Factor out the SchedRemainder/SchedBoundary from GenericScheduler strategy.
[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 // MachineSchedStrategy helpers used by GenericScheduler, GenericPostScheduler
1323 // and possibly other custom schedulers.
1324 // ===----------------------------------------------------------------------===/
1325
1326 static const unsigned InvalidCycle = ~0U;
1327
1328 SchedBoundary::~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1329
1330 void SchedBoundary::reset() {
1331   // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1332   // Destroying and reconstructing it is very expensive though. So keep
1333   // invalid, placeholder HazardRecs.
1334   if (HazardRec && HazardRec->isEnabled()) {
1335     delete HazardRec;
1336     HazardRec = 0;
1337   }
1338   Available.clear();
1339   Pending.clear();
1340   CheckPending = false;
1341   NextSUs.clear();
1342   CurrCycle = 0;
1343   CurrMOps = 0;
1344   MinReadyCycle = UINT_MAX;
1345   ExpectedLatency = 0;
1346   DependentLatency = 0;
1347   RetiredMOps = 0;
1348   MaxExecutedResCount = 0;
1349   ZoneCritResIdx = 0;
1350   IsResourceLimited = false;
1351   ReservedCycles.clear();
1352 #ifndef NDEBUG
1353   MaxObservedLatency = 0;
1354 #endif
1355   // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1356   ExecutedResCounts.resize(1);
1357   assert(!ExecutedResCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1358 }
1359
1360 void SchedRemainder::
1361 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1362   reset();
1363   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1364     return;
1365   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1366   for (std::vector<SUnit>::iterator
1367          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1368     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1369     RemIssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC)
1370       * SchedModel->getMicroOpFactor();
1371     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1372            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1373            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1374       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1375       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1376       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1377     }
1378   }
1379 }
1380
1381 void SchedBoundary::
1382 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1383   reset();
1384   DAG = dag;
1385   SchedModel = smodel;
1386   Rem = rem;
1387   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1388     ExecutedResCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1389     ReservedCycles.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds(), InvalidCycle);
1390   }
1391 }
1392
1393 /// Compute the stall cycles based on this SUnit's ready time. Heuristics treat
1394 /// these "soft stalls" differently than the hard stall cycles based on CPU
1395 /// resources and computed by checkHazard(). A fully in-order model
1396 /// (MicroOpBufferSize==0) will not make use of this since instructions are not
1397 /// available for scheduling until they are ready. However, a weaker in-order
1398 /// model may use this for heuristics. For example, if a processor has in-order
1399 /// behavior when reading certain resources, this may come into play.
1400 unsigned SchedBoundary::getLatencyStallCycles(SUnit *SU) {
1401   if (!SU->isUnbuffered)
1402     return 0;
1403
1404   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
1405   if (ReadyCycle > CurrCycle)
1406     return ReadyCycle - CurrCycle;
1407   return 0;
1408 }
1409
1410 /// Compute the next cycle at which the given processor resource can be
1411 /// scheduled.
1412 unsigned SchedBoundary::
1413 getNextResourceCycle(unsigned PIdx, unsigned Cycles) {
1414   unsigned NextUnreserved = ReservedCycles[PIdx];
1415   // If this resource has never been used, always return cycle zero.
1416   if (NextUnreserved == InvalidCycle)
1417     return 0;
1418   // For bottom-up scheduling add the cycles needed for the current operation.
1419   if (!isTop())
1420     NextUnreserved += Cycles;
1421   return NextUnreserved;
1422 }
1423
1424 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1425 ///
1426 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1427 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1428 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1429 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1430 ///
1431 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1432 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1433 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1434 /// can dispatch per cycle.
1435 ///
1436 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1437 bool SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1438   if (HazardRec->isEnabled())
1439     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1440
1441   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1442   if ((CurrMOps > 0) && (CurrMOps + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1443     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1444           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1445     return true;
1446   }
1447   if (SchedModel->hasInstrSchedModel() && SU->hasReservedResource) {
1448     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1449     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1450            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1451            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1452       if (getNextResourceCycle(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles) > CurrCycle)
1453         return true;
1454     }
1455   }
1456   return false;
1457 }
1458
1459 // Find the unscheduled node in ReadySUs with the highest latency.
1460 unsigned SchedBoundary::
1461 findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs) {
1462   SUnit *LateSU = 0;
1463   unsigned RemLatency = 0;
1464   for (ArrayRef<SUnit*>::iterator I = ReadySUs.begin(), E = ReadySUs.end();
1465        I != E; ++I) {
1466     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1467     if (L > RemLatency) {
1468       RemLatency = L;
1469       LateSU = *I;
1470     }
1471   }
1472   if (LateSU) {
1473     DEBUG(dbgs() << Available.getName() << " RemLatency SU("
1474           << LateSU->NodeNum << ") " << RemLatency << "c\n");
1475   }
1476   return RemLatency;
1477 }
1478
1479 // Count resources in this zone and the remaining unscheduled
1480 // instruction. Return the max count, scaled. Set OtherCritIdx to the critical
1481 // resource index, or zero if the zone is issue limited.
1482 unsigned SchedBoundary::
1483 getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx) {
1484   OtherCritIdx = 0;
1485   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1486     return 0;
1487
1488   unsigned OtherCritCount = Rem->RemIssueCount
1489     + (RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor());
1490   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain MOps: "
1491         << OtherCritCount / SchedModel->getMicroOpFactor() << '\n');
1492   for (unsigned PIdx = 1, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1493        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1494     unsigned OtherCount = getResourceCount(PIdx) + Rem->RemainingCounts[PIdx];
1495     if (OtherCount > OtherCritCount) {
1496       OtherCritCount = OtherCount;
1497       OtherCritIdx = PIdx;
1498     }
1499   }
1500   if (OtherCritIdx) {
1501     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain CritRes: "
1502           << OtherCritCount / SchedModel->getResourceFactor(OtherCritIdx)
1503           << " " << SchedModel->getResourceName(OtherCritIdx) << "\n");
1504   }
1505   return OtherCritCount;
1506 }
1507
1508 void SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle) {
1509   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1510     MinReadyCycle = ReadyCycle;
1511
1512   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
1513   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
1514   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
1515   if ((!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle) || checkHazard(SU))
1516     Pending.push(SU);
1517   else
1518     Available.push(SU);
1519
1520   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
1521   NextSUs.insert(SU);
1522 }
1523
1524 void SchedBoundary::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1525   if (SU->isScheduled)
1526     return;
1527
1528   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1529        I != E; ++I) {
1530     if (I->isWeak())
1531       continue;
1532     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1533     unsigned Latency = I->getLatency();
1534 #ifndef NDEBUG
1535     MaxObservedLatency = std::max(Latency, MaxObservedLatency);
1536 #endif
1537     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + Latency)
1538       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + Latency;
1539   }
1540   releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1541 }
1542
1543 void SchedBoundary::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1544   if (SU->isScheduled)
1545     return;
1546
1547   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1548
1549   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1550        I != E; ++I) {
1551     if (I->isWeak())
1552       continue;
1553     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1554     unsigned Latency = I->getLatency();
1555 #ifndef NDEBUG
1556     MaxObservedLatency = std::max(Latency, MaxObservedLatency);
1557 #endif
1558     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + Latency)
1559       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + Latency;
1560   }
1561   releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1562 }
1563
1564 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
1565 void SchedBoundary::bumpCycle(unsigned NextCycle) {
1566   if (SchedModel->getMicroOpBufferSize() == 0) {
1567     assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
1568     if (MinReadyCycle > NextCycle)
1569       NextCycle = MinReadyCycle;
1570   }
1571   // Update the current micro-ops, which will issue in the next cycle.
1572   unsigned DecMOps = SchedModel->getIssueWidth() * (NextCycle - CurrCycle);
1573   CurrMOps = (CurrMOps <= DecMOps) ? 0 : CurrMOps - DecMOps;
1574
1575   // Decrement DependentLatency based on the next cycle.
1576   if ((NextCycle - CurrCycle) > DependentLatency)
1577     DependentLatency = 0;
1578   else
1579     DependentLatency -= (NextCycle - CurrCycle);
1580
1581   if (!HazardRec->isEnabled()) {
1582     // Bypass HazardRec virtual calls.
1583     CurrCycle = NextCycle;
1584   }
1585   else {
1586     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
1587     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
1588       if (isTop())
1589         HazardRec->AdvanceCycle();
1590       else
1591         HazardRec->RecedeCycle();
1592     }
1593   }
1594   CheckPending = true;
1595   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
1596   IsResourceLimited =
1597     (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
1598     > (int)LFactor;
1599
1600   DEBUG(dbgs() << "Cycle: " << CurrCycle << ' ' << Available.getName() << '\n');
1601 }
1602
1603 void SchedBoundary::incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count) {
1604   ExecutedResCounts[PIdx] += Count;
1605   if (ExecutedResCounts[PIdx] > MaxExecutedResCount)
1606     MaxExecutedResCount = ExecutedResCounts[PIdx];
1607 }
1608
1609 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
1610 ///
1611 /// \param Cycles indicates the number of consecutive (non-pipelined) cycles
1612 /// during which this resource is consumed.
1613 ///
1614 /// \return the next cycle at which the instruction may execute without
1615 /// oversubscribing resources.
1616 unsigned SchedBoundary::
1617 countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned NextCycle) {
1618   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1619   unsigned Count = Factor * Cycles;
1620   DEBUG(dbgs() << "  " << SchedModel->getResourceName(PIdx)
1621         << " +" << Cycles << "x" << Factor << "u\n");
1622
1623   // Update Executed resources counts.
1624   incExecutedResources(PIdx, Count);
1625   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
1626   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
1627
1628   // Check if this resource exceeds the current critical resource. If so, it
1629   // becomes the critical resource.
1630   if (ZoneCritResIdx != PIdx && (getResourceCount(PIdx) > getCriticalCount())) {
1631     ZoneCritResIdx = PIdx;
1632     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
1633           << SchedModel->getResourceName(PIdx) << ": "
1634           << getResourceCount(PIdx) / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
1635   }
1636   // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
1637   unsigned NextAvailable = getNextResourceCycle(PIdx, Cycles);
1638   if (NextAvailable > CurrCycle) {
1639     DEBUG(dbgs() << "  Resource conflict: "
1640           << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name << " reserved until @"
1641           << NextAvailable << "\n");
1642   }
1643   return NextAvailable;
1644 }
1645
1646 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
1647 void SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
1648   // Update the reservation table.
1649   if (HazardRec->isEnabled()) {
1650     if (!isTop() && SU->isCall) {
1651       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
1652       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
1653       HazardRec->Reset();
1654     }
1655     HazardRec->EmitInstruction(SU);
1656   }
1657   // checkHazard should prevent scheduling multiple instructions per cycle that
1658   // exceed the issue width.
1659   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1660   unsigned IncMOps = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1661   assert(
1662       (CurrMOps == 0 || (CurrMOps + IncMOps) <= SchedModel->getIssueWidth()) &&
1663       "Cannot schedule this instruction's MicroOps in the current cycle.");
1664
1665   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
1666   DEBUG(dbgs() << "  Ready @" << ReadyCycle << "c\n");
1667
1668   unsigned NextCycle = CurrCycle;
1669   switch (SchedModel->getMicroOpBufferSize()) {
1670   case 0:
1671     assert(ReadyCycle <= CurrCycle && "Broken PendingQueue");
1672     break;
1673   case 1:
1674     if (ReadyCycle > NextCycle) {
1675       NextCycle = ReadyCycle;
1676       DEBUG(dbgs() << "  *** Stall until: " << ReadyCycle << "\n");
1677     }
1678     break;
1679   default:
1680     // We don't currently model the OOO reorder buffer, so consider all
1681     // scheduled MOps to be "retired". We do loosely model in-order resource
1682     // latency. If this instruction uses an in-order resource, account for any
1683     // likely stall cycles.
1684     if (SU->isUnbuffered && ReadyCycle > NextCycle)
1685       NextCycle = ReadyCycle;
1686     break;
1687   }
1688   RetiredMOps += IncMOps;
1689
1690   // Update resource counts and critical resource.
1691   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1692     unsigned DecRemIssue = IncMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
1693     assert(Rem->RemIssueCount >= DecRemIssue && "MOps double counted");
1694     Rem->RemIssueCount -= DecRemIssue;
1695     if (ZoneCritResIdx) {
1696       // Scale scheduled micro-ops for comparing with the critical resource.
1697       unsigned ScaledMOps =
1698         RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
1699
1700       // If scaled micro-ops are now more than the previous critical resource by
1701       // a full cycle, then micro-ops issue becomes critical.
1702       if ((int)(ScaledMOps - getResourceCount(ZoneCritResIdx))
1703           >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1704         ZoneCritResIdx = 0;
1705         DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource NumMicroOps: "
1706               << ScaledMOps / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
1707       }
1708     }
1709     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1710            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1711            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1712       unsigned RCycle =
1713         countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles, NextCycle);
1714       if (RCycle > NextCycle)
1715         NextCycle = RCycle;
1716     }
1717     if (SU->hasReservedResource) {
1718       // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
1719       // For top-down scheduling, this is the cycle in which we schedule this
1720       // instruction plus the number of cycles the operations reserves the
1721       // resource. For bottom-up is it simply the instruction's cycle.
1722       for (TargetSchedModel::ProcResIter
1723              PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1724              PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1725         unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1726         if (SchedModel->getProcResource(PIdx)->BufferSize == 0)
1727           ReservedCycles[PIdx] = isTop() ? NextCycle + PI->Cycles : NextCycle;
1728       }
1729     }
1730   }
1731   // Update ExpectedLatency and DependentLatency.
1732   unsigned &TopLatency = isTop() ? ExpectedLatency : DependentLatency;
1733   unsigned &BotLatency = isTop() ? DependentLatency : ExpectedLatency;
1734   if (SU->getDepth() > TopLatency) {
1735     TopLatency = SU->getDepth();
1736     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
1737           << " TopLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << TopLatency << "c\n");
1738   }
1739   if (SU->getHeight() > BotLatency) {
1740     BotLatency = SU->getHeight();
1741     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
1742           << " BotLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << BotLatency << "c\n");
1743   }
1744   // If we stall for any reason, bump the cycle.
1745   if (NextCycle > CurrCycle) {
1746     bumpCycle(NextCycle);
1747   }
1748   else {
1749     // After updating ZoneCritResIdx and ExpectedLatency, check if we're
1750     // resource limited. If a stall occured, bumpCycle does this.
1751     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
1752     IsResourceLimited =
1753       (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
1754       > (int)LFactor;
1755   }
1756   // Update CurrMOps after calling bumpCycle to handle stalls, since bumpCycle
1757   // resets CurrMOps. Loop to handle instructions with more MOps than issue in
1758   // one cycle.  Since we commonly reach the max MOps here, opportunistically
1759   // bump the cycle to avoid uselessly checking everything in the readyQ.
1760   CurrMOps += IncMOps;
1761   while (CurrMOps >= SchedModel->getIssueWidth()) {
1762     bumpCycle(++NextCycle);
1763     DEBUG(dbgs() << "  *** Max MOps " << CurrMOps
1764           << " at cycle " << CurrCycle << '\n');
1765   }
1766   DEBUG(dumpScheduledState());
1767 }
1768
1769 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
1770 /// visible to heuristics.
1771 void SchedBoundary::releasePending() {
1772   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
1773   if (Available.empty())
1774     MinReadyCycle = UINT_MAX;
1775
1776   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
1777   // so, add them to the available queue.
1778   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
1779   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
1780     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
1781     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
1782
1783     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1784       MinReadyCycle = ReadyCycle;
1785
1786     if (!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle)
1787       continue;
1788
1789     if (checkHazard(SU))
1790       continue;
1791
1792     Available.push(SU);
1793     Pending.remove(Pending.begin()+i);
1794     --i; --e;
1795   }
1796   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
1797   CheckPending = false;
1798 }
1799
1800 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
1801 void SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
1802   if (Available.isInQueue(SU))
1803     Available.remove(Available.find(SU));
1804   else {
1805     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
1806     Pending.remove(Pending.find(SU));
1807   }
1808 }
1809
1810 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
1811 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
1812 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
1813 SUnit *SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
1814   if (CheckPending)
1815     releasePending();
1816
1817   if (CurrMOps > 0) {
1818     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
1819     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
1820       if (checkHazard(*I)) {
1821         Pending.push(*I);
1822         I = Available.remove(I);
1823         continue;
1824       }
1825       ++I;
1826     }
1827   }
1828   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
1829     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxObservedLatency) &&
1830            "permanent hazard"); (void)i;
1831     bumpCycle(CurrCycle + 1);
1832     releasePending();
1833   }
1834   if (Available.size() == 1)
1835     return *Available.begin();
1836   return NULL;
1837 }
1838
1839 #ifndef NDEBUG
1840 // This is useful information to dump after bumpNode.
1841 // Note that the Queue contents are more useful before pickNodeFromQueue.
1842 void SchedBoundary::dumpScheduledState() {
1843   unsigned ResFactor;
1844   unsigned ResCount;
1845   if (ZoneCritResIdx) {
1846     ResFactor = SchedModel->getResourceFactor(ZoneCritResIdx);
1847     ResCount = getResourceCount(ZoneCritResIdx);
1848   }
1849   else {
1850     ResFactor = SchedModel->getMicroOpFactor();
1851     ResCount = RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
1852   }
1853   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
1854   dbgs() << Available.getName() << " @" << CurrCycle << "c\n"
1855          << "  Retired: " << RetiredMOps;
1856   dbgs() << "\n  Executed: " << getExecutedCount() / LFactor << "c";
1857   dbgs() << "\n  Critical: " << ResCount / LFactor << "c, "
1858          << ResCount / ResFactor << " "
1859          << SchedModel->getResourceName(ZoneCritResIdx)
1860          << "\n  ExpectedLatency: " << ExpectedLatency << "c\n"
1861          << (IsResourceLimited ? "  - Resource" : "  - Latency")
1862          << " limited.\n";
1863 }
1864 #endif
1865
1866 //===----------------------------------------------------------------------===//
1867 // GenericScheduler - Implementation of the generic MachineSchedStrategy.
1868 //===----------------------------------------------------------------------===//
1869
1870 namespace {
1871 /// GenericScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
1872 /// the schedule.
1873 class GenericScheduler : public MachineSchedStrategy {
1874 public:
1875   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
1876   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
1877   enum CandReason {
1878     NoCand, PhysRegCopy, RegExcess, RegCritical, Stall, Cluster, Weak, RegMax,
1879     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
1880     TopDepthReduce, TopPathReduce, NextDefUse, NodeOrder};
1881
1882 #ifndef NDEBUG
1883   static const char *getReasonStr(GenericScheduler::CandReason Reason);
1884 #endif
1885
1886   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
1887   struct CandPolicy {
1888     bool ReduceLatency;
1889     unsigned ReduceResIdx;
1890     unsigned DemandResIdx;
1891
1892     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
1893   };
1894
1895   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
1896   struct SchedResourceDelta {
1897     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
1898     unsigned CritResources;
1899
1900     // Count critical resources from another region consumed by SU.
1901     unsigned DemandedResources;
1902
1903     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
1904
1905     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1906       return CritResources == RHS.CritResources
1907         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
1908     }
1909     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1910       return !operator==(RHS);
1911     }
1912   };
1913
1914   /// Store the state used by GenericScheduler heuristics, required for the
1915   /// lifetime of one invocation of pickNode().
1916   struct SchedCandidate {
1917     CandPolicy Policy;
1918
1919     // The best SUnit candidate.
1920     SUnit *SU;
1921
1922     // The reason for this candidate.
1923     CandReason Reason;
1924
1925     // Set of reasons that apply to multiple candidates.
1926     uint32_t RepeatReasonSet;
1927
1928     // Register pressure values for the best candidate.
1929     RegPressureDelta RPDelta;
1930
1931     // Critical resource consumption of the best candidate.
1932     SchedResourceDelta ResDelta;
1933
1934     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
1935       : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand), RepeatReasonSet(0) {}
1936
1937     bool isValid() const { return SU; }
1938
1939     // Copy the status of another candidate without changing policy.
1940     void setBest(SchedCandidate &Best) {
1941       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
1942       SU = Best.SU;
1943       Reason = Best.Reason;
1944       RPDelta = Best.RPDelta;
1945       ResDelta = Best.ResDelta;
1946     }
1947
1948     bool isRepeat(CandReason R) { return RepeatReasonSet & (1 << R); }
1949     void setRepeat(CandReason R) { RepeatReasonSet |= (1 << R); }
1950
1951     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1952                            const TargetSchedModel *SchedModel);
1953   };
1954
1955 private:
1956   const MachineSchedContext *Context;
1957   ScheduleDAGMI *DAG;
1958   const TargetSchedModel *SchedModel;
1959   const TargetRegisterInfo *TRI;
1960
1961   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1962   SchedRemainder Rem;
1963   SchedBoundary Top;
1964   SchedBoundary Bot;
1965
1966   MachineSchedPolicy RegionPolicy;
1967 public:
1968   GenericScheduler(const MachineSchedContext *C):
1969     Context(C), DAG(0), SchedModel(0), TRI(0),
1970     Top(SchedBoundary::TopQID, "TopQ"), Bot(SchedBoundary::BotQID, "BotQ") {}
1971
1972   virtual void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1973                           MachineBasicBlock::iterator End,
1974                           unsigned NumRegionInstrs);
1975
1976   bool shouldTrackPressure() const { return RegionPolicy.ShouldTrackPressure; }
1977
1978   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1979
1980   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1981
1982   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1983
1984   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) { Top.releaseTopNode(SU); }
1985
1986   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) { Bot.releaseBottomNode(SU); }
1987
1988   virtual void registerRoots();
1989
1990 protected:
1991   void checkAcyclicLatency();
1992
1993   void setPolicy(CandPolicy &Policy, SchedBoundary &CurrZone,
1994                  SchedBoundary &OtherZone);
1995
1996   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1997                     SchedCandidate &TryCand,
1998                     SchedBoundary &Zone,
1999                     const RegPressureTracker &RPTracker,
2000                     RegPressureTracker &TempTracker);
2001
2002   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
2003
2004   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2005                          const RegPressureTracker &RPTracker,
2006                          SchedCandidate &Candidate);
2007
2008   void reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop);
2009
2010 #ifndef NDEBUG
2011   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
2012 #endif
2013 };
2014 } // namespace
2015
2016 void GenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2017   DAG = dag;
2018   SchedModel = DAG->getSchedModel();
2019   TRI = DAG->TRI;
2020
2021   Rem.init(DAG, SchedModel);
2022   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2023   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2024
2025   // Initialize resource counts.
2026
2027   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
2028   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
2029   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
2030   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
2031   if (!Top.HazardRec) {
2032     Top.HazardRec =
2033       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
2034   }
2035   if (!Bot.HazardRec) {
2036     Bot.HazardRec =
2037       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
2038   }
2039 }
2040
2041 /// Initialize the per-region scheduling policy.
2042 void GenericScheduler::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
2043                                   MachineBasicBlock::iterator End,
2044                                   unsigned NumRegionInstrs) {
2045   const TargetMachine &TM = Context->MF->getTarget();
2046
2047   // Avoid setting up the register pressure tracker for small regions to save
2048   // compile time. As a rough heuristic, only track pressure when the number of
2049   // schedulable instructions exceeds half the integer register file.
2050   unsigned NIntRegs = Context->RegClassInfo->getNumAllocatableRegs(
2051     TM.getTargetLowering()->getRegClassFor(MVT::i32));
2052
2053   RegionPolicy.ShouldTrackPressure = NumRegionInstrs > (NIntRegs / 2);
2054
2055   // For generic targets, we default to bottom-up, because it's simpler and more
2056   // compile-time optimizations have been implemented in that direction.
2057   RegionPolicy.OnlyBottomUp = true;
2058
2059   // Allow the subtarget to override default policy.
2060   const TargetSubtargetInfo &ST = TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
2061   ST.overrideSchedPolicy(RegionPolicy, Begin, End, NumRegionInstrs);
2062
2063   // After subtarget overrides, apply command line options.
2064   if (!EnableRegPressure)
2065     RegionPolicy.ShouldTrackPressure = false;
2066
2067   // Check -misched-topdown/bottomup can force or unforce scheduling direction.
2068   // e.g. -misched-bottomup=false allows scheduling in both directions.
2069   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
2070          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2071   if (ForceBottomUp.getNumOccurrences() > 0) {
2072     RegionPolicy.OnlyBottomUp = ForceBottomUp;
2073     if (RegionPolicy.OnlyBottomUp)
2074       RegionPolicy.OnlyTopDown = false;
2075   }
2076   if (ForceTopDown.getNumOccurrences() > 0) {
2077     RegionPolicy.OnlyTopDown = ForceTopDown;
2078     if (RegionPolicy.OnlyTopDown)
2079       RegionPolicy.OnlyBottomUp = false;
2080   }
2081 }
2082
2083 /// Set IsAcyclicLatencyLimited if the acyclic path is longer than the cyclic
2084 /// critical path by more cycles than it takes to drain the instruction buffer.
2085 /// We estimate an upper bounds on in-flight instructions as:
2086 ///
2087 /// CyclesPerIteration = max( CyclicPath, Loop-Resource-Height )
2088 /// InFlightIterations = AcyclicPath / CyclesPerIteration
2089 /// InFlightResources = InFlightIterations * LoopResources
2090 ///
2091 /// TODO: Check execution resources in addition to IssueCount.
2092 void GenericScheduler::checkAcyclicLatency() {
2093   if (Rem.CyclicCritPath == 0 || Rem.CyclicCritPath >= Rem.CriticalPath)
2094     return;
2095
2096   // Scaled number of cycles per loop iteration.
2097   unsigned IterCount =
2098     std::max(Rem.CyclicCritPath * SchedModel->getLatencyFactor(),
2099              Rem.RemIssueCount);
2100   // Scaled acyclic critical path.
2101   unsigned AcyclicCount = Rem.CriticalPath * SchedModel->getLatencyFactor();
2102   // InFlightCount = (AcyclicPath / IterCycles) * InstrPerLoop
2103   unsigned InFlightCount =
2104     (AcyclicCount * Rem.RemIssueCount + IterCount-1) / IterCount;
2105   unsigned BufferLimit =
2106     SchedModel->getMicroOpBufferSize() * SchedModel->getMicroOpFactor();
2107
2108   Rem.IsAcyclicLatencyLimited = InFlightCount > BufferLimit;
2109
2110   DEBUG(dbgs() << "IssueCycles="
2111         << Rem.RemIssueCount / SchedModel->getLatencyFactor() << "c "
2112         << "IterCycles=" << IterCount / SchedModel->getLatencyFactor()
2113         << "c NumIters=" << (AcyclicCount + IterCount-1) / IterCount
2114         << " InFlight=" << InFlightCount / SchedModel->getMicroOpFactor()
2115         << "m BufferLim=" << SchedModel->getMicroOpBufferSize() << "m\n";
2116         if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited)
2117           dbgs() << "  ACYCLIC LATENCY LIMIT\n");
2118 }
2119
2120 void GenericScheduler::registerRoots() {
2121   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
2122
2123   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
2124   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
2125          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
2126     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
2127       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
2128   }
2129   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
2130
2131   if (EnableCyclicPath) {
2132     Rem.CyclicCritPath = DAG->computeCyclicCriticalPath();
2133     checkAcyclicLatency();
2134   }
2135 }
2136
2137 /// Set the CandPolicy given a scheduling zone given the current resources and
2138 /// latencies inside and outside the zone.
2139 void GenericScheduler::setPolicy(CandPolicy &Policy, SchedBoundary &CurrZone,
2140                                  SchedBoundary &OtherZone) {
2141   // Apply preemptive heuristics based on the the total latency and resources
2142   // inside and outside this zone. Potential stalls should be considered before
2143   // following this policy.
2144
2145   // Compute remaining latency. We need this both to determine whether the
2146   // overall schedule has become latency-limited and whether the instructions
2147   // outside this zone are resource or latency limited.
2148   //
2149   // The "dependent" latency is updated incrementally during scheduling as the
2150   // max height/depth of scheduled nodes minus the cycles since it was
2151   // scheduled:
2152   //   DLat = max (N.depth - (CurrCycle - N.ReadyCycle) for N in Zone
2153   //
2154   // The "independent" latency is the max ready queue depth:
2155   //   ILat = max N.depth for N in Available|Pending
2156   //
2157   // RemainingLatency is the greater of independent and dependent latency.
2158   unsigned RemLatency = CurrZone.getDependentLatency();
2159   RemLatency = std::max(RemLatency,
2160                         CurrZone.findMaxLatency(CurrZone.Available.elements()));
2161   RemLatency = std::max(RemLatency,
2162                         CurrZone.findMaxLatency(CurrZone.Pending.elements()));
2163
2164   // Compute the critical resource outside the zone.
2165   unsigned OtherCritIdx;
2166   unsigned OtherCount = OtherZone.getOtherResourceCount(OtherCritIdx);
2167
2168   bool OtherResLimited = false;
2169   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2170     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2171     OtherResLimited = (int)(OtherCount - (RemLatency * LFactor)) > (int)LFactor;
2172   }
2173   if (!OtherResLimited
2174       && (RemLatency + CurrZone.getCurrCycle() > Rem.CriticalPath)) {
2175     Policy.ReduceLatency |= true;
2176     DEBUG(dbgs() << "  " << CurrZone.Available.getName() << " RemainingLatency "
2177           << RemLatency << " + " << CurrZone.getCurrCycle() << "c > CritPath "
2178           << Rem.CriticalPath << "\n");
2179   }
2180   // If the same resource is limiting inside and outside the zone, do nothing.
2181   if (CurrZone.getZoneCritResIdx() == OtherCritIdx)
2182     return;
2183
2184   DEBUG(
2185     if (CurrZone.isResourceLimited()) {
2186       dbgs() << "  " << CurrZone.Available.getName() << " ResourceLimited: "
2187              << SchedModel->getResourceName(CurrZone.getZoneCritResIdx())
2188              << "\n";
2189     }
2190     if (OtherResLimited)
2191       dbgs() << "  RemainingLimit: "
2192              << SchedModel->getResourceName(OtherCritIdx) << "\n";
2193     if (!CurrZone.isResourceLimited() && !OtherResLimited)
2194       dbgs() << "  Latency limited both directions.\n");
2195
2196   if (CurrZone.isResourceLimited() && !Policy.ReduceResIdx)
2197     Policy.ReduceResIdx = CurrZone.getZoneCritResIdx();
2198
2199   if (OtherResLimited)
2200     Policy.DemandResIdx = OtherCritIdx;
2201 }
2202
2203 void GenericScheduler::SchedCandidate::
2204 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
2205                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
2206   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
2207     return;
2208
2209   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2210   for (TargetSchedModel::ProcResIter
2211          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2212          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2213     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
2214       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
2215     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
2216       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
2217   }
2218 }
2219
2220 /// Return true if this heuristic determines order.
2221 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
2222                     GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2223                     GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2224                     GenericScheduler::CandReason Reason) {
2225   if (TryVal < CandVal) {
2226     TryCand.Reason = Reason;
2227     return true;
2228   }
2229   if (TryVal > CandVal) {
2230     if (Cand.Reason > Reason)
2231       Cand.Reason = Reason;
2232     return true;
2233   }
2234   Cand.setRepeat(Reason);
2235   return false;
2236 }
2237
2238 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
2239                        GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2240                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2241                        GenericScheduler::CandReason Reason) {
2242   if (TryVal > CandVal) {
2243     TryCand.Reason = Reason;
2244     return true;
2245   }
2246   if (TryVal < CandVal) {
2247     if (Cand.Reason > Reason)
2248       Cand.Reason = Reason;
2249     return true;
2250   }
2251   Cand.setRepeat(Reason);
2252   return false;
2253 }
2254
2255 static bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
2256                         const PressureChange &CandP,
2257                         GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2258                         GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2259                         GenericScheduler::CandReason Reason) {
2260   int TryRank = TryP.getPSetOrMax();
2261   int CandRank = CandP.getPSetOrMax();
2262   // If both candidates affect the same set, go with the smallest increase.
2263   if (TryRank == CandRank) {
2264     return tryLess(TryP.getUnitInc(), CandP.getUnitInc(), TryCand, Cand,
2265                    Reason);
2266   }
2267   // If one candidate decreases and the other increases, go with it.
2268   // Invalid candidates have UnitInc==0.
2269   if (tryLess(TryP.getUnitInc() < 0, CandP.getUnitInc() < 0, TryCand, Cand,
2270               Reason)) {
2271     return true;
2272   }
2273   // If the candidates are decreasing pressure, reverse priority.
2274   if (TryP.getUnitInc() < 0)
2275     std::swap(TryRank, CandRank);
2276   return tryGreater(TryRank, CandRank, TryCand, Cand, Reason);
2277 }
2278
2279 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
2280   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
2281 }
2282
2283 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
2284 /// their physreg def/use.
2285 ///
2286 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
2287 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
2288 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
2289 /// regalloc has support for parallel copies.
2290 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
2291   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
2292   if (!MI->isCopy())
2293     return 0;
2294
2295   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
2296   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
2297   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
2298   // schedule the copy.
2299   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2300         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
2301     return 1;
2302   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
2303   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
2304   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
2305   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2306         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
2307     return AtBoundary ? -1 : 1;
2308   return 0;
2309 }
2310
2311 static bool tryLatency(GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2312                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2313                        SchedBoundary &Zone) {
2314   if (Zone.isTop()) {
2315     if (Cand.SU->getDepth() > Zone.getScheduledLatency()) {
2316       if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2317                   TryCand, Cand, GenericScheduler::TopDepthReduce))
2318         return true;
2319     }
2320     if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2321                    TryCand, Cand, GenericScheduler::TopPathReduce))
2322       return true;
2323   }
2324   else {
2325     if (Cand.SU->getHeight() > Zone.getScheduledLatency()) {
2326       if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2327                   TryCand, Cand, GenericScheduler::BotHeightReduce))
2328         return true;
2329     }
2330     if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2331                    TryCand, Cand, GenericScheduler::BotPathReduce))
2332       return true;
2333   }
2334   return false;
2335 }
2336
2337 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
2338 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
2339 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
2340 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
2341 /// statistically analyze.
2342 ///
2343 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
2344 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
2345 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
2346 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
2347 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
2348 void GenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
2349                                     SchedCandidate &TryCand,
2350                                     SchedBoundary &Zone,
2351                                     const RegPressureTracker &RPTracker,
2352                                     RegPressureTracker &TempTracker) {
2353
2354   if (DAG->isTrackingPressure()) {
2355     // Always initialize TryCand's RPDelta.
2356     if (Zone.isTop()) {
2357       TempTracker.getMaxDownwardPressureDelta(
2358         TryCand.SU->getInstr(),
2359         TryCand.RPDelta,
2360         DAG->getRegionCriticalPSets(),
2361         DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2362     }
2363     else {
2364       if (VerifyScheduling) {
2365         TempTracker.getMaxUpwardPressureDelta(
2366           TryCand.SU->getInstr(),
2367           &DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2368           TryCand.RPDelta,
2369           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2370           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2371       }
2372       else {
2373         RPTracker.getUpwardPressureDelta(
2374           TryCand.SU->getInstr(),
2375           DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2376           TryCand.RPDelta,
2377           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2378           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2379       }
2380     }
2381   }
2382   DEBUG(if (TryCand.RPDelta.Excess.isValid())
2383           dbgs() << "  SU(" << TryCand.SU->NodeNum << ") "
2384                  << TRI->getRegPressureSetName(TryCand.RPDelta.Excess.getPSet())
2385                  << ":" << TryCand.RPDelta.Excess.getUnitInc() << "\n");
2386
2387   // Initialize the candidate if needed.
2388   if (!Cand.isValid()) {
2389     TryCand.Reason = NodeOrder;
2390     return;
2391   }
2392
2393   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2394                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
2395                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
2396     return;
2397
2398   // Avoid exceeding the target's limit. If signed PSetID is negative, it is
2399   // invalid; convert it to INT_MAX to give it lowest priority.
2400   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.Excess,
2401                                                Cand.RPDelta.Excess,
2402                                                TryCand, Cand, RegExcess))
2403     return;
2404
2405   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2406   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CriticalMax,
2407                                                Cand.RPDelta.CriticalMax,
2408                                                TryCand, Cand, RegCritical))
2409     return;
2410
2411   // For loops that are acyclic path limited, aggressively schedule for latency.
2412   // This can result in very long dependence chains scheduled in sequence, so
2413   // once every cycle (when CurrMOps == 0), switch to normal heuristics.
2414   if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited && !Zone.getCurrMOps()
2415       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone))
2416     return;
2417
2418   // Prioritize instructions that read unbuffered resources by stall cycles.
2419   if (tryLess(Zone.getLatencyStallCycles(TryCand.SU),
2420               Zone.getLatencyStallCycles(Cand.SU), TryCand, Cand, Stall))
2421     return;
2422
2423   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
2424   // optimizations which may reduce resource requirements.
2425   //
2426   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
2427   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
2428   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
2429   const SUnit *NextClusterSU =
2430     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
2431   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
2432                  TryCand, Cand, Cluster))
2433     return;
2434
2435   // Weak edges are for clustering and other constraints.
2436   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2437               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
2438               TryCand, Cand, Weak)) {
2439     return;
2440   }
2441   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2442   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CurrentMax,
2443                                                Cand.RPDelta.CurrentMax,
2444                                                TryCand, Cand, RegMax))
2445     return;
2446
2447   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
2448   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2449   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
2450               TryCand, Cand, ResourceReduce))
2451     return;
2452   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
2453                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
2454                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
2455     return;
2456
2457   // Avoid serializing long latency dependence chains.
2458   // For acyclic path limited loops, latency was already checked above.
2459   if (Cand.Policy.ReduceLatency && !Rem.IsAcyclicLatencyLimited
2460       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone)) {
2461     return;
2462   }
2463
2464   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
2465   // local pressure avoidance strategy that also makes the machine code
2466   // readable.
2467   if (tryGreater(Zone.isNextSU(TryCand.SU), Zone.isNextSU(Cand.SU),
2468                  TryCand, Cand, NextDefUse))
2469     return;
2470
2471   // Fall through to original instruction order.
2472   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
2473       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
2474     TryCand.Reason = NodeOrder;
2475   }
2476 }
2477
2478 #ifndef NDEBUG
2479 const char *GenericScheduler::getReasonStr(
2480   GenericScheduler::CandReason Reason) {
2481   switch (Reason) {
2482   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2483   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
2484   case RegExcess:      return "REG-EXCESS";
2485   case RegCritical:    return "REG-CRIT  ";
2486   case Stall:          return "STALL     ";
2487   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2488   case Weak:           return "WEAK      ";
2489   case RegMax:         return "REG-MAX   ";
2490   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2491   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2492   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2493   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2494   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2495   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2496   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2497   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2498   };
2499   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2500 }
2501
2502 void GenericScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2503   PressureChange P;
2504   unsigned ResIdx = 0;
2505   unsigned Latency = 0;
2506   switch (Cand.Reason) {
2507   default:
2508     break;
2509   case RegExcess:
2510     P = Cand.RPDelta.Excess;
2511     break;
2512   case RegCritical:
2513     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2514     break;
2515   case RegMax:
2516     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2517     break;
2518   case ResourceReduce:
2519     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2520     break;
2521   case ResourceDemand:
2522     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2523     break;
2524   case TopDepthReduce:
2525     Latency = Cand.SU->getDepth();
2526     break;
2527   case TopPathReduce:
2528     Latency = Cand.SU->getHeight();
2529     break;
2530   case BotHeightReduce:
2531     Latency = Cand.SU->getHeight();
2532     break;
2533   case BotPathReduce:
2534     Latency = Cand.SU->getDepth();
2535     break;
2536   }
2537   dbgs() << "  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2538   if (P.isValid())
2539     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.getPSet())
2540            << ":" << P.getUnitInc() << " ";
2541   else
2542     dbgs() << "      ";
2543   if (ResIdx)
2544     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2545   else
2546     dbgs() << "         ";
2547   if (Latency)
2548     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2549   else
2550     dbgs() << "          ";
2551   dbgs() << '\n';
2552 }
2553 #endif
2554
2555 /// Pick the best candidate from the queue.
2556 ///
2557 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
2558 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
2559 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
2560 void GenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2561                                          const RegPressureTracker &RPTracker,
2562                                          SchedCandidate &Cand) {
2563   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
2564
2565   DEBUG(Q.dump());
2566
2567   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
2568   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
2569
2570   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
2571
2572     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
2573     TryCand.SU = *I;
2574     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
2575     if (TryCand.Reason != NoCand) {
2576       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
2577       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
2578         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2579       Cand.setBest(TryCand);
2580       DEBUG(traceCandidate(Cand));
2581     }
2582   }
2583 }
2584
2585 static void tracePick(const GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2586                       bool IsTop) {
2587   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2588         << GenericScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
2589 }
2590
2591 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2592 SUnit *GenericScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2593   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2594   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2595   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2596     IsTopNode = false;
2597     DEBUG(dbgs() << "Pick Bot NOCAND\n");
2598     return SU;
2599   }
2600   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2601     IsTopNode = true;
2602     DEBUG(dbgs() << "Pick Top NOCAND\n");
2603     return SU;
2604   }
2605   CandPolicy NoPolicy;
2606   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2607   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2608   // Set the bottom-up policy based on the state of the current bottom zone and
2609   // the instructions outside the zone, including the top zone.
2610   setPolicy(BotCand.Policy, Bot, Top);
2611   // Set the top-down policy based on the state of the current top zone and
2612   // the instructions outside the zone, including the bottom zone.
2613   setPolicy(TopCand.Policy, Top, Bot);
2614
2615   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2616   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2617   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2618
2619   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2620   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2621   //
2622   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2623   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2624   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2625   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2626   if ((BotCand.Reason == RegExcess && !BotCand.isRepeat(RegExcess))
2627       || (BotCand.Reason == RegCritical
2628           && !BotCand.isRepeat(RegCritical)))
2629   {
2630     IsTopNode = false;
2631     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2632     return BotCand.SU;
2633   }
2634   // Check if the top Q has a better candidate.
2635   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2636   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2637
2638   // Choose the queue with the most important (lowest enum) reason.
2639   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2640     IsTopNode = true;
2641     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2642     return TopCand.SU;
2643   }
2644   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2645   IsTopNode = false;
2646   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2647   return BotCand.SU;
2648 }
2649
2650 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2651 SUnit *GenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2652   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2653     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2654            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2655     return NULL;
2656   }
2657   SUnit *SU;
2658   do {
2659     if (RegionPolicy.OnlyTopDown) {
2660       SU = Top.pickOnlyChoice();
2661       if (!SU) {
2662         CandPolicy NoPolicy;
2663         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2664         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2665         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2666         tracePick(TopCand, true);
2667         SU = TopCand.SU;
2668       }
2669       IsTopNode = true;
2670     }
2671     else if (RegionPolicy.OnlyBottomUp) {
2672       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2673       if (!SU) {
2674         CandPolicy NoPolicy;
2675         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2676         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2677         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2678         tracePick(BotCand, false);
2679         SU = BotCand.SU;
2680       }
2681       IsTopNode = false;
2682     }
2683     else {
2684       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2685     }
2686   } while (SU->isScheduled);
2687
2688   if (SU->isTopReady())
2689     Top.removeReady(SU);
2690   if (SU->isBottomReady())
2691     Bot.removeReady(SU);
2692
2693   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
2694   return SU;
2695 }
2696
2697 void GenericScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2698
2699   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2700   if (!isTop)
2701     ++InsertPos;
2702   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2703
2704   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2705   // them just above the scheduled instruction.
2706   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2707        I != E; ++I) {
2708     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2709       continue;
2710     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2711     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2712       continue;
2713     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2714     if (!Copy->isCopy())
2715       continue;
2716     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2717           I->getSUnit()->dump(DAG));
2718     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2719   }
2720 }
2721
2722 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2723 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2724 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2725 ///
2726 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2727 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2728 void GenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2729   if (IsTopNode) {
2730     SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.getCurrCycle());
2731     Top.bumpNode(SU);
2732     if (SU->hasPhysRegUses)
2733       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2734   }
2735   else {
2736     SU->BotReadyCycle = std::max(SU->BotReadyCycle, Bot.getCurrCycle());
2737     Bot.bumpNode(SU);
2738     if (SU->hasPhysRegDefs)
2739       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2740   }
2741 }
2742
2743 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2744 /// default scheduler if the target does not set a default.
2745 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C) {
2746   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new GenericScheduler(C));
2747   // Register DAG post-processors.
2748   //
2749   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
2750   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
2751   // the interesting nodes in one pass.
2752   DAG->addMutation(new CopyConstrain(DAG->TII, DAG->TRI));
2753   if (EnableLoadCluster && DAG->TII->enableClusterLoads())
2754     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2755   if (EnableMacroFusion)
2756     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2757   return DAG;
2758 }
2759 static MachineSchedRegistry
2760 GenericSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2761                      createGenericSched);
2762
2763 //===----------------------------------------------------------------------===//
2764 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2765 //===----------------------------------------------------------------------===//
2766
2767 namespace {
2768 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2769 struct ILPOrder {
2770   const SchedDFSResult *DFSResult;
2771   const BitVector *ScheduledTrees;
2772   bool MaximizeILP;
2773
2774   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2775
2776   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2777   ///
2778   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2779   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2780     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2781     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2782     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2783       // Unscheduled trees have lower priority.
2784       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2785         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2786
2787       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2788       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2789           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2790         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2791           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2792       }
2793     }
2794     if (MaximizeILP)
2795       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2796     else
2797       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2798   }
2799 };
2800
2801 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2802 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2803   ScheduleDAGMI *DAG;
2804   ILPOrder Cmp;
2805
2806   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2807 public:
2808   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2809
2810   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2811     DAG = dag;
2812     DAG->computeDFSResult();
2813     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2814     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2815     ReadyQ.clear();
2816   }
2817
2818   virtual void registerRoots() {
2819     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2820     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2821   }
2822
2823   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2824   /// -----------------------------------------
2825
2826   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
2827   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2828     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
2829     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2830     SUnit *SU = ReadyQ.back();
2831     ReadyQ.pop_back();
2832     IsTopNode = false;
2833     DEBUG(dbgs() << "Pick node " << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
2834           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
2835           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
2836           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
2837             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n'
2838           << "Scheduling " << *SU->getInstr());
2839     return SU;
2840   }
2841
2842   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
2843   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
2844     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2845   }
2846
2847   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
2848   /// DFSResults, and resort the priority Q.
2849   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2850     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
2851   }
2852
2853   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
2854
2855   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2856     ReadyQ.push_back(SU);
2857     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2858   }
2859 };
2860 } // namespace
2861
2862 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
2863   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
2864 }
2865 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
2866   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
2867 }
2868 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
2869   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
2870 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
2871   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
2872
2873 //===----------------------------------------------------------------------===//
2874 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
2875 //===----------------------------------------------------------------------===//
2876
2877 #ifndef NDEBUG
2878 namespace {
2879 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
2880 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
2881 template<bool IsReverse>
2882 struct SUnitOrder {
2883   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
2884     if (IsReverse)
2885       return A->NodeNum > B->NodeNum;
2886     else
2887       return A->NodeNum < B->NodeNum;
2888   }
2889 };
2890
2891 /// Reorder instructions as much as possible.
2892 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
2893   bool IsAlternating;
2894   bool IsTopDown;
2895
2896   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
2897   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
2898   // instructions to be scheduled first.
2899   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
2900     TopQ;
2901   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
2902   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
2903     BottomQ;
2904 public:
2905   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
2906     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
2907
2908   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
2909     TopQ.clear();
2910     BottomQ.clear();
2911   }
2912
2913   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2914   /// -----------------------------------------
2915
2916   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2917     SUnit *SU;
2918     if (IsTopDown) {
2919       do {
2920         if (TopQ.empty()) return NULL;
2921         SU = TopQ.top();
2922         TopQ.pop();
2923       } while (SU->isScheduled);
2924       IsTopNode = true;
2925     }
2926     else {
2927       do {
2928         if (BottomQ.empty()) return NULL;
2929         SU = BottomQ.top();
2930         BottomQ.pop();
2931       } while (SU->isScheduled);
2932       IsTopNode = false;
2933     }
2934     if (IsAlternating)
2935       IsTopDown = !IsTopDown;
2936     return SU;
2937   }
2938
2939   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
2940
2941   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
2942     TopQ.push(SU);
2943   }
2944   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2945     BottomQ.push(SU);
2946   }
2947 };
2948 } // namespace
2949
2950 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
2951   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
2952   bool TopDown = !ForceBottomUp;
2953   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
2954          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2955   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
2956 }
2957 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
2958   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
2959   createInstructionShuffler);
2960 #endif // !NDEBUG
2961
2962 //===----------------------------------------------------------------------===//
2963 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
2964 //===----------------------------------------------------------------------===//
2965
2966 #ifndef NDEBUG
2967 namespace llvm {
2968
2969 template<> struct GraphTraits<
2970   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
2971
2972 template<>
2973 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
2974
2975   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
2976
2977   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
2978     return G->MF.getName();
2979   }
2980
2981   static bool renderGraphFromBottomUp() {
2982     return true;
2983   }
2984
2985   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
2986     return (Node->Preds.size() > 10 || Node->Succs.size() > 10);
2987   }
2988
2989   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
2990                                   const ScheduleDAG *Graph) {
2991     return false;
2992   }
2993
2994   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
2995   /// edge, override this method.
2996   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
2997                                        SUnitIterator EI,
2998                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2999     if (EI.isArtificialDep())
3000       return "color=cyan,style=dashed";
3001     if (EI.isCtrlDep())
3002       return "color=blue,style=dashed";
3003     return "";
3004   }
3005
3006   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3007     std::string Str;
3008     raw_string_ostream SS(Str);
3009     const SchedDFSResult *DFS =
3010       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G)->getDFSResult();
3011     SS << "SU:" << SU->NodeNum;
3012     if (DFS)
3013       SS << " I:" << DFS->getNumInstrs(SU);
3014     return SS.str();
3015   }
3016   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3017     return G->getGraphNodeLabel(SU);
3018   }
3019
3020   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
3021                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3022     std::string Str("shape=Mrecord");
3023     const SchedDFSResult *DFS =
3024       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
3025     if (DFS) {
3026       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
3027       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
3028       Str += '"';
3029     }
3030     return Str;
3031   }
3032 };
3033 } // namespace llvm
3034 #endif // NDEBUG
3035
3036 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
3037 /// rendered using 'dot'.
3038 ///
3039 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
3040 #ifndef NDEBUG
3041   ViewGraph(this, Name, false, Title);
3042 #else
3043   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
3044          << "systems with Graphviz or gv!\n";
3045 #endif  // NDEBUG
3046 }
3047
3048 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
3049 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
3050   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
3051 }