutedCount. Notice the
1576     /// feedback loop.
1577     unsigned getExecutedCount() const {
1578       return std::max(CurrCycle * SchedModel->getLatencyFactor(),
1579                       MaxExecutedResCount);
1580     }
1581
1582     bool checkHazard(SUnit *SU);
1583
1584     unsigned findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs);
1585
1586     unsigned getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx);
1587
1588     void setPolicy(CandPolicy &Policy, SchedBoundary &OtherZone);
1589
1590     void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
1591
1592     void bumpCycle(unsigned NextCycle);
1593
1594     void incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count);
1595
1596     unsigned countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned ReadyCycle);
1597
1598     void bumpNode(SUnit *SU);
1599
1600     void releasePending();
1601
1602     void removeReady(SUnit *SU);
1603
1604     SUnit *pickOnlyChoice();
1605
1606 #ifndef NDEBUG
1607     void dumpScheduledState();
1608 #endif
1609   };
1610
1611 private:
1612   const MachineSchedContext *Context;
1613   ScheduleDAGMI *DAG;
1614   const TargetSchedModel *SchedModel;
1615   const TargetRegisterInfo *TRI;
1616
1617   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1618   SchedRemainder Rem;
1619   SchedBoundary Top;
1620   SchedBoundary Bot;
1621
1622   MachineSchedPolicy RegionPolicy;
1623 public:
1624   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
1625   enum {
1626     TopQID = 1,
1627     BotQID = 2,
1628     LogMaxQID = 2
1629   };
1630
1631   GenericScheduler(const MachineSchedContext *C):
1632     Context(C), DAG(0), SchedModel(0), TRI(0),
1633     Top(TopQID, "TopQ"), Bot(BotQID, "BotQ") {}
1634
1635   virtual void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1636                           MachineBasicBlock::iterator End,
1637                           unsigned NumRegionInstrs);
1638
1639   bool shouldTrackPressure() const { return RegionPolicy.ShouldTrackPressure; }
1640
1641   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1642
1643   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1644
1645   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1646
1647   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU);
1648
1649   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU);
1650
1651   virtual void registerRoots();
1652
1653 protected:
1654   void checkAcyclicLatency();
1655
1656   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1657                     SchedCandidate &TryCand,
1658                     SchedBoundary &Zone,
1659                     const RegPressureTracker &RPTracker,
1660                     RegPressureTracker &TempTracker);
1661
1662   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
1663
1664   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1665                          const RegPressureTracker &RPTracker,
1666                          SchedCandidate &Candidate);
1667
1668   void reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop);
1669
1670 #ifndef NDEBUG
1671   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
1672 #endif
1673 };
1674 } // namespace
1675
1676 void GenericScheduler::SchedRemainder::
1677 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1678   reset();
1679   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1680     return;
1681   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1682   for (std::vector<SUnit>::iterator
1683          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1684     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1685     RemIssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC)
1686       * SchedModel->getMicroOpFactor();
1687     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1688            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1689            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1690       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1691       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1692       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1693     }
1694   }
1695 }
1696
1697 void GenericScheduler::SchedBoundary::
1698 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1699   reset();
1700   DAG = dag;
1701   SchedModel = smodel;
1702   Rem = rem;
1703   if (SchedModel->hasInstrSchedModel())
1704     ExecutedResCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1705 }
1706
1707 /// Initialize the per-region scheduling policy.
1708 void GenericScheduler::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1709                                      MachineBasicBlock::iterator End,
1710                                      unsigned NumRegionInstrs) {
1711   const TargetMachine &TM = Context->MF->getTarget();
1712
1713   // Avoid setting up the register pressure tracker for small regions to save
1714   // compile time. As a rough heuristic, only track pressure when the number of
1715   // schedulable instructions exceeds half the integer register file.
1716   unsigned NIntRegs = Context->RegClassInfo->getNumAllocatableRegs(
1717     TM.getTargetLowering()->getRegClassFor(MVT::i32));
1718
1719   RegionPolicy.ShouldTrackPressure = NumRegionInstrs > (NIntRegs / 2);
1720
1721   // For generic targets, we default to bottom-up, because it's simpler and more
1722   // compile-time optimizations have been implemented in that direction.
1723   RegionPolicy.OnlyBottomUp = true;
1724
1725   // Allow the subtarget to override default policy.
1726   const TargetSubtargetInfo &ST = TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
1727   ST.overrideSchedPolicy(RegionPolicy, Begin, End, NumRegionInstrs);
1728
1729   // After subtarget overrides, apply command line options.
1730   if (!EnableRegPressure)
1731     RegionPolicy.ShouldTrackPressure = false;
1732
1733   // Check -misched-topdown/bottomup can force or unforce scheduling direction.
1734   // e.g. -misched-bottomup=false allows scheduling in both directions.
1735   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
1736          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
1737   if (ForceBottomUp.getNumOccurrences() > 0) {
1738     RegionPolicy.OnlyBottomUp = ForceBottomUp;
1739     if (RegionPolicy.OnlyBottomUp)
1740       RegionPolicy.OnlyTopDown = false;
1741   }
1742   if (ForceTopDown.getNumOccurrences() > 0) {
1743     RegionPolicy.OnlyTopDown = ForceTopDown;
1744     if (RegionPolicy.OnlyTopDown)
1745       RegionPolicy.OnlyBottomUp = false;
1746   }
1747 }
1748
1749 void GenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
1750   DAG = dag;
1751   SchedModel = DAG->getSchedModel();
1752   TRI = DAG->TRI;
1753
1754   Rem.init(DAG, SchedModel);
1755   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1756   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1757
1758   // Initialize resource counts.
1759
1760   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
1761   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
1762   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
1763   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
1764   if (!Top.HazardRec) {
1765     Top.HazardRec =
1766       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1767   }
1768   if (!Bot.HazardRec) {
1769     Bot.HazardRec =
1770       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1771   }
1772 }
1773
1774 void GenericScheduler::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1775   if (SU->isScheduled)
1776     return;
1777
1778   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1779        I != E; ++I) {
1780     if (I->isWeak())
1781       continue;
1782     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1783     unsigned Latency = I->getLatency();
1784 #ifndef NDEBUG
1785     Top.MaxObservedLatency = std::max(Latency, Top.MaxObservedLatency);
1786 #endif
1787     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + Latency)
1788       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + Latency;
1789   }
1790   Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1791 }
1792
1793 void GenericScheduler::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1794   if (SU->isScheduled)
1795     return;
1796
1797   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1798
1799   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1800        I != E; ++I) {
1801     if (I->isWeak())
1802       continue;
1803     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1804     unsigned Latency = I->getLatency();
1805 #ifndef NDEBUG
1806     Bot.MaxObservedLatency = std::max(Latency, Bot.MaxObservedLatency);
1807 #endif
1808     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + Latency)
1809       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + Latency;
1810   }
1811   Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1812 }
1813
1814 /// Set IsAcyclicLatencyLimited if the acyclic path is longer than the cyclic
1815 /// critical path by more cycles than it takes to drain the instruction buffer.
1816 /// We estimate an upper bounds on in-flight instructions as:
1817 ///
1818 /// CyclesPerIteration = max( CyclicPath, Loop-Resource-Height )
1819 /// InFlightIterations = AcyclicPath / CyclesPerIteration
1820 /// InFlightResources = InFlightIterations * LoopResources
1821 ///
1822 /// TODO: Check execution resources in addition to IssueCount.
1823 void GenericScheduler::checkAcyclicLatency() {
1824   if (Rem.CyclicCritPath == 0 || Rem.CyclicCritPath >= Rem.CriticalPath)
1825     return;
1826
1827   // Scaled number of cycles per loop iteration.
1828   unsigned IterCount =
1829     std::max(Rem.CyclicCritPath * SchedModel->getLatencyFactor(),
1830              Rem.RemIssueCount);
1831   // Scaled acyclic critical path.
1832   unsigned AcyclicCount = Rem.CriticalPath * SchedModel->getLatencyFactor();
1833   // InFlightCount = (AcyclicPath / IterCycles) * InstrPerLoop
1834   unsigned InFlightCount =
1835     (AcyclicCount * Rem.RemIssueCount + IterCount-1) / IterCount;
1836   unsigned BufferLimit =
1837     SchedModel->getMicroOpBufferSize() * SchedModel->getMicroOpFactor();
1838
1839   Rem.IsAcyclicLatencyLimited = InFlightCount > BufferLimit;
1840
1841   DEBUG(dbgs() << "IssueCycles="
1842         << Rem.RemIssueCount / SchedModel->getLatencyFactor() << "c "
1843         << "IterCycles=" << IterCount / SchedModel->getLatencyFactor()
1844         << "c NumIters=" << (AcyclicCount + IterCount-1) / IterCount
1845         << " InFlight=" << InFlightCount / SchedModel->getMicroOpFactor()
1846         << "m BufferLim=" << SchedModel->getMicroOpBufferSize() << "m\n";
1847         if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited)
1848           dbgs() << "  ACYCLIC LATENCY LIMIT\n");
1849 }
1850
1851 void GenericScheduler::registerRoots() {
1852   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
1853
1854   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
1855   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
1856          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
1857     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
1858       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
1859   }
1860   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
1861
1862   if (EnableCyclicPath) {
1863     Rem.CyclicCritPath = DAG->computeCyclicCriticalPath();
1864     checkAcyclicLatency();
1865   }
1866 }
1867
1868 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1869 ///
1870 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1871 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1872 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1873 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1874 ///
1875 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1876 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1877 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1878 /// can dispatch per cycle.
1879 ///
1880 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1881 bool GenericScheduler::SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1882   if (HazardRec->isEnabled())
1883     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1884
1885   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1886   if ((CurrMOps > 0) && (CurrMOps + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1887     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1888           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1889     return true;
1890   }
1891   return false;
1892 }
1893
1894 // Find the unscheduled node in ReadySUs with the highest latency.
1895 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1896 findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs) {
1897   SUnit *LateSU = 0;
1898   unsigned RemLatency = 0;
1899   for (ArrayRef<SUnit*>::iterator I = ReadySUs.begin(), E = ReadySUs.end();
1900        I != E; ++I) {
1901     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1902     if (L > RemLatency) {
1903       RemLatency = L;
1904       LateSU = *I;
1905     }
1906   }
1907   if (LateSU) {
1908     DEBUG(dbgs() << Available.getName() << " RemLatency SU("
1909           << LateSU->NodeNum << ") " << RemLatency << "c\n");
1910   }
1911   return RemLatency;
1912 }
1913
1914 // Count resources in this zone and the remaining unscheduled
1915 // instruction. Return the max count, scaled. Set OtherCritIdx to the critical
1916 // resource index, or zero if the zone is issue limited.
1917 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1918 getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx) {
1919   OtherCritIdx = 0;
1920   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1921     return 0;
1922
1923   unsigned OtherCritCount = Rem->RemIssueCount
1924     + (RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor());
1925   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain MOps: "
1926         << OtherCritCount / SchedModel->getMicroOpFactor() << '\n');
1927   for (unsigned PIdx = 1, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1928        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1929     unsigned OtherCount = getResourceCount(PIdx) + Rem->RemainingCounts[PIdx];
1930     if (OtherCount > OtherCritCount) {
1931       OtherCritCount = OtherCount;
1932       OtherCritIdx = PIdx;
1933     }
1934   }
1935   if (OtherCritIdx) {
1936     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain CritRes: "
1937           << OtherCritCount / SchedModel->getResourceFactor(OtherCritIdx)
1938           << " " << getResourceName(OtherCritIdx) << "\n");
1939   }
1940   return OtherCritCount;
1941 }
1942
1943 /// Set the CandPolicy for this zone given the current resources and latencies
1944 /// inside and outside the zone.
1945 void GenericScheduler::SchedBoundary::setPolicy(CandPolicy &Policy,
1946                                                    SchedBoundary &OtherZone) {
1947   // Now that potential stalls have been considered, apply preemptive heuristics
1948   // based on the the total latency and resources inside and outside this
1949   // zone.
1950
1951   // Compute remaining latency. We need this both to determine whether the
1952   // overall schedule has become latency-limited and whether the instructions
1953   // outside this zone are resource or latency limited.
1954   //
1955   // The "dependent" latency is updated incrementally during scheduling as the
1956   // max height/depth of scheduled nodes minus the cycles since it was
1957   // scheduled:
1958   //   DLat = max (N.depth - (CurrCycle - N.ReadyCycle) for N in Zone
1959   //
1960   // The "independent" latency is the max ready queue depth:
1961   //   ILat = max N.depth for N in Available|Pending
1962   //
1963   // RemainingLatency is the greater of independent and dependent latency.
1964   unsigned RemLatency = DependentLatency;
1965   RemLatency = std::max(RemLatency, findMaxLatency(Available.elements()));
1966   RemLatency = std::max(RemLatency, findMaxLatency(Pending.elements()));
1967
1968   // Compute the critical resource outside the zone.
1969   unsigned OtherCritIdx;
1970   unsigned OtherCount = OtherZone.getOtherResourceCount(OtherCritIdx);
1971
1972   bool OtherResLimited = false;
1973   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1974     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
1975     OtherResLimited = (int)(OtherCount - (RemLatency * LFactor)) > (int)LFactor;
1976   }
1977   if (!OtherResLimited && (RemLatency + CurrCycle > Rem->CriticalPath)) {
1978     Policy.ReduceLatency |= true;
1979     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " RemainingLatency "
1980           << RemLatency << " + " << CurrCycle << "c > CritPath "
1981           << Rem->CriticalPath << "\n");
1982   }
1983   // If the same resource is limiting inside and outside the zone, do nothing.
1984   if (ZoneCritResIdx == OtherCritIdx)
1985     return;
1986
1987   DEBUG(
1988     if (IsResourceLimited) {
1989       dbgs() << "  " << Available.getName() << " ResourceLimited: "
1990              << getResourceName(ZoneCritResIdx) << "\n";
1991     }
1992     if (OtherResLimited)
1993       dbgs() << "  RemainingLimit: " << getResourceName(OtherCritIdx) << "\n";
1994     if (!IsResourceLimited && !OtherResLimited)
1995       dbgs() << "  Latency limited both directions.\n");
1996
1997   if (IsResourceLimited && !Policy.ReduceResIdx)
1998     Policy.ReduceResIdx = ZoneCritResIdx;
1999
2000   if (OtherResLimited)
2001     Policy.DemandResIdx = OtherCritIdx;
2002 }
2003
2004 void GenericScheduler::SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU,
2005                                                      unsigned ReadyCycle) {
2006   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2007     MinReadyCycle = ReadyCycle;
2008
2009   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
2010   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
2011   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2012   if ((!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle) || checkHazard(SU))
2013     Pending.push(SU);
2014   else
2015     Available.push(SU);
2016
2017   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
2018   NextSUs.insert(SU);
2019 }
2020
2021 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
2022 void GenericScheduler::SchedBoundary::bumpCycle(unsigned NextCycle) {
2023   if (SchedModel->getMicroOpBufferSize() == 0) {
2024     assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
2025     if (MinReadyCycle > NextCycle)
2026       NextCycle = MinReadyCycle;
2027   }
2028   // Update the current micro-ops, which will issue in the next cycle.
2029   unsigned DecMOps = SchedModel->getIssueWidth() * (NextCycle - CurrCycle);
2030   CurrMOps = (CurrMOps <= DecMOps) ? 0 : CurrMOps - DecMOps;
2031
2032   // Decrement DependentLatency based on the next cycle.
2033   if ((NextCycle - CurrCycle) > DependentLatency)
2034     DependentLatency = 0;
2035   else
2036     DependentLatency -= (NextCycle - CurrCycle);
2037
2038   if (!HazardRec->isEnabled()) {
2039     // Bypass HazardRec virtual calls.
2040     CurrCycle = NextCycle;
2041   }
2042   else {
2043     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
2044     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
2045       if (isTop())
2046         HazardRec->AdvanceCycle();
2047       else
2048         HazardRec->RecedeCycle();
2049     }
2050   }
2051   CheckPending = true;
2052   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2053   IsResourceLimited =
2054     (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2055     > (int)LFactor;
2056
2057   DEBUG(dbgs() << "Cycle: " << CurrCycle << ' ' << Available.getName() << '\n');
2058 }
2059
2060 void GenericScheduler::SchedBoundary::incExecutedResources(unsigned PIdx,
2061                                                               unsigned Count) {
2062   ExecutedResCounts[PIdx] += Count;
2063   if (ExecutedResCounts[PIdx] > MaxExecutedResCount)
2064     MaxExecutedResCount = ExecutedResCounts[PIdx];
2065 }
2066
2067 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
2068 ///
2069 /// \param Cycles indicates the number of consecutive (non-pipelined) cycles
2070 /// during which this resource is consumed.
2071 ///
2072 /// \return the next cycle at which the instruction may execute without
2073 /// oversubscribing resources.
2074 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
2075 countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned ReadyCycle) {
2076   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
2077   unsigned Count = Factor * Cycles;
2078   DEBUG(dbgs() << "  " << getResourceName(PIdx)
2079         << " +" << Cycles << "x" << Factor << "u\n");
2080
2081   // Update Executed resources counts.
2082   incExecutedResources(PIdx, Count);
2083   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
2084   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
2085
2086   // Check if this resource exceeds the current critical resource. If so, it
2087   // becomes the critical resource.
2088   if (ZoneCritResIdx != PIdx && (getResourceCount(PIdx) > getCriticalCount())) {
2089     ZoneCritResIdx = PIdx;
2090     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
2091           << getResourceName(PIdx) << ": "
2092           << getResourceCount(PIdx) / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2093   }
2094   // TODO: We don't yet model reserved resources. It's not hard though.
2095   return CurrCycle;
2096 }
2097
2098 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
2099 void GenericScheduler::SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
2100   // Update the reservation table.
2101   if (HazardRec->isEnabled()) {
2102     if (!isTop() && SU->isCall) {
2103       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
2104       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
2105       HazardRec->Reset();
2106     }
2107     HazardRec->EmitInstruction(SU);
2108   }
2109   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2110   unsigned IncMOps = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
2111   CurrMOps += IncMOps;
2112   // checkHazard prevents scheduling multiple instructions per cycle that exceed
2113   // issue width. However, we commonly reach the maximum. In this case
2114   // opportunistically bump the cycle to avoid uselessly checking everything in
2115   // the readyQ. Furthermore, a single instruction may produce more than one
2116   // cycle's worth of micro-ops.
2117   //
2118   // TODO: Also check if this SU must end a dispatch group.
2119   unsigned NextCycle = CurrCycle;
2120   if (CurrMOps >= SchedModel->getIssueWidth()) {
2121     ++NextCycle;
2122     DEBUG(dbgs() << "  *** Max MOps " << CurrMOps
2123           << " at cycle " << CurrCycle << '\n');
2124   }
2125   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
2126   DEBUG(dbgs() << "  Ready @" << ReadyCycle << "c\n");
2127
2128   switch (SchedModel->getMicroOpBufferSize()) {
2129   case 0:
2130     assert(ReadyCycle <= CurrCycle && "Broken PendingQueue");
2131     break;
2132   case 1:
2133     if (ReadyCycle > NextCycle) {
2134       NextCycle = ReadyCycle;
2135       DEBUG(dbgs() << "  *** Stall until: " << ReadyCycle << "\n");
2136     }
2137     break;
2138   default:
2139     // We don't currently model the OOO reorder buffer, so consider all
2140     // scheduled MOps to be "retired".
2141     break;
2142   }
2143   RetiredMOps += IncMOps;
2144
2145   // Update resource counts and critical resource.
2146   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2147     unsigned DecRemIssue = IncMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2148     assert(Rem->RemIssueCount >= DecRemIssue && "MOps double counted");
2149     Rem->RemIssueCount -= DecRemIssue;
2150     if (ZoneCritResIdx) {
2151       // Scale scheduled micro-ops for comparing with the critical resource.
2152       unsigned ScaledMOps =
2153         RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2154
2155       // If scaled micro-ops are now more than the previous critical resource by
2156       // a full cycle, then micro-ops issue becomes critical.
2157       if ((int)(ScaledMOps - getResourceCount(ZoneCritResIdx))
2158           >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
2159         ZoneCritResIdx = 0;
2160         DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource NumMicroOps: "
2161               << ScaledMOps / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2162       }
2163     }
2164     for (TargetSchedModel::ProcResIter
2165            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2166            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2167       unsigned RCycle =
2168         countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles, ReadyCycle);
2169       if (RCycle > NextCycle)
2170         NextCycle = RCycle;
2171     }
2172   }
2173   // Update ExpectedLatency and DependentLatency.
2174   unsigned &TopLatency = isTop() ? ExpectedLatency : DependentLatency;
2175   unsigned &BotLatency = isTop() ? DependentLatency : ExpectedLatency;
2176   if (SU->getDepth() > TopLatency) {
2177     TopLatency = SU->getDepth();
2178     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2179           << " TopLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << TopLatency << "c\n");
2180   }
2181   if (SU->getHeight() > BotLatency) {
2182     BotLatency = SU->getHeight();
2183     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2184           << " BotLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << BotLatency << "c\n");
2185   }
2186   // If we stall for any reason, bump the cycle.
2187   if (NextCycle > CurrCycle) {
2188     bumpCycle(NextCycle);
2189   }
2190   else {
2191     // After updating ZoneCritResIdx and ExpectedLatency, check if we're
2192     // resource limited. If a stall occured, bumpCycle does this.
2193     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2194     IsResourceLimited =
2195       (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2196       > (int)LFactor;
2197   }
2198   DEBUG(dumpScheduledState());
2199 }
2200
2201 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
2202 /// visible to heuristics.
2203 void GenericScheduler::SchedBoundary::releasePending() {
2204   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
2205   if (Available.empty())
2206     MinReadyCycle = UINT_MAX;
2207
2208   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
2209   // so, add them to the available queue.
2210   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2211   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
2212     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
2213     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
2214
2215     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2216       MinReadyCycle = ReadyCycle;
2217
2218     if (!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle)
2219       continue;
2220
2221     if (checkHazard(SU))
2222       continue;
2223
2224     Available.push(SU);
2225     Pending.remove(Pending.begin()+i);
2226     --i; --e;
2227   }
2228   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
2229   CheckPending = false;
2230 }
2231
2232 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
2233 void GenericScheduler::SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
2234   if (Available.isInQueue(SU))
2235     Available.remove(Available.find(SU));
2236   else {
2237     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
2238     Pending.remove(Pending.find(SU));
2239   }
2240 }
2241
2242 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
2243 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
2244 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
2245 SUnit *GenericScheduler::SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
2246   if (CheckPending)
2247     releasePending();
2248
2249   if (CurrMOps > 0) {
2250     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
2251     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
2252       if (checkHazard(*I)) {
2253         Pending.push(*I);
2254         I = Available.remove(I);
2255         continue;
2256       }
2257       ++I;
2258     }
2259   }
2260   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
2261     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxObservedLatency) &&
2262            "permanent hazard"); (void)i;
2263     bumpCycle(CurrCycle + 1);
2264     releasePending();
2265   }
2266   if (Available.size() == 1)
2267     return *Available.begin();
2268   return NULL;
2269 }
2270
2271 #ifndef NDEBUG
2272 // This is useful information to dump after bumpNode.
2273 // Note that the Queue contents are more useful before pickNodeFromQueue.
2274 void GenericScheduler::SchedBoundary::dumpScheduledState() {
2275   unsigned ResFactor;
2276   unsigned ResCount;
2277   if (ZoneCritResIdx) {
2278     ResFactor = SchedModel->getResourceFactor(ZoneCritResIdx);
2279     ResCount = getResourceCount(ZoneCritResIdx);
2280   }
2281   else {
2282     ResFactor = SchedModel->getMicroOpFactor();
2283     ResCount = RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2284   }
2285   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2286   dbgs() << Available.getName() << " @" << CurrCycle << "c\n"
2287          << "  Retired: " << RetiredMOps;
2288   dbgs() << "\n  Executed: " << getExecutedCount() / LFactor << "c";
2289   dbgs() << "\n  Critical: " << ResCount / LFactor << "c, "
2290          << ResCount / ResFactor << " " << getResourceName(ZoneCritResIdx)
2291          << "\n  ExpectedLatency: " << ExpectedLatency << "c\n"
2292          << (IsResourceLimited ? "  - Resource" : "  - Latency")
2293          << " limited.\n";
2294 }
2295 #endif
2296
2297 void GenericScheduler::SchedCandidate::
2298 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
2299                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
2300   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
2301     return;
2302
2303   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2304   for (TargetSchedModel::ProcResIter
2305          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2306          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2307     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
2308       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
2309     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
2310       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
2311   }
2312 }
2313
2314
2315 /// Return true if this heuristic determines order.
2316 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
2317                     GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2318                     GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2319                     GenericScheduler::CandReason Reason) {
2320   if (TryVal < CandVal) {
2321     TryCand.Reason = Reason;
2322     return true;
2323   }
2324   if (TryVal > CandVal) {
2325     if (Cand.Reason > Reason)
2326       Cand.Reason = Reason;
2327     return true;
2328   }
2329   Cand.setRepeat(Reason);
2330   return false;
2331 }
2332
2333 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
2334                        GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2335                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2336                        GenericScheduler::CandReason Reason) {
2337   if (TryVal > CandVal) {
2338     TryCand.Reason = Reason;
2339     return true;
2340   }
2341   if (TryVal < CandVal) {
2342     if (Cand.Reason > Reason)
2343       Cand.Reason = Reason;
2344     return true;
2345   }
2346   Cand.setRepeat(Reason);
2347   return false;
2348 }
2349
2350 static bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
2351                         const PressureChange &CandP,
2352                         GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2353                         GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2354                         GenericScheduler::CandReason Reason) {
2355   int TryRank = TryP.getPSetOrMax();
2356   int CandRank = CandP.getPSetOrMax();
2357   // If both candidates affect the same set, go with the smallest increase.
2358   if (TryRank == CandRank) {
2359     return tryLess(TryP.getUnitInc(), CandP.getUnitInc(), TryCand, Cand,
2360                    Reason);
2361   }
2362   // If one candidate decreases and the other increases, go with it.
2363   // Invalid candidates have UnitInc==0.
2364   if (tryLess(TryP.getUnitInc() < 0, CandP.getUnitInc() < 0, TryCand, Cand,
2365               Reason)) {
2366     return true;
2367   }
2368   // If the candidates are decreasing pressure, reverse priority.
2369   if (TryP.getUnitInc() < 0)
2370     std::swap(TryRank, CandRank);
2371   return tryGreater(TryRank, CandRank, TryCand, Cand, Reason);
2372 }
2373
2374 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
2375   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
2376 }
2377
2378 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
2379 /// their physreg def/use.
2380 ///
2381 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
2382 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
2383 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
2384 /// regalloc has support for parallel copies.
2385 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
2386   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
2387   if (!MI->isCopy())
2388     return 0;
2389
2390   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
2391   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
2392   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
2393   // schedule the copy.
2394   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2395         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
2396     return 1;
2397   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
2398   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
2399   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
2400   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2401         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
2402     return AtBoundary ? -1 : 1;
2403   return 0;
2404 }
2405
2406 static bool tryLatency(GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2407                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2408                        GenericScheduler::SchedBoundary &Zone) {
2409   if (Zone.isTop()) {
2410     if (Cand.SU->getDepth() > Zone.getScheduledLatency()) {
2411       if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2412                   TryCand, Cand, GenericScheduler::TopDepthReduce))
2413         return true;
2414     }
2415     if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2416                    TryCand, Cand, GenericScheduler::TopPathReduce))
2417       return true;
2418   }
2419   else {
2420     if (Cand.SU->getHeight() > Zone.getScheduledLatency()) {
2421       if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2422                   TryCand, Cand, GenericScheduler::BotHeightReduce))
2423         return true;
2424     }
2425     if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2426                    TryCand, Cand, GenericScheduler::BotPathReduce))
2427       return true;
2428   }
2429   return false;
2430 }
2431
2432 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
2433 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
2434 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
2435 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
2436 /// statistically analyze.
2437 ///
2438 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
2439 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
2440 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
2441 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
2442 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
2443 void GenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
2444                                        SchedCandidate &TryCand,
2445                                        SchedBoundary &Zone,
2446                                        const RegPressureTracker &RPTracker,
2447                                        RegPressureTracker &TempTracker) {
2448
2449   if (DAG->isTrackingPressure()) {
2450     // Always initialize TryCand's RPDelta.
2451     if (Zone.isTop()) {
2452       TempTracker.getMaxDownwardPressureDelta(
2453         TryCand.SU->getInstr(),
2454         TryCand.RPDelta,
2455         DAG->getRegionCriticalPSets(),
2456         DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2457     }
2458     else {
2459       if (VerifyScheduling) {
2460         TempTracker.getMaxUpwardPressureDelta(
2461           TryCand.SU->getInstr(),
2462           &DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2463           TryCand.RPDelta,
2464           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2465           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2466       }
2467       else {
2468         RPTracker.getUpwardPressureDelta(
2469           TryCand.SU->getInstr(),
2470           DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2471           TryCand.RPDelta,
2472           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2473           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2474       }
2475     }
2476   }
2477   DEBUG(if (TryCand.RPDelta.Excess.isValid())
2478           dbgs() << "  SU(" << TryCand.SU->NodeNum << ") "
2479                  << TRI->getRegPressureSetName(TryCand.RPDelta.Excess.getPSet())
2480                  << ":" << TryCand.RPDelta.Excess.getUnitInc() << "\n");
2481
2482   // Initialize the candidate if needed.
2483   if (!Cand.isValid()) {
2484     TryCand.Reason = NodeOrder;
2485     return;
2486   }
2487
2488   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2489                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
2490                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
2491     return;
2492
2493   // Avoid exceeding the target's limit. If signed PSetID is negative, it is
2494   // invalid; convert it to INT_MAX to give it lowest priority.
2495   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.Excess,
2496                                                Cand.RPDelta.Excess,
2497                                                TryCand, Cand, RegExcess))
2498     return;
2499
2500   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2501   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CriticalMax,
2502                                                Cand.RPDelta.CriticalMax,
2503                                                TryCand, Cand, RegCritical))
2504     return;
2505
2506   // For loops that are acyclic path limited, aggressively schedule for latency.
2507   // This can result in very long dependence chains scheduled in sequence, so
2508   // once every cycle (when CurrMOps == 0), switch to normal heuristics.
2509   if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited && !Zone.CurrMOps
2510       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone))
2511     return;
2512
2513   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
2514   // optimizations which may reduce resource requirements.
2515   //
2516   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
2517   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
2518   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
2519   const SUnit *NextClusterSU =
2520     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
2521   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
2522                  TryCand, Cand, Cluster))
2523     return;
2524
2525   // Weak edges are for clustering and other constraints.
2526   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2527               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
2528               TryCand, Cand, Weak)) {
2529     return;
2530   }
2531   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2532   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CurrentMax,
2533                                                Cand.RPDelta.CurrentMax,
2534                                                TryCand, Cand, RegMax))
2535     return;
2536
2537   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
2538   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2539   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
2540               TryCand, Cand, ResourceReduce))
2541     return;
2542   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
2543                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
2544                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
2545     return;
2546
2547   // Avoid serializing long latency dependence chains.
2548   // For acyclic path limited loops, latency was already checked above.
2549   if (Cand.Policy.ReduceLatency && !Rem.IsAcyclicLatencyLimited
2550       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone)) {
2551     return;
2552   }
2553
2554   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
2555   // local pressure avoidance strategy that also makes the machine code
2556   // readable.
2557   if (tryGreater(Zone.NextSUs.count(TryCand.SU), Zone.NextSUs.count(Cand.SU),
2558                  TryCand, Cand, NextDefUse))
2559     return;
2560
2561   // Fall through to original instruction order.
2562   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
2563       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
2564     TryCand.Reason = NodeOrder;
2565   }
2566 }
2567
2568 #ifndef NDEBUG
2569 const char *GenericScheduler::getReasonStr(
2570   GenericScheduler::CandReason Reason) {
2571   switch (Reason) {
2572   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2573   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
2574   case RegExcess:      return "REG-EXCESS";
2575   case RegCritical:    return "REG-CRIT  ";
2576   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2577   case Weak:           return "WEAK      ";
2578   case RegMax:         return "REG-MAX   ";
2579   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2580   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2581   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2582   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2583   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2584   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2585   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2586   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2587   };
2588   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2589 }
2590
2591 void GenericScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2592   PressureChange P;
2593   unsigned ResIdx = 0;
2594   unsigned Latency = 0;
2595   switch (Cand.Reason) {
2596   default:
2597     break;
2598   case RegExcess:
2599     P = Cand.RPDelta.Excess;
2600     break;
2601   case RegCritical:
2602     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2603     break;
2604   case RegMax:
2605     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2606     break;
2607   case ResourceReduce:
2608     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2609     break;
2610   case ResourceDemand:
2611     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2612     break;
2613   case TopDepthReduce:
2614     Latency = Cand.SU->getDepth();
2615     break;
2616   case TopPathReduce:
2617     Latency = Cand.SU->getHeight();
2618     break;
2619   case BotHeightReduce:
2620     Latency = Cand.SU->getHeight();
2621     break;
2622   case BotPathReduce:
2623     Latency = Cand.SU->getDepth();
2624     break;
2625   }
2626   dbgs() << "  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2627   if (P.isValid())
2628     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.getPSet())
2629            << ":" << P.getUnitInc() << " ";
2630   else
2631     dbgs() << "      ";
2632   if (ResIdx)
2633     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2634   else
2635     dbgs() << "         ";
2636   if (Latency)
2637     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2638   else
2639     dbgs() << "          ";
2640   dbgs() << '\n';
2641 }
2642 #endif
2643
2644 /// Pick the best candidate from the queue.
2645 ///
2646 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
2647 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
2648 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
2649 void GenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2650                                             const RegPressureTracker &RPTracker,
2651                                             SchedCandidate &Cand) {
2652   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
2653
2654   DEBUG(Q.dump());
2655
2656   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
2657   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
2658
2659   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
2660
2661     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
2662     TryCand.SU = *I;
2663     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
2664     if (TryCand.Reason != NoCand) {
2665       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
2666       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
2667         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2668       Cand.setBest(TryCand);
2669       DEBUG(traceCandidate(Cand));
2670     }
2671   }
2672 }
2673
2674 static void tracePick(const GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2675                       bool IsTop) {
2676   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2677         << GenericScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
2678 }
2679
2680 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2681 SUnit *GenericScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2682   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2683   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2684   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2685     IsTopNode = false;
2686     DEBUG(dbgs() << "Pick Bot NOCAND\n");
2687     return SU;
2688   }
2689   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2690     IsTopNode = true;
2691     DEBUG(dbgs() << "Pick Top NOCAND\n");
2692     return SU;
2693   }
2694   CandPolicy NoPolicy;
2695   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2696   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2697   Bot.setPolicy(BotCand.Policy, Top);
2698   Top.setPolicy(TopCand.Policy, Bot);
2699
2700   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2701   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2702   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2703
2704   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2705   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2706   //
2707   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2708   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2709   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2710   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2711   if ((BotCand.Reason == RegExcess && !BotCand.isRepeat(RegExcess))
2712       || (BotCand.Reason == RegCritical
2713           && !BotCand.isRepeat(RegCritical)))
2714   {
2715     IsTopNode = false;
2716     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2717     return BotCand.SU;
2718   }
2719   // Check if the top Q has a better candidate.
2720   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2721   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2722
2723   // Choose the queue with the most important (lowest enum) reason.
2724   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2725     IsTopNode = true;
2726     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2727     return TopCand.SU;
2728   }
2729   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2730   IsTopNode = false;
2731   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2732   return BotCand.SU;
2733 }
2734
2735 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2736 SUnit *GenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2737   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2738     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2739            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2740     return NULL;
2741   }
2742   SUnit *SU;
2743   do {
2744     if (RegionPolicy.OnlyTopDown) {
2745       SU = Top.pickOnlyChoice();
2746       if (!SU) {
2747         CandPolicy NoPolicy;
2748         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2749         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2750         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2751         tracePick(TopCand, true);
2752         SU = TopCand.SU;
2753       }
2754       IsTopNode = true;
2755     }
2756     else if (RegionPolicy.OnlyBottomUp) {
2757       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2758       if (!SU) {
2759         CandPolicy NoPolicy;
2760         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2761         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2762         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2763         tracePick(BotCand, false);
2764         SU = BotCand.SU;
2765       }
2766       IsTopNode = false;
2767     }
2768     else {
2769       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2770     }
2771   } while (SU->isScheduled);
2772
2773   if (SU->isTopReady())
2774     Top.removeReady(SU);
2775   if (SU->isBottomReady())
2776     Bot.removeReady(SU);
2777
2778   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
2779   return SU;
2780 }
2781
2782 void GenericScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2783
2784   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2785   if (!isTop)
2786     ++InsertPos;
2787   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2788
2789   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2790   // them just above the scheduled instruction.
2791   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2792        I != E; ++I) {
2793     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2794       continue;
2795     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2796     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2797       continue;
2798     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2799     if (!Copy->isCopy())
2800       continue;
2801     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2802           I->getSUnit()->dump(DAG));
2803     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2804   }
2805 }
2806
2807 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2808 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2809 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2810 ///
2811 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2812 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2813 void GenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2814   if (IsTopNode) {
2815     SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.CurrCycle);
2816     Top.bumpNode(SU);
2817     if (SU->hasPhysRegUses)
2818       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2819   }
2820   else {
2821     SU->BotReadyCycle = std::max(SU->BotReadyCycle, Bot.CurrCycle);
2822     Bot.bumpNode(SU);
2823     if (SU->hasPhysRegDefs)
2824       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2825   }
2826 }
2827
2828 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2829 /// default scheduler if the target does not set a default.
2830 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C) {
2831   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new GenericScheduler(C));
2832   // Register DAG post-processors.
2833   //
2834   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
2835   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
2836   // the interesting nodes in one pass.
2837   DAG->addMutation(new CopyConstrain(DAG->TII, DAG->TRI));
2838   if (EnableLoadCluster && DAG->TII->enableClusterLoads())
2839     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2840   if (EnableMacroFusion)
2841     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2842   return DAG;
2843 }
2844 static MachineSchedRegistry
2845 GenericSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2846                      createGenericSched);
2847
2848 //===----------------------------------------------------------------------===//
2849 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2850 //===----------------------------------------------------------------------===//
2851
2852 namespace {
2853 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2854 struct ILPOrder {
2855   const SchedDFSResult *DFSResult;
2856   const BitVector *ScheduledTrees;
2857   bool MaximizeILP;
2858
2859   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2860
2861   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2862   ///
2863   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2864   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2865     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2866     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2867     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2868       // Unscheduled trees have lower priority.
2869       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2870         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2871
2872       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2873       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2874           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2875         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2876           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2877       }
2878     }
2879     if (MaximizeILP)
2880       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2881     else
2882       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2883   }
2884 };
2885
2886 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2887 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2888   ScheduleDAGMI *DAG;
2889   ILPOrder Cmp;
2890
2891   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2892 public:
2893   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2894
2895   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2896     DAG = dag;
2897     DAG->computeDFSResult();
2898     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2899     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2900     ReadyQ.clear();
2901   }
2902
2903   virtual void registerRoots() {
2904     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2905     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2906   }
2907
2908   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2909   /// -----------------------------------------
2910
2911   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
2912   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2913     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
2914     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2915     SUnit *SU = ReadyQ.back();
2916     ReadyQ.pop_back();
2917     IsTopNode = false;
2918     DEBUG(dbgs() << "Pick node " << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
2919           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
2920           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
2921           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
2922             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n'
2923           << "Scheduling " << *SU->getInstr());
2924     return SU;
2925   }
2926
2927   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
2928   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
2929     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2930   }
2931
2932   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
2933   /// DFSResults, and resort the priority Q.
2934   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2935     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
2936   }
2937
2938   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
2939
2940   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2941     ReadyQ.push_back(SU);
2942     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2943   }
2944 };
2945 } // namespace
2946
2947 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
2948   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
2949 }
2950 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
2951   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
2952 }
2953 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
2954   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
2955 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
2956   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
2957
2958 //===----------------------------------------------------------------------===//
2959 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
2960 //===----------------------------------------------------------------------===//
2961
2962 #ifndef NDEBUG
2963 namespace {
2964 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
2965 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
2966 template<bool IsReverse>
2967 struct SUnitOrder {
2968   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
2969     if (IsReverse)
2970       return A->NodeNum > B->NodeNum;
2971     else
2972       return A->NodeNum < B->NodeNum;
2973   }
2974 };
2975
2976 /// Reorder instructions as much as possible.
2977 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
2978   bool IsAlternating;
2979   bool IsTopDown;
2980
2981   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
2982   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
2983   // instructions to be scheduled first.
2984   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
2985     TopQ;
2986   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
2987   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
2988     BottomQ;
2989 public:
2990   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
2991     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
2992
2993   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
2994     TopQ.clear();
2995     BottomQ.clear();
2996   }
2997
2998   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2999   /// -----------------------------------------
3000
3001   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
3002     SUnit *SU;
3003     if (IsTopDown) {
3004       do {
3005         if (TopQ.empty()) return NULL;
3006         SU = TopQ.top();
3007         TopQ.pop();
3008       } while (SU->isScheduled);
3009       IsTopNode = true;
3010     }
3011     else {
3012       do {
3013         if (BottomQ.empty()) return NULL;
3014         SU = BottomQ.top();
3015         BottomQ.pop();
3016       } while (SU->isScheduled);
3017       IsTopNode = false;
3018     }
3019     if (IsAlternating)
3020       IsTopDown = !IsTopDown;
3021     return SU;
3022   }
3023
3024   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
3025
3026   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
3027     TopQ.push(SU);
3028   }
3029   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
3030     BottomQ.push(SU);
3031   }
3032 };
3033 } // namespace
3034
3035 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
3036   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
3037   bool TopDown = !ForceBottomUp;
3038   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
3039          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
3040   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
3041 }
3042 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
3043   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
3044   createInstructionShuffler);
3045 #endif // !NDEBUG
3046
3047 //===----------------------------------------------------------------------===//
3048 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
3049 //===----------------------------------------------------------------------===//
3050
3051 #ifndef NDEBUG
3052 namespace llvm {
3053
3054 template<> struct GraphTraits<
3055   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
3056
3057 template<>
3058 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
3059
3060   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
3061
3062   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
3063     return G->MF.getName();
3064   }
3065
3066   static bool renderGraphFromBottomUp() {
3067     return true;
3068   }
3069
3070   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
3071     return (Node->Preds.size() > 10 || Node->Succs.size() > 10);
3072   }
3073
3074   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
3075                                   const ScheduleDAG *Graph) {
3076     return false;
3077   }
3078
3079   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
3080   /// edge, override this method.
3081   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
3082                                        SUnitIterator EI,
3083                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3084     if (EI.isArtificialDep())
3085       return "color=cyan,style=dashed";
3086     if (EI.isCtrlDep())
3087       return "color=blue,style=dashed";
3088     return "";
3089   }
3090
3091   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3092     std::string Str;
3093     raw_string_ostream SS(Str);
3094     const SchedDFSResult *DFS =
3095       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G)->getDFSResult();
3096     SS << "SU:" << SU->NodeNum;
3097     if (DFS)
3098       SS << " I:" << DFS->getNumInstrs(SU);
3099     return SS.str();
3100   }
3101   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3102     return G->getGraphNodeLabel(SU);
3103   }
3104
3105   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
3106                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3107     std::string Str("shape=Mrecord");
3108     const SchedDFSResult *DFS =
3109       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
3110     if (DFS) {
3111       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
3112       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
3113       Str += '"';
3114     }
3115     return Str;
3116   }
3117 };
3118 } // namespace llvm
3119 #endif // NDEBUG
3120
3121 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
3122 /// rendered using 'dot'.
3123 ///
3124 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
3125 #ifndef NDEBUG
3126   ViewGraph(this, Name, false, Title);
3127 #else
3128   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
3129          << "systems with Graphviz or gv!\n";
3130 #endif  // NDEBUG
3131 }
3132
3133 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
3134 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
3135   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
3136 }