lib/CodeGen/RegisterClassInfo.cpp

   1 //===-- RegisterClassInfo.cpp - Dynamic Register Class Info ---------------===//
   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 file implements the RegisterClassInfo class which provides dynamic
  11 // information about target register classes. Callee-saved vs. caller-saved and
  12 // reserved registers depend on calling conventions and other dynamic
  13 // information, so some things cannot be determined statically.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  20 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  21 #include "llvm/Support/Debug.h"
  22 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
  27
  28 static cl::opt<unsigned>
  29 StressRA("stress-regalloc", cl::Hidden, cl::init(0), cl::value_desc("N"),
  30          cl::desc("Limit all regclasses to N registers"));
  31
  32 RegisterClassInfo::RegisterClassInfo()
  33   : Tag(0), MF(nullptr), TRI(nullptr), CalleeSaved(nullptr) {}
  34
  35 void RegisterClassInfo::runOnMachineFunction(const MachineFunction &mf) {
  36   bool Update = false;
  37   MF = &mf;
  38
  39   // Allocate new array the first time we see a new target.
  40   if (MF->getSubtarget().getRegisterInfo() != TRI) {
  41     TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
  42     RegClass.reset(new RCInfo[TRI->getNumRegClasses()]);
  43     unsigned NumPSets = TRI->getNumRegPressureSets();
  44     PSetLimits.reset(new unsigned[NumPSets]);
  45     std::fill(&PSetLimits[0], &PSetLimits[NumPSets], 0);
  46     Update = true;
  47   }
  48
  49   // Does this MF have different CSRs?
  50   const MCPhysReg *CSR = TRI->getCalleeSavedRegs(MF);
  51   if (Update || CSR != CalleeSaved) {
  52     // Build a CSRNum map. Every CSR alias gets an entry pointing to the last
  53     // overlapping CSR.
  54     CSRNum.clear();
  55     CSRNum.resize(TRI->getNumRegs(), 0);
  56     for (unsigned N = 0; unsigned Reg = CSR[N]; ++N)
  57       for (MCRegAliasIterator AI(Reg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI)
  58         CSRNum[*AI] = N + 1; // 0 means no CSR, 1 means CalleeSaved[0], ...
  59     Update = true;
  60   }
  61   CalleeSaved = CSR;
  62
  63   // Different reserved registers?
  64   const BitVector &RR = MF->getRegInfo().getReservedRegs();
  65   if (Reserved.size() != RR.size() || RR != Reserved) {
  66     Update = true;
  67     Reserved = RR;
  68   }
  69
  70   // Invalidate cached information from previous function.
  71   if (Update)
  72     ++Tag;
  73 }
  74
  75 /// compute - Compute the preferred allocation order for RC with reserved
  76 /// registers filtered out. Volatile registers come first followed by CSR
  77 /// aliases ordered according to the CSR order specified by the target.
  78 void RegisterClassInfo::compute(const TargetRegisterClass *RC) const {
  79   RCInfo &RCI = RegClass[RC->getID()];
  80
  81   // Raw register count, including all reserved regs.
  82   unsigned NumRegs = RC->getNumRegs();
  83
  84   if (!RCI.Order)
  85     RCI.Order.reset(new MCPhysReg[NumRegs]);
  86
  87   unsigned N = 0;
  88   SmallVector<MCPhysReg, 16> CSRAlias;
  89   unsigned MinCost = 0xff;
  90   unsigned LastCost = ~0u;
  91   unsigned LastCostChange = 0;
  92
  93   // FIXME: Once targets reserve registers instead of removing them from the
  94   // allocation order, we can simply use begin/end here.
  95   ArrayRef<MCPhysReg> RawOrder = RC->getRawAllocationOrder(*MF);
  96   for (unsigned i = 0; i != RawOrder.size(); ++i) {
  97     unsigned PhysReg = RawOrder[i];
  98     // Remove reserved registers from the allocation order.
  99     if (Reserved.test(PhysReg))
 100       continue;
 101     unsigned Cost = TRI->getCostPerUse(PhysReg);
 102     MinCost = std::min(MinCost, Cost);
 103
 104     if (CSRNum[PhysReg])
 105       // PhysReg aliases a CSR, save it for later.
 106       CSRAlias.push_back(PhysReg);
 107     else {
 108       if (Cost != LastCost)
 109         LastCostChange = N;
 110       RCI.Order[N++] = PhysReg;
 111       LastCost = Cost;
 112     }
 113   }
 114   RCI.NumRegs = N + CSRAlias.size();
 115   assert (RCI.NumRegs <= NumRegs && "Allocation order larger than regclass");
 116
 117   // CSR aliases go after the volatile registers, preserve the target's order.
 118   for (unsigned i = 0, e = CSRAlias.size(); i != e; ++i) {
 119     unsigned PhysReg = CSRAlias[i];
 120     unsigned Cost = TRI->getCostPerUse(PhysReg);
 121     if (Cost != LastCost)
 122       LastCostChange = N;
 123     RCI.Order[N++] = PhysReg;
 124     LastCost = Cost;
 125   }
 126
 127   // Register allocator stress test.  Clip register class to N registers.
 128   if (StressRA && RCI.NumRegs > StressRA)
 129     RCI.NumRegs = StressRA;
 130
 131   // Check if RC is a proper sub-class.
 132   if (const TargetRegisterClass *Super = TRI->getLargestLegalSuperClass(RC))
 133     if (Super != RC && getNumAllocatableRegs(Super) > RCI.NumRegs)
 134       RCI.ProperSubClass = true;
 135
 136   RCI.MinCost = uint8_t(MinCost);
 137   RCI.LastCostChange = LastCostChange;
 138
 139   DEBUG({
 140     dbgs() << "AllocationOrder(" << RC->getName() << ") = [";
 141     for (unsigned I = 0; I != RCI.NumRegs; ++I)
 142       dbgs() << ' ' << PrintReg(RCI.Order[I], TRI);
 143     dbgs() << (RCI.ProperSubClass ? " ] (sub-class)\n" : " ]\n");
 144   });
 145
 146   // RCI is now up-to-date.
 147   RCI.Tag = Tag;
 148 }
 149
 150 /// This is not accurate because two overlapping register sets may have some
 151 /// nonoverlapping reserved registers. However, computing the allocation order
 152 /// for all register classes would be too expensive.
 153 unsigned RegisterClassInfo::computePSetLimit(unsigned Idx) const {
 154   const TargetRegisterClass *RC = nullptr;
 155   unsigned NumRCUnits = 0;
 156   for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator
 157          RI = TRI->regclass_begin(), RE = TRI->regclass_end(); RI != RE; ++RI) {
 158     const int *PSetID = TRI->getRegClassPressureSets(*RI);
 159     for (; *PSetID != -1; ++PSetID) {
 160       if ((unsigned)*PSetID == Idx)
 161         break;
 162     }
 163     if (*PSetID == -1)
 164       continue;
 165
 166     // Found a register class that counts against this pressure set.
 167     // For efficiency, only compute the set order for the largest set.
 168     unsigned NUnits = TRI->getRegClassWeight(*RI).WeightLimit;
 169     if (!RC || NUnits > NumRCUnits) {
 170       RC = *RI;
 171       NumRCUnits = NUnits;
 172     }
 173   }
 174   compute(RC);
 175   unsigned NReserved = RC->getNumRegs() - getNumAllocatableRegs(RC);
 176   return TRI->getRegPressureSetLimit(Idx)
 177     - TRI->getRegClassWeight(RC).RegWeight * NReserved;
 178 }