Allow subtarget selection of the default MachineScheduler and document the interface.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / MachineScheduler.cpp
1 //===- MachineScheduler.cpp - Machine Instruction Scheduler ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // MachineScheduler schedules machine instructions after phi elimination. It
11 // preserves LiveIntervals so it can be invoked before register allocation.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "misched"
16
17 #include "llvm/CodeGen/MachineScheduler.h"
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
25 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
26 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
28 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
32 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
33 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
34 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
35 #include <queue>
36
37 using namespace llvm;
38
39 namespace llvm {
40 cl::opt<bool> ForceTopDown("misched-topdown", cl::Hidden,
41                            cl::desc("Force top-down list scheduling"));
42 cl::opt<bool> ForceBottomUp("misched-bottomup", cl::Hidden,
43                             cl::desc("Force bottom-up list scheduling"));
44 }
45
46 #ifndef NDEBUG
47 static cl::opt<bool> ViewMISchedDAGs("view-misched-dags", cl::Hidden,
48   cl::desc("Pop up a window to show MISched dags after they are processed"));
49
50 static cl::opt<unsigned> MISchedCutoff("misched-cutoff", cl::Hidden,
51   cl::desc("Stop scheduling after N instructions"), cl::init(~0U));
52 #else
53 static bool ViewMISchedDAGs = false;
54 #endif // NDEBUG
55
56 static cl::opt<bool> EnableRegPressure("misched-regpressure", cl::Hidden,
57   cl::desc("Enable register pressure scheduling."), cl::init(true));
58
59 static cl::opt<bool> EnableCyclicPath("misched-cyclicpath", cl::Hidden,
60   cl::desc("Enable cyclic critical path analysis."), cl::init(true));
61
62 static cl::opt<bool> EnableLoadCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
63   cl::desc("Enable load clustering."), cl::init(true));
64
65 // Experimental heuristics
66 static cl::opt<bool> EnableMacroFusion("misched-fusion", cl::Hidden,
67   cl::desc("Enable scheduling for macro fusion."), cl::init(true));
68
69 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
70   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
71
72 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
73 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
74
75 //===----------------------------------------------------------------------===//
76 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
77 //===----------------------------------------------------------------------===//
78
79 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
80     MF(0), MLI(0), MDT(0), PassConfig(0), AA(0), LIS(0) {
81   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
82 }
83
84 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
85   delete RegClassInfo;
86 }
87
88 namespace {
89 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
90 class MachineScheduler : public MachineSchedContext,
91                          public MachineFunctionPass {
92 public:
93   MachineScheduler();
94
95   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
96
97   virtual void releaseMemory() {}
98
99   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
100
101   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
102
103   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
104
105 protected:
106   ScheduleDAGInstrs *createMachineScheduler();
107 };
108 } // namespace
109
110 char MachineScheduler::ID = 0;
111
112 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
113
114 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "misched",
115                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
116 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
117 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
118 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
119 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "misched",
120                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
121
122 MachineScheduler::MachineScheduler()
123 : MachineFunctionPass(ID) {
124   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
125 }
126
127 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
128   AU.setPreservesCFG();
129   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
130   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
131   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
132   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
133   AU.addRequired<SlotIndexes>();
134   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
135   AU.addRequired<LiveIntervals>();
136   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
137   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
138 }
139
140 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
141
142 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
143 /// is overridden on the command line.
144 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
145   return 0;
146 }
147
148 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
149 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
150                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
151 MachineSchedOpt("misched",
152                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
153                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
154
155 static MachineSchedRegistry
156 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
157                      useDefaultMachineSched);
158
159 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
160 /// default scheduler if the target does not set a default.
161 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C);
162
163
164 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
165 static MachineBasicBlock::const_iterator
166 priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
167               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
168   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
169   while (--I != Beg) {
170     if (!I->isDebugValue())
171       break;
172   }
173   return I;
174 }
175
176 /// Non-const version.
177 static MachineBasicBlock::iterator
178 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
179               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
180   return const_cast<MachineInstr*>(
181     &*priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), Beg));
182 }
183
184 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
185 /// non-debug instruction.
186 static MachineBasicBlock::const_iterator
187 nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
188             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
189   for(; I != End; ++I) {
190     if (!I->isDebugValue())
191       break;
192   }
193   return I;
194 }
195
196 /// Non-const version.
197 static MachineBasicBlock::iterator
198 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
199             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
200   // Cast the return value to nonconst MachineInstr, then cast to an
201   // instr_iterator, which does not check for null, finally return a
202   // bundle_iterator.
203   return MachineBasicBlock::instr_iterator(
204     const_cast<MachineInstr*>(
205       &*nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), End)));
206 }
207
208 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs that will be owned by the called.
209 ScheduleDAGInstrs *MachineScheduler::createMachineScheduler() {
210   // Select the scheduler, or set the default.
211   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
212   if (Ctor != useDefaultMachineSched)
213     return Ctor(this);
214
215   // Get the default scheduler set by the target for this function.
216   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createMachineScheduler(this);
217   if (Scheduler)
218     return Scheduler;
219
220   // Default to GenericScheduler.
221   return createGenericSched(this);
222 }
223
224 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
225 ///
226 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
227 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
228 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
229 /// scheduling regions bottom-up.
230 ///
231 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
232 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
233 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
234 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
235 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
236 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
237 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
238 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
239 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
240 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
241   DEBUG(dbgs() << "Before MISsched:\n"; mf.print(dbgs()));
242
243   // Initialize the context of the pass.
244   MF = &mf;
245   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
246   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
247   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
248   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
249
250   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
251   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
252
253   if (VerifyScheduling) {
254     DEBUG(LIS->dump());
255     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
256   }
257   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
258
259   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
260   // optimization level.
261   OwningPtr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createMachineScheduler());
262
263   // Visit all machine basic blocks.
264   //
265   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
266   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
267   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
268        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
269
270     Scheduler->startBlock(MBB);
271
272     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
273     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
274     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
275     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
276     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
277     // MBB->end() for the bottom region.
278     //
279     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
280     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
281     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
282     unsigned RemainingInstrs = MBB->size();
283     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
284         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler->begin()) {
285
286       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
287       if (RegionEnd != MBB->end()
288           || TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(RegionEnd), MBB, *MF)) {
289         --RegionEnd;
290         // Count the boundary instruction.
291         --RemainingInstrs;
292       }
293
294       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
295       // instruction stream until we find the nearest boundary.
296       unsigned NumRegionInstrs = 0;
297       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
298       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs, ++NumRegionInstrs) {
299         if (TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(I), MBB, *MF))
300           break;
301       }
302       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
303       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
304       Scheduler->enterRegion(MBB, I, RegionEnd, NumRegionInstrs);
305
306       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
307       if (I == RegionEnd || I == llvm::prior(RegionEnd)) {
308         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
309         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
310         Scheduler->exitRegion();
311         continue;
312       }
313       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
314       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
315             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
316             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
317             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
318             else dbgs() << "End";
319             dbgs() << " RegionInstrs: " << NumRegionInstrs
320             << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
321
322       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
323       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
324       Scheduler->schedule();
325
326       // Close the current region.
327       Scheduler->exitRegion();
328
329       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
330       // scheduler for the top of it's scheduled region.
331       RegionEnd = Scheduler->begin();
332     }
333     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
334     Scheduler->finishBlock();
335   }
336   Scheduler->finalizeSchedule();
337   DEBUG(LIS->dump());
338   if (VerifyScheduling)
339     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
340   return true;
341 }
342
343 void MachineScheduler::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
344   // unimplemented
345 }
346
347 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
348 void ReadyQueue::dump() {
349   dbgs() << Name << ": ";
350   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
351     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
352   dbgs() << "\n";
353 }
354 #endif
355
356 //===----------------------------------------------------------------------===//
357 // ScheduleDAGMI - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
358 // preservation.
359 //===----------------------------------------------------------------------===//
360
361 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
362   delete DFSResult;
363   DeleteContainerPointers(Mutations);
364   delete SchedImpl;
365 }
366
367 bool ScheduleDAGMI::canAddEdge(SUnit *SuccSU, SUnit *PredSU) {
368   return SuccSU == &ExitSU || !Topo.IsReachable(PredSU, SuccSU);
369 }
370
371 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
372   if (SuccSU != &ExitSU) {
373     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
374     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
375     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
376       return false;
377     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
378   }
379   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
380   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
381   return true;
382 }
383
384 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
385 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
386 ///
387 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
388 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
389   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
390
391   if (SuccEdge->isWeak()) {
392     --SuccSU->WeakPredsLeft;
393     if (SuccEdge->isCluster())
394       NextClusterSucc = SuccSU;
395     return;
396   }
397 #ifndef NDEBUG
398   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
399     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
400     SuccSU->dump(this);
401     dbgs() << " has been released too many times!\n";
402     llvm_unreachable(0);
403   }
404 #endif
405   --SuccSU->NumPredsLeft;
406   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
407     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
408 }
409
410 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
411 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
412   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
413        I != E; ++I) {
414     releaseSucc(SU, &*I);
415   }
416 }
417
418 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
419 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
420 ///
421 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
422 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
423   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
424
425   if (PredEdge->isWeak()) {
426     --PredSU->WeakSuccsLeft;
427     if (PredEdge->isCluster())
428       NextClusterPred = PredSU;
429     return;
430   }
431 #ifndef NDEBUG
432   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
433     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
434     PredSU->dump(this);
435     dbgs() << " has been released too many times!\n";
436     llvm_unreachable(0);
437   }
438 #endif
439   --PredSU->NumSuccsLeft;
440   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
441     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
442 }
443
444 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
445 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
446   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
447        I != E; ++I) {
448     releasePred(SU, &*I);
449   }
450 }
451
452 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
453 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
454 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(MachineInstr *MI,
455                                     MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
456   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
457   if (&*RegionBegin == MI)
458     ++RegionBegin;
459
460   // Update the instruction stream.
461   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
462
463   // Update LiveIntervals
464   LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
465
466   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
467   if (RegionBegin == InsertPos)
468     RegionBegin = MI;
469 }
470
471 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
472 #ifndef NDEBUG
473   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
474     CurrentTop = CurrentBottom;
475     return false;
476   }
477   ++NumInstrsScheduled;
478 #endif
479   return true;
480 }
481
482 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
483 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
484 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
485 /// that don't get scheduled.
486 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
487                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
488                                 MachineBasicBlock::iterator end,
489                                 unsigned regioninstrs)
490 {
491   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
492
493   // For convenience remember the end of the liveness region.
494   LiveRegionEnd =
495     (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : llvm::next(RegionEnd);
496
497   SUPressureDiffs.clear();
498
499   SchedImpl->initPolicy(begin, end, regioninstrs);
500
501   ShouldTrackPressure = SchedImpl->shouldTrackPressure();
502 }
503
504 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
505 // scheduled regions.
506 void ScheduleDAGMI::initRegPressure() {
507   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
508   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
509
510   // Close the RPTracker to finalize live ins.
511   RPTracker.closeRegion();
512
513   DEBUG(RPTracker.dump());
514
515   // Initialize the live ins and live outs.
516   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
517   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
518
519   // Close one end of the tracker so we can call
520   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
521   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
522   TopRPTracker.closeTop();
523   BotRPTracker.closeBottom();
524
525   BotRPTracker.initLiveThru(RPTracker);
526   if (!BotRPTracker.getLiveThru().empty()) {
527     TopRPTracker.initLiveThru(BotRPTracker.getLiveThru());
528     DEBUG(dbgs() << "Live Thru: ";
529           dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getLiveThru(), TRI));
530   };
531
532   // For each live out vreg reduce the pressure change associated with other
533   // uses of the same vreg below the live-out reaching def.
534   updatePressureDiffs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
535
536   // Account for liveness generated by the region boundary.
537   if (LiveRegionEnd != RegionEnd) {
538     SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
539     BotRPTracker.recede(&LiveUses);
540     updatePressureDiffs(LiveUses);
541   }
542
543   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
544
545   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
546   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
547   RegionCriticalPSets.clear();
548   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
549     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
550   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
551     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(i);
552     if (RegionPressure[i] > Limit) {
553       DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
554             << " Limit " << Limit
555             << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
556       RegionCriticalPSets.push_back(PressureChange(i));
557     }
558   }
559   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
560         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
561           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
562             RegionCriticalPSets[i].getPSet()) << " ";
563         dbgs() << "\n");
564 }
565
566 void ScheduleDAGMI::
567 updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
568                         const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
569   const PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
570   unsigned CritIdx = 0, CritEnd = RegionCriticalPSets.size();
571   for (PressureDiff::const_iterator I = PDiff.begin(), E = PDiff.end();
572        I != E; ++I) {
573     if (!I->isValid())
574       break;
575     unsigned ID = I->getPSet();
576     while (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() < ID)
577       ++CritIdx;
578     if (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() == ID) {
579       if ((int)NewMaxPressure[ID] > RegionCriticalPSets[CritIdx].getUnitInc()
580           && NewMaxPressure[ID] <= INT16_MAX)
581         RegionCriticalPSets[CritIdx].setUnitInc(NewMaxPressure[ID]);
582     }
583     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(ID);
584     if (NewMaxPressure[ID] >= Limit - 2) {
585       DEBUG(dbgs() << "  " << TRI->getRegPressureSetName(ID) << ": "
586             << NewMaxPressure[ID] << " > " << Limit << "(+ "
587             << BotRPTracker.getLiveThru()[ID] << " livethru)\n");
588     }
589   }
590 }
591
592 /// Update the PressureDiff array for liveness after scheduling this
593 /// instruction.
594 void ScheduleDAGMI::updatePressureDiffs(ArrayRef<unsigned> LiveUses) {
595   for (unsigned LUIdx = 0, LUEnd = LiveUses.size(); LUIdx != LUEnd; ++LUIdx) {
596     /// FIXME: Currently assuming single-use physregs.
597     unsigned Reg = LiveUses[LUIdx];
598     DEBUG(dbgs() << "  LiveReg: " << PrintVRegOrUnit(Reg, TRI) << "\n");
599     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
600       continue;
601
602     // This may be called before CurrentBottom has been initialized. However,
603     // BotRPTracker must have a valid position. We want the value live into the
604     // instruction or live out of the block, so ask for the previous
605     // instruction's live-out.
606     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
607     VNInfo *VNI;
608     MachineBasicBlock::const_iterator I =
609       nextIfDebug(BotRPTracker.getPos(), BB->end());
610     if (I == BB->end())
611       VNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
612     else {
613       LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS->getInstructionIndex(I));
614       VNI = LRQ.valueIn();
615     }
616     // RegisterPressureTracker guarantees that readsReg is true for LiveUses.
617     assert(VNI && "No live value at use.");
618     for (VReg2UseMap::iterator
619            UI = VRegUses.find(Reg); UI != VRegUses.end(); ++UI) {
620       SUnit *SU = UI->SU;
621       DEBUG(dbgs() << "  UpdateRegP: SU(" << SU->NodeNum << ") "
622             << *SU->getInstr());
623       // If this use comes before the reaching def, it cannot be a last use, so
624       // descrease its pressure change.
625       if (!SU->isScheduled && SU != &ExitSU) {
626         LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS->getInstructionIndex(SU->getInstr()));
627         if (LRQ.valueIn() == VNI)
628           getPressureDiff(SU).addPressureChange(Reg, true, &MRI);
629       }
630     }
631   }
632 }
633
634 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
635 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
636 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
637 ///
638 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
639 /// so that it can be easilly extended by experimental schedulers. Generally,
640 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
641 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
642 /// ScheduleDAGMI then it will want to override this virtual method in order to
643 /// update any specialized state.
644 void ScheduleDAGMI::schedule() {
645   buildDAGWithRegPressure();
646
647   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
648
649   postprocessDAG();
650
651   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
652   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
653
654   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
655   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
656   SchedImpl->initialize(this);
657
658   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
659           SUnits[su].dumpAll(this));
660   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
661
662   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
663   initQueues(TopRoots, BotRoots);
664
665   bool IsTopNode = false;
666   while (SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode)) {
667     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
668     if (!checkSchedLimit())
669       break;
670
671     scheduleMI(SU, IsTopNode);
672
673     updateQueues(SU, IsTopNode);
674   }
675   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
676
677   placeDebugValues();
678
679   DEBUG({
680       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
681       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
682       dumpSchedule();
683       dbgs() << '\n';
684     });
685 }
686
687 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
688 void ScheduleDAGMI::buildDAGWithRegPressure() {
689   if (!ShouldTrackPressure) {
690     RPTracker.reset();
691     RegionCriticalPSets.clear();
692     buildSchedGraph(AA);
693     return;
694   }
695
696   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
697   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd,
698                  /*TrackUntiedDefs=*/true);
699
700   // Account for liveness generate by the region boundary.
701   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
702     RPTracker.recede();
703
704   // Build the DAG, and compute current register pressure.
705   buildSchedGraph(AA, &RPTracker, &SUPressureDiffs);
706
707   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
708   initRegPressure();
709 }
710
711 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
712 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
713   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
714     Mutations[i]->apply(this);
715   }
716 }
717
718 void ScheduleDAGMI::computeDFSResult() {
719   if (!DFSResult)
720     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
721   DFSResult->clear();
722   ScheduledTrees.clear();
723   DFSResult->resize(SUnits.size());
724   DFSResult->compute(SUnits);
725   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
726 }
727
728 void ScheduleDAGMI::findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
729                                           SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
730   for (std::vector<SUnit>::iterator
731          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
732     SUnit *SU = &(*I);
733     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
734
735     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
736     SU->biasCriticalPath();
737
738     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
739     if (!I->NumPredsLeft)
740       TopRoots.push_back(SU);
741     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
742     if (!I->NumSuccsLeft)
743       BotRoots.push_back(SU);
744   }
745   ExitSU.biasCriticalPath();
746 }
747
748 /// Compute the max cyclic critical path through the DAG. The scheduling DAG
749 /// only provides the critical path for single block loops. To handle loops that
750 /// span blocks, we could use the vreg path latencies provided by
751 /// MachineTraceMetrics instead. However, MachineTraceMetrics is not currently
752 /// available for use in the scheduler.
753 ///
754 /// The cyclic path estimation identifies a def-use pair that crosses the back
755 /// edge and considers the depth and height of the nodes. For example, consider
756 /// the following instruction sequence where each instruction has unit latency
757 /// and defines an epomymous virtual register:
758 ///
759 /// a->b(a,c)->c(b)->d(c)->exit
760 ///
761 /// The cyclic critical path is a two cycles: b->c->b
762 /// The acyclic critical path is four cycles: a->b->c->d->exit
763 /// LiveOutHeight = height(c) = len(c->d->exit) = 2
764 /// LiveOutDepth = depth(c) + 1 = len(a->b->c) + 1 = 3
765 /// LiveInHeight = height(b) + 1 = len(b->c->d->exit) + 1 = 4
766 /// LiveInDepth = depth(b) = len(a->b) = 1
767 ///
768 /// LiveOutDepth - LiveInDepth = 3 - 1 = 2
769 /// LiveInHeight - LiveOutHeight = 4 - 2 = 2
770 /// CyclicCriticalPath = min(2, 2) = 2
771 unsigned ScheduleDAGMI::computeCyclicCriticalPath() {
772   // This only applies to single block loop.
773   if (!BB->isSuccessor(BB))
774     return 0;
775
776   unsigned MaxCyclicLatency = 0;
777   // Visit each live out vreg def to find def/use pairs that cross iterations.
778   ArrayRef<unsigned> LiveOuts = RPTracker.getPressure().LiveOutRegs;
779   for (ArrayRef<unsigned>::iterator RI = LiveOuts.begin(), RE = LiveOuts.end();
780        RI != RE; ++RI) {
781     unsigned Reg = *RI;
782     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
783         continue;
784     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
785     const VNInfo *DefVNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
786     if (!DefVNI)
787       continue;
788
789     MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(DefVNI->def);
790     const SUnit *DefSU = getSUnit(DefMI);
791     if (!DefSU)
792       continue;
793
794     unsigned LiveOutHeight = DefSU->getHeight();
795     unsigned LiveOutDepth = DefSU->getDepth() + DefSU->Latency;
796     // Visit all local users of the vreg def.
797     for (VReg2UseMap::iterator
798            UI = VRegUses.find(Reg); UI != VRegUses.end(); ++UI) {
799       if (UI->SU == &ExitSU)
800         continue;
801
802       // Only consider uses of the phi.
803       LiveRangeQuery LRQ(LI, LIS->getInstructionIndex(UI->SU->getInstr()));
804       if (!LRQ.valueIn()->isPHIDef())
805         continue;
806
807       // Assume that a path spanning two iterations is a cycle, which could
808       // overestimate in strange cases. This allows cyclic latency to be
809       // estimated as the minimum slack of the vreg's depth or height.
810       unsigned CyclicLatency = 0;
811       if (LiveOutDepth > UI->SU->getDepth())
812         CyclicLatency = LiveOutDepth - UI->SU->getDepth();
813
814       unsigned LiveInHeight = UI->SU->getHeight() + DefSU->Latency;
815       if (LiveInHeight > LiveOutHeight) {
816         if (LiveInHeight - LiveOutHeight < CyclicLatency)
817           CyclicLatency = LiveInHeight - LiveOutHeight;
818       }
819       else
820         CyclicLatency = 0;
821
822       DEBUG(dbgs() << "Cyclic Path: SU(" << DefSU->NodeNum << ") -> SU("
823             << UI->SU->NodeNum << ") = " << CyclicLatency << "c\n");
824       if (CyclicLatency > MaxCyclicLatency)
825         MaxCyclicLatency = CyclicLatency;
826     }
827   }
828   DEBUG(dbgs() << "Cyclic Critical Path: " << MaxCyclicLatency << "c\n");
829   return MaxCyclicLatency;
830 }
831
832 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
833 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
834                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
835   NextClusterSucc = NULL;
836   NextClusterPred = NULL;
837
838   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
839   //
840   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
841   // Release top roots in forward order.
842   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
843          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
844     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
845   }
846   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
847   // first. This is more natural and slightly more efficient.
848   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
849          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
850     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
851   }
852
853   releaseSuccessors(&EntrySU);
854   releasePredecessors(&ExitSU);
855
856   SchedImpl->registerRoots();
857
858   // Advance past initial DebugValues.
859   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
860   CurrentBottom = RegionEnd;
861
862   if (ShouldTrackPressure) {
863     assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
864     TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
865   }
866 }
867
868 /// Move an instruction and update register pressure.
869 void ScheduleDAGMI::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
870   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
871   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
872
873   if (IsTopNode) {
874     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
875     if (&*CurrentTop == MI)
876       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
877     else {
878       moveInstruction(MI, CurrentTop);
879       TopRPTracker.setPos(MI);
880     }
881
882     if (ShouldTrackPressure) {
883       // Update top scheduled pressure.
884       TopRPTracker.advance();
885       assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
886       updateScheduledPressure(SU, TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
887     }
888   }
889   else {
890     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
891     MachineBasicBlock::iterator priorII =
892       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
893     if (&*priorII == MI)
894       CurrentBottom = priorII;
895     else {
896       if (&*CurrentTop == MI) {
897         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
898         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
899       }
900       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
901       CurrentBottom = MI;
902     }
903     if (ShouldTrackPressure) {
904       // Update bottom scheduled pressure.
905       SmallVector<unsigned, 8> LiveUses;
906       BotRPTracker.recede(&LiveUses);
907       assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
908       updateScheduledPressure(SU, BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
909       updatePressureDiffs(LiveUses);
910     }
911   }
912 }
913
914 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
915 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
916   // Release dependent instructions for scheduling.
917   if (IsTopNode)
918     releaseSuccessors(SU);
919   else
920     releasePredecessors(SU);
921
922   SU->isScheduled = true;
923
924   if (DFSResult) {
925     unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
926     if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
927       ScheduledTrees.set(SubtreeID);
928       DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
929       SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
930     }
931   }
932
933   // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
934   SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
935 }
936
937 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
938 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
939   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
940   if (FirstDbgValue) {
941     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
942     RegionBegin = FirstDbgValue;
943   }
944
945   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
946          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
947     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
948     MachineInstr *DbgValue = P.first;
949     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
950     if (&*RegionBegin == DbgValue)
951       ++RegionBegin;
952     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
953     if (OrigPrevMI == llvm::prior(RegionEnd))
954       RegionEnd = DbgValue;
955   }
956   DbgValues.clear();
957   FirstDbgValue = NULL;
958 }
959
960 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
961 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
962   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
963     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
964       SU->dump(this);
965     else
966       dbgs() << "Missing SUnit\n";
967   }
968 }
969 #endif
970
971 //===----------------------------------------------------------------------===//
972 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
973 //===----------------------------------------------------------------------===//
974
975 namespace {
976 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
977 /// loads.
978 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
979   struct LoadInfo {
980     SUnit *SU;
981     unsigned BaseReg;
982     unsigned Offset;
983     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
984       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
985   };
986   static bool LoadInfoLess(const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
987                            const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS);
988
989   const TargetInstrInfo *TII;
990   const TargetRegisterInfo *TRI;
991 public:
992   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
993                       const TargetRegisterInfo *tri)
994     : TII(tii), TRI(tri) {}
995
996   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
997 protected:
998   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
999 };
1000 } // anonymous
1001
1002 bool LoadClusterMutation::LoadInfoLess(
1003   const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
1004   const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS) {
1005   if (LHS.BaseReg != RHS.BaseReg)
1006     return LHS.BaseReg < RHS.BaseReg;
1007   return LHS.Offset < RHS.Offset;
1008 }
1009
1010 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
1011                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
1012   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
1013   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
1014     SUnit *SU = Loads[Idx];
1015     unsigned BaseReg;
1016     unsigned Offset;
1017     if (TII->getLdStBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
1018       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
1019   }
1020   if (LoadRecords.size() < 2)
1021     return;
1022   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end(), LoadInfoLess);
1023   unsigned ClusterLength = 1;
1024   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
1025     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
1026       ClusterLength = 1;
1027       continue;
1028     }
1029
1030     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
1031     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
1032     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
1033         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
1034
1035       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
1036             << SUb->NodeNum << ")\n");
1037       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
1038       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
1039       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
1040       // loads should have effectively the same inputs.
1041       for (SUnit::const_succ_iterator
1042              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
1043         if (SI->getSUnit() == SUb)
1044           continue;
1045         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
1046         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
1047       }
1048       ++ClusterLength;
1049     }
1050     else
1051       ClusterLength = 1;
1052   }
1053 }
1054
1055 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
1056 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1057   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
1058   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
1059   // Map each store chain to a set of dependent loads.
1060   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
1061   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1062     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1063     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
1064       continue;
1065     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
1066     for (SUnit::const_pred_iterator
1067            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
1068       if (PI->isCtrl()) {
1069         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
1070         break;
1071       }
1072     }
1073     // Check if this chain-like pred has been seen
1074     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
1075     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
1076     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
1077       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
1078     if (Result.second)
1079       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
1080     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
1081   }
1082   // Iterate over the store chains.
1083   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
1084     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
1085 }
1086
1087 //===----------------------------------------------------------------------===//
1088 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
1089 //===----------------------------------------------------------------------===//
1090
1091 namespace {
1092 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
1093 /// that may be fused by the processor into a single operation.
1094 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
1095   const TargetInstrInfo *TII;
1096 public:
1097   MacroFusion(const TargetInstrInfo *tii): TII(tii) {}
1098
1099   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1100 };
1101 } // anonymous
1102
1103 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
1104 /// fused operations.
1105 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1106   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
1107   MachineInstr *Branch = DAG->ExitSU.getInstr();
1108   if (!Branch)
1109     return;
1110
1111   for (unsigned Idx = DAG->SUnits.size(); Idx > 0;) {
1112     SUnit *SU = &DAG->SUnits[--Idx];
1113     if (!TII->shouldScheduleAdjacent(SU->getInstr(), Branch))
1114       continue;
1115
1116     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
1117     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
1118     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
1119     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
1120     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
1121     // hasn't been needed yet.
1122     bool Success = DAG->addEdge(&DAG->ExitSU, SDep(SU, SDep::Cluster));
1123     (void)Success;
1124     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
1125
1126     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU->NodeNum << ")\n");
1127     break;
1128   }
1129 }
1130
1131 //===----------------------------------------------------------------------===//
1132 // CopyConstrain - DAG post-processing to encourage copy elimination.
1133 //===----------------------------------------------------------------------===//
1134
1135 namespace {
1136 /// \brief Post-process the DAG to create weak edges from all uses of a copy to
1137 /// the one use that defines the copy's source vreg, most likely an induction
1138 /// variable increment.
1139 class CopyConstrain : public ScheduleDAGMutation {
1140   // Transient state.
1141   SlotIndex RegionBeginIdx;
1142   // RegionEndIdx is the slot index of the last non-debug instruction in the
1143   // scheduling region. So we may have RegionBeginIdx == RegionEndIdx.
1144   SlotIndex RegionEndIdx;
1145 public:
1146   CopyConstrain(const TargetInstrInfo *, const TargetRegisterInfo *) {}
1147
1148   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
1149
1150 protected:
1151   void constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG);
1152 };
1153 } // anonymous
1154
1155 /// constrainLocalCopy handles two possibilities:
1156 /// 1) Local src:
1157 /// I0:     = dst
1158 /// I1: src = ...
1159 /// I2:     = dst
1160 /// I3: dst = src (copy)
1161 /// (create pred->succ edges I0->I1, I2->I1)
1162 ///
1163 /// 2) Local copy:
1164 /// I0: dst = src (copy)
1165 /// I1:     = dst
1166 /// I2: src = ...
1167 /// I3:     = dst
1168 /// (create pred->succ edges I1->I2, I3->I2)
1169 ///
1170 /// Although the MachineScheduler is currently constrained to single blocks,
1171 /// this algorithm should handle extended blocks. An EBB is a set of
1172 /// contiguously numbered blocks such that the previous block in the EBB is
1173 /// always the single predecessor.
1174 void CopyConstrain::constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG) {
1175   LiveIntervals *LIS = DAG->getLIS();
1176   MachineInstr *Copy = CopySU->getInstr();
1177
1178   // Check for pure vreg copies.
1179   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
1180   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
1181     return;
1182
1183   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
1184   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
1185     return;
1186
1187   // Check if either the dest or source is local. If it's live across a back
1188   // edge, it's not local. Note that if both vregs are live across the back
1189   // edge, we cannot successfully contrain the copy without cyclic scheduling.
1190   unsigned LocalReg = DstReg;
1191   unsigned GlobalReg = SrcReg;
1192   LiveInterval *LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1193   if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx)) {
1194     LocalReg = SrcReg;
1195     GlobalReg = DstReg;
1196     LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1197     if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx))
1198       return;
1199   }
1200   LiveInterval *GlobalLI = &LIS->getInterval(GlobalReg);
1201
1202   // Find the global segment after the start of the local LI.
1203   LiveInterval::iterator GlobalSegment = GlobalLI->find(LocalLI->beginIndex());
1204   // If GlobalLI does not overlap LocalLI->start, then a copy directly feeds a
1205   // local live range. We could create edges from other global uses to the local
1206   // start, but the coalescer should have already eliminated these cases, so
1207   // don't bother dealing with it.
1208   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1209     return;
1210
1211   // If GlobalSegment is killed at the LocalLI->start, the call to find()
1212   // returned the next global segment. But if GlobalSegment overlaps with
1213   // LocalLI->start, then advance to the next segement. If a hole in GlobalLI
1214   // exists in LocalLI's vicinity, GlobalSegment will be the end of the hole.
1215   if (GlobalSegment->contains(LocalLI->beginIndex()))
1216     ++GlobalSegment;
1217
1218   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1219     return;
1220
1221   // Check if GlobalLI contains a hole in the vicinity of LocalLI.
1222   if (GlobalSegment != GlobalLI->begin()) {
1223     // Two address defs have no hole.
1224     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->end,
1225                                GlobalSegment->start)) {
1226       return;
1227     }
1228     // If the prior global segment may be defined by the same two-address
1229     // instruction that also defines LocalLI, then can't make a hole here.
1230     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->start,
1231                                LocalLI->beginIndex())) {
1232       return;
1233     }
1234     // If GlobalLI has a prior segment, it must be live into the EBB. Otherwise
1235     // it would be a disconnected component in the live range.
1236     assert(llvm::prior(GlobalSegment)->start < LocalLI->beginIndex() &&
1237            "Disconnected LRG within the scheduling region.");
1238   }
1239   MachineInstr *GlobalDef = LIS->getInstructionFromIndex(GlobalSegment->start);
1240   if (!GlobalDef)
1241     return;
1242
1243   SUnit *GlobalSU = DAG->getSUnit(GlobalDef);
1244   if (!GlobalSU)
1245     return;
1246
1247   // GlobalDef is the bottom of the GlobalLI hole. Open the hole by
1248   // constraining the uses of the last local def to precede GlobalDef.
1249   SmallVector<SUnit*,8> LocalUses;
1250   const VNInfo *LastLocalVN = LocalLI->getVNInfoBefore(LocalLI->endIndex());
1251   MachineInstr *LastLocalDef = LIS->getInstructionFromIndex(LastLocalVN->def);
1252   SUnit *LastLocalSU = DAG->getSUnit(LastLocalDef);
1253   for (SUnit::const_succ_iterator
1254          I = LastLocalSU->Succs.begin(), E = LastLocalSU->Succs.end();
1255        I != E; ++I) {
1256     if (I->getKind() != SDep::Data || I->getReg() != LocalReg)
1257       continue;
1258     if (I->getSUnit() == GlobalSU)
1259       continue;
1260     if (!DAG->canAddEdge(GlobalSU, I->getSUnit()))
1261       return;
1262     LocalUses.push_back(I->getSUnit());
1263   }
1264   // Open the top of the GlobalLI hole by constraining any earlier global uses
1265   // to precede the start of LocalLI.
1266   SmallVector<SUnit*,8> GlobalUses;
1267   MachineInstr *FirstLocalDef =
1268     LIS->getInstructionFromIndex(LocalLI->beginIndex());
1269   SUnit *FirstLocalSU = DAG->getSUnit(FirstLocalDef);
1270   for (SUnit::const_pred_iterator
1271          I = GlobalSU->Preds.begin(), E = GlobalSU->Preds.end(); I != E; ++I) {
1272     if (I->getKind() != SDep::Anti || I->getReg() != GlobalReg)
1273       continue;
1274     if (I->getSUnit() == FirstLocalSU)
1275       continue;
1276     if (!DAG->canAddEdge(FirstLocalSU, I->getSUnit()))
1277       return;
1278     GlobalUses.push_back(I->getSUnit());
1279   }
1280   DEBUG(dbgs() << "Constraining copy SU(" << CopySU->NodeNum << ")\n");
1281   // Add the weak edges.
1282   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1283          I = LocalUses.begin(), E = LocalUses.end(); I != E; ++I) {
1284     DEBUG(dbgs() << "  Local use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1285           << GlobalSU->NodeNum << ")\n");
1286     DAG->addEdge(GlobalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1287   }
1288   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1289          I = GlobalUses.begin(), E = GlobalUses.end(); I != E; ++I) {
1290     DEBUG(dbgs() << "  Global use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1291           << FirstLocalSU->NodeNum << ")\n");
1292     DAG->addEdge(FirstLocalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1293   }
1294 }
1295
1296 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create weak edges to encourage
1297 /// copy elimination.
1298 void CopyConstrain::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1299   MachineBasicBlock::iterator FirstPos = nextIfDebug(DAG->begin(), DAG->end());
1300   if (FirstPos == DAG->end())
1301     return;
1302   RegionBeginIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(&*FirstPos);
1303   RegionEndIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(
1304     &*priorNonDebug(DAG->end(), DAG->begin()));
1305
1306   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1307     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1308     if (!SU->getInstr()->isCopy())
1309       continue;
1310
1311     constrainLocalCopy(SU, DAG);
1312   }
1313 }
1314
1315 //===----------------------------------------------------------------------===//
1316 // GenericScheduler - Implementation of the generic MachineSchedStrategy.
1317 //===----------------------------------------------------------------------===//
1318
1319 namespace {
1320 /// GenericScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
1321 /// the schedule.
1322 class GenericScheduler : public MachineSchedStrategy {
1323 public:
1324   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
1325   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
1326   enum CandReason {
1327     NoCand, PhysRegCopy, RegExcess, RegCritical, Cluster, Weak, RegMax,
1328     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
1329     TopDepthReduce, TopPathReduce, NextDefUse, NodeOrder};
1330
1331 #ifndef NDEBUG
1332   static const char *getReasonStr(GenericScheduler::CandReason Reason);
1333 #endif
1334
1335   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
1336   struct CandPolicy {
1337     bool ReduceLatency;
1338     unsigned ReduceResIdx;
1339     unsigned DemandResIdx;
1340
1341     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
1342   };
1343
1344   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
1345   struct SchedResourceDelta {
1346     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
1347     unsigned CritResources;
1348
1349     // Count critical resources from another region consumed by SU.
1350     unsigned DemandedResources;
1351
1352     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
1353
1354     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1355       return CritResources == RHS.CritResources
1356         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
1357     }
1358     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1359       return !operator==(RHS);
1360     }
1361   };
1362
1363   /// Store the state used by GenericScheduler heuristics, required for the
1364   /// lifetime of one invocation of pickNode().
1365   struct SchedCandidate {
1366     CandPolicy Policy;
1367
1368     // The best SUnit candidate.
1369     SUnit *SU;
1370
1371     // The reason for this candidate.
1372     CandReason Reason;
1373
1374     // Set of reasons that apply to multiple candidates.
1375     uint32_t RepeatReasonSet;
1376
1377     // Register pressure values for the best candidate.
1378     RegPressureDelta RPDelta;
1379
1380     // Critical resource consumption of the best candidate.
1381     SchedResourceDelta ResDelta;
1382
1383     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
1384       : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand), RepeatReasonSet(0) {}
1385
1386     bool isValid() const { return SU; }
1387
1388     // Copy the status of another candidate without changing policy.
1389     void setBest(SchedCandidate &Best) {
1390       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
1391       SU = Best.SU;
1392       Reason = Best.Reason;
1393       RPDelta = Best.RPDelta;
1394       ResDelta = Best.ResDelta;
1395     }
1396
1397     bool isRepeat(CandReason R) { return RepeatReasonSet & (1 << R); }
1398     void setRepeat(CandReason R) { RepeatReasonSet |= (1 << R); }
1399
1400     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1401                            const TargetSchedModel *SchedModel);
1402   };
1403
1404   /// Summarize the unscheduled region.
1405   struct SchedRemainder {
1406     // Critical path through the DAG in expected latency.
1407     unsigned CriticalPath;
1408     unsigned CyclicCritPath;
1409
1410     // Scaled count of micro-ops left to schedule.
1411     unsigned RemIssueCount;
1412
1413     bool IsAcyclicLatencyLimited;
1414
1415     // Unscheduled resources
1416     SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
1417
1418     void reset() {
1419       CriticalPath = 0;
1420       CyclicCritPath = 0;
1421       RemIssueCount = 0;
1422       IsAcyclicLatencyLimited = false;
1423       RemainingCounts.clear();
1424     }
1425
1426     SchedRemainder() { reset(); }
1427
1428     void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
1429   };
1430
1431   /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
1432   /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
1433   /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
1434   struct SchedBoundary {
1435     ScheduleDAGMI *DAG;
1436     const TargetSchedModel *SchedModel;
1437     SchedRemainder *Rem;
1438
1439     ReadyQueue Available;
1440     ReadyQueue Pending;
1441     bool CheckPending;
1442
1443     // For heuristics, keep a list of the nodes that immediately depend on the
1444     // most recently scheduled node.
1445     SmallPtrSet<const SUnit*, 8> NextSUs;
1446
1447     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
1448
1449     /// Number of cycles it takes to issue the instructions scheduled in this
1450     /// zone. It is defined as: scheduled-micro-ops / issue-width + stalls.
1451     /// See getStalls().
1452     unsigned CurrCycle;
1453
1454     /// Micro-ops issued in the current cycle
1455     unsigned CurrMOps;
1456
1457     /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
1458     unsigned MinReadyCycle;
1459
1460     // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
1461     unsigned ExpectedLatency;
1462
1463     // The latency of dependence chains leading into this zone.
1464     // For each node scheduled bottom-up: DLat = max DLat, N.Depth.
1465     // For each cycle scheduled: DLat -= 1.
1466     unsigned DependentLatency;
1467
1468     /// Count the scheduled (issued) micro-ops that can be retired by
1469     /// time=CurrCycle assuming the first scheduled instr is retired at time=0.
1470     unsigned RetiredMOps;
1471
1472     // Count scheduled resources that have been executed. Resources are
1473     // considered executed if they become ready in the time that it takes to
1474     // saturate any resource including the one in question. Counts are scaled
1475     // for direct comparison with other resources. Counts can be compared with
1476     // MOps * getMicroOpFactor and Latency * getLatencyFactor.
1477     SmallVector<unsigned, 16> ExecutedResCounts;
1478
1479     /// Cache the max count for a single resource.
1480     unsigned MaxExecutedResCount;
1481
1482     // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
1483     unsigned ZoneCritResIdx;
1484
1485     // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
1486     bool IsResourceLimited;
1487
1488 #ifndef NDEBUG
1489     // Remember the greatest operand latency as an upper bound on the number of
1490     // times we should retry the pending queue because of a hazard.
1491     unsigned MaxObservedLatency;
1492 #endif
1493
1494     void reset() {
1495       // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1496       // Destroying and reconstructing it is very expensive though. So keep
1497       // invalid, placeholder HazardRecs.
1498       if (HazardRec && HazardRec->isEnabled()) {
1499         delete HazardRec;
1500         HazardRec = 0;
1501       }
1502       Available.clear();
1503       Pending.clear();
1504       CheckPending = false;
1505       NextSUs.clear();
1506       CurrCycle = 0;
1507       CurrMOps = 0;
1508       MinReadyCycle = UINT_MAX;
1509       ExpectedLatency = 0;
1510       DependentLatency = 0;
1511       RetiredMOps = 0;
1512       MaxExecutedResCount = 0;
1513       ZoneCritResIdx = 0;
1514       IsResourceLimited = false;
1515 #ifndef NDEBUG
1516       MaxObservedLatency = 0;
1517 #endif
1518       // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1519       ExecutedResCounts.resize(1);
1520       assert(!ExecutedResCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1521     }
1522
1523     /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
1524     /// PendingFlag set.
1525     SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
1526       DAG(0), SchedModel(0), Rem(0), Available(ID, Name+".A"),
1527       Pending(ID << GenericScheduler::LogMaxQID, Name+".P"),
1528       HazardRec(0) {
1529       reset();
1530     }
1531
1532     ~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1533
1534     void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
1535               SchedRemainder *rem);
1536
1537     bool isTop() const {
1538       return Available.getID() == GenericScheduler::TopQID;
1539     }
1540
1541 #ifndef NDEBUG
1542     const char *getResourceName(unsigned PIdx) {
1543       if (!PIdx)
1544         return "MOps";
1545       return SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name;
1546     }
1547 #endif
1548
1549     /// Get the number of latency cycles "covered" by the scheduled
1550     /// instructions. This is the larger of the critical path within the zone
1551     /// and the number of cycles required to issue the instructions.
1552     unsigned getScheduledLatency() const {
1553       return std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1554     }
1555
1556     unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
1557       return isTop() ? SU->getHeight() : SU->getDepth();
1558     }
1559
1560     unsigned getResourceCount(unsigned ResIdx) const {
1561       return ExecutedResCounts[ResIdx];
1562     }
1563
1564     /// Get the scaled count of scheduled micro-ops and resources, including
1565     /// executed resources.
1566     unsigned getCriticalCount() const {
1567       if (!ZoneCritResIdx)
1568         return RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
1569       return getResourceCount(ZoneCritResIdx);
1570     }
1571
1572     /// Get a scaled count for the minimum execution time of the scheduled
1573     /// micro-ops that are ready to execute by getExecutedCount. Notice the
1574     /// feedback loop.
1575     unsigned getExecutedCount() const {
1576       return std::max(CurrCycle * SchedModel->getLatencyFactor(),
1577                       MaxExecutedResCount);
1578     }
1579
1580     bool checkHazard(SUnit *SU);
1581
1582     unsigned findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs);
1583
1584     unsigned getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx);
1585
1586     void setPolicy(CandPolicy &Policy, SchedBoundary &OtherZone);
1587
1588     void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
1589
1590     void bumpCycle(unsigned NextCycle);
1591
1592     void incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count);
1593
1594     unsigned countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned ReadyCycle);
1595
1596     void bumpNode(SUnit *SU);
1597
1598     void releasePending();
1599
1600     void removeReady(SUnit *SU);
1601
1602     SUnit *pickOnlyChoice();
1603
1604 #ifndef NDEBUG
1605     void dumpScheduledState();
1606 #endif
1607   };
1608
1609 private:
1610   const MachineSchedContext *Context;
1611   ScheduleDAGMI *DAG;
1612   const TargetSchedModel *SchedModel;
1613   const TargetRegisterInfo *TRI;
1614
1615   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1616   SchedRemainder Rem;
1617   SchedBoundary Top;
1618   SchedBoundary Bot;
1619
1620   MachineSchedPolicy RegionPolicy;
1621 public:
1622   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
1623   enum {
1624     TopQID = 1,
1625     BotQID = 2,
1626     LogMaxQID = 2
1627   };
1628
1629   GenericScheduler(const MachineSchedContext *C):
1630     Context(C), DAG(0), SchedModel(0), TRI(0),
1631     Top(TopQID, "TopQ"), Bot(BotQID, "BotQ") {}
1632
1633   virtual void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1634                           MachineBasicBlock::iterator End,
1635                           unsigned NumRegionInstrs);
1636
1637   bool shouldTrackPressure() const { return RegionPolicy.ShouldTrackPressure; }
1638
1639   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1640
1641   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1642
1643   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1644
1645   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU);
1646
1647   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU);
1648
1649   virtual void registerRoots();
1650
1651 protected:
1652   void checkAcyclicLatency();
1653
1654   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1655                     SchedCandidate &TryCand,
1656                     SchedBoundary &Zone,
1657                     const RegPressureTracker &RPTracker,
1658                     RegPressureTracker &TempTracker);
1659
1660   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
1661
1662   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1663                          const RegPressureTracker &RPTracker,
1664                          SchedCandidate &Candidate);
1665
1666   void reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop);
1667
1668 #ifndef NDEBUG
1669   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
1670 #endif
1671 };
1672 } // namespace
1673
1674 void GenericScheduler::SchedRemainder::
1675 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1676   reset();
1677   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1678     return;
1679   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1680   for (std::vector<SUnit>::iterator
1681          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1682     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1683     RemIssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC)
1684       * SchedModel->getMicroOpFactor();
1685     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1686            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1687            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1688       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1689       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1690       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1691     }
1692   }
1693 }
1694
1695 void GenericScheduler::SchedBoundary::
1696 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1697   reset();
1698   DAG = dag;
1699   SchedModel = smodel;
1700   Rem = rem;
1701   if (SchedModel->hasInstrSchedModel())
1702     ExecutedResCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1703 }
1704
1705 /// Initialize the per-region scheduling policy.
1706 void GenericScheduler::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1707                                      MachineBasicBlock::iterator End,
1708                                      unsigned NumRegionInstrs) {
1709   const TargetMachine &TM = Context->MF->getTarget();
1710
1711   // Avoid setting up the register pressure tracker for small regions to save
1712   // compile time. As a rough heuristic, only track pressure when the number of
1713   // schedulable instructions exceeds half the integer register file.
1714   unsigned NIntRegs = Context->RegClassInfo->getNumAllocatableRegs(
1715     TM.getTargetLowering()->getRegClassFor(MVT::i32));
1716
1717   RegionPolicy.ShouldTrackPressure = NumRegionInstrs > (NIntRegs / 2);
1718
1719   // For generic targets, we default to bottom-up, because it's simpler and more
1720   // compile-time optimizations have been implemented in that direction.
1721   RegionPolicy.OnlyBottomUp = true;
1722
1723   // Allow the subtarget to override default policy.
1724   const TargetSubtargetInfo &ST = TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
1725   ST.overrideSchedPolicy(RegionPolicy, Begin, End, NumRegionInstrs);
1726
1727   // After subtarget overrides, apply command line options.
1728   if (!EnableRegPressure)
1729     RegionPolicy.ShouldTrackPressure = false;
1730
1731   // Check -misched-topdown/bottomup can force or unforce scheduling direction.
1732   // e.g. -misched-bottomup=false allows scheduling in both directions.
1733   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
1734          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
1735   if (ForceBottomUp.getNumOccurrences() > 0) {
1736     RegionPolicy.OnlyBottomUp = ForceBottomUp;
1737     if (RegionPolicy.OnlyBottomUp)
1738       RegionPolicy.OnlyTopDown = false;
1739   }
1740   if (ForceTopDown.getNumOccurrences() > 0) {
1741     RegionPolicy.OnlyTopDown = ForceTopDown;
1742     if (RegionPolicy.OnlyTopDown)
1743       RegionPolicy.OnlyBottomUp = false;
1744   }
1745 }
1746
1747 void GenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
1748   DAG = dag;
1749   SchedModel = DAG->getSchedModel();
1750   TRI = DAG->TRI;
1751
1752   Rem.init(DAG, SchedModel);
1753   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1754   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1755
1756   // Initialize resource counts.
1757
1758   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
1759   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
1760   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
1761   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
1762   if (!Top.HazardRec) {
1763     Top.HazardRec =
1764       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1765   }
1766   if (!Bot.HazardRec) {
1767     Bot.HazardRec =
1768       TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1769   }
1770 }
1771
1772 void GenericScheduler::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1773   if (SU->isScheduled)
1774     return;
1775
1776   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1777        I != E; ++I) {
1778     if (I->isWeak())
1779       continue;
1780     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1781     unsigned Latency = I->getLatency();
1782 #ifndef NDEBUG
1783     Top.MaxObservedLatency = std::max(Latency, Top.MaxObservedLatency);
1784 #endif
1785     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + Latency)
1786       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + Latency;
1787   }
1788   Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1789 }
1790
1791 void GenericScheduler::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1792   if (SU->isScheduled)
1793     return;
1794
1795   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1796
1797   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1798        I != E; ++I) {
1799     if (I->isWeak())
1800       continue;
1801     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1802     unsigned Latency = I->getLatency();
1803 #ifndef NDEBUG
1804     Bot.MaxObservedLatency = std::max(Latency, Bot.MaxObservedLatency);
1805 #endif
1806     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + Latency)
1807       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + Latency;
1808   }
1809   Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1810 }
1811
1812 /// Set IsAcyclicLatencyLimited if the acyclic path is longer than the cyclic
1813 /// critical path by more cycles than it takes to drain the instruction buffer.
1814 /// We estimate an upper bounds on in-flight instructions as:
1815 ///
1816 /// CyclesPerIteration = max( CyclicPath, Loop-Resource-Height )
1817 /// InFlightIterations = AcyclicPath / CyclesPerIteration
1818 /// InFlightResources = InFlightIterations * LoopResources
1819 ///
1820 /// TODO: Check execution resources in addition to IssueCount.
1821 void GenericScheduler::checkAcyclicLatency() {
1822   if (Rem.CyclicCritPath == 0 || Rem.CyclicCritPath >= Rem.CriticalPath)
1823     return;
1824
1825   // Scaled number of cycles per loop iteration.
1826   unsigned IterCount =
1827     std::max(Rem.CyclicCritPath * SchedModel->getLatencyFactor(),
1828              Rem.RemIssueCount);
1829   // Scaled acyclic critical path.
1830   unsigned AcyclicCount = Rem.CriticalPath * SchedModel->getLatencyFactor();
1831   // InFlightCount = (AcyclicPath / IterCycles) * InstrPerLoop
1832   unsigned InFlightCount =
1833     (AcyclicCount * Rem.RemIssueCount + IterCount-1) / IterCount;
1834   unsigned BufferLimit =
1835     SchedModel->getMicroOpBufferSize() * SchedModel->getMicroOpFactor();
1836
1837   Rem.IsAcyclicLatencyLimited = InFlightCount > BufferLimit;
1838
1839   DEBUG(dbgs() << "IssueCycles="
1840         << Rem.RemIssueCount / SchedModel->getLatencyFactor() << "c "
1841         << "IterCycles=" << IterCount / SchedModel->getLatencyFactor()
1842         << "c NumIters=" << (AcyclicCount + IterCount-1) / IterCount
1843         << " InFlight=" << InFlightCount / SchedModel->getMicroOpFactor()
1844         << "m BufferLim=" << SchedModel->getMicroOpBufferSize() << "m\n";
1845         if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited)
1846           dbgs() << "  ACYCLIC LATENCY LIMIT\n");
1847 }
1848
1849 void GenericScheduler::registerRoots() {
1850   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
1851
1852   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
1853   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
1854          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
1855     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
1856       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
1857   }
1858   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
1859
1860   if (EnableCyclicPath) {
1861     Rem.CyclicCritPath = DAG->computeCyclicCriticalPath();
1862     checkAcyclicLatency();
1863   }
1864 }
1865
1866 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1867 ///
1868 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1869 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1870 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1871 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1872 ///
1873 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1874 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1875 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1876 /// can dispatch per cycle.
1877 ///
1878 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1879 bool GenericScheduler::SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1880   if (HazardRec->isEnabled())
1881     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1882
1883   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1884   if ((CurrMOps > 0) && (CurrMOps + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1885     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1886           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1887     return true;
1888   }
1889   return false;
1890 }
1891
1892 // Find the unscheduled node in ReadySUs with the highest latency.
1893 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1894 findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs) {
1895   SUnit *LateSU = 0;
1896   unsigned RemLatency = 0;
1897   for (ArrayRef<SUnit*>::iterator I = ReadySUs.begin(), E = ReadySUs.end();
1898        I != E; ++I) {
1899     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1900     if (L > RemLatency) {
1901       RemLatency = L;
1902       LateSU = *I;
1903     }
1904   }
1905   if (LateSU) {
1906     DEBUG(dbgs() << Available.getName() << " RemLatency SU("
1907           << LateSU->NodeNum << ") " << RemLatency << "c\n");
1908   }
1909   return RemLatency;
1910 }
1911
1912 // Count resources in this zone and the remaining unscheduled
1913 // instruction. Return the max count, scaled. Set OtherCritIdx to the critical
1914 // resource index, or zero if the zone is issue limited.
1915 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
1916 getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx) {
1917   OtherCritIdx = 0;
1918   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1919     return 0;
1920
1921   unsigned OtherCritCount = Rem->RemIssueCount
1922     + (RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor());
1923   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain MOps: "
1924         << OtherCritCount / SchedModel->getMicroOpFactor() << '\n');
1925   for (unsigned PIdx = 1, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1926        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1927     unsigned OtherCount = getResourceCount(PIdx) + Rem->RemainingCounts[PIdx];
1928     if (OtherCount > OtherCritCount) {
1929       OtherCritCount = OtherCount;
1930       OtherCritIdx = PIdx;
1931     }
1932   }
1933   if (OtherCritIdx) {
1934     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain CritRes: "
1935           << OtherCritCount / SchedModel->getResourceFactor(OtherCritIdx)
1936           << " " << getResourceName(OtherCritIdx) << "\n");
1937   }
1938   return OtherCritCount;
1939 }
1940
1941 /// Set the CandPolicy for this zone given the current resources and latencies
1942 /// inside and outside the zone.
1943 void GenericScheduler::SchedBoundary::setPolicy(CandPolicy &Policy,
1944                                                    SchedBoundary &OtherZone) {
1945   // Now that potential stalls have been considered, apply preemptive heuristics
1946   // based on the the total latency and resources inside and outside this
1947   // zone.
1948
1949   // Compute remaining latency. We need this both to determine whether the
1950   // overall schedule has become latency-limited and whether the instructions
1951   // outside this zone are resource or latency limited.
1952   //
1953   // The "dependent" latency is updated incrementally during scheduling as the
1954   // max height/depth of scheduled nodes minus the cycles since it was
1955   // scheduled:
1956   //   DLat = max (N.depth - (CurrCycle - N.ReadyCycle) for N in Zone
1957   //
1958   // The "independent" latency is the max ready queue depth:
1959   //   ILat = max N.depth for N in Available|Pending
1960   //
1961   // RemainingLatency is the greater of independent and dependent latency.
1962   unsigned RemLatency = DependentLatency;
1963   RemLatency = std::max(RemLatency, findMaxLatency(Available.elements()));
1964   RemLatency = std::max(RemLatency, findMaxLatency(Pending.elements()));
1965
1966   // Compute the critical resource outside the zone.
1967   unsigned OtherCritIdx;
1968   unsigned OtherCount = OtherZone.getOtherResourceCount(OtherCritIdx);
1969
1970   bool OtherResLimited = false;
1971   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1972     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
1973     OtherResLimited = (int)(OtherCount - (RemLatency * LFactor)) > (int)LFactor;
1974   }
1975   if (!OtherResLimited && (RemLatency + CurrCycle > Rem->CriticalPath)) {
1976     Policy.ReduceLatency |= true;
1977     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " RemainingLatency "
1978           << RemLatency << " + " << CurrCycle << "c > CritPath "
1979           << Rem->CriticalPath << "\n");
1980   }
1981   // If the same resource is limiting inside and outside the zone, do nothing.
1982   if (ZoneCritResIdx == OtherCritIdx)
1983     return;
1984
1985   DEBUG(
1986     if (IsResourceLimited) {
1987       dbgs() << "  " << Available.getName() << " ResourceLimited: "
1988              << getResourceName(ZoneCritResIdx) << "\n";
1989     }
1990     if (OtherResLimited)
1991       dbgs() << "  RemainingLimit: " << getResourceName(OtherCritIdx) << "\n";
1992     if (!IsResourceLimited && !OtherResLimited)
1993       dbgs() << "  Latency limited both directions.\n");
1994
1995   if (IsResourceLimited && !Policy.ReduceResIdx)
1996     Policy.ReduceResIdx = ZoneCritResIdx;
1997
1998   if (OtherResLimited)
1999     Policy.DemandResIdx = OtherCritIdx;
2000 }
2001
2002 void GenericScheduler::SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU,
2003                                                      unsigned ReadyCycle) {
2004   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2005     MinReadyCycle = ReadyCycle;
2006
2007   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
2008   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
2009   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2010   if ((!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle) || checkHazard(SU))
2011     Pending.push(SU);
2012   else
2013     Available.push(SU);
2014
2015   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
2016   NextSUs.insert(SU);
2017 }
2018
2019 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
2020 void GenericScheduler::SchedBoundary::bumpCycle(unsigned NextCycle) {
2021   if (SchedModel->getMicroOpBufferSize() == 0) {
2022     assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
2023     if (MinReadyCycle > NextCycle)
2024       NextCycle = MinReadyCycle;
2025   }
2026   // Update the current micro-ops, which will issue in the next cycle.
2027   unsigned DecMOps = SchedModel->getIssueWidth() * (NextCycle - CurrCycle);
2028   CurrMOps = (CurrMOps <= DecMOps) ? 0 : CurrMOps - DecMOps;
2029
2030   // Decrement DependentLatency based on the next cycle.
2031   if ((NextCycle - CurrCycle) > DependentLatency)
2032     DependentLatency = 0;
2033   else
2034     DependentLatency -= (NextCycle - CurrCycle);
2035
2036   if (!HazardRec->isEnabled()) {
2037     // Bypass HazardRec virtual calls.
2038     CurrCycle = NextCycle;
2039   }
2040   else {
2041     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
2042     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
2043       if (isTop())
2044         HazardRec->AdvanceCycle();
2045       else
2046         HazardRec->RecedeCycle();
2047     }
2048   }
2049   CheckPending = true;
2050   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2051   IsResourceLimited =
2052     (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2053     > (int)LFactor;
2054
2055   DEBUG(dbgs() << "Cycle: " << CurrCycle << ' ' << Available.getName() << '\n');
2056 }
2057
2058 void GenericScheduler::SchedBoundary::incExecutedResources(unsigned PIdx,
2059                                                               unsigned Count) {
2060   ExecutedResCounts[PIdx] += Count;
2061   if (ExecutedResCounts[PIdx] > MaxExecutedResCount)
2062     MaxExecutedResCount = ExecutedResCounts[PIdx];
2063 }
2064
2065 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
2066 ///
2067 /// \param Cycles indicates the number of consecutive (non-pipelined) cycles
2068 /// during which this resource is consumed.
2069 ///
2070 /// \return the next cycle at which the instruction may execute without
2071 /// oversubscribing resources.
2072 unsigned GenericScheduler::SchedBoundary::
2073 countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned ReadyCycle) {
2074   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
2075   unsigned Count = Factor * Cycles;
2076   DEBUG(dbgs() << "  " << getResourceName(PIdx)
2077         << " +" << Cycles << "x" << Factor << "u\n");
2078
2079   // Update Executed resources counts.
2080   incExecutedResources(PIdx, Count);
2081   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
2082   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
2083
2084   // Check if this resource exceeds the current critical resource. If so, it
2085   // becomes the critical resource.
2086   if (ZoneCritResIdx != PIdx && (getResourceCount(PIdx) > getCriticalCount())) {
2087     ZoneCritResIdx = PIdx;
2088     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
2089           << getResourceName(PIdx) << ": "
2090           << getResourceCount(PIdx) / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2091   }
2092   // TODO: We don't yet model reserved resources. It's not hard though.
2093   return CurrCycle;
2094 }
2095
2096 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
2097 void GenericScheduler::SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
2098   // Update the reservation table.
2099   if (HazardRec->isEnabled()) {
2100     if (!isTop() && SU->isCall) {
2101       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
2102       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
2103       HazardRec->Reset();
2104     }
2105     HazardRec->EmitInstruction(SU);
2106   }
2107   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2108   unsigned IncMOps = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
2109   CurrMOps += IncMOps;
2110   // checkHazard prevents scheduling multiple instructions per cycle that exceed
2111   // issue width. However, we commonly reach the maximum. In this case
2112   // opportunistically bump the cycle to avoid uselessly checking everything in
2113   // the readyQ. Furthermore, a single instruction may produce more than one
2114   // cycle's worth of micro-ops.
2115   //
2116   // TODO: Also check if this SU must end a dispatch group.
2117   unsigned NextCycle = CurrCycle;
2118   if (CurrMOps >= SchedModel->getIssueWidth()) {
2119     ++NextCycle;
2120     DEBUG(dbgs() << "  *** Max MOps " << CurrMOps
2121           << " at cycle " << CurrCycle << '\n');
2122   }
2123   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
2124   DEBUG(dbgs() << "  Ready @" << ReadyCycle << "c\n");
2125
2126   switch (SchedModel->getMicroOpBufferSize()) {
2127   case 0:
2128     assert(ReadyCycle <= CurrCycle && "Broken PendingQueue");
2129     break;
2130   case 1:
2131     if (ReadyCycle > NextCycle) {
2132       NextCycle = ReadyCycle;
2133       DEBUG(dbgs() << "  *** Stall until: " << ReadyCycle << "\n");
2134     }
2135     break;
2136   default:
2137     // We don't currently model the OOO reorder buffer, so consider all
2138     // scheduled MOps to be "retired".
2139     break;
2140   }
2141   RetiredMOps += IncMOps;
2142
2143   // Update resource counts and critical resource.
2144   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2145     unsigned DecRemIssue = IncMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2146     assert(Rem->RemIssueCount >= DecRemIssue && "MOps double counted");
2147     Rem->RemIssueCount -= DecRemIssue;
2148     if (ZoneCritResIdx) {
2149       // Scale scheduled micro-ops for comparing with the critical resource.
2150       unsigned ScaledMOps =
2151         RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2152
2153       // If scaled micro-ops are now more than the previous critical resource by
2154       // a full cycle, then micro-ops issue becomes critical.
2155       if ((int)(ScaledMOps - getResourceCount(ZoneCritResIdx))
2156           >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
2157         ZoneCritResIdx = 0;
2158         DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource NumMicroOps: "
2159               << ScaledMOps / SchedModel->getLatencyFactor() << "c\n");
2160       }
2161     }
2162     for (TargetSchedModel::ProcResIter
2163            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2164            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2165       unsigned RCycle =
2166         countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles, ReadyCycle);
2167       if (RCycle > NextCycle)
2168         NextCycle = RCycle;
2169     }
2170   }
2171   // Update ExpectedLatency and DependentLatency.
2172   unsigned &TopLatency = isTop() ? ExpectedLatency : DependentLatency;
2173   unsigned &BotLatency = isTop() ? DependentLatency : ExpectedLatency;
2174   if (SU->getDepth() > TopLatency) {
2175     TopLatency = SU->getDepth();
2176     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2177           << " TopLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << TopLatency << "c\n");
2178   }
2179   if (SU->getHeight() > BotLatency) {
2180     BotLatency = SU->getHeight();
2181     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
2182           << " BotLatency SU(" << SU->NodeNum << ") " << BotLatency << "c\n");
2183   }
2184   // If we stall for any reason, bump the cycle.
2185   if (NextCycle > CurrCycle) {
2186     bumpCycle(NextCycle);
2187   }
2188   else {
2189     // After updating ZoneCritResIdx and ExpectedLatency, check if we're
2190     // resource limited. If a stall occured, bumpCycle does this.
2191     unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2192     IsResourceLimited =
2193       (int)(getCriticalCount() - (getScheduledLatency() * LFactor))
2194       > (int)LFactor;
2195   }
2196   DEBUG(dumpScheduledState());
2197 }
2198
2199 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
2200 /// visible to heuristics.
2201 void GenericScheduler::SchedBoundary::releasePending() {
2202   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
2203   if (Available.empty())
2204     MinReadyCycle = UINT_MAX;
2205
2206   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
2207   // so, add them to the available queue.
2208   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2209   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
2210     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
2211     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
2212
2213     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2214       MinReadyCycle = ReadyCycle;
2215
2216     if (!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle)
2217       continue;
2218
2219     if (checkHazard(SU))
2220       continue;
2221
2222     Available.push(SU);
2223     Pending.remove(Pending.begin()+i);
2224     --i; --e;
2225   }
2226   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
2227   CheckPending = false;
2228 }
2229
2230 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
2231 void GenericScheduler::SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
2232   if (Available.isInQueue(SU))
2233     Available.remove(Available.find(SU));
2234   else {
2235     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
2236     Pending.remove(Pending.find(SU));
2237   }
2238 }
2239
2240 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
2241 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
2242 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
2243 SUnit *GenericScheduler::SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
2244   if (CheckPending)
2245     releasePending();
2246
2247   if (CurrMOps > 0) {
2248     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
2249     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
2250       if (checkHazard(*I)) {
2251         Pending.push(*I);
2252         I = Available.remove(I);
2253         continue;
2254       }
2255       ++I;
2256     }
2257   }
2258   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
2259     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxObservedLatency) &&
2260            "permanent hazard"); (void)i;
2261     bumpCycle(CurrCycle + 1);
2262     releasePending();
2263   }
2264   if (Available.size() == 1)
2265     return *Available.begin();
2266   return NULL;
2267 }
2268
2269 #ifndef NDEBUG
2270 // This is useful information to dump after bumpNode.
2271 // Note that the Queue contents are more useful before pickNodeFromQueue.
2272 void GenericScheduler::SchedBoundary::dumpScheduledState() {
2273   unsigned ResFactor;
2274   unsigned ResCount;
2275   if (ZoneCritResIdx) {
2276     ResFactor = SchedModel->getResourceFactor(ZoneCritResIdx);
2277     ResCount = getResourceCount(ZoneCritResIdx);
2278   }
2279   else {
2280     ResFactor = SchedModel->getMicroOpFactor();
2281     ResCount = RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2282   }
2283   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2284   dbgs() << Available.getName() << " @" << CurrCycle << "c\n"
2285          << "  Retired: " << RetiredMOps;
2286   dbgs() << "\n  Executed: " << getExecutedCount() / LFactor << "c";
2287   dbgs() << "\n  Critical: " << ResCount / LFactor << "c, "
2288          << ResCount / ResFactor << " " << getResourceName(ZoneCritResIdx)
2289          << "\n  ExpectedLatency: " << ExpectedLatency << "c\n"
2290          << (IsResourceLimited ? "  - Resource" : "  - Latency")
2291          << " limited.\n";
2292 }
2293 #endif
2294
2295 void GenericScheduler::SchedCandidate::
2296 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
2297                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
2298   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
2299     return;
2300
2301   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2302   for (TargetSchedModel::ProcResIter
2303          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2304          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2305     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
2306       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
2307     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
2308       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
2309   }
2310 }
2311
2312
2313 /// Return true if this heuristic determines order.
2314 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
2315                     GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2316                     GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2317                     GenericScheduler::CandReason Reason) {
2318   if (TryVal < CandVal) {
2319     TryCand.Reason = Reason;
2320     return true;
2321   }
2322   if (TryVal > CandVal) {
2323     if (Cand.Reason > Reason)
2324       Cand.Reason = Reason;
2325     return true;
2326   }
2327   Cand.setRepeat(Reason);
2328   return false;
2329 }
2330
2331 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
2332                        GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2333                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2334                        GenericScheduler::CandReason Reason) {
2335   if (TryVal > CandVal) {
2336     TryCand.Reason = Reason;
2337     return true;
2338   }
2339   if (TryVal < CandVal) {
2340     if (Cand.Reason > Reason)
2341       Cand.Reason = Reason;
2342     return true;
2343   }
2344   Cand.setRepeat(Reason);
2345   return false;
2346 }
2347
2348 static bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
2349                         const PressureChange &CandP,
2350                         GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2351                         GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2352                         GenericScheduler::CandReason Reason) {
2353   int TryRank = TryP.getPSetOrMax();
2354   int CandRank = CandP.getPSetOrMax();
2355   // If both candidates affect the same set, go with the smallest increase.
2356   if (TryRank == CandRank) {
2357     return tryLess(TryP.getUnitInc(), CandP.getUnitInc(), TryCand, Cand,
2358                    Reason);
2359   }
2360   // If one candidate decreases and the other increases, go with it.
2361   // Invalid candidates have UnitInc==0.
2362   if (tryLess(TryP.getUnitInc() < 0, CandP.getUnitInc() < 0, TryCand, Cand,
2363               Reason)) {
2364     return true;
2365   }
2366   // If the candidates are decreasing pressure, reverse priority.
2367   if (TryP.getUnitInc() < 0)
2368     std::swap(TryRank, CandRank);
2369   return tryGreater(TryRank, CandRank, TryCand, Cand, Reason);
2370 }
2371
2372 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
2373   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
2374 }
2375
2376 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
2377 /// their physreg def/use.
2378 ///
2379 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
2380 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
2381 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
2382 /// regalloc has support for parallel copies.
2383 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
2384   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
2385   if (!MI->isCopy())
2386     return 0;
2387
2388   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
2389   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
2390   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
2391   // schedule the copy.
2392   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2393         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
2394     return 1;
2395   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
2396   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
2397   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
2398   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2399         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
2400     return AtBoundary ? -1 : 1;
2401   return 0;
2402 }
2403
2404 static bool tryLatency(GenericScheduler::SchedCandidate &TryCand,
2405                        GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2406                        GenericScheduler::SchedBoundary &Zone) {
2407   if (Zone.isTop()) {
2408     if (Cand.SU->getDepth() > Zone.getScheduledLatency()) {
2409       if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2410                   TryCand, Cand, GenericScheduler::TopDepthReduce))
2411         return true;
2412     }
2413     if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2414                    TryCand, Cand, GenericScheduler::TopPathReduce))
2415       return true;
2416   }
2417   else {
2418     if (Cand.SU->getHeight() > Zone.getScheduledLatency()) {
2419       if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2420                   TryCand, Cand, GenericScheduler::BotHeightReduce))
2421         return true;
2422     }
2423     if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2424                    TryCand, Cand, GenericScheduler::BotPathReduce))
2425       return true;
2426   }
2427   return false;
2428 }
2429
2430 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
2431 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
2432 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
2433 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
2434 /// statistically analyze.
2435 ///
2436 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
2437 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
2438 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
2439 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
2440 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
2441 void GenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
2442                                        SchedCandidate &TryCand,
2443                                        SchedBoundary &Zone,
2444                                        const RegPressureTracker &RPTracker,
2445                                        RegPressureTracker &TempTracker) {
2446
2447   if (DAG->isTrackingPressure()) {
2448     // Always initialize TryCand's RPDelta.
2449     if (Zone.isTop()) {
2450       TempTracker.getMaxDownwardPressureDelta(
2451         TryCand.SU->getInstr(),
2452         TryCand.RPDelta,
2453         DAG->getRegionCriticalPSets(),
2454         DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2455     }
2456     else {
2457       if (VerifyScheduling) {
2458         TempTracker.getMaxUpwardPressureDelta(
2459           TryCand.SU->getInstr(),
2460           &DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2461           TryCand.RPDelta,
2462           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2463           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2464       }
2465       else {
2466         RPTracker.getUpwardPressureDelta(
2467           TryCand.SU->getInstr(),
2468           DAG->getPressureDiff(TryCand.SU),
2469           TryCand.RPDelta,
2470           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2471           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2472       }
2473     }
2474   }
2475   DEBUG(if (TryCand.RPDelta.Excess.isValid())
2476           dbgs() << "  SU(" << TryCand.SU->NodeNum << ") "
2477                  << TRI->getRegPressureSetName(TryCand.RPDelta.Excess.getPSet())
2478                  << ":" << TryCand.RPDelta.Excess.getUnitInc() << "\n");
2479
2480   // Initialize the candidate if needed.
2481   if (!Cand.isValid()) {
2482     TryCand.Reason = NodeOrder;
2483     return;
2484   }
2485
2486   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2487                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
2488                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
2489     return;
2490
2491   // Avoid exceeding the target's limit. If signed PSetID is negative, it is
2492   // invalid; convert it to INT_MAX to give it lowest priority.
2493   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.Excess,
2494                                                Cand.RPDelta.Excess,
2495                                                TryCand, Cand, RegExcess))
2496     return;
2497
2498   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2499   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CriticalMax,
2500                                                Cand.RPDelta.CriticalMax,
2501                                                TryCand, Cand, RegCritical))
2502     return;
2503
2504   // For loops that are acyclic path limited, aggressively schedule for latency.
2505   // This can result in very long dependence chains scheduled in sequence, so
2506   // once every cycle (when CurrMOps == 0), switch to normal heuristics.
2507   if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited && !Zone.CurrMOps
2508       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone))
2509     return;
2510
2511   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
2512   // optimizations which may reduce resource requirements.
2513   //
2514   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
2515   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
2516   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
2517   const SUnit *NextClusterSU =
2518     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
2519   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
2520                  TryCand, Cand, Cluster))
2521     return;
2522
2523   // Weak edges are for clustering and other constraints.
2524   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
2525               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
2526               TryCand, Cand, Weak)) {
2527     return;
2528   }
2529   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2530   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CurrentMax,
2531                                                Cand.RPDelta.CurrentMax,
2532                                                TryCand, Cand, RegMax))
2533     return;
2534
2535   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
2536   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2537   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
2538               TryCand, Cand, ResourceReduce))
2539     return;
2540   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
2541                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
2542                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
2543     return;
2544
2545   // Avoid serializing long latency dependence chains.
2546   // For acyclic path limited loops, latency was already checked above.
2547   if (Cand.Policy.ReduceLatency && !Rem.IsAcyclicLatencyLimited
2548       && tryLatency(TryCand, Cand, Zone)) {
2549     return;
2550   }
2551
2552   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
2553   // local pressure avoidance strategy that also makes the machine code
2554   // readable.
2555   if (tryGreater(Zone.NextSUs.count(TryCand.SU), Zone.NextSUs.count(Cand.SU),
2556                  TryCand, Cand, NextDefUse))
2557     return;
2558
2559   // Fall through to original instruction order.
2560   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
2561       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
2562     TryCand.Reason = NodeOrder;
2563   }
2564 }
2565
2566 #ifndef NDEBUG
2567 const char *GenericScheduler::getReasonStr(
2568   GenericScheduler::CandReason Reason) {
2569   switch (Reason) {
2570   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2571   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
2572   case RegExcess:      return "REG-EXCESS";
2573   case RegCritical:    return "REG-CRIT  ";
2574   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2575   case Weak:           return "WEAK      ";
2576   case RegMax:         return "REG-MAX   ";
2577   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2578   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2579   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2580   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2581   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2582   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2583   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2584   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2585   };
2586   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2587 }
2588
2589 void GenericScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2590   PressureChange P;
2591   unsigned ResIdx = 0;
2592   unsigned Latency = 0;
2593   switch (Cand.Reason) {
2594   default:
2595     break;
2596   case RegExcess:
2597     P = Cand.RPDelta.Excess;
2598     break;
2599   case RegCritical:
2600     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2601     break;
2602   case RegMax:
2603     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2604     break;
2605   case ResourceReduce:
2606     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2607     break;
2608   case ResourceDemand:
2609     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2610     break;
2611   case TopDepthReduce:
2612     Latency = Cand.SU->getDepth();
2613     break;
2614   case TopPathReduce:
2615     Latency = Cand.SU->getHeight();
2616     break;
2617   case BotHeightReduce:
2618     Latency = Cand.SU->getHeight();
2619     break;
2620   case BotPathReduce:
2621     Latency = Cand.SU->getDepth();
2622     break;
2623   }
2624   dbgs() << "  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2625   if (P.isValid())
2626     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.getPSet())
2627            << ":" << P.getUnitInc() << " ";
2628   else
2629     dbgs() << "      ";
2630   if (ResIdx)
2631     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2632   else
2633     dbgs() << "         ";
2634   if (Latency)
2635     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2636   else
2637     dbgs() << "          ";
2638   dbgs() << '\n';
2639 }
2640 #endif
2641
2642 /// Pick the best candidate from the queue.
2643 ///
2644 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
2645 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
2646 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
2647 void GenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2648                                             const RegPressureTracker &RPTracker,
2649                                             SchedCandidate &Cand) {
2650   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
2651
2652   DEBUG(Q.dump());
2653
2654   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
2655   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
2656
2657   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
2658
2659     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
2660     TryCand.SU = *I;
2661     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
2662     if (TryCand.Reason != NoCand) {
2663       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
2664       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
2665         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2666       Cand.setBest(TryCand);
2667       DEBUG(traceCandidate(Cand));
2668     }
2669   }
2670 }
2671
2672 static void tracePick(const GenericScheduler::SchedCandidate &Cand,
2673                       bool IsTop) {
2674   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2675         << GenericScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
2676 }
2677
2678 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2679 SUnit *GenericScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2680   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2681   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2682   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2683     IsTopNode = false;
2684     DEBUG(dbgs() << "Pick Bot NOCAND\n");
2685     return SU;
2686   }
2687   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2688     IsTopNode = true;
2689     DEBUG(dbgs() << "Pick Top NOCAND\n");
2690     return SU;
2691   }
2692   CandPolicy NoPolicy;
2693   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2694   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2695   Bot.setPolicy(BotCand.Policy, Top);
2696   Top.setPolicy(TopCand.Policy, Bot);
2697
2698   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2699   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2700   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2701
2702   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2703   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2704   //
2705   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2706   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2707   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2708   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2709   if ((BotCand.Reason == RegExcess && !BotCand.isRepeat(RegExcess))
2710       || (BotCand.Reason == RegCritical
2711           && !BotCand.isRepeat(RegCritical)))
2712   {
2713     IsTopNode = false;
2714     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2715     return BotCand.SU;
2716   }
2717   // Check if the top Q has a better candidate.
2718   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2719   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2720
2721   // Choose the queue with the most important (lowest enum) reason.
2722   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2723     IsTopNode = true;
2724     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2725     return TopCand.SU;
2726   }
2727   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2728   IsTopNode = false;
2729   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2730   return BotCand.SU;
2731 }
2732
2733 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2734 SUnit *GenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2735   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2736     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2737            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2738     return NULL;
2739   }
2740   SUnit *SU;
2741   do {
2742     if (RegionPolicy.OnlyTopDown) {
2743       SU = Top.pickOnlyChoice();
2744       if (!SU) {
2745         CandPolicy NoPolicy;
2746         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2747         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2748         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2749         tracePick(TopCand, true);
2750         SU = TopCand.SU;
2751       }
2752       IsTopNode = true;
2753     }
2754     else if (RegionPolicy.OnlyBottomUp) {
2755       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2756       if (!SU) {
2757         CandPolicy NoPolicy;
2758         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2759         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2760         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
2761         tracePick(BotCand, false);
2762         SU = BotCand.SU;
2763       }
2764       IsTopNode = false;
2765     }
2766     else {
2767       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2768     }
2769   } while (SU->isScheduled);
2770
2771   if (SU->isTopReady())
2772     Top.removeReady(SU);
2773   if (SU->isBottomReady())
2774     Bot.removeReady(SU);
2775
2776   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
2777   return SU;
2778 }
2779
2780 void GenericScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2781
2782   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2783   if (!isTop)
2784     ++InsertPos;
2785   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2786
2787   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2788   // them just above the scheduled instruction.
2789   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2790        I != E; ++I) {
2791     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2792       continue;
2793     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2794     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2795       continue;
2796     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2797     if (!Copy->isCopy())
2798       continue;
2799     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2800           I->getSUnit()->dump(DAG));
2801     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2802   }
2803 }
2804
2805 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2806 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2807 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2808 ///
2809 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2810 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2811 void GenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2812   if (IsTopNode) {
2813     SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.CurrCycle);
2814     Top.bumpNode(SU);
2815     if (SU->hasPhysRegUses)
2816       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2817   }
2818   else {
2819     SU->BotReadyCycle = std::max(SU->BotReadyCycle, Bot.CurrCycle);
2820     Bot.bumpNode(SU);
2821     if (SU->hasPhysRegDefs)
2822       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2823   }
2824 }
2825
2826 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2827 /// default scheduler if the target does not set a default.
2828 static ScheduleDAGInstrs *createGenericSched(MachineSchedContext *C) {
2829   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new GenericScheduler(C));
2830   // Register DAG post-processors.
2831   //
2832   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
2833   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
2834   // the interesting nodes in one pass.
2835   DAG->addMutation(new CopyConstrain(DAG->TII, DAG->TRI));
2836   if (EnableLoadCluster && DAG->TII->enableClusterLoads())
2837     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2838   if (EnableMacroFusion)
2839     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2840   return DAG;
2841 }
2842 static MachineSchedRegistry
2843 GenericSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2844                      createGenericSched);
2845
2846 //===----------------------------------------------------------------------===//
2847 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2848 //===----------------------------------------------------------------------===//
2849
2850 namespace {
2851 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2852 struct ILPOrder {
2853   const SchedDFSResult *DFSResult;
2854   const BitVector *ScheduledTrees;
2855   bool MaximizeILP;
2856
2857   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2858
2859   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2860   ///
2861   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2862   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2863     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2864     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2865     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2866       // Unscheduled trees have lower priority.
2867       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2868         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2869
2870       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2871       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2872           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2873         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2874           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2875       }
2876     }
2877     if (MaximizeILP)
2878       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2879     else
2880       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2881   }
2882 };
2883
2884 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2885 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2886   ScheduleDAGMI *DAG;
2887   ILPOrder Cmp;
2888
2889   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2890 public:
2891   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2892
2893   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2894     DAG = dag;
2895     DAG->computeDFSResult();
2896     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2897     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2898     ReadyQ.clear();
2899   }
2900
2901   virtual void registerRoots() {
2902     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2903     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2904   }
2905
2906   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2907   /// -----------------------------------------
2908
2909   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
2910   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2911     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
2912     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2913     SUnit *SU = ReadyQ.back();
2914     ReadyQ.pop_back();
2915     IsTopNode = false;
2916     DEBUG(dbgs() << "Pick node " << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
2917           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
2918           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
2919           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
2920             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n'
2921           << "Scheduling " << *SU->getInstr());
2922     return SU;
2923   }
2924
2925   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
2926   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
2927     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2928   }
2929
2930   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
2931   /// DFSResults, and resort the priority Q.
2932   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2933     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
2934   }
2935
2936   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
2937
2938   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2939     ReadyQ.push_back(SU);
2940     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2941   }
2942 };
2943 } // namespace
2944
2945 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
2946   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
2947 }
2948 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
2949   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
2950 }
2951 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
2952   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
2953 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
2954   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
2955
2956 //===----------------------------------------------------------------------===//
2957 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
2958 //===----------------------------------------------------------------------===//
2959
2960 #ifndef NDEBUG
2961 namespace {
2962 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
2963 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
2964 template<bool IsReverse>
2965 struct SUnitOrder {
2966   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
2967     if (IsReverse)
2968       return A->NodeNum > B->NodeNum;
2969     else
2970       return A->NodeNum < B->NodeNum;
2971   }
2972 };
2973
2974 /// Reorder instructions as much as possible.
2975 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
2976   bool IsAlternating;
2977   bool IsTopDown;
2978
2979   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
2980   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
2981   // instructions to be scheduled first.
2982   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
2983     TopQ;
2984   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
2985   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
2986     BottomQ;
2987 public:
2988   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
2989     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
2990
2991   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
2992     TopQ.clear();
2993     BottomQ.clear();
2994   }
2995
2996   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2997   /// -----------------------------------------
2998
2999   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
3000     SUnit *SU;
3001     if (IsTopDown) {
3002       do {
3003         if (TopQ.empty()) return NULL;
3004         SU = TopQ.top();
3005         TopQ.pop();
3006       } while (SU->isScheduled);
3007       IsTopNode = true;
3008     }
3009     else {
3010       do {
3011         if (BottomQ.empty()) return NULL;
3012         SU = BottomQ.top();
3013         BottomQ.pop();
3014       } while (SU->isScheduled);
3015       IsTopNode = false;
3016     }
3017     if (IsAlternating)
3018       IsTopDown = !IsTopDown;
3019     return SU;
3020   }
3021
3022   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
3023
3024   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
3025     TopQ.push(SU);
3026   }
3027   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
3028     BottomQ.push(SU);
3029   }
3030 };
3031 } // namespace
3032
3033 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
3034   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
3035   bool TopDown = !ForceBottomUp;
3036   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
3037          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
3038   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
3039 }
3040 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
3041   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
3042   createInstructionShuffler);
3043 #endif // !NDEBUG
3044
3045 //===----------------------------------------------------------------------===//
3046 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
3047 //===----------------------------------------------------------------------===//
3048
3049 #ifndef NDEBUG
3050 namespace llvm {
3051
3052 template<> struct GraphTraits<
3053   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
3054
3055 template<>
3056 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
3057
3058   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
3059
3060   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
3061     return G->MF.getName();
3062   }
3063
3064   static bool renderGraphFromBottomUp() {
3065     return true;
3066   }
3067
3068   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
3069     return (Node->Preds.size() > 10 || Node->Succs.size() > 10);
3070   }
3071
3072   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
3073                                   const ScheduleDAG *Graph) {
3074     return false;
3075   }
3076
3077   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
3078   /// edge, override this method.
3079   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
3080                                        SUnitIterator EI,
3081                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3082     if (EI.isArtificialDep())
3083       return "color=cyan,style=dashed";
3084     if (EI.isCtrlDep())
3085       return "color=blue,style=dashed";
3086     return "";
3087   }
3088
3089   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3090     std::string Str;
3091     raw_string_ostream SS(Str);
3092     const SchedDFSResult *DFS =
3093       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G)->getDFSResult();
3094     SS << "SU:" << SU->NodeNum;
3095     if (DFS)
3096       SS << " I:" << DFS->getNumInstrs(SU);
3097     return SS.str();
3098   }
3099   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3100     return G->getGraphNodeLabel(SU);
3101   }
3102
3103   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
3104                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3105     std::string Str("shape=Mrecord");
3106     const SchedDFSResult *DFS =
3107       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
3108     if (DFS) {
3109       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
3110       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
3111       Str += '"';
3112     }
3113     return Str;
3114   }
3115 };
3116 } // namespace llvm
3117 #endif // NDEBUG
3118
3119 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
3120 /// rendered using 'dot'.
3121 ///
3122 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
3123 #ifndef NDEBUG
3124   ViewGraph(this, Name, false, Title);
3125 #else
3126   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
3127          << "systems with Graphviz or gv!\n";
3128 #endif  // NDEBUG
3129 }
3130
3131 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
3132 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
3133   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
3134 }