lib/CodeGen/PostRASchedulerList.cpp

   1 //===----- SchedulePostRAList.cpp - list 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 // This implements a top-down list scheduler, using standard algorithms.
  11 // The basic approach uses a priority queue of available nodes to schedule.
  12 // One at a time, nodes are taken from the priority queue (thus in priority
  13 // order), checked for legality to schedule, and emitted if legal.
  14 //
  15 // Nodes may not be legal to schedule either due to structural hazards (e.g.
  16 // pipeline or resource constraints) or because an input to the instruction has
  17 // not completed execution.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #define DEBUG_TYPE "post-RA-sched"
  22 #include "AntiDepBreaker.h"
  23 #include "AggressiveAntiDepBreaker.h"
  24 #include "CriticalAntiDepBreaker.h"
  25 #include "ExactHazardRecognizer.h"
  26 #include "SimpleHazardRecognizer.h"
  27 #include "ScheduleDAGInstrs.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/LatencyPriorityQueue.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/SchedulerRegistry.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
  35 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  36 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
  37 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
  38 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  39 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  40 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  41 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  42 #include "llvm/Target/TargetSubtarget.h"
  43 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  44 #include "llvm/Support/Debug.h"
  45 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  46 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  47 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
  48 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  49 #include <map>
  50 #include <set>
  51 using namespace llvm;
  52
  53 STATISTIC(NumNoops, "Number of noops inserted");
  54 STATISTIC(NumStalls, "Number of pipeline stalls");
  55 STATISTIC(NumFixedAnti, "Number of fixed anti-dependencies");
  56
  57 // Post-RA scheduling is enabled with
  58 // TargetSubtarget.enablePostRAScheduler(). This flag can be used to
  59 // override the target.
  60 static cl::opt<bool>
  61 EnablePostRAScheduler("post-RA-scheduler",
  62                        cl::desc("Enable scheduling after register allocation"),
  63                        cl::init(false), cl::Hidden);
  64 static cl::opt<std::string>
  65 EnableAntiDepBreaking("break-anti-dependencies",
  66                       cl::desc("Break post-RA scheduling anti-dependencies: "
  67                                "\"critical\", \"all\", or \"none\""),
  68                       cl::init("none"), cl::Hidden);
  69 static cl::opt<bool>
  70 EnablePostRAHazardAvoidance("avoid-hazards",
  71                       cl::desc("Enable exact hazard avoidance"),
  72                       cl::init(true), cl::Hidden);
  73
  74 // If DebugDiv > 0 then only schedule MBB with (ID % DebugDiv) == DebugMod
  75 static cl::opt<int>
  76 DebugDiv("postra-sched-debugdiv",
  77                       cl::desc("Debug control MBBs that are scheduled"),
  78                       cl::init(0), cl::Hidden);
  79 static cl::opt<int>
  80 DebugMod("postra-sched-debugmod",
  81                       cl::desc("Debug control MBBs that are scheduled"),
  82                       cl::init(0), cl::Hidden);
  83
  84 AntiDepBreaker::~AntiDepBreaker() { }
  85
  86 namespace {
  87   class PostRAScheduler : public MachineFunctionPass {
  88     AliasAnalysis *AA;
  89     CodeGenOpt::Level OptLevel;
  90
  91   public:
  92     static char ID;
  93     PostRAScheduler(CodeGenOpt::Level ol) :
  94       MachineFunctionPass(&ID), OptLevel(ol) {}
  95
  96     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  97       AU.setPreservesCFG();
  98       AU.addRequired<AliasAnalysis>();
  99       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
 100       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
 101       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
 102       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
 103       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
 104     }
 105
 106     const char *getPassName() const {
 107       return "Post RA top-down list latency scheduler";
 108     }
 109
 110     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 111   };
 112   char PostRAScheduler::ID = 0;
 113
 114   class SchedulePostRATDList : public ScheduleDAGInstrs {
 115     /// AvailableQueue - The priority queue to use for the available SUnits.
 116     ///
 117     LatencyPriorityQueue AvailableQueue;
 118
 119     /// PendingQueue - This contains all of the instructions whose operands have
 120     /// been issued, but their results are not ready yet (due to the latency of
 121     /// the operation).  Once the operands becomes available, the instruction is
 122     /// added to the AvailableQueue.
 123     std::vector<SUnit*> PendingQueue;
 124
 125     /// Topo - A topological ordering for SUnits.
 126     ScheduleDAGTopologicalSort Topo;
 127
 128     /// HazardRec - The hazard recognizer to use.
 129     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
 130
 131     /// AntiDepBreak - Anti-dependence breaking object, or NULL if none
 132     AntiDepBreaker *AntiDepBreak;
 133
 134     /// AA - AliasAnalysis for making memory reference queries.
 135     AliasAnalysis *AA;
 136
 137     /// KillIndices - The index of the most recent kill (proceding bottom-up),
 138     /// or ~0u if the register is not live.
 139     unsigned KillIndices[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
 140
 141   public:
 142     SchedulePostRATDList(MachineFunction &MF,
 143                          const MachineLoopInfo &MLI,
 144                          const MachineDominatorTree &MDT,
 145                          ScheduleHazardRecognizer *HR,
 146                          AntiDepBreaker *ADB,
 147                          AliasAnalysis *aa)
 148       : ScheduleDAGInstrs(MF, MLI, MDT), Topo(SUnits),
 149       HazardRec(HR), AntiDepBreak(ADB), AA(aa) {}
 150
 151     ~SchedulePostRATDList() {
 152     }
 153
 154     /// StartBlock - Initialize register live-range state for scheduling in
 155     /// this block.
 156     ///
 157     void StartBlock(MachineBasicBlock *BB);
 158
 159     /// Schedule - Schedule the instruction range using list scheduling.
 160     ///
 161     void Schedule();
 162
 163     /// Observe - Update liveness information to account for the current
 164     /// instruction, which will not be scheduled.
 165     ///
 166     void Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count);
 167
 168     /// FinishBlock - Clean up register live-range state.
 169     ///
 170     void FinishBlock();
 171
 172     /// FixupKills - Fix register kill flags that have been made
 173     /// invalid due to scheduling
 174     ///
 175     void FixupKills(MachineBasicBlock *MBB);
 176
 177   private:
 178     void ReleaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge, bool IgnoreAntiDep);
 179     void ReleaseSuccessors(SUnit *SU, bool IgnoreAntiDep);
 180     void ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle, bool IgnoreAntiDep);
 181     void ListScheduleTopDown(
 182            AntiDepBreaker::CandidateMap *AntiDepCandidates);
 183     void StartBlockForKills(MachineBasicBlock *BB);
 184
 185     // ToggleKillFlag - Toggle a register operand kill flag. Other
 186     // adjustments may be made to the instruction if necessary. Return
 187     // true if the operand has been deleted, false if not.
 188     bool ToggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO);
 189   };
 190 }
 191
 192 /// isSchedulingBoundary - Test if the given instruction should be
 193 /// considered a scheduling boundary. This primarily includes labels
 194 /// and terminators.
 195 ///
 196 static bool isSchedulingBoundary(const MachineInstr *MI,
 197                                  const MachineFunction &MF) {
 198   // Terminators and labels can't be scheduled around.
 199   if (MI->getDesc().isTerminator() || MI->isLabel())
 200     return true;
 201
 202   // Don't attempt to schedule around any instruction that modifies
 203   // a stack-oriented pointer, as it's unlikely to be profitable. This
 204   // saves compile time, because it doesn't require every single
 205   // stack slot reference to depend on the instruction that does the
 206   // modification.
 207   const TargetLowering &TLI = *MF.getTarget().getTargetLowering();
 208   if (MI->modifiesRegister(TLI.getStackPointerRegisterToSaveRestore()))
 209     return true;
 210
 211   return false;
 212 }
 213
 214 bool PostRAScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 215   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
 216
 217   // Check for explicit enable/disable of post-ra scheduling.
 218   TargetSubtarget::AntiDepBreakMode AntiDepMode = TargetSubtarget::ANTIDEP_NONE;
 219   SmallVector<TargetRegisterClass*, 4> CriticalPathRCs;
 220   if (EnablePostRAScheduler.getPosition() > 0) {
 221     if (!EnablePostRAScheduler)
 222       return false;
 223   } else {
 224     // Check that post-RA scheduling is enabled for this target.
 225     const TargetSubtarget &ST = Fn.getTarget().getSubtarget<TargetSubtarget>();
 226     if (!ST.enablePostRAScheduler(OptLevel, AntiDepMode, CriticalPathRCs))
 227       return false;
 228   }
 229
 230   // Check for antidep breaking override...
 231   if (EnableAntiDepBreaking.getPosition() > 0) {
 232     AntiDepMode = (EnableAntiDepBreaking == "all") ? TargetSubtarget::ANTIDEP_ALL :
 233       (EnableAntiDepBreaking == "critical") ? TargetSubtarget::ANTIDEP_CRITICAL :
 234       TargetSubtarget::ANTIDEP_NONE;
 235   }
 236
 237   DEBUG(errs() << "PostRAScheduler\n");
 238
 239   const MachineLoopInfo &MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
 240   const MachineDominatorTree &MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
 241   const InstrItineraryData &InstrItins = Fn.getTarget().getInstrItineraryData();
 242   ScheduleHazardRecognizer *HR = EnablePostRAHazardAvoidance ?
 243     (ScheduleHazardRecognizer *)new ExactHazardRecognizer(InstrItins) :
 244     (ScheduleHazardRecognizer *)new SimpleHazardRecognizer();
 245   AntiDepBreaker *ADB =
 246     ((AntiDepMode == TargetSubtarget::ANTIDEP_ALL) ?
 247      (AntiDepBreaker *)new AggressiveAntiDepBreaker(Fn, CriticalPathRCs) :
 248      ((AntiDepMode == TargetSubtarget::ANTIDEP_CRITICAL) ?
 249       (AntiDepBreaker *)new CriticalAntiDepBreaker(Fn) : NULL));
 250
 251   SchedulePostRATDList Scheduler(Fn, MLI, MDT, HR, ADB, AA);
 252
 253   // Loop over all of the basic blocks
 254   for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
 255        MBB != MBBe; ++MBB) {
 256 #ifndef NDEBUG
 257     // If DebugDiv > 0 then only schedule MBB with (ID % DebugDiv) == DebugMod
 258     if (DebugDiv > 0) {
 259       static int bbcnt = 0;
 260       if (bbcnt++ % DebugDiv != DebugMod)
 261         continue;
 262       errs() << "*** DEBUG scheduling " << Fn.getFunction()->getNameStr() <<
 263         ":BB#" << MBB->getNumber() << " ***\n";
 264     }
 265 #endif
 266
 267     // Initialize register live-range state for scheduling in this block.
 268     Scheduler.StartBlock(MBB);
 269
 270     // Schedule each sequence of instructions not interrupted by a label
 271     // or anything else that effectively needs to shut down scheduling.
 272     MachineBasicBlock::iterator Current = MBB->end();
 273     unsigned Count = MBB->size(), CurrentCount = Count;
 274     for (MachineBasicBlock::iterator I = Current; I != MBB->begin(); ) {
 275       MachineInstr *MI = prior(I);
 276       if (isSchedulingBoundary(MI, Fn)) {
 277         Scheduler.Run(MBB, I, Current, CurrentCount);
 278         Scheduler.EmitSchedule(0);
 279         Current = MI;
 280         CurrentCount = Count - 1;
 281         Scheduler.Observe(MI, CurrentCount);
 282       }
 283       I = MI;
 284       --Count;
 285     }
 286     assert(Count == 0 && "Instruction count mismatch!");
 287     assert((MBB->begin() == Current || CurrentCount != 0) &&
 288            "Instruction count mismatch!");
 289     Scheduler.Run(MBB, MBB->begin(), Current, CurrentCount);
 290     Scheduler.EmitSchedule(0);
 291
 292     // Clean up register live-range state.
 293     Scheduler.FinishBlock();
 294
 295     // Update register kills
 296     Scheduler.FixupKills(MBB);
 297   }
 298
 299   delete HR;
 300   delete ADB;
 301
 302   return true;
 303 }
 304
 305 /// StartBlock - Initialize register live-range state for scheduling in
 306 /// this block.
 307 ///
 308 void SchedulePostRATDList::StartBlock(MachineBasicBlock *BB) {
 309   // Call the superclass.
 310   ScheduleDAGInstrs::StartBlock(BB);
 311
 312   // Reset the hazard recognizer and anti-dep breaker.
 313   HazardRec->Reset();
 314   if (AntiDepBreak != NULL)
 315     AntiDepBreak->StartBlock(BB);
 316 }
 317
 318 /// Schedule - Schedule the instruction range using list scheduling.
 319 ///
 320 void SchedulePostRATDList::Schedule() {
 321   // Build the scheduling graph.
 322   BuildSchedGraph(AA);
 323
 324   if (AntiDepBreak != NULL) {
 325     AntiDepBreaker::CandidateMap AntiDepCandidates;
 326     const bool NeedCandidates = AntiDepBreak->NeedCandidates();
 327
 328     for (unsigned i = 0, Trials = AntiDepBreak->GetMaxTrials();
 329          i < Trials; ++i) {
 330       DEBUG(errs() << "\n********** Break Anti-Deps, Trial " <<
 331             i << " **********\n");
 332
 333       // If candidates are required, then schedule forward ignoring
 334       // anti-dependencies to collect the candidate operands for
 335       // anti-dependence breaking. The candidates will be the def
 336       // operands for the anti-dependencies that if broken would allow
 337       // an improved schedule
 338       if (NeedCandidates) {
 339         DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
 340                 SUnits[su].dumpAll(this));
 341
 342         AntiDepCandidates.clear();
 343         AvailableQueue.initNodes(SUnits);
 344         ListScheduleTopDown(&AntiDepCandidates);
 345         AvailableQueue.releaseState();
 346       }
 347
 348       unsigned Broken =
 349         AntiDepBreak->BreakAntiDependencies(SUnits, AntiDepCandidates,
 350                                             Begin, InsertPos, InsertPosIndex);
 351
 352       // We made changes. Update the dependency graph.
 353       // Theoretically we could update the graph in place:
 354       // When a live range is changed to use a different register, remove
 355       // the def's anti-dependence *and* output-dependence edges due to
 356       // that register, and add new anti-dependence and output-dependence
 357       // edges based on the next live range of the register.
 358       if ((Broken != 0) || NeedCandidates) {
 359         SUnits.clear();
 360         Sequence.clear();
 361         EntrySU = SUnit();
 362         ExitSU = SUnit();
 363         BuildSchedGraph(AA);
 364       }
 365
 366       NumFixedAnti += Broken;
 367       if (Broken == 0)
 368         break;
 369     }
 370   }
 371
 372   DEBUG(errs() << "********** List Scheduling **********\n");
 373   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
 374           SUnits[su].dumpAll(this));
 375
 376   AvailableQueue.initNodes(SUnits);
 377   ListScheduleTopDown(NULL);
 378   AvailableQueue.releaseState();
 379 }
 380
 381 /// Observe - Update liveness information to account for the current
 382 /// instruction, which will not be scheduled.
 383 ///
 384 void SchedulePostRATDList::Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count) {
 385   if (AntiDepBreak != NULL)
 386     AntiDepBreak->Observe(MI, Count, InsertPosIndex);
 387 }
 388
 389 /// FinishBlock - Clean up register live-range state.
 390 ///
 391 void SchedulePostRATDList::FinishBlock() {
 392   if (AntiDepBreak != NULL)
 393     AntiDepBreak->FinishBlock();
 394
 395   // Call the superclass.
 396   ScheduleDAGInstrs::FinishBlock();
 397 }
 398
 399 /// StartBlockForKills - Initialize register live-range state for updating kills
 400 ///
 401 void SchedulePostRATDList::StartBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
 402   // Initialize the indices to indicate that no registers are live.
 403   std::fill(KillIndices, array_endof(KillIndices), ~0u);
 404
 405   // Determine the live-out physregs for this block.
 406   if (!BB->empty() && BB->back().getDesc().isReturn()) {
 407     // In a return block, examine the function live-out regs.
 408     for (MachineRegisterInfo::liveout_iterator I = MRI.liveout_begin(),
 409            E = MRI.liveout_end(); I != E; ++I) {
 410       unsigned Reg = *I;
 411       KillIndices[Reg] = BB->size();
 412       // Repeat, for all subregs.
 413       for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 414            *Subreg; ++Subreg) {
 415         KillIndices[*Subreg] = BB->size();
 416       }
 417     }
 418   }
 419   else {
 420     // In a non-return block, examine the live-in regs of all successors.
 421     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
 422            SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) {
 423       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
 424              E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
 425         unsigned Reg = *I;
 426         KillIndices[Reg] = BB->size();
 427         // Repeat, for all subregs.
 428         for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 429              *Subreg; ++Subreg) {
 430           KillIndices[*Subreg] = BB->size();
 431         }
 432       }
 433     }
 434   }
 435 }
 436
 437 bool SchedulePostRATDList::ToggleKillFlag(MachineInstr *MI,
 438                                           MachineOperand &MO) {
 439   // Setting kill flag...
 440   if (!MO.isKill()) {
 441     MO.setIsKill(true);
 442     return false;
 443   }
 444
 445   // If MO itself is live, clear the kill flag...
 446   if (KillIndices[MO.getReg()] != ~0u) {
 447     MO.setIsKill(false);
 448     return false;
 449   }
 450
 451   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
 452   // subreg and keep MO marked as killed.
 453   MO.setIsKill(false);
 454   bool AllDead = true;
 455   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
 456   for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(SuperReg);
 457        *Subreg; ++Subreg) {
 458     if (KillIndices[*Subreg] != ~0u) {
 459       MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(*Subreg,
 460                                                true  /*IsDef*/,
 461                                                true  /*IsImp*/,
 462                                                false /*IsKill*/,
 463                                                false /*IsDead*/));
 464       AllDead = false;
 465     }
 466   }
 467
 468   if(AllDead)
 469     MO.setIsKill(true);
 470   return false;
 471 }
 472
 473 /// FixupKills - Fix the register kill flags, they may have been made
 474 /// incorrect by instruction reordering.
 475 ///
 476 void SchedulePostRATDList::FixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
 477   DEBUG(errs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
 478
 479   std::set<unsigned> killedRegs;
 480   BitVector ReservedRegs = TRI->getReservedRegs(MF);
 481
 482   StartBlockForKills(MBB);
 483
 484   // Examine block from end to start...
 485   unsigned Count = MBB->size();
 486   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
 487        I != E; --Count) {
 488     MachineInstr *MI = --I;
 489
 490     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
 491     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
 492     // are completely defined.
 493     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 494       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 495       if (!MO.isReg()) continue;
 496       unsigned Reg = MO.getReg();
 497       if (Reg == 0) continue;
 498       if (!MO.isDef()) continue;
 499       // Ignore two-addr defs.
 500       if (MI->isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
 501
 502       KillIndices[Reg] = ~0u;
 503
 504       // Repeat for all subregs.
 505       for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 506            *Subreg; ++Subreg) {
 507         KillIndices[*Subreg] = ~0u;
 508       }
 509     }
 510
 511     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
 512     // register is used multiple times we only set the kill flag on
 513     // the first use.
 514     killedRegs.clear();
 515     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 516       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 517       if (!MO.isReg() || !MO.isUse()) continue;
 518       unsigned Reg = MO.getReg();
 519       if ((Reg == 0) || ReservedRegs.test(Reg)) continue;
 520
 521       bool kill = false;
 522       if (killedRegs.find(Reg) == killedRegs.end()) {
 523         kill = true;
 524         // A register is not killed if any subregs are live...
 525         for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 526              *Subreg; ++Subreg) {
 527           if (KillIndices[*Subreg] != ~0u) {
 528             kill = false;
 529             break;
 530           }
 531         }
 532
 533         // If subreg is not live, then register is killed if it became
 534         // live in this instruction
 535         if (kill)
 536           kill = (KillIndices[Reg] == ~0u);
 537       }
 538
 539       if (MO.isKill() != kill) {
 540         bool removed = ToggleKillFlag(MI, MO);
 541         if (removed) {
 542           DEBUG(errs() << "Fixed <removed> in ");
 543         } else {
 544           DEBUG(errs() << "Fixed " << MO << " in ");
 545         }
 546         DEBUG(MI->dump());
 547       }
 548
 549       killedRegs.insert(Reg);
 550     }
 551
 552     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
 553     // now live...
 554     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 555       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 556       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
 557       unsigned Reg = MO.getReg();
 558       if ((Reg == 0) || ReservedRegs.test(Reg)) continue;
 559
 560       KillIndices[Reg] = Count;
 561
 562       for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
 563            *Subreg; ++Subreg) {
 564         KillIndices[*Subreg] = Count;
 565       }
 566     }
 567   }
 568 }
 569
 570 //===----------------------------------------------------------------------===//
 571 //  Top-Down Scheduling
 572 //===----------------------------------------------------------------------===//
 573
 574 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. Add it to
 575 /// the PendingQueue if the count reaches zero. Also update its cycle bound.
 576 void SchedulePostRATDList::ReleaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge,
 577                                        bool IgnoreAntiDep) {
 578   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
 579
 580 #ifndef NDEBUG
 581   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
 582     errs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
 583     SuccSU->dump(this);
 584     errs() << " has been released too many times!\n";
 585     llvm_unreachable(0);
 586   }
 587 #endif
 588   --SuccSU->NumPredsLeft;
 589
 590   // Compute how many cycles it will be before this actually becomes
 591   // available.  This is the max of the start time of all predecessors plus
 592   // their latencies.
 593   SuccSU->setDepthToAtLeast(SU->getDepth(IgnoreAntiDep) +
 594                             SuccEdge->getLatency(), IgnoreAntiDep);
 595
 596   // If all the node's predecessors are scheduled, this node is ready
 597   // to be scheduled. Ignore the special ExitSU node.
 598   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
 599     PendingQueue.push_back(SuccSU);
 600 }
 601
 602 /// ReleaseSuccessors - Call ReleaseSucc on each of SU's successors.
 603 void SchedulePostRATDList::ReleaseSuccessors(SUnit *SU, bool IgnoreAntiDep) {
 604   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
 605        I != E; ++I) {
 606     if (IgnoreAntiDep &&
 607         ((I->getKind() == SDep::Anti) || (I->getKind() == SDep::Output)))
 608       continue;
 609     ReleaseSucc(SU, &*I, IgnoreAntiDep);
 610   }
 611 }
 612
 613 /// ScheduleNodeTopDown - Add the node to the schedule. Decrement the pending
 614 /// count of its successors. If a successor pending count is zero, add it to
 615 /// the Available queue.
 616 void SchedulePostRATDList::ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle,
 617                                                bool IgnoreAntiDep) {
 618   DEBUG(errs() << "*** Scheduling [" << CurCycle << "]: ");
 619   DEBUG(SU->dump(this));
 620
 621   Sequence.push_back(SU);
 622   assert(CurCycle >= SU->getDepth(IgnoreAntiDep) &&
 623          "Node scheduled above its depth!");
 624   SU->setDepthToAtLeast(CurCycle, IgnoreAntiDep);
 625
 626   ReleaseSuccessors(SU, IgnoreAntiDep);
 627   SU->isScheduled = true;
 628   AvailableQueue.ScheduledNode(SU);
 629 }
 630
 631 /// ListScheduleTopDown - The main loop of list scheduling for top-down
 632 /// schedulers.
 633 void SchedulePostRATDList::ListScheduleTopDown(
 634                    AntiDepBreaker::CandidateMap *AntiDepCandidates) {
 635   unsigned CurCycle = 0;
 636   const bool IgnoreAntiDep = (AntiDepCandidates != NULL);
 637
 638   // We're scheduling top-down but we're visiting the regions in
 639   // bottom-up order, so we don't know the hazards at the start of a
 640   // region. So assume no hazards (this should usually be ok as most
 641   // blocks are a single region).
 642   HazardRec->Reset();
 643
 644   // If ignoring anti-dependencies, the Schedule DAG still has Anti
 645   // dep edges, but we ignore them for scheduling purposes
 646   AvailableQueue.setIgnoreAntiDep(IgnoreAntiDep);
 647
 648   // Release any successors of the special Entry node.
 649   ReleaseSuccessors(&EntrySU, IgnoreAntiDep);
 650
 651   // Add all leaves to Available queue. If ignoring antideps we also
 652   // adjust the predecessor count for each node to not include antidep
 653   // edges.
 654   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 655     // It is available if it has no predecessors.
 656     bool available = SUnits[i].Preds.empty();
 657     // If we are ignoring anti-dependencies then a node that has only
 658     // anti-dep predecessors is available.
 659     if (!available && IgnoreAntiDep) {
 660       available = true;
 661       for (SUnit::const_pred_iterator I = SUnits[i].Preds.begin(),
 662              E = SUnits[i].Preds.end(); I != E; ++I) {
 663         if ((I->getKind() != SDep::Anti) && (I->getKind() != SDep::Output))  {
 664           available = false;
 665         } else {
 666           SUnits[i].NumPredsLeft -= 1;
 667         }
 668       }
 669     }
 670
 671     if (available) {
 672       AvailableQueue.push(&SUnits[i]);
 673       SUnits[i].isAvailable = true;
 674     }
 675   }
 676
 677   // In any cycle where we can't schedule any instructions, we must
 678   // stall or emit a noop, depending on the target.
 679   bool CycleHasInsts = false;
 680
 681   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
 682   // priority. If it is not ready put it back.  Schedule the node.
 683   std::vector<SUnit*> NotReady;
 684   Sequence.reserve(SUnits.size());
 685   while (!AvailableQueue.empty() || !PendingQueue.empty()) {
 686     // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
 687     // so, add them to the available queue.
 688     unsigned MinDepth = ~0u;
 689     for (unsigned i = 0, e = PendingQueue.size(); i != e; ++i) {
 690       if (PendingQueue[i]->getDepth(IgnoreAntiDep) <= CurCycle) {
 691         AvailableQueue.push(PendingQueue[i]);
 692         PendingQueue[i]->isAvailable = true;
 693         PendingQueue[i] = PendingQueue.back();
 694         PendingQueue.pop_back();
 695         --i; --e;
 696       } else if (PendingQueue[i]->getDepth(IgnoreAntiDep) < MinDepth)
 697         MinDepth = PendingQueue[i]->getDepth(IgnoreAntiDep);
 698     }
 699
 700     DEBUG(errs() << "\n*** Examining Available\n";
 701           LatencyPriorityQueue q = AvailableQueue;
 702           while (!q.empty()) {
 703             SUnit *su = q.pop();
 704             errs() << "Height " << su->getHeight(IgnoreAntiDep) << ": ";
 705             su->dump(this);
 706           });
 707
 708     SUnit *FoundSUnit = 0;
 709     bool HasNoopHazards = false;
 710     while (!AvailableQueue.empty()) {
 711       SUnit *CurSUnit = AvailableQueue.pop();
 712
 713       ScheduleHazardRecognizer::HazardType HT =
 714         HazardRec->getHazardType(CurSUnit);
 715       if (HT == ScheduleHazardRecognizer::NoHazard) {
 716         FoundSUnit = CurSUnit;
 717         break;
 718       }
 719
 720       // Remember if this is a noop hazard.
 721       HasNoopHazards |= HT == ScheduleHazardRecognizer::NoopHazard;
 722
 723       NotReady.push_back(CurSUnit);
 724     }
 725
 726     // Add the nodes that aren't ready back onto the available list.
 727     if (!NotReady.empty()) {
 728       AvailableQueue.push_all(NotReady);
 729       NotReady.clear();
 730     }
 731
 732     // If we found a node to schedule...
 733     if (FoundSUnit) {
 734       // If we are ignoring anti-dependencies and the SUnit we are
 735       // scheduling has an antidep predecessor that has not been
 736       // scheduled, then we will need to break that antidep if we want
 737       // to get this schedule when not ignoring anti-dependencies.
 738       if (IgnoreAntiDep) {
 739         AntiDepBreaker::AntiDepRegVector AntiDepRegs;
 740         for (SUnit::const_pred_iterator I = FoundSUnit->Preds.begin(),
 741                E = FoundSUnit->Preds.end(); I != E; ++I) {
 742           if (((I->getKind() == SDep::Anti) ||
 743                (I->getKind() == SDep::Output)) &&
 744               !I->getSUnit()->isScheduled)
 745             AntiDepRegs.push_back(I->getReg());
 746         }
 747
 748         if (AntiDepRegs.size() > 0) {
 749           DEBUG(errs() << "*** AntiDep Candidate: ");
 750           DEBUG(FoundSUnit->dump(this));
 751           AntiDepCandidates->insert(
 752             AntiDepBreaker::CandidateMap::value_type(FoundSUnit, AntiDepRegs));
 753         }
 754       }
 755
 756       // ... schedule the node...
 757       ScheduleNodeTopDown(FoundSUnit, CurCycle, IgnoreAntiDep);
 758       HazardRec->EmitInstruction(FoundSUnit);
 759       CycleHasInsts = true;
 760
 761       // If we are using the target-specific hazards, then don't
 762       // advance the cycle time just because we schedule a node. If
 763       // the target allows it we can schedule multiple nodes in the
 764       // same cycle.
 765       if (!EnablePostRAHazardAvoidance) {
 766         if (FoundSUnit->Latency)  // Don't increment CurCycle for pseudo-ops!
 767           ++CurCycle;
 768       }
 769     } else {
 770       if (CycleHasInsts) {
 771         DEBUG(errs() << "*** Finished cycle " << CurCycle << '\n');
 772         HazardRec->AdvanceCycle();
 773       } else if (!HasNoopHazards) {
 774         // Otherwise, we have a pipeline stall, but no other problem,
 775         // just advance the current cycle and try again.
 776         DEBUG(errs() << "*** Stall in cycle " << CurCycle << '\n');
 777         HazardRec->AdvanceCycle();
 778         if (!IgnoreAntiDep)
 779           ++NumStalls;
 780       } else {
 781         // Otherwise, we have no instructions to issue and we have instructions
 782         // that will fault if we don't do this right.  This is the case for
 783         // processors without pipeline interlocks and other cases.
 784         DEBUG(errs() << "*** Emitting noop in cycle " << CurCycle << '\n');
 785         HazardRec->EmitNoop();
 786         Sequence.push_back(0);   // NULL here means noop
 787         if (!IgnoreAntiDep)
 788           ++NumNoops;
 789       }
 790
 791       ++CurCycle;
 792       CycleHasInsts = false;
 793     }
 794   }
 795
 796 #ifndef NDEBUG
 797   VerifySchedule(/*isBottomUp=*/false);
 798 #endif
 799 }
 800
 801 //===----------------------------------------------------------------------===//
 802 //                         Public Constructor Functions
 803 //===----------------------------------------------------------------------===//
 804
 805 FunctionPass *llvm::createPostRAScheduler(CodeGenOpt::Level OptLevel) {
 806   return new PostRAScheduler(OptLevel);
 807 }