comment grammar
[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 // Pin the vtables to this file.
76 void MachineSchedStrategy::anchor() {}
77 void ScheduleDAGMutation::anchor() {}
78
79 //===----------------------------------------------------------------------===//
80 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
81 //===----------------------------------------------------------------------===//
82
83 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
84     MF(0), MLI(0), MDT(0), PassConfig(0), AA(0), LIS(0) {
85   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
86 }
87
88 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
89   delete RegClassInfo;
90 }
91
92 namespace {
93 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
94 class MachineScheduler : public MachineSchedContext,
95                          public MachineFunctionPass {
96 public:
97   MachineScheduler();
98
99   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
100
101   virtual void releaseMemory() {}
102
103   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
104
105   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
106
107   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
108
109 protected:
110   ScheduleDAGInstrs *createMachineScheduler();
111 };
112 } // namespace
113
114 char MachineScheduler::ID = 0;
115
116 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
117
118 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "misched",
119                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
120 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
121 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
122 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
123 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "misched",
124                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
125
126 MachineScheduler::MachineScheduler()
127 : MachineFunctionPass(ID) {
128   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
129 }
130
131 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
132   AU.setPreservesCFG();
133   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
134   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
135   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
136   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
137   AU.addRequired<SlotIndexes>();
138   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
139   AU.addRequired<LiveIntervals>();
140   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
141   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
142 }
143
144 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
145
146 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
147 /// is overridden on the command line.
148 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
149   return 0;
150 }
151
152 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
153 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
154                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
155 MachineSchedOpt("misched",
156                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
157                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
158
159 static MachineSchedRegistry
160 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
161                      useDefaultMachineSched);
162
163 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
164 /// default scheduler if the target does not set a default.
165 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C);
166
167
168 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
169 static MachineBasicBlock::const_iterator
170 priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
171               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
172   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
173   while (--I != Beg) {
174     if (!I->isDebugValue())
175       break;
176   }
177   return I;
178 }
179
180 /// Non-const version.
181 static MachineBasicBlock::iterator
182 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
183               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
184   return const_cast<MachineInstr*>(
185     &*priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), Beg));
186 }
187
188 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
189 /// non-debug instruction.
190 static MachineBasicBlock::const_iterator
191 nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
192             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
193   for(; I != End; ++I) {
194     if (!I->isDebugValue())
195       break;
196   }
197   return I;
198 }
199
200 /// Non-const version.
201 static MachineBasicBlock::iterator
202 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
203             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
204   // Cast the return value to nonconst MachineInstr, then cast to an
205   // instr_iterator, which does not check for null, finally return a
206   // bundle_iterator.
207   return MachineBasicBlock::instr_iterator(
208     const_cast<MachineInstr*>(
209       &*nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), End)));
210 }
211
212 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs that will be owned by the caller.
213 ScheduleDAGInstrs *MachineScheduler::createMachineScheduler() {
214   // Select the scheduler, or set the default.
215   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
216   if (Ctor != useDefaultMachineSched)
217     return Ctor(this);
218
219   // Get the default scheduler set by the target for this function.
220   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createMachineScheduler(this);
221   if (Scheduler)
222     return Scheduler;
223
224   // Default to GenericScheduler.
225   return createGenericSched(this);
226 }
227
228 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
229 ///
230 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
231 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
232 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
233 /// scheduling regions bottom-up.
234 ///
235 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
236 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
237 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
238 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
239 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
240 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
241 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
242 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
243 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
244 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
245   DEBUG(dbgs() << "Before MISsched:\n"; mf.print(dbgs()));
246
247   // Initialize the context of the pass.
248   MF = &mf;
249   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
250   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
251   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
252   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
253
254   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
255   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
256
257   if (VerifyScheduling) {
258     DEBUG(LIS->dump());
259     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
260   }
261   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
262
263   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
264   // optimization level.
265   OwningPtr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createMachineScheduler());
266
267   // Visit all machine basic blocks.
268   //
269   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
270   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
271   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
272        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
273
274     Scheduler->startBlock(MBB);
275
276     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
277     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
278     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
279     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
280     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
281     // MBB->end() for the bottom region.
282     //
283     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
284     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
285     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
286     unsigned RemainingInstrs = MBB->size();
287     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
288         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler->begin()) {
289
290       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
291       if (RegionEnd != MBB->end()
292           || TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(RegionEnd), MBB, *MF)) {
293         --RegionEnd;
294         // Count the boundary instruction.
295         --RemainingInstrs;
296       }
297
298       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
299       // instruction stream until we find the nearest boundary.
300       unsigned NumRegionInstrs = 0;
301       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
302       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs, ++NumRegionInstrs) {
303         if (TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(I), MBB, *MF))
304           break;
305       }
306       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
307       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
308       Scheduler->enterRegion(MBB, I, RegionEnd, NumRegionInstrs);
309
310       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
311       if (I == RegionEnd || I == llvm::prior(RegionEnd)) {
312         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
313         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
314         Scheduler->exitRegion();
315         continue;
316       }
317       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
318       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
319             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
320             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
321             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
322             else dbgs() << "End";
323             dbgs() << " RegionInstrs: " << NumRegionInstrs
324             << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
325
326       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
327       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
328       Scheduler->schedule();
329
330       // Close the current region.
331       Scheduler->exitRegion();
332
333       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
334       // scheduler for the top of it's scheduled region.
335       RegionEnd = Scheduler->begin();
336     }
337     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
338     Scheduler->finishBlock();
339   }
340   Scheduler->finalizeSchedule();
341   DEBUG(LIS->dump());
342   if (VerifyScheduling)
343     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
344   return true;
345 }
346
347 void MachineScheduler::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
348   // unimplemented
349 }
350
351 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
352 void ReadyQueue::dump() {
353   dbgs() << Name << ": ";
354   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
355     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
356   dbgs() << "\n";
357 }
358 #endif
359
360 //===----------------------------------------------------------------------===//
361 // ScheduleDAGMI - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
362 // preservation.
363 //===----------------------------------------------------------------------===//
364
365 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
366   delete DFSResult;
367   DeleteContainerPointers(Mutations);
368   delete SchedImpl;
369 }
370
371 bool ScheduleDAGMI::canAddEdge(SUnit *SuccSU, SUnit *PredSU) {
372   return SuccSU == &ExitSU || !Topo.IsReachable(PredSU, SuccSU);
373 }
374
375 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
376   if (SuccSU != &ExitSU) {
377     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
378     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
379     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
380       return false;
381     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
382   }
383   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
384   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
385   return true;
386 }
387
388 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
389 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
390 ///
391 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
392 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
393   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
394
395   if (SuccEdge->isWeak()) {
396     --SuccSU->WeakPredsLeft;
397     if (SuccEdge->isCluster())
398       NextClusterSucc = SuccSU;
399     return;
400   }
401 #ifndef NDEBUG
402   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
403     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
404     SuccSU->dump(this);
405     dbgs() << " has been released too many times!\n";
406     llvm_unreachable(0);
407   }
408 #endif
409   --SuccSU->NumPredsLeft;
410   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
411     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
412 }
413
414 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
415 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
416   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
417        I != E; ++I) {
418     releaseSucc(SU, &*I);
419   }
420 }
421
422 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
423 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
424 ///
425 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
426 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
427   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
428
429   if (PredEdge->isWeak()) {
430     --PredSU->WeakSuccsLeft;
431     if (PredEdge->isCluster())
432       NextClusterPred = PredSU;
433     return;
434   }
435 #ifndef NDEBUG
436   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
437     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
438     PredSU->dump(this);
439     dbgs() << " has been released too many times!\n";
440     llvm_unreachable(0);
441   }
442 #endif
443   --PredSU->NumSuccsLeft;
444   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
445     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
446 }
447
448 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
449 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
450   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
451        I != E; ++I) {
452     releasePred(SU, &*I);
453   }
454 }
455
456 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
457 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
458 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(MachineInstr *MI,
459                                     MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
460   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
461   if (&*RegionBegin == MI)
462     ++RegionBegin;
463
464   // Update the instruction stream.
465   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
466
467   // Update LiveIntervals
468   LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
469
470   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
471   if (RegionBegin == InsertPos)
472     RegionBegin = MI;
473 }
474
475 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
476 #ifndef NDEBUG
477   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
478     CurrentTop = CurrentBottom;
479     return false;
480   }
481   ++NumInstrsScheduled;
482 #endif
483   return true;
484 }
485
486 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
487 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
488 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
489 /// that don't get scheduled.
490 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
491                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
492                                 MachineBasicBlock::iterator end,
493                                 unsigned regioninstrs)
494 {
495   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
496
497   // For convenience remember the end of the liveness region.
498   LiveRegionEnd =
499     (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : llvm::next(RegionEnd);
500
501   SUPressureDiffs.clear();
502
503   SchedImpl->initPolicy(begin, end, regioninstrs);
504
505   ShouldTrackPressure = SchedImpl->shouldTrackPressure();
506 }
507
508 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
509 // scheduled regions.
510 void ScheduleDAGMI::initRegPressure() {
511   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
512   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
513
514   // Close the RPTracker to finalize live ins.
515   RPTracker.closeRegion();
516
517   DEBUG(RPTracker.dump());
518
519   // Initialize the live ins and live outs.
520   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
521   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
522
523   // Close one end of the tracker so we can call
524   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
525   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
526   TopRPTracker.closeTop();
527   BotRPTracker.closeBottom();
528
529   BotRPTracker.initLiveThru(RPTracker);
530   if (!BotRPTracker.getLiveThru().empty()) {
531     TopRPTracker.initLiveThru(BotRPTracker.getLiveThru());
532     DEBUG(dbgs() << "Live Thru: ";
533           dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getLiveThru(), TRI));
534   };
535
536   // For each live out vreg reduce the pressure change associated with other
537   // uses of the same vreg below the live-out reaching def.
538   updatePressureDiffs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
539
540   // Account for liveness generated by the region boundary.
541   if (LiveRegionEnd != RegionEnd) {
542     SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
543     BotRPTracker.recede(&LiveUses);
544     updatePressureDiffs(LiveUses);
545   }
546
547   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
548
549   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
550   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
551   RegionCriticalPSets.clear();
552   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
553     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
554   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
555     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(i);
556     if (RegionPressure[i] > Limit) {
557       DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
558             << " Limit " << Limit
559             << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
560       RegionCriticalPSets.push_back(PressureChange(i));
561     }
562   }
563   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
564         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
565           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
566             RegionCriticalPSets[i].getPSet()) << " ";
567         dbgs() << "\n");
568 }
569
570 void ScheduleDAGMI::
571 updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
572                         const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
573   const PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
574   unsigned CritIdx = 0, CritEnd = RegionCriticalPSets.size();
575   for (PressureDiff::const_iterator I = PDiff.begin(), E = PDiff.end();
576        I != E; ++I) {
577     if (!I->isValid())
578       break;
579     unsigned ID = I->getPSet();
580     while (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() < ID)
581       ++CritIdx;
582     if (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() == ID) {
583       if ((int)NewMaxPressure[ID] > RegionCriticalPSets[CritIdx].getUnitInc()
584           && NewMaxPressure[ID] <= INT16_MAX)
585         RegionCriticalPSets[CritIdx].setUnitInc(NewMaxPressure[ID]);
586     }
587     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(ID);
588     if (NewMaxPressure[ID] >= Limit - 2) {
589       DEBUG(dbgs() << "  " << TRI->getRegPressureSetName(ID) << ": "
590             << NewMaxPressure[ID] << " > " << Limit << "(+ "
591             << BotRPTracker.getLiveThru()[ID] << " livethru)\n");
592     }
593   }
594 }
595
596 /// Update the PressureDiff array for liveness after scheduling this
597 /// instruction.
598 void ScheduleDAGMI::updatePressureDiffs(ArrayRef<unsigned> LiveUses) {
599   for (unsigned LUIdx = 0, LUEnd = LiveUses.size(); LUIdx != LUEnd; ++LUIdx) {
600     /// FIXME: Currently assuming single-use physregs.
601     unsigned Reg = LiveUses[LUIdx];
602     DEBUG(dbgs() << "  LiveReg: " << PrintVRegOrUnit(Reg, TRI) << "\n");
603     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
604       continue;
605
606     // This may be called before CurrentBottom has been initialized. However,
607     // BotRPTracker must have a valid position. We want the value live into the
608     // instruction or live out of the block, so ask for the previous
609     // instruction's live-out.
610     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
611     VNInfo *VNI;
612     MachineBasicBlock::const_iterator I =
613       nextIfDebug(BotRPTracker.getPos(), BB->end());
614     if (I == BB->end())
615       VNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
616     else {
617       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(I));
618       VNI = LRQ.valueIn();
619     }
620     // RegisterPressureTracker guarantees that readsReg is true for LiveUses.
621     assert(VNI && "No live value at use.");
622     for (VReg2UseMap::iterator
623            UI = VRegUses.find(Reg); UI != VRegUses.end(); ++UI) {
624       SUnit *SU = UI->SU;
625       DEBUG(dbgs() << "  UpdateRegP: SU(" << SU->NodeNum << ") "
626             << *SU->getInstr());
627       // If this use comes before the reaching def, it cannot be a last use, so
628       // descrease its pressure change.
629       if (!SU->isScheduled && SU != &ExitSU) {
630         LiveQueryResult LRQ
631           = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(SU->getInstr()));
632         if (LRQ.valueIn() == VNI)
633           getPressureDiff(SU).addPressureChange(Reg, true, &MRI);
634       }
635     }
636   }
637 }
638
639 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
640 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
641 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
642 ///
643 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
644 /// so that it can be easilly extended by experimental schedulers. Generally,
645 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
646 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
647 /// ScheduleDAGMI then it will want to override this virtual method in order to
648 /// update any specialized state.
649 void ScheduleDAGMI::schedule() {
650   buildDAGWithRegPressure();
651
652   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
653
654   postprocessDAG();
655
656   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
657   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
658
659   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
660   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
661   SchedImpl->initialize(this);
662
663   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
664           SUnits[su].dumpAll(this));
665   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
666
667   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
668   initQueues(TopRoots, BotRoots);
669
670   bool IsTopNode = false;
671   while (SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode)) {
672     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
673     if (!checkSchedLimit())
674       break;
675
676     scheduleMI(SU, IsTopNode);
677
678     updateQueues(SU, IsTopNode);
679   }
680   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
681
682   placeDebugValues();
683
684   DEBUG({
685       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
686       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
687       dumpSchedule();
688       dbgs() << '\n';
689     });
690 }
691
692 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
693 void ScheduleDAGMI::buildDAGWithRegPressure() {
694   if (!ShouldTrackPressure) {
695     RPTracker.reset();
696     RegionCriticalPSets.clear();
697     buildSchedGraph(AA);
698     return;
699   }
700
701   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
702   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd,
703                  /*TrackUntiedDefs=*/true);
704
705   // Account for liveness generate by the region boundary.
706   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
707     RPTracker.recede();
708
709   // Build the DAG, and compute current register pressure.
710   buildSchedGraph(AA, &RPTracker, &SUPressureDiffs);
711
712   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
713   initRegPressure();
714 }
715
716 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
717 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
718   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
719     Mutations[i]->apply(this);
720   }
721 }
722
723 void ScheduleDAGMI::computeDFSResult() {
724   if (!DFSResult)
725     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
726   DFSResult->clear();
727   ScheduledTrees.clear();
728   DFSResult->resize(SUnits.size());
729   DFSResult->compute(SUnits);
730   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
731 }
732
733 void ScheduleDAGMI::findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
734                                           SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
735   for (std::vector<SUnit>::iterator
736          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
737     SUnit *SU = &(*I);
738     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
739
740     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
741     SU->biasCriticalPath();
742
743     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
744     if (!I->NumPredsLeft)
745       TopRoots.push_back(SU);
746     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
747     if (!I->NumSuccsLeft)
748       BotRoots.push_back(SU);
749   }
750   ExitSU.biasCriticalPath();
751 }
752
753 /// Compute the max cyclic critical path through the DAG. The scheduling DAG
754 /// only provides the critical path for single block loops. To handle loops that
755 /// span blocks, we could use the vreg path latencies provided by
756 /// MachineTraceMetrics instead. However, MachineTraceMetrics is not currently
757 /// available for use in the scheduler.
758 ///
759 /// The cyclic path estimation identifies a def-use pair that crosses the back
760 /// edge and considers the depth and height of the nodes. For example, consider
761 /// the following instruction sequence where each instruction has unit latency
762 /// and defines an epomymous virtual register:
763 ///
764 /// a->b(a,c)->c(b)->d(c)->exit
765 ///
766 /// The cyclic critical path is a two cycles: b->c->b
767 /// The acyclic critical path is four cycles: a->b->c->d->exit
768 /// LiveOutHeight = height(c) = len(c->d->exit) = 2
769 /// LiveOutDepth = depth(c) + 1 = len(a->b->c) + 1 = 3
770 /// LiveInHeight = height(b) + 1 = len(b->c->d->exit) + 1 = 4
771 /// LiveInDepth = depth(b) = len(a->b) = 1
772 ///
773 /// LiveOutDepth - LiveInDepth = 3 - 1 = 2
774 /// LiveInHeight - LiveOutHeight = 4 - 2 = 2
775 /// CyclicCriticalPath = min(2, 2) = 2
776 unsigned ScheduleDAGMI::computeCyclicCriticalPath() {
777   // This only applies to single block loop.
778   if (!BB->isSuccessor(BB))
779     return 0;
780
781   unsigned MaxCyclicLatency = 0;
782   // Visit each live out vreg def to find def/use pairs that cross iterations.
783   ArrayRef<unsigned> LiveOuts = RPTracker.getPressure().LiveOutRegs;
784   for (ArrayRef<unsigned>::iterator RI = LiveOuts.begin(), RE = LiveOuts.end();
785        RI != RE; ++RI) {
786     unsigned Reg = *RI;
787     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
788         continue;
789     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
790     const VNInfo *DefVNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
791     if (!DefVNI)
792       continue;
793
794     MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(DefVNI->def);
795     const SUnit *DefSU = getSUnit(DefMI);
796     if (!DefSU)
797       continue;
798
799     unsigned LiveOutHeight = DefSU->getHeight();
800     unsigned LiveOutDepth = DefSU->getDepth() + DefSU->Latency;
801     // Visit all local users of the vreg def.
802     for (VReg2UseMap::iterator
803            UI = VRegUses.find(Reg); UI != VRegUses.end(); ++UI) {
804       if (UI->SU == &ExitSU)
805         continue;
806
807       // Only consider uses of the phi.
808       LiveQueryResult LRQ =
809         LI.Query(LIS->getInstructionIndex(UI->SU->getInstr()));
810       if (!LRQ.valueIn()->isPHIDef())
811         continue;
812
813       // Assume that a path spanning two iterations is a cycle, which could
814       // overestimate in strange cases. This allows cyclic latency to be
815       // estimated as the minimum slack of the vreg's depth or height.
816       unsigned CyclicLatency = 0;
817       if (LiveOutDepth > UI->SU->getDepth())
818         CyclicLatency = LiveOutDepth - UI->SU->getDepth();
819
820       unsigned LiveInHeight = UI->SU->getHeight() + DefSU->Latency;
821       if (LiveInHeight > LiveOutHeight) {
822         if (LiveInHeight - LiveOutHeight < CyclicLatency)
823           CyclicLatency = LiveInHeight - LiveOutHeight;
824       }
825       else
826         CyclicLatency = 0;
827
828       DEBUG(dbgs() << "Cyclic Path: SU(" << DefSU->NodeNum << ") -> SU("
829             << UI->SU->NodeNum << ") = " << CyclicLatency << "c\n");
830       if (CyclicLatency > MaxCyclicLatency)
831         MaxCyclicLatency = CyclicLatency;
832     }
833   }
834   DEBUG(dbgs() << "Cyclic Critical Path: " << MaxCyclicLatency << "c\n");
835   return MaxCyclicLatency;
836 }
837
838 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
839 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
840                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
841   NextClusterSucc = NULL;
842   NextClusterPred = NULL;
843
844   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
845   //
846   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
847   // Release top roots in forward order.
848   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
849          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
850     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
851   }
852   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
853   // first. This is more natural and slightly more efficient.
854   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
855          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
856     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
857   }
858
859   releaseSuccessors(&EntrySU);
860   releasePredecessors(&ExitSU);
861
862   SchedImpl->registerRoots();
863
864   // Advance past initial DebugValues.
865   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
866   CurrentBottom = RegionEnd;
867
868   if (ShouldTrackPressure) {
869     assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
870     TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
871   }
872 }
873
874 /// Move an instruction and update register pressure.
875 void ScheduleDAGMI::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
876   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
877   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
878
879   if (IsTopNode) {
880     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
881     if (&*CurrentTop == MI)
882       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
883     else {
884       moveInstruction(MI, CurrentTop);
885       TopRPTracker.setPos(MI);
886     }
887
888     if (ShouldTrackPressure) {
889       // Update top scheduled pressure.
890       TopRPTracker.advance();
891       assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
892       updateScheduledPressure(SU, TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
893     }
894   }
895   else {
896     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
897     MachineBasicBlock::iterator priorII =
898       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
899     if (&*priorII == MI)
900       CurrentBottom = priorII;
901     else {
902       if (&*CurrentTop == MI) {
903         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
904         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
905       }
906       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
907       CurrentBottom = MI;
908     }
909     if (ShouldTrackPressure) {
910       // Update bottom scheduled pressure.
911       SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
912       BotRPTracker.recede(&LiveUses);
913       assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
914       updateScheduledPressure(SU, BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
915       updatePressureDiffs(LiveUses);
916     }
917   }
918 }
919
920 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
921 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
922   // Release dependent instructions for scheduling.
923   if (IsTopNode)
924     releaseSuccessors(SU);
925   else
926     releasePredecessors(SU);
927
928   SU->isScheduled = true;
929
930   if (DFSResult) {
931     unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
932     if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
933       ScheduledTrees.set(SubtreeID);
934       DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
935       SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
936     }
937   }
938
939   // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
940   SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
941 }
942
943 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
944 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
945   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
946   if (FirstDbgValue) {
947     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
948     RegionBegin = FirstDbgValue;
949   }
950
951   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
952          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
953     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
954     MachineInstr *DbgValue = P.first;
955     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
956     if (&*RegionBegin == DbgValue)
957       ++RegionBegin;
958     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
959     if (OrigPrevMI == llvm::prior(RegionEnd))
960       RegionEnd = DbgValue;
961   }
962   DbgValues.clear();
963   FirstDbgValue = NULL;
964 }
965
966 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
967 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
968   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
969     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
970       SU->dump(this);
971     else
972       dbgs() << "Missing SUnit\n";
973   }
974 }
975 #endif
976
977 //===----------------------------------------------------------------------===//
978 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
979 //===----------------------------------------------------------------------===//
980
981 namespace {
982 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
983 /// loads.
984 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
985   struct LoadInfo {
986     SUnit *SU;
987     unsigned BaseReg;
988     unsigned Offset;
989     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
990       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
991   };
992   static bool LoadInfoLess(const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
993                            const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS);
994
995   const TargetInstrInfo *TII;
996   const TargetRegisterInfo *TRI;
997 public:
998   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
999                       const TargetRegisterInfo *tri)
1000     : TII(tii), TRI(tri) {}
1001
1002   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1003 protected:
1004   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
1005 };
1006 } // anonymous
1007
1008 bool LoadClusterMutation::LoadInfoLess(
1009   const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
1010   const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS) {
1011   if (LHS.BaseReg != RHS.BaseReg)
1012     return LHS.BaseReg < RHS.BaseReg;
1013   return LHS.Offset < RHS.Offset;
1014 }
1015
1016 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
1017                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
1018   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
1019   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
1020     SUnit *SU = Loads[Idx];
1021     unsigned BaseReg;
1022     unsigned Offset;
1023     if (TII->getLdStBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
1024       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
1025   }
1026   if (LoadRecords.size() < 2)
1027     return;
1028   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end(), LoadInfoLess);
1029   unsigned ClusterLength = 1;
1030   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
1031     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
1032       ClusterLength = 1;
1033       continue;
1034     }
1035
1036     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
1037     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
1038     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
1039         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
1040
1041       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
1042             << SUb->NodeNum << ")\n");
1043       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
1044       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
1045       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
1046       // loads should have effectively the same inputs.
1047       for (SUnit::const_succ_iterator
1048              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1049         if (SI->getSUnit() == SUb)
1050           continue;
1051         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
1052         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
1053       }
1054       ++ClusterLength;
1055     }
1056     else
1057       ClusterLength = 1;
1058   }
1059 }
1060
1061 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
1062 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1063   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
1064   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
1065   // Map each store chain to a set of dependent loads.
1066   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
1067   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1068     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1069     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
1070       continue;
1071     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
1072     for (SUnit::const_pred_iterator
1073            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1074       if (PI->isCtrl()) {
1075         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
1076         break;
1077       }
1078     }
1079     // Check if this chain-like pred has been seen
1080     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
1081     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
1082     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
1083       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
1084     if (Result.second)
1085       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
1086     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
1087   }
1088   // Iterate over the store chains.
1089   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
1090     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
1091 }
1092
1093 //===----------------------------------------------------------------------===//
1094 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
1095 //===----------------------------------------------------------------------===//
1096
1097 namespace {
1098 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
1099 /// that may be fused by the processor into a single operation.
1100 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
1101   const TargetInstrInfo *TII;
1102 public:
1103   MacroFusion(const TargetInstrInfo *tii): TII(tii) {}
1104
1105   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1106 };
1107 } // anonymous
1108
1109 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
1110 /// fused operations.
1111 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1112   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
1113   MachineInstr *Branch = DAG->ExitSU.getInstr();
1114   if (!Branch)
1115     return;
1116
1117   for (unsigned Idx = DAG->SUnits.size(); Idx > 0;) {
1118     SUnit *SU = &DAG->SUnits[--Idx];
1119     if (!TII->shouldScheduleAdjacent(SU->getInstr(), Branch))
1120       continue;
1121
1122     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
1123     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
1124     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
1125     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
1126     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
1127     // hasn't been needed yet.
1128     bool Success = DAG->addEdge(&DAG->ExitSU, SDep(SU, SDep::Cluster));
1129     (void)Success;
1130     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
1131
1132     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU->NodeNum << ")\n");
1133     break;
1134   }
1135 }
1136
1137 //===----------------------------------------------------------------------===//
1138 // CopyConstrain - DAG post-processing to encourage copy elimination.
1139 //===----------------------------------------------------------------------===//
1140
1141 namespace {
1142 /// \brief Post-process the DAG to create weak edges from all uses of a copy to
1143 /// the one use that defines the copy's source vreg, most likely an induction
1144 /// variable increment.
1145 class CopyConstrain : public ScheduleDAGMutation {
1146   // Transient state.
1147   SlotIndex RegionBeginIdx;
1148   // RegionEndIdx is the slot index of the last non-debug instruction in the
1149   // scheduling region. So we may have RegionBeginIdx == RegionEndIdx.
1150   SlotIndex RegionEndIdx;
1151 public:
1152   CopyConstrain(const TargetInstrInfo *, const TargetRegisterInfo *) {}
1153
1154   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1155
1156 protected:
1157   void constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG);
1158 };
1159 } // anonymous
1160
1161 /// constrainLocalCopy handles two possibilities:
1162 /// 1) Local src:
1163 /// I0:     = dst
1164 /// I1: src = ...
1165 /// I2:     = dst
1166 /// I3: dst = src (copy)
1167 /// (create pred->succ edges I0->I1, I2->I1)
1168 ///
1169 /// 2) Local copy:
1170 /// I0: dst = src (copy)
1171 /// I1:     = dst
1172 /// I2: src = ...
1173 /// I3:     = dst
1174 /// (create pred->succ edges I1->I2, I3->I2)
1175 ///
1176 /// Although the MachineScheduler is currently constrained to single blocks,
1177 /// this algorithm should handle extended blocks. An EBB is a set of
1178 /// contiguously numbered blocks such that the previous block in the EBB is
1179 /// always the single predecessor.
1180 void CopyConstrain::constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG) {
1181   LiveIntervals *LIS = DAG->getLIS();
1182   MachineInstr *Copy = CopySU->getInstr();
1183
1184   // Check for pure vreg copies.
1185   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
1186   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1187     return;
1188
1189   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
1190   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1191     return;
1192
1193   // Check if either the dest or source is local. If it's live across a back
1194   // edge, it's not local. Note that if both vregs are live across the back
1195   // edge, we cannot successfully contrain the copy without cyclic scheduling.
1196   unsigned LocalReg = DstReg;
1197   unsigned GlobalReg = SrcReg;
1198   LiveInterval *LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1199   if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx)) {
1200     LocalReg = SrcReg;
1201     GlobalReg = DstReg;
1202     LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1203     if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx))
1204       return;
1205   }
1206   LiveInterval *GlobalLI = &LIS->getInterval(GlobalReg);
1207
1208   // Find the global segment after the start of the local LI.
1209   LiveInterval::iterator GlobalSegment = GlobalLI->find(LocalLI->beginIndex());
1210   // If GlobalLI does not overlap LocalLI->start, then a copy directly feeds a
1211   // local live range. We could create edges from other global uses to the local
1212   // start, but the coalescer should have already eliminated these cases, so
1213   // don't bother dealing with it.
1214   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1215     return;
1216
1217   // If GlobalSegment is killed at the LocalLI->start, the call to find()
1218   // returned the next global segment. But if GlobalSegment overlaps with
1219   // LocalLI->start, then advance to the next segement. If a hole in GlobalLI
1220   // exists in LocalLI's vicinity, GlobalSegment will be the end of the hole.
1221   if (GlobalSegment->contains(LocalLI->beginIndex()))
1222     ++GlobalSegment;
1223
1224   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1225     return;
1226
1227   // Check if GlobalLI contains a hole in the vicinity of LocalLI.
1228   if (GlobalSegment != GlobalLI->begin()) {
1229     // Two address defs have no hole.
1230     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->end,
1231                                GlobalSegment->start)) {
1232       return;
1233     }
1234     // If the prior global segment may be defined by the same two-address
1235     // instruction that also defines LocalLI, then can't make a hole here.
1236     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->start,
1237                                LocalLI->beginIndex())) {
1238       return;
1239     }
1240     // If GlobalLI has a prior segment, it must be live into the EBB. Otherwise
1241     // it would be a disconnected component in the live range.
1242     assert(llvm::prior(GlobalSegment)->start < LocalLI->beginIndex() &&
1243            "Disconnected LRG within the scheduling region.");
1244   }
1245   MachineInstr *GlobalDef = LIS->getInstructionFromIndex(GlobalSegment->start);
1246   if (!GlobalDef)
1247     return;
1248
1249   SUnit *GlobalSU = DAG->getSUnit(GlobalDef);
1250   if (!GlobalSU)
1251     return;
1252
1253   // GlobalDef is the bottom of the GlobalLI hole. Open the hole by
1254   // constraining the uses of the last local def to precede GlobalDef.
1255   SmallVector<SUnit*,8> LocalUses;
1256   const VNInfo *LastLocalVN = LocalLI->getVNInfoBefore(LocalLI->endIndex());
1257   MachineInstr *LastLocalDef = LIS->getInstructionFromIndex(LastLocalVN->def);
1258   SUnit *LastLocalSU = DAG->getSUnit(LastLocalDef);
1259   for (SUnit::const_succ_iterator
1260          I = LastLocalSU->Succs.begin(), E = LastLocalSU->Succs.end();
1261        I != E; ++I) {
1262     if (I->getKind() != SDep::Data || I->getReg() != LocalReg)
1263       continue;
1264     if (I->getSUnit() == GlobalSU)
1265       continue;
1266     if (!DAG->canAddEdge(GlobalSU, I->getSUnit()))
1267       return;
1268     LocalUses.push_back(I->getSUnit());
1269   }
1270   // Open the top of the GlobalLI hole by constraining any earlier global uses
1271   // to precede the start of LocalLI.
1272   SmallVector<SUnit*,8> GlobalUses;
1273   MachineInstr *FirstLocalDef =
1274     LIS->getInstructionFromIndex(LocalLI->beginIndex());
1275   SUnit *FirstLocalSU = DAG->getSUnit(FirstLocalDef);
1276   for (SUnit::const_pred_iterator
1277          I = GlobalSU->Preds.begin(), E = GlobalSU->Preds.end(); I != E; ++I) {
1278     if (I->getKind() != SDep::Anti || I->getReg() != GlobalReg)
1279       continue;
1280     if (I->getSUnit() == FirstLocalSU)
1281       continue;
1282     if (!DAG->canAddEdge(FirstLocalSU, I->getSUnit()))
1283       return;
1284     GlobalUses.push_back(I->getSUnit());
1285   }
1286   DEBUG(dbgs() << "Constraining copy SU(" << CopySU->NodeNum << ")\n");
1287   // Add the weak edges.
1288   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1289          I = LocalUses.begin(), E = LocalUses.end(); I != E; ++I) {
1290     DEBUG(dbgs() << "  Local use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1291           << GlobalSU->NodeNum << ")\n");
1292     DAG->addEdge(GlobalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1293   }
1294   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1295          I = GlobalUses.begin(), E = GlobalUses.end(); I != E; ++I) {
1296     DEBUG(dbgs() << "  Global use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1297           << FirstLocalSU->NodeNum << ")\n");
1298     DAG->addEdge(FirstLocalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1299   }
1300 }
1301
1302 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create weak edges to encourage
1303 /// copy elimination.
1304 void CopyConstrain::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1305   MachineBasicBlock::iterator FirstPos = nextIfDebug(DAG->begin(), DAG->end());
1306   if (FirstPos == DAG->end())
1307     return;
1308   RegionBeginIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(&*FirstPos);
1309   RegionEndIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(
1310     &*priorNonDebug(DAG->end(), DAG->begin()));
1311
1312   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1313     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1314     if (!SU->getInstr()->isCopy())
1315       continue;
1316
1317     constrainLocalCopy(SU, DAG);
1318   }
1319 }
1320
1321 //===----------------------------------------------------------------------===//
1322 // GenericScheduler - Implementation of the generic MachineSchedStrategy.
1323 //===----------------------------------------------------------------------===//
1324
1325 static const unsigned InvalidCycle = ~0U;
1326
1327 namespace {
1328 /// GenericScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
1329 /// the schedule.
1330 class GenericScheduler : public MachineSchedStrategy {
1331 public:
1332   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
1333   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
1334   enum CandReason {
1335     NoCand, PhysRegCopy, RegExcess, RegCritical, Stall, Cluster, Weak, RegMax,
1336     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
1337     TopDepthReduce, TopPathReduce, NextDefUse, NodeOrder};
1338
1339 #ifndef NDEBUG
1340   static const char *getReasonStr(GenericScheduler::CandReason Reason);
1341 #endif
1342
1343   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
1344   struct CandPolicy {
1345     bool ReduceLatency;
1346     unsigned ReduceResIdx;
1347     unsigned DemandResIdx;
1348
1349     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
1350   };
1351
1352   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
1353   struct SchedResourceDelta {
1354     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
1355     unsigned CritResources;
1356
1357     // Count critical resources from another region consumed by SU.
1358     unsigned DemandedResources;
1359
1360     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
1361
1362     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1363       return CritResources == RHS.CritResources
1364         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
1365     }
1366     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1367       return !operator==(RHS);
1368     }
1369   };
1370
1371   /// Store the state used by GenericScheduler heuristics, required for the
1372   /// lifetime of one invocation of pickNode().
1373   struct SchedCandidate {
1374     CandPolicy Policy;
1375
1376     // The best SUnit candidate.
1377     SUnit *SU;
1378
1379     // The reason for this candidate.
1380     CandReason Reason;
1381
1382     // Set of reasons that apply to multiple candidates.
1383     uint32_t RepeatReasonSet;
1384
1385     // Register pressure values for the best candidate.
1386     RegPressureDelta RPDelta;
1387
1388     // Critical resource consumption of the best candidate.
1389     SchedResourceDelta ResDelta;
1390
1391     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
1392       : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand), RepeatReasonSet(0) {}
1393
1394     bool isValid() const { return SU; }
1395
1396     // Copy the status of another candidate without changing policy.
1397     void setBest(SchedCandidate &Best) {
1398       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
1399       SU = Best.SU;
1400       Reason = Best.Reason;
1401       RPDelta = Best.RPDelta;
1402       ResDelta = Best.ResDelta;
1403     }
1404
1405     bool isRepeat(CandReason R) { return RepeatReasonSet & (1 << R); }
1406     void setRepeat(CandReason R) { RepeatReasonSet |= (1 << R); }
1407
1408     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1409                            const TargetSchedModel *SchedModel);
1410   };
1411
1412   /// Summarize the unscheduled region.
1413   struct SchedRemainder {
1414     // Critical path through the DAG in expected latency.
1415     unsigned CriticalPath;
1416     unsigned CyclicCritPath;
1417
1418     // Scaled count of micro-ops left to schedule.
1419     unsigned RemIssueCount;
1420
1421     bool IsAcyclicLatencyLimited;
1422
1423     // Unscheduled resources
1424     SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
1425
1426     void reset() {
1427       CriticalPath = 0;
1428       CyclicCritPath = 0;
1429       RemIssueCount = 0;
1430       IsAcyclicLatencyLimited = false;
1431       RemainingCounts.clear();
1432     }
1433
1434     SchedRemainder() { reset(); }
1435
1436     void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
1437   };
1438
1439   /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
1440   /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
1441   /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
1442   struct SchedBoundary {
1443     ScheduleDAGMI *DAG;
1444     const TargetSchedModel *SchedModel;
1445     SchedRemainder *Rem;
1446
1447     ReadyQueue Available;
1448     ReadyQueue Pending;
1449     bool CheckPending;
1450
1451     // For heuristics, keep a list of the nodes that immediately depend on the
1452     // most recently scheduled node.
1453     SmallPtrSet<const SUnit*, 8> NextSUs;
1454
1455     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
1456
1457     /// Number of cycles it takes to issue the instructions scheduled in this
1458     /// zone. It is defined as: scheduled-micro-ops / issue-width + stalls.
1459     /// See getStalls().
1460     unsigned CurrCycle;
1461
1462     /// Micro-ops issued in the current cycle
1463     unsigned CurrMOps;
1464
1465     /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
1466     unsigned MinReadyCycle;
1467
1468     // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
1469     unsigned ExpectedLatency;
1470
1471     // The latency of dependence chains leading into this zone.
1472     // For each node scheduled bottom-up: DLat = max DLat, N.Depth.
1473     // For each cycle scheduled: DLat -= 1.
1474     unsigned DependentLatency;
1475
1476     /// Count the scheduled (issued) micro-ops that can be retired by
1477     /// time=CurrCycle assuming the first scheduled instr is retired at time=0.
1478     unsigned RetiredMOps;
1479
1480     // Count scheduled resources that have been executed. Resources are
1481     // considered executed if they become ready in the time that it takes to
1482     // saturate any resource including the one in question. Counts are scaled
1483     // for direct comparison with other resources. Counts can be compared with
1484     // MOps * getMicroOpFactor and Latency * getLatencyFactor.
1485     SmallVector<unsigned, 16> ExecutedResCounts;
1486
1487     /// Cache the max count for a single resource.
1488     unsigned MaxExecutedResCount;
1489
1490     // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
1491     unsigned ZoneCritResIdx;
1492
1493     // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
1494     bool IsResourceLimited;
1495
1496     // Record the highest cycle at which each resource has been reserved by a
1497     // scheduled instruction.
1498     SmallVector<unsigned, 16> ReservedCycles;
1499
1500 #ifndef NDEBUG
1501     // Remember the greatest operand latency as an upper bound on the number of
1502     // times we should retry the pending queue because of a hazard.
1503     unsigned MaxObservedLatency;
1504 #endif
1505
1506     void reset() {
1507       // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1508       // Destroying and reconstructing it is very expensive though. So keep
1509       // invalid, placeholder HazardRecs.
1510       if (HazardRec && HazardRec->isEnabled()) {
1511         delete HazardRec;
1512         HazardRec = 0;
1513       }
1514       Available.clear();
1515       Pending.clear();
1516       CheckPending = false;
1517       NextSUs.clear();
1518       CurrCycle = 0;
1519       CurrMOps = 0;
1520       MinReadyCycle = UINT_MAX;
1521       ExpectedLatency = 0;
1522       DependentLatency = 0;
1523       RetiredMOps = 0;
1524       MaxExecutedResCount = 0;
1525       ZoneCritResIdx = 0;
1526       IsResourceLimited = false;
1527       ReservedCycles.clear();
1528 #ifndef NDEBUG
1529       MaxObservedLatency = 0;
1530 #endif
1531       // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1532       ExecutedResCounts.resize(1);
1533       assert(!ExecutedResCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1534     }
1535
1536     /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
1537     /// PendingFlag set.
1538     SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
1539       DAG(0), SchedModel(0), Rem(0), Available(ID, Name+".A"),
1540       Pending(ID << GenericScheduler::LogMaxQID, Name+".P"),
1541       HazardRec(0) {
1542       reset();
1543     }
1544
1545     ~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1546
1547     void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
1548               SchedRemainder *rem);
1549
1550     bool isTop() const {
1551       return Available.getID() == GenericScheduler::TopQID;
1552     }
1553
1554 #ifndef NDEBUG
1555     const char *getResourceName(unsigned PIdx) {
1556       if (!PIdx)
1557         return "MOps";
1558       return SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name;
1559     }
1560 #endif
1561
1562     /// Get the number of latency cycles "covered" by the scheduled
1563     /// instructions. This is the larger of the critical path within the zone
1564     /// and the number of cycles required to issue the instructions.
1565     unsigned getScheduledLatency() const {
1566       return std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1567     }
1568
1569     unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
1570       return isTop() ? SU->getHeight() : SU->getDepth();
1571     }
1572
1573     unsigned getResourceCount(unsigned ResIdx) const {
1574       return ExecutedResCounts[ResIdx];
1575     }
1576
1577     /// Get the scaled count of scheduled micro-ops and resources, including
1578     /// executed resources.
1579     unsigned getCriticalCount() const {
1580       if (!ZoneCritResIdx)
1581         return RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
1582       return getResourceCount(ZoneCritResIdx);
1583     }
1584
1585     /// Get a scaled count for the minimum execution time of the scheduled
1586     /// micro-ops that are ready to execute by getExecutedCount. Notice the
1587     /// feedback loop.
1588     unsigned getExecutedCount() const {
1589       return std::max(CurrCycle * SchedModel->getLatencyFactor(),
1590                       MaxExecutedResCount);
1591     }
1592
1593     /// Get the difference between the given SUnit's ready time and the current
1594     /// cycle.
1595     unsigned getLatencyStallCycles(SUnit *SU);
1596
1597     unsigned getNextResourceCycle(unsigned PIdx, unsigned Cycles);
1598
1599     bool checkHazard(SUnit *SU);
1600
1601     unsigned findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs);
1602
1603     unsigned getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx);
1604
1605     void setPolicy(CandPolicy &Policy, SchedBoundary &OtherZone);
1606
1607     void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
1608
1609     void bumpCycle(unsigned NextCycle);
1610
1611     void incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count);
1612
1613     unsigned countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned ReadyCycle);
1614
1615     void bumpNode(SUnit *SU);
1616
1617     void releasePending();
1618
1619     void removeReady(SUnit *SU);
1620
1621     SUnit *pickOnlyChoice();
1622
1623 #ifndef NDEBUG
1624     void dumpScheduledState();
1625 #endif
1626   };
1627
1628 private:
1629   const MachineSchedContext *Context;
1630   ScheduleDAGMI *DAG;
1631   const TargetSchedModel *SchedModel;
1632   const TargetRegisterInfo *TRI;
1633
1634   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1635   SchedRemainder Rem;
1636   SchedBoundary Top;
1637   SchedBoundary Bot;
1638
1639   MachineSchedPolicy RegionPolicy;
1640 public:
1641   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
1642   enum {
1643     TopQID = 1,
1644     BotQID = 2,
1645     LogMaxQID = 2
1646   };
1647
1648   GenericScheduler(const MachineSchedContext *C):
1649     Context(C), DAG(0), SchedModel(0), TRI(0),
1650     Top(TopQID, "TopQ"), Bot(BotQID, "BotQ") {}
1651
1652   virtual void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1653                           MachineBasicBlock::iterator End,
1654                           unsigned NumRegionInstrs);
1655
1656   bool shouldTrackPressure() const { return RegionPolicy.ShouldTrackPressure; }
1657
1658   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1659
1660   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1661
1662   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1663
1664   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU);
1665
1666   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU);
1667
1668   virtual void registerRoots();
1669
1670 protected:
1671   void checkAcyclicLatency();
1672
1673   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1674                     SchedCandidate &TryCand,
1675                     SchedBoundary &Zone,
1676                     const RegPressureTracker &RPTracker,
1677                     RegPressureTracker &TempTracker);
1678
1679   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
1680
1681   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1682                          const RegPressureTracker &RPTracker,
1683                          SchedCandidate &Candidate);
1684
1685   void reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop);
1686
1687 #ifndef NDEBUG
1688   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
1689 #endif
1690 };
1691 } // namespace
1692
1693 void GenericScheduler::SchedRemainder::
1694 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1695   reset();
1696   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1697     return;
1698   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1699   for (std::vector<SUnit>::iterator
1700          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1701     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1702     RemIssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC)
1703       * SchedModel->getMicroOpFactor();
1704     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1705            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1706            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1707       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1708       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1709       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1710     }
1711   }
1712 }
1713
1714 void GenericScheduler::SchedBoundary::
1715 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1716   reset();
1717   DAG = dag;
1718   SchedModel = smodel;
1719   Rem = rem;
1720   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1721     ExecutedResCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1722     ReservedCycles.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds(), InvalidCycle);
1723   }
1724 }
1725
1726 /// Initialize the per-region scheduling policy.
1727 void GenericScheduler::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1728                                      MachineBasicBlock::iterator End,
1729                                      unsigned NumRegionInstrs) {
1730   const TargetMachine &TM = Context->MF->getTarget();
1731
1732   // Avoid setting up the register pressure tracker for small regions to save
1733   // compile time. As a rough heuristic, only track pressure when the number of
1734   // schedulable instructions exceeds half the integer register file.
1735   unsigned NIntRegs = Context->RegClassInfo->getNumAllocatableRegs(
1736     TM.getTargetLowering()->getRegClassFor(MVT::i32));
1737
1738   RegionPolicy.ShouldTrackPressure = NumRegionInstrs > (NIntRegs / 2);
1739
1740   // For generic targets, we default to bottom-up, because it's simpler and more
1741   // compile-time optimizations have been implemented in that direction.
1742   RegionPolicy.OnlyBottomUp = true;
1743
1744   // Allow the subtarget to override default policy.
1745   const TargetSubtargetInfo &ST = TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
1746   ST.overrideSchedPolicy(RegionPolicy, Begin, End, NumRegionInstrs);
1747
1748   // After subtarget overrides, apply command line options.
1749   if (!EnableRegPressure)
1750     RegionPolicy.ShouldTrackPressure = false;
1751
1752   // Check -misched-topdown/bottomup can force or unforce scheduling direction.
1753   // e.g. -misched-bottomup=false allows scheduling in both directions.
1754   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
1755          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
1756   if (ForceBottomUp.getNumOccurrences() > 0) {
1757     RegionPolicy.OnlyBottomUp = ForceBottomUp;
1758     if (RegionPolicy.OnlyBottomUp)
1759       RegionPolicy.OnlyTopDown = false;
1760   }
1761   if (ForceTopDown.getNumOccurrences() > 0) {
1762     RegionPolicy.OnlyTopDown = ForceTopDown;
1763     if (RegionPolicy.OnlyTopDown)
1764       RegionPolicy.OnlyBottomUp = false;
1765   }
1766 }
1767
1768 void GenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
1769   DAG = dag;
1770   SchedModel = DAG->getSchedModel();
1771   TRI = DAG->TRI;
1772
1773   Rem.init(DAG, SchedModel);
1774   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1775   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1776
1777   // Initialize resource counts.
1778
1779   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
1780   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
1781   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
1782   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
1783   if (!Top.HazardRec) {
1784     Top.HazardRec =
1785       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1786   }
1787   if (!Bot.HazardRec) {
1788     Bot.HazardRec =
1789       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1790   }
1791 }
1792
1793 void GenericScheduler::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1794   if (SU->isScheduled)
1795     return;
1796
1797   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1798        I != E; ++I) {
1799     if (I->isWeak())
1800       continue;
1801     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1802     unsigned Latency = I->getLatency();
1803 #ifndef NDEBUG
1804     Top.MaxObservedLatency = std::max(Latency, Top.MaxObservedLatency);
1805 #endif
1806     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + Latency)
1807       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + Latency;
1808   }
1809   Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1810 }
1811
1812 void GenericScheduler::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1813   if (SU->isScheduled)
1814     return;
1815
1816   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1817
1818   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1819        I != E; ++I) {
1820     if (I->isWeak())
1821       continue;
1822     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1823     unsigned Latency = I->getLatency();
1824 #ifndef NDEBUG
1825     Bot.MaxObservedLatency = std::max(Latency, Bot.MaxObservedLatency);
1826 #endif
1827     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + Latency)
1828       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + Latency;
1829   }
1830   Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1831 }
1832
1833 /// Set IsAcyclicLatencyLimited if the acyclic path is longer than the cyclic
1834 /// critical path by more cycles than it takes to drain the instruction buffer.
1835 /// We estimate an upper bounds on in-flight instructions as:
1836 ///
1837 /// CyclesPerIteration = max( CyclicPath, Loop-Resource-Height )
1838 /// InFlightIterations = AcyclicPath / CyclesPerIteration
1839 /// InFlightResources = InFlightIterations * LoopResources
1840 ///
1841 /// TODO: Check execution resources in addition to IssueCount.
1842 void GenericScheduler::checkAcyclicLatency() {
1843   if (Rem.CyclicCritPath == 0 || Rem.CyclicCritPath >= Rem.CriticalPath)
1844     return;
1845
1846   // Scaled number of cycles per loop iteration.
1847   unsigned IterCount =
1848     std::max(Rem.CyclicCritPath * SchedModel->getLatencyFactor(),
1849              Rem.RemIssueCount);
1850   // Scaled acyclic critical path.
1851   unsigned AcyclicCount = Rem.CriticalPath * SchedModel->getLatencyFactor();
1852   // InFlightCount = (AcyclicPath / IterCycles) * InstrPerLoop
1853   unsigned InFlightCount =
1854     (AcyclicCount * Rem.RemIssueCount + IterCount-1) / IterCount;
1855   unsigned BufferLimit =
1856     SchedModel->getMicroOpBufferSize() * SchedModel->getMicroOpFactor();
1857
1858   Rem.IsAcyclicLatencyLimited = InFlightCount > BufferLimit;
1859
1860   DEBUG(dbgs() << "IssueCycles="
1861         << Rem.RemIssueCount / SchedModel->getLatencyFactor() << "c "
1862         << "IterCycles=" << IterCount / SchedModel->getLatencyFactor()
1863         << "c NumIters=" << (AcyclicCount + IterCount-1) / IterCount
1864         << " InFlight=" << InFlightCount / SchedModel->getMicroOpFactor()
1865         << "m BufferLim=" << SchedModel->getMicroOpBufferSize() << "m\n";
1866         if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited)
1867           dbgs() << "  ACYCLIC LATENCY LIMIT\n");
1868 }
1869
1870 void GenericScheduler::registerRoots() {
1871   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
1872
1873   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
1874   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
1875          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
1876     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
1877       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
1878   }
1879   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
1880
1881   if (EnableCyclicPath) {
1882     Rem.CyclicCritPath = DAG->computeCyclicCriticalPath();
1883     checkAcyclicLatency();
1884   }
1885 }
1886
1887 /// Compute the stall cycles based on this SUnit's ready time. Heuristics treat
1888 /// these "soft stalls" differently than the hard stall cycles based on CPU
1889 /// resources and computed by checkHazard(). A fully in-order model
1890 /// (MicroOpBufferSize==0) will not make use of this since instructions are not
1891 /// available for scheduling until they are ready. However, a weaker in-order
1892 /// model may use this for heuristics. For example, if a processor has in-order
1893 /// behavior when reading certain resources, this may come into play.
1894 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::getLatencyStallCycles(SUnit *SU) {
1895   if (!SU->isUnbuffered)
1896     return 0;
1897
1898   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
1899   if (ReadyCycle > CurrCycle)
1900     return ReadyCycle - CurrCycle;
1901   return 0;
1902 }
1903
1904 /// Compute the next cycle at which the given processor resource can be
1905 /// scheduled.
1906 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1907 getNextResourceCycle(unsigned PIdx, unsigned Cycles) {
1908   unsigned NextUnreserved = ReservedCycles[PIdx];
1909   // If this resource has never been used, always return cycle zero.
1910   if (NextUnreserved == InvalidCycle)
1911     return 0;
1912   // For bottom-up scheduling add the cycles needed for the current operation.
1913   if (!isTop())
1914     NextUnreserved += Cycles;
1915   return NextUnreserved;
1916 }
1917
1918 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1919 ///
1920 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1921 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1922 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1923 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1924 ///
1925 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1926 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1927 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1928 /// can dispatch per cycle.
1929 ///
1930 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1931 bool GenericScheduler::SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1932   if (HazardRec->isEnabled())
1933     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1934
1935   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1936   if ((CurrMOps > 0) && (CurrMOps + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1937     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1938           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1939     return true;
1940   }
1941   if (SchedModel->hasInstrSchedModel() && SU->hasReservedResource) {
1942     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1943     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1944            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1945            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1946       if (getNextResourceCycle(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles) > CurrCycle)
1947         return true;
1948     }
1949   }
1950   return false;
1951 }
1952
1953 // Find the unscheduled node in ReadySUs with the highest latency.
1954 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1955 findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs) {
1956   SUnit *LateSU = 0;
1957   unsigned RemLatency = 0;
1958   for (ArrayRef<SUnit*>::iterator I = ReadySUs.begin(), E = ReadySUs.end();
1959        I != E; ++I) {
1960     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1961     if (L > RemLatency) {
1962       RemLatency = L;
1963       LateSU = *I;
1964     }
1965   }
1966   if (LateSU) {
1967     DEBUG(dbgs() << Available.getName() << " RemLatency SU("
1968           << LateSU->NodeNum << ") " << RemLatency << "c\n");
1969   }
1970   return RemLatency;
1971 }
1972
1973 // Count resources in this zone and the remaining unscheduled
1974 // instruction. Return the max count, scaled. Set OtherCritIdx to the critical
1975 // resource index, or zero if the zone is issue limited.
1976 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1977 getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx) {
1978   OtherCritIdx = 0;
1979   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1980     return 0;
1981
1982   unsigned OtherCritCount = Rem->RemIssueCount
1983     + (RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor());
1984   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain MOps: "
1985         << OtherCritCount / SchedModel->getMicroOpFactor() << '\n');
1986   for (unsigned PIdx = 1, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1987        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1988     unsigned OtherCount = getResourceCount(PIdx) + Rem->RemainingCounts[PIdx];
1989     if (OtherCount > OtherCritCount) {
1990       OtherCritCount = OtherCount;
1991       OtherCritIdx = PIdx;
1992     }
1993   }
1994   if (OtherCritIdx) {
1995     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain CritRes: "
1996           << OtherCritCount / SchedModel->getResourceFactor(OtherCritIdx)
1997           << " " << getResourceName(OtherCritIdx) << "\n");
1998   }
1999   return OtherCritCount;
2000 }
2001
2002 /// Set the CandPolicy for this zone given the current resources and latencies
2003 /// inside and outside the zone.
2004 void GenericScheduler::SchedBoundary::setPolicy(CandPolicy &Policy,
2005                                                    SchedBoundary &OtherZone) {
2006   // Apply preemptive heuristics based on the the total latency and resources
2007   // inside and outside this zone. Potential stalls should be considered before
2008   // following this policy.
2009
2010   // Compute remaining latency. We need this both to determine whether the
2011   // overall schedule has become latency-limited and whether the instructions
2012   // outside this zone are resource or latency limited.
2013   //
2014   // The "dependent" latency is updated incrementally during scheduling as the
2015   // max height/depth of scheduled nodes minus the cycles since it was
2016   // scheduled:
2017   //   DLat = max (N.depth - (CurrCycle - N.ReadyCycle) for N in Zone
2018   //
2019   // The "independent" latency is the max ready queue depth:
2020   //   ILat = max N.depth for N in Available|Pending
2021   //
2022   // RemainingLatency is the greater of independent and dependent latency.
2023   unsigned RemLatency = DependentLatency;
2024   RemLatency = std::max(RemLatency, findMaxLatency(Available.elements()));
2025   RemLatency = std::max(RemLatency, findMaxLatency(Pending.elements()));
2026
2027   // Compute the critical resource outside the zone.
2028   unsigned OtherCritIdx;
2029   unsigned OtherCount = OtherZone.getOtherResourceCount(OtherCritIdx);
2030
2031   bool OtherResLimited = false;
2032   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2033     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2034     OtherResLimited = (int)(OtherCount - (RemLatency * LFactor)) > (int)LFactor;
2035   }
2036   if (!OtherResLimited && (RemLatency + CurrCycle > Rem->CriticalPath)) {
2037     Policy.ReduceLatency |= true;
2038     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " RemainingLatency "
2039           << RemLatency << " + " << CurrCycle << "c > CritPath "
2040           << Rem->CriticalPath << "\n");
2041   }
2042   // If the same resource is limiting inside and outside the zone, do nothing.
2043   if (ZoneCritResIdx == OtherCritIdx)
2044     return;
2045
2046   DEBUG(
2047     if (IsResourceLimited) {
2048       dbgs() << "  " << Available.getName() << " ResourceLimited: "
2049              << getResourceName(ZoneCritResIdx) << "\n";
2050     }
2051     if (OtherResLimited)
2052       dbgs() << "  RemainingLimit: " << getResourceName(OtherCritIdx) << "\n";
2053     if (!IsResourceLimited && !OtherResLimited)
2054       dbgs() << "  Latency limited both directions.\n");
2055
2056   if (IsResourceLimited && !Policy.ReduceResIdx)
2057     Policy.ReduceResIdx = ZoneCritResIdx;
2058
2059   if (OtherResLimited)
2060     Policy.DemandResIdx = OtherCritIdx;
2061 }
2062
2063 void GenericScheduler::SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU,
2064                                                      unsigned ReadyCycle) {
2065   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2066     MinReadyCycle = ReadyCycle;
2067
2068   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
2069   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
2070   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2071   if ((!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle) || checkHazard(SU))
2072     Pending.push(SU);
2073   else
2074     Available.push(SU);
2075
2076   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
2077   NextSUs.insert(SU);
2078 }
2079
2080 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
2081 void GenericScheduler::SchedBoundary::bumpCycle(unsigned NextCycle) {
2082   if (SchedModel->getMicroOpBufferSize() == 0) {
2083     assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
2084     if (MinReadyCycle > NextCycle)
2085       NextCycle = MinReadyCycle;
2086   }
2087   // Update the current micro-ops, which will issue in the next cycle.
2088   unsigned DecMOps = SchedModel->getIssueWidth() * (NextCycle - CurrCycle);
2089   CurrMOps = (CurrMOps <= DecMOps) ? 0 : CurrMOps - DecMOps;
2090
2091   // Decrement DependentLatency based on the next cycle.
2092   if ((NextCycle - CurrCycle) > DependentLatency)
2093     DependentLatency = 0;
2094   else
2095     DependentLatency -= (NextCycle - CurrCycle);
2096
2097   if (!HazardRec->isEnabled()) {
2098     // Bypass HazardRec virtual calls.
2099     CurrCycle = NextCycle;
2100   }
2101   else {
2102     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
2103     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
2104       if (isTop())
2105         HazardRec->AdvanceCycle();
2106       else
2107         HazardRec->RecedeCycle();
2108     }
2109   }
2110   CheckPending = true;
2111   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2112   IsResourceLimited =
2113     (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2114     > (int)LFactor;
2115
2116   DEBUG(dbgs() << "Cycle: " << CurrCycle << ' ' << Available.getName() << '\n');
2117 }
2118
2119 void GenericScheduler::SchedBoundary::incExecutedResources(unsigned PIdx,
2120                                                               unsigned Count) {
2121   ExecutedResCounts[PIdx] += Count;
2122   if (ExecutedResCounts[PIdx] > MaxExecutedResCount)
2123     MaxExecutedResCount = ExecutedResCounts[PIdx];
2124 }
2125
2126 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
2127 ///
2128 /// \param Cycles indicates the number of consecutive (non-pipelined) cycles
2129 /// during which this resource is consumed.
2130 ///
2131 /// \return the next cycle at which the instruction may execute without
2132 /// oversubscribing resources.
2133 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
2134 countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned NextCycle) {
2135   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
2136   unsigned Count = Factor * Cycles;
2137   DEBUG(dbgs() << "  " << getResourceName(PIdx)
2138         << " +" << Cycles << "x" << Factor << "u\n");
2139
2140   // Update Executed resources counts.
2141   incExecutedResources(PIdx, Count);
2142   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
2143   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
2144
2145   // Check if this resource exceeds the current critical resource. If so, it
2146   // becomes the critical resource.
2147   if (ZoneCritResIdx != PIdx && (getResourceCount(PIdx) > getCriticalCount())) {
2148     ZoneCritResIdx = PIdx;
2149     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
2150           << getResourceName(PIdx) << ": "
2151           << getResourceCount(PIdx) / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2152   }
2153   // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
2154   unsigned NextAvailable = getNextResourceCycle(PIdx, Cycles);
2155   if (NextAvailable > CurrCycle) {
2156     DEBUG(dbgs() << "  Resource conflict: "
2157           << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name << " reserved until @"
2158           << NextAvailable << "\n");
2159   }
2160   return NextAvailable;
2161 }
2162
2163 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
2164 void GenericScheduler::SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
2165   // Update the reservation table.
2166   if (HazardRec->isEnabled()) {
2167     if (!isTop() && SU->isCall) {
2168       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
2169       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
2170       HazardRec->Reset();
2171     }
2172     HazardRec->EmitInstruction(SU);
2173   }
2174   // checkHazard should prevent scheduling multiple instructions per cycle that
2175   // exceed the issue width.
2176   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2177   unsigned IncMOps = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
2178   assert(
2179       (CurrMOps == 0 || (CurrMOps + IncMOps) <= SchedModel->getIssueWidth()) &&
2180       "Cannot schedule this instruction's MicroOps in the current cycle.");
2181
2182   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
2183   DEBUG(dbgs() << "  Ready @" << ReadyCycle << "c\n");
2184
2185   unsigned NextCycle = CurrCycle;
2186   switch (SchedModel->getMicroOpBufferSize()) {
2187   case 0:
2188     assert(ReadyCycle <= CurrCycle && "Broken PendingQueue");
2189     break;
2190   case 1:
2191     if (ReadyCycle > NextCycle) {
2192       NextCycle = ReadyCycle;
2193       DEBUG(dbgs() << "  *** Stall until: " << ReadyCycle << "\n");
2194     }
2195     break;
2196   default:
2197     // We don't currently model the OOO reorder buffer, so consider all
2198     // scheduled MOps to be "retired". We do loosely model in-order resource
2199     // latency. If this instruction uses an in-order resource, account for any
2200     // likely stall cycles.
2201     if (SU->isUnbuffered && ReadyCycle > NextCycle)
2202       NextCycle = ReadyCycle;
2203     break;
2204   }
2205   RetiredMOps += IncMOps;
2206
2207   // Update resource counts and critical resource.
2208   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2209     unsigned DecRemIssue = IncMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2210     assert(Rem->RemIssueCount >= DecRemIssue && "MOps double counted");
2211     Rem->RemIssueCount -= DecRemIssue;
2212     if (ZoneCritResIdx) {
2213       // Scale scheduled micro-ops for comparing with the critical resource.
2214       unsigned ScaledMOps =
2215         RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2216
2217       // If scaled micro-ops are now more than the previous critical resource by
2218       // a full cycle, then micro-ops issue becomes critical.
2219       if ((int)(ScaledMOps - getResourceCount(ZoneCritResIdx))
2220           >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
2221         ZoneCritResIdx = 0;
2222         DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource NumMicroOps: "
2223               << ScaledMOps / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2224       }
2225     }
2226     for (TargetSchedModel::ProcResIter
2227            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2228            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2229       unsigned RCycle =
2230         countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles, NextCycle);
2231       if (RCycle > NextCycle)
2232         NextCycle = RCycle;
2233     }
2234     if (SU->hasReservedResource) {
2235       // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
2236       // For top-down scheduling, this is the cycle in which we schedule this
2237       // instruction plus the number of cycles the operations reserves the
2238       // resource. For bottom-up is it simply the instruction's cycle.
2239       for (TargetSchedModel::ProcResIter
2240              PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2241              PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2242         unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
2243         if (SchedModel->getProcResource(PIdx)->BufferSize == 0)
2244           ReservedCycles[PIdx] = isTop() ? NextCycle + PI->Cycles : NextCycle;
2245       }
2246     }
2247   }
2248   // Update ExpectedLatency and DependentLatency.
2249   unsigned &TopLatency = isTop() ? ExpectedLatency : DependentLatency;
2250   unsigned &BotLatency = isTop() ? DependentLatency : ExpectedLatency;
2251   if (SU->getDepth() > TopLatency) {
2252     TopLatency = SU->getDepth();
2253     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2254           << " TopLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << TopLatency << "c\n");
2255   }
2256   if (SU->getHeight() > BotLatency) {
2257     BotLatency = SU->getHeight();
2258     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2259           << " BotLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << BotLatency << "c\n");
2260   }
2261   // If we stall for any reason, bump the cycle.
2262   if (NextCycle > CurrCycle) {
2263     bumpCycle(NextCycle);
2264   }
2265   else {
2266     // After updating ZoneCritResIdx and ExpectedLatency, check if we're
2267     // resource limited. If a stall occured, bumpCycle does this.
2268     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2269     IsResourceLimited =
2270       (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2271       > (int)LFactor;
2272   }
2273   // Update CurrMOps after calling bumpCycle to handle stalls, since bumpCycle
2274   // resets CurrMOps. Loop to handle instructions with more MOps than issue in
2275   // one cycle.  Since we commonly reach the max MOps here, opportunistically
2276   // bump the cycle to avoid uselessly checking everything in the readyQ.
2277   CurrMOps += IncMOps;
2278   while (CurrMOps >= SchedModel->getIssueWidth()) {
2279     bumpCycle(++NextCycle);
2280     DEBUG(dbgs() << "  *** Max MOps " << CurrMOps
2281           << " at cycle " << CurrCycle << '\n');
2282   }
2283   DEBUG(dumpScheduledState());
2284 }
2285
2286 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
2287 /// visible to heuristics.
2288 void GenericScheduler::SchedBoundary::releasePending() {
2289   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
2290   if (Available.empty())
2291     MinReadyCycle = UINT_MAX;
2292
2293   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
2294   // so, add them to the available queue.
2295   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2296   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
2297     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
2298     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
2299
2300     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2301       MinReadyCycle = ReadyCycle;
2302
2303     if (!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle)
2304       continue;
2305
2306     if (checkHazard(SU))
2307       continue;
2308
2309     Available.push(SU);
2310     Pending.remove(Pending.begin()+i);
2311     --i; --e;
2312   }
2313   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
2314   CheckPending = false;
2315 }
2316
2317 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
2318 void GenericScheduler::SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
2319   if (Available.isInQueue(SU))
2320     Available.remove(Available.find(SU));
2321   else {
2322     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
2323     Pending.remove(Pending.find(SU));
2324   }
2325 }
2326
2327 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
2328 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
2329 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
2330 SUnit *GenericScheduler::SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
2331   if (CheckPending)
2332     releasePending();
2333
2334   if (CurrMOps > 0) {
2335     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
2336     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
2337       if (checkHazard(*I)) {
2338         Pending.push(*I);
2339         I = Available.remove(I);
2340         continue;
2341       }
2342       ++I;
2343     }
2344   }
2345   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
2346     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxObservedLatency) &&
2347            "permanent hazard"); (void)i;
2348     bumpCycle(CurrCycle + 1);
2349     releasePending();
2350   }
2351   if (Available.size() == 1)
2352     return *Available.begin();
2353   return NULL;
2354 }
2355
2356 #ifndef NDEBUG
2357 // This is useful information to dump after bumpNode.
2358 // Note that the Queue contents are more useful before pickNodeFromQueue.
2359 void GenericScheduler::SchedBoundary::dumpScheduledState() {
2360   unsigned ResFactor;
2361   unsigned ResCount;
2362   if (ZoneCritResIdx) {
2363     ResFactor = SchedModel->getResourceFactor(ZoneCritResIdx);
2364     ResCount = getResourceCount(ZoneCritResIdx);
2365   }
2366   else {
2367     ResFactor = SchedModel->getMicroOpFactor();
2368     ResCount = RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2369   }
2370   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2371   dbgs() << Available.getName() << " @" << CurrCycle << "c\n"
2372          << "  Retired: " << RetiredMOps;
2373   dbgs() << "\n  Executed: " << getExecutedCount() / LFactor << "c";
2374   dbgs() << "\n  Critical: " << ResCount / LFactor << "c, "
2375          << ResCount / ResFactor << " " << getResourceName(ZoneCritResIdx)
2376          << "\n  ExpectedLatency: " << ExpectedLatency << "c\n"
2377          << (IsResourceLimited ? "  - Resource" : "  - Latency")
2378          << " limited.\n";
2379 }
2380 #endif
2381
2382 void GenericScheduler::SchedCandidate::
2383 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
2384                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
2385   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
2386     return;
2387
2388   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2389   for (TargetSchedModel::ProcResIter
2390          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2391          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2392     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
2393       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
2394     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
2395       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
2396   }
2397 }
2398
2399
2400 /// Return true if this heuristic determines order.
2401 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
2402                     GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2403                     GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2404                     GenericScheduler::CandReason Reason) {
2405   if (TryVal < CandVal) {
2406     TryCand.Reason = Reason;
2407     return true;
2408   }
2409   if (TryVal > CandVal) {
2410     if (Cand.Reason > Reason)
2411       Cand.Reason = Reason;
2412     return true;
2413   }
2414   Cand.setRepeat(Reason);
2415   return false;
2416 }
2417
2418 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
2419                        GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2420                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2421                        GenericScheduler::CandReason Reason) {
2422   if (TryVal > CandVal) {
2423     TryCand.Reason = Reason;
2424     return true;
2425   }
2426   if (TryVal < CandVal) {
2427     if (Cand.Reason > Reason)
2428       Cand.Reason = Reason;
2429     return true;
2430   }
2431   Cand.setRepeat(Reason);
2432   return false;
2433 }
2434
2435 static bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
2436                         const PressureChange &CandP,
2437                         GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2438                         GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2439                         GenericScheduler::CandReason Reason) {
2440   int TryRank = TryP.getPSetOrMax();
2441   int CandRank = CandP.getPSetOrMax();
2442   // If both candidates affect the same set, go with the smallest increase.
2443   if (TryRank == CandRank) {
2444     return tryLess(TryP.getUnitInc(), CandP.getUnitInc(), TryCand, Cand,
2445                    Reason);
2446   }
2447   // If one candidate decreases and the other increases, go with it.
2448   // Invalid candidates have UnitInc==0.
2449   if (tryLess(TryP.getUnitInc() < 0, CandP.getUnitInc() < 0, TryCand, Cand,
2450               Reason)) {
2451     return true;
2452   }
2453   // If the candidates are decreasing pressure, reverse priority.
2454   if (TryP.getUnitInc() < 0)
2455     std::swap(TryRank, CandRank);
2456   return tryGreater(TryRank, CandRank, TryCand, Cand, Reason);
2457 }
2458
2459 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
2460   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
2461 }
2462
2463 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
2464 /// their physreg def/use.
2465 ///
2466 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
2467 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
2468 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
2469 /// regalloc has support for parallel copies.
2470 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
2471   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
2472   if (!MI->isCopy())
2473     return 0;
2474
2475   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
2476   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
2477   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
2478   // schedule the copy.
2479   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2480         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
2481     return 1;
2482   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
2483   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
2484   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
2485   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2486         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
2487     return AtBoundary ? -1 : 1;
2488   return 0;
2489 }
2490
2491 static bool tryLatency(GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2492                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2493                        GenericScheduler::SchedBoundary &Zone) {
2494   if (Zone.isTop()) {
2495     if (Cand.SU->getDepth() > Zone.getScheduledLatency()) {
2496       if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2497                   TryCand, Cand, GenericScheduler::TopDepthReduce))
2498         return true;
2499     }
2500     if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2501                    TryCand, Cand, GenericScheduler::TopPathReduce))
2502       return true;
2503   }
2504   else {
2505     if (Cand.SU->getHeight() > Zone.getScheduledLatency()) {
2506       if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2507                   TryCand, Cand, GenericScheduler::BotHeightReduce))
2508         return true;
2509     }
2510     if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2511                    TryCand, Cand, GenericScheduler::BotPathReduce))
2512       return true;
2513   }
2514   return false;
2515 }
2516
2517 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
2518 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
2519 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
2520 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
2521 /// statistically analyze.
2522 ///
2523 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
2524 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
2525 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
2526 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
2527 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
2528 void GenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
2529                                     SchedCandidate &TryCand,
2530                                     SchedBoundary &Zone,
2531                                     const RegPressureTracker &RPTracker,
2532                                     RegPressureTracker &TempTracker) {
2533
2534   if (DAG->isTrackingPressure()) {
2535     // Always initialize TryCand's RPDelta.
2536     if (Zone.isTop()) {
2537       TempTracker.getMaxDownwardPressureDelta(
2538         TryCand.SU->getInstr(),
2539         TryCand.RPDelta,
2540         DAG->getRegionCriticalPSets(),
2541         DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2542     }
2543     else {
2544       if (VerifyScheduling) {
2545         TempTracker.getMaxUpwardPressureDelta(
2546           TryCand.SU->getInstr(),
2547           &DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2548           TryCand.RPDelta,
2549           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2550           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2551       }
2552       else {
2553         RPTracker.getUpwardPressureDelta(
2554           TryCand.SU->getInstr(),
2555           DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2556           TryCand.RPDelta,
2557           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2558           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2559       }
2560     }
2561   }
2562   DEBUG(if (TryCand.RPDelta.Excess.isValid())
2563           dbgs() << "  SU(" << TryCand.SU->NodeNum << ") "
2564                  << TRI->getRegPressureSetName(TryCand.RPDelta.Excess.getPSet())
2565                  << ":" << TryCand.RPDelta.Excess.getUnitInc() << "\n");
2566
2567   // Initialize the candidate if needed.
2568   if (!Cand.isValid()) {
2569     TryCand.Reason = NodeOrder;
2570     return;
2571   }
2572
2573   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2574                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
2575                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
2576     return;
2577
2578   // Avoid exceeding the target's limit. If signed PSetID is negative, it is
2579   // invalid; convert it to INT_MAX to give it lowest priority.
2580   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.Excess,
2581                                                Cand.RPDelta.Excess,
2582                                                TryCand, Cand, RegExcess))
2583     return;
2584
2585   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2586   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CriticalMax,
2587                                                Cand.RPDelta.CriticalMax,
2588                                                TryCand, Cand, RegCritical))
2589     return;
2590
2591   // For loops that are acyclic path limited, aggressively schedule for latency.
2592   // This can result in very long dependence chains scheduled in sequence, so
2593   // once every cycle (when CurrMOps == 0), switch to normal heuristics.
2594   if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited && !Zone.CurrMOps
2595       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone))
2596     return;
2597
2598   // Prioritize instructions that read unbuffered resources by stall cycles.
2599   if (tryLess(Zone.getLatencyStallCycles(TryCand.SU),
2600               Zone.getLatencyStallCycles(Cand.SU), TryCand, Cand, Stall))
2601     return;
2602
2603   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
2604   // optimizations which may reduce resource requirements.
2605   //
2606   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
2607   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
2608   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
2609   const SUnit *NextClusterSU =
2610     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
2611   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
2612                  TryCand, Cand, Cluster))
2613     return;
2614
2615   // Weak edges are for clustering and other constraints.
2616   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2617               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
2618               TryCand, Cand, Weak)) {
2619     return;
2620   }
2621   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2622   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CurrentMax,
2623                                                Cand.RPDelta.CurrentMax,
2624                                                TryCand, Cand, RegMax))
2625     return;
2626
2627   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
2628   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2629   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
2630               TryCand, Cand, ResourceReduce))
2631     return;
2632   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
2633                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
2634                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
2635     return;
2636
2637   // Avoid serializing long latency dependence chains.
2638   // For acyclic path limited loops, latency was already checked above.
2639   if (Cand.Policy.ReduceLatency && !Rem.IsAcyclicLatencyLimited
2640       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone)) {
2641     return;
2642   }
2643
2644   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
2645   // local pressure avoidance strategy that also makes the machine code
2646   // readable.
2647   if (tryGreater(Zone.NextSUs.count(TryCand.SU), Zone.NextSUs.count(Cand.SU),
2648                  TryCand, Cand, NextDefUse))
2649     return;
2650
2651   // Fall through to original instruction order.
2652   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
2653       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
2654     TryCand.Reason = NodeOrder;
2655   }
2656 }
2657
2658 #ifndef NDEBUG
2659 const char *GenericScheduler::getReasonStr(
2660   GenericScheduler::CandReason Reason) {
2661   switch (Reason) {
2662   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2663   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
2664   case RegExcess:      return "REG-EXCESS";
2665   case RegCritical:    return "REG-CRIT  ";
2666   case Stall:          return "STALL     ";
2667   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2668   case Weak:           return "WEAK      ";
2669   case RegMax:         return "REG-MAX   ";
2670   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2671   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2672   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2673   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2674   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2675   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2676   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2677   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2678   };
2679   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2680 }
2681
2682 void GenericScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2683   PressureChange P;
2684   unsigned ResIdx = 0;
2685   unsigned Latency = 0;
2686   switch (Cand.Reason) {
2687   default:
2688     break;
2689   case RegExcess:
2690     P = Cand.RPDelta.Excess;
2691     break;
2692   case RegCritical:
2693     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2694     break;
2695   case RegMax:
2696     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2697     break;
2698   case ResourceReduce:
2699     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2700     break;
2701   case ResourceDemand:
2702     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2703     break;
2704   case TopDepthReduce:
2705     Latency = Cand.SU->getDepth();
2706     break;
2707   case TopPathReduce:
2708     Latency = Cand.SU->getHeight();
2709     break;
2710   case BotHeightReduce:
2711     Latency = Cand.SU->getHeight();
2712     break;
2713   case BotPathReduce:
2714     Latency = Cand.SU->getDepth();
2715     break;
2716   }
2717   dbgs() << "  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2718   if (P.isValid())
2719     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.getPSet())
2720            << ":" << P.getUnitInc() << " ";
2721   else
2722     dbgs() << "      ";
2723   if (ResIdx)
2724     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2725   else
2726     dbgs() << "         ";
2727   if (Latency)
2728     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2729   else
2730     dbgs() << "          ";
2731   dbgs() << '\n';
2732 }
2733 #endif
2734
2735 /// Pick the best candidate from the queue.
2736 ///
2737 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
2738 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
2739 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
2740 void GenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2741                                          const RegPressureTracker &RPTracker,
2742                                          SchedCandidate &Cand) {
2743   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
2744
2745   DEBUG(Q.dump());
2746
2747   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
2748   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
2749
2750   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
2751
2752     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
2753     TryCand.SU = *I;
2754     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
2755     if (TryCand.Reason != NoCand) {
2756       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
2757       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
2758         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2759       Cand.setBest(TryCand);
2760       DEBUG(traceCandidate(Cand));
2761     }
2762   }
2763 }
2764
2765 static void tracePick(const GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2766                       bool IsTop) {
2767   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2768         << GenericScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
2769 }
2770
2771 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2772 SUnit *GenericScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2773   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2774   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2775   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2776     IsTopNode = false;
2777     DEBUG(dbgs() << "Pick Bot NOCAND\n");
2778     return SU;
2779   }
2780   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2781     IsTopNode = true;
2782     DEBUG(dbgs() << "Pick Top NOCAND\n");
2783     return SU;
2784   }
2785   CandPolicy NoPolicy;
2786   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2787   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2788   Bot.setPolicy(BotCand.Policy, Top);
2789   Top.setPolicy(TopCand.Policy, Bot);
2790
2791   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2792   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2793   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2794
2795   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2796   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2797   //
2798   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2799   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2800   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2801   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2802   if ((BotCand.Reason == RegExcess && !BotCand.isRepeat(RegExcess))
2803       || (BotCand.Reason == RegCritical
2804           && !BotCand.isRepeat(RegCritical)))
2805   {
2806     IsTopNode = false;
2807     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2808     return BotCand.SU;
2809   }
2810   // Check if the top Q has a better candidate.
2811   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2812   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2813
2814   // Choose the queue with the most important (lowest enum) reason.
2815   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2816     IsTopNode = true;
2817     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2818     return TopCand.SU;
2819   }
2820   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2821   IsTopNode = false;
2822   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2823   return BotCand.SU;
2824 }
2825
2826 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2827 SUnit *GenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2828   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2829     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2830            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2831     return NULL;
2832   }
2833   SUnit *SU;
2834   do {
2835     if (RegionPolicy.OnlyTopDown) {
2836       SU = Top.pickOnlyChoice();
2837       if (!SU) {
2838         CandPolicy NoPolicy;
2839         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2840         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2841         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2842         tracePick(TopCand, true);
2843         SU = TopCand.SU;
2844       }
2845       IsTopNode = true;
2846     }
2847     else if (RegionPolicy.OnlyBottomUp) {
2848       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2849       if (!SU) {
2850         CandPolicy NoPolicy;
2851         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2852         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2853         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2854         tracePick(BotCand, false);
2855         SU = BotCand.SU;
2856       }
2857       IsTopNode = false;
2858     }
2859     else {
2860       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2861     }
2862   } while (SU->isScheduled);
2863
2864   if (SU->isTopReady())
2865     Top.removeReady(SU);
2866   if (SU->isBottomReady())
2867     Bot.removeReady(SU);
2868
2869   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
2870   return SU;
2871 }
2872
2873 void GenericScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2874
2875   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2876   if (!isTop)
2877     ++InsertPos;
2878   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2879
2880   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2881   // them just above the scheduled instruction.
2882   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2883        I != E; ++I) {
2884     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2885       continue;
2886     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2887     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2888       continue;
2889     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2890     if (!Copy->isCopy())
2891       continue;
2892     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2893           I->getSUnit()->dump(DAG));
2894     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2895   }
2896 }
2897
2898 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2899 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2900 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2901 ///
2902 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2903 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2904 void GenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2905   if (IsTopNode) {
2906     SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.CurrCycle);
2907     Top.bumpNode(SU);
2908     if (SU->hasPhysRegUses)
2909       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2910   }
2911   else {
2912     SU->BotReadyCycle = std::max(SU->BotReadyCycle, Bot.CurrCycle);
2913     Bot.bumpNode(SU);
2914     if (SU->hasPhysRegDefs)
2915       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2916   }
2917 }
2918
2919 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2920 /// default scheduler if the target does not set a default.
2921 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C) {
2922   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new GenericScheduler(C));
2923   // Register DAG post-processors.
2924   //
2925   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
2926   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
2927   // the interesting nodes in one pass.
2928   DAG->addMutation(new CopyConstrain(DAG->TII, DAG->TRI));
2929   if (EnableLoadCluster && DAG->TII->enableClusterLoads())
2930     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2931   if (EnableMacroFusion)
2932     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2933   return DAG;
2934 }
2935 static MachineSchedRegistry
2936 GenericSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2937                      createGenericSched);
2938
2939 //===----------------------------------------------------------------------===//
2940 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2941 //===----------------------------------------------------------------------===//
2942
2943 namespace {
2944 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2945 struct ILPOrder {
2946   const SchedDFSResult *DFSResult;
2947   const BitVector *ScheduledTrees;
2948   bool MaximizeILP;
2949
2950   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2951
2952   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2953   ///
2954   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2955   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2956     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2957     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2958     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2959       // Unscheduled trees have lower priority.
2960       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2961         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2962
2963       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2964       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2965           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2966         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2967           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2968       }
2969     }
2970     if (MaximizeILP)
2971       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2972     else
2973       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2974   }
2975 };
2976
2977 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2978 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2979   ScheduleDAGMI *DAG;
2980   ILPOrder Cmp;
2981
2982   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2983 public:
2984   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2985
2986   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2987     DAG = dag;
2988     DAG->computeDFSResult();
2989     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2990     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2991     ReadyQ.clear();
2992   }
2993
2994   virtual void registerRoots() {
2995     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2996     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2997   }
2998
2999   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
3000   /// -----------------------------------------
3001
3002   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
3003   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
3004     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
3005     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3006     SUnit *SU = ReadyQ.back();
3007     ReadyQ.pop_back();
3008     IsTopNode = false;
3009     DEBUG(dbgs() << "Pick node " << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
3010           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
3011           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
3012           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
3013             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n'
3014           << "Scheduling " << *SU->getInstr());
3015     return SU;
3016   }
3017
3018   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
3019   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
3020     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3021   }
3022
3023   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
3024   /// DFSResults, and resort the priority Q.
3025   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
3026     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
3027   }
3028
3029   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
3030
3031   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
3032     ReadyQ.push_back(SU);
3033     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3034   }
3035 };
3036 } // namespace
3037
3038 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
3039   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
3040 }
3041 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
3042   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
3043 }
3044 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
3045   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
3046 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
3047   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
3048
3049 //===----------------------------------------------------------------------===//
3050 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
3051 //===----------------------------------------------------------------------===//
3052
3053 #ifndef NDEBUG
3054 namespace {
3055 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
3056 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
3057 template<bool IsReverse>
3058 struct SUnitOrder {
3059   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
3060     if (IsReverse)
3061       return A->NodeNum > B->NodeNum;
3062     else
3063       return A->NodeNum < B->NodeNum;
3064   }
3065 };
3066
3067 /// Reorder instructions as much as possible.
3068 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
3069   bool IsAlternating;
3070   bool IsTopDown;
3071
3072   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
3073   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
3074   // instructions to be scheduled first.
3075   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
3076     TopQ;
3077   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
3078   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
3079     BottomQ;
3080 public:
3081   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
3082     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
3083
3084   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
3085     TopQ.clear();
3086     BottomQ.clear();
3087   }
3088
3089   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
3090   /// -----------------------------------------
3091
3092   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
3093     SUnit *SU;
3094     if (IsTopDown) {
3095       do {
3096         if (TopQ.empty()) return NULL;
3097         SU = TopQ.top();
3098         TopQ.pop();
3099       } while (SU->isScheduled);
3100       IsTopNode = true;
3101     }
3102     else {
3103       do {
3104         if (BottomQ.empty()) return NULL;
3105         SU = BottomQ.top();
3106         BottomQ.pop();
3107       } while (SU->isScheduled);
3108       IsTopNode = false;
3109     }
3110     if (IsAlternating)
3111       IsTopDown = !IsTopDown;
3112     return SU;
3113   }
3114
3115   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
3116
3117   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
3118     TopQ.push(SU);
3119   }
3120   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
3121     BottomQ.push(SU);
3122   }
3123 };
3124 } // namespace
3125
3126 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
3127   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
3128   bool TopDown = !ForceBottomUp;
3129   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
3130          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
3131   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
3132 }
3133 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
3134   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
3135   createInstructionShuffler);
3136 #endif // !NDEBUG
3137
3138 //===----------------------------------------------------------------------===//
3139 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
3140 //===----------------------------------------------------------------------===//
3141
3142 #ifndef NDEBUG
3143 namespace llvm {
3144
3145 template<> struct GraphTraits<
3146   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
3147
3148 template<>
3149 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
3150
3151   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
3152
3153   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
3154     return G->MF.getName();
3155   }
3156
3157   static bool renderGraphFromBottomUp() {
3158     return true;
3159   }
3160
3161   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
3162     return (Node->Preds.size() > 10 || Node->Succs.size() > 10);
3163   }
3164
3165   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
3166                                   const ScheduleDAG *Graph) {
3167     return false;
3168   }
3169
3170   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
3171   /// edge, override this method.
3172   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
3173                                        SUnitIterator EI,
3174                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3175     if (EI.isArtificialDep())
3176       return "color=cyan,style=dashed";
3177     if (EI.isCtrlDep())
3178       return "color=blue,style=dashed";
3179     return "";
3180   }
3181
3182   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3183     std::string Str;
3184     raw_string_ostream SS(Str);
3185     const SchedDFSResult *DFS =
3186       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G)->getDFSResult();
3187     SS << "SU:" << SU->NodeNum;
3188     if (DFS)
3189       SS << " I:" << DFS->getNumInstrs(SU);
3190     return SS.str();
3191   }
3192   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3193     return G->getGraphNodeLabel(SU);
3194   }
3195
3196   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
3197                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3198     std::string Str("shape=Mrecord");
3199     const SchedDFSResult *DFS =
3200       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
3201     if (DFS) {
3202       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
3203       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
3204       Str += '"';
3205     }
3206     return Str;
3207   }
3208 };
3209 } // namespace llvm
3210 #endif // NDEBUG
3211
3212 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
3213 /// rendered using 'dot'.
3214 ///
3215 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
3216 #ifndef NDEBUG
3217   ViewGraph(this, Name, false, Title);
3218 #else
3219   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
3220          << "systems with Graphviz or gv!\n";
3221 #endif  // NDEBUG
3222 }
3223
3224 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
3225 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
3226   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
3227 }