lib/Target/AMDGPU/SIFixSGPRLiveRanges.cpp

   1 //===-- SIFixSGPRLiveRanges.cpp - Fix SGPR live ranges ----------------------===//
   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 /// \file SALU instructions ignore the execution mask, so we need to modify the
  11 /// live ranges of the registers they define in some cases.
  12 ///
  13 /// The main case we need to handle is when a def is used in one side of a
  14 /// branch and not another.  For example:
  15 ///
  16 /// %def
  17 /// IF
  18 ///   ...
  19 ///   ...
  20 /// ELSE
  21 ///   %use
  22 ///   ...
  23 /// ENDIF
  24 ///
  25 /// Here we need the register allocator to avoid assigning any of the defs
  26 /// inside of the IF to the same register as %def.  In traditional live
  27 /// interval analysis %def is not live inside the IF branch, however, since
  28 /// SALU instructions inside of IF will be executed even if the branch is not
  29 /// taken, there is the chance that one of the instructions will overwrite the
  30 /// value of %def, so the use in ELSE will see the wrong value.
  31 ///
  32 /// The strategy we use for solving this is to add an extra use after the ENDIF:
  33 ///
  34 /// %def
  35 /// IF
  36 ///   ...
  37 ///   ...
  38 /// ELSE
  39 ///   %use
  40 ///   ...
  41 /// ENDIF
  42 /// %use
  43 ///
  44 /// Adding this use will make the def live throughout the IF branch, which is
  45 /// what we want.
  46
  47 #include "AMDGPU.h"
  48 #include "SIInstrInfo.h"
  49 #include "SIRegisterInfo.h"
  50 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
  51 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  52 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  53 #include "llvm/CodeGen/MachinePostDominators.h"
  54 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  55 #include "llvm/Support/Debug.h"
  56 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  57 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  58
  59 using namespace llvm;
  60
  61 #define DEBUG_TYPE "si-fix-sgpr-live-ranges"
  62
  63 namespace {
  64
  65 class SIFixSGPRLiveRanges : public MachineFunctionPass {
  66 public:
  67   static char ID;
  68
  69 public:
  70   SIFixSGPRLiveRanges() : MachineFunctionPass(ID) {
  71     initializeSIFixSGPRLiveRangesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  72   }
  73
  74   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
  75
  76   const char *getPassName() const override {
  77     return "SI Fix SGPR live ranges";
  78   }
  79
  80   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  81     AU.addRequired<LiveIntervals>();
  82     AU.addRequired<MachinePostDominatorTree>();
  83     AU.setPreservesCFG();
  84     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  85   }
  86 };
  87
  88 } // End anonymous namespace.
  89
  90 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SIFixSGPRLiveRanges, DEBUG_TYPE,
  91                       "SI Fix SGPR Live Ranges", false, false)
  92 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
  93 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachinePostDominatorTree)
  94 INITIALIZE_PASS_END(SIFixSGPRLiveRanges, DEBUG_TYPE,
  95                     "SI Fix SGPR Live Ranges", false, false)
  96
  97 char SIFixSGPRLiveRanges::ID = 0;
  98
  99 char &llvm::SIFixSGPRLiveRangesID = SIFixSGPRLiveRanges::ID;
 100
 101 FunctionPass *llvm::createSIFixSGPRLiveRangesPass() {
 102   return new SIFixSGPRLiveRanges();
 103 }
 104
 105 bool SIFixSGPRLiveRanges::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 106   MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
 107   const TargetInstrInfo *TII = MF.getSubtarget().getInstrInfo();
 108   const SIRegisterInfo *TRI = static_cast<const SIRegisterInfo *>(
 109       MF.getSubtarget().getRegisterInfo());
 110   LiveIntervals *LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
 111  MachinePostDominatorTree *PDT = &getAnalysis<MachinePostDominatorTree>();
 112   std::vector<std::pair<unsigned, LiveRange *>> SGPRLiveRanges;
 113
 114   // First pass, collect all live intervals for SGPRs
 115   for (const MachineBasicBlock &MBB : MF) {
 116     for (const MachineInstr &MI : MBB) {
 117       for (const MachineOperand &MO : MI.defs()) {
 118         if (MO.isImplicit())
 119           continue;
 120         unsigned Def = MO.getReg();
 121         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Def)) {
 122           if (TRI->isSGPRClass(MRI.getRegClass(Def)))
 123             SGPRLiveRanges.push_back(
 124                 std::make_pair(Def, &LIS->getInterval(Def)));
 125         } else if (TRI->isSGPRClass(TRI->getPhysRegClass(Def))) {
 126             SGPRLiveRanges.push_back(
 127                 std::make_pair(Def, &LIS->getRegUnit(Def)));
 128         }
 129       }
 130     }
 131   }
 132
 133   // Second pass fix the intervals
 134   for (MachineFunction::iterator BI = MF.begin(), BE = MF.end();
 135                                                   BI != BE; ++BI) {
 136     MachineBasicBlock &MBB = *BI;
 137     if (MBB.succ_size() < 2)
 138       continue;
 139
 140     // We have structured control flow, so the number of successors should be
 141     // two.
 142     assert(MBB.succ_size() == 2);
 143     MachineBasicBlock *SuccA = *MBB.succ_begin();
 144     MachineBasicBlock *SuccB = *(++MBB.succ_begin());
 145     MachineBasicBlock *NCD = PDT->findNearestCommonDominator(SuccA, SuccB);
 146
 147     if (!NCD)
 148       continue;
 149
 150     MachineBasicBlock::iterator NCDTerm = NCD->getFirstTerminator();
 151
 152     if (NCDTerm != NCD->end() && NCDTerm->getOpcode() == AMDGPU::SI_ELSE) {
 153       assert(NCD->succ_size() == 2);
 154       // We want to make sure we insert the Use after the ENDIF, not after
 155       // the ELSE.
 156       NCD = PDT->findNearestCommonDominator(*NCD->succ_begin(),
 157                                             *(++NCD->succ_begin()));
 158     }
 159     assert(SuccA && SuccB);
 160     for (std::pair<unsigned, LiveRange*> RegLR : SGPRLiveRanges) {
 161       unsigned Reg = RegLR.first;
 162       LiveRange *LR = RegLR.second;
 163
 164       // FIXME: We could be smarter here. If the register is Live-In to one
 165       // block, but the other doesn't have any SGPR defs, then there won't be a
 166       // conflict. Also, if the branch condition is uniform then there will be
 167       // no conflict.
 168       bool LiveInToA = LIS->isLiveInToMBB(*LR, SuccA);
 169       bool LiveInToB = LIS->isLiveInToMBB(*LR, SuccB);
 170
 171       if ((!LiveInToA && !LiveInToB) ||
 172           (LiveInToA && LiveInToB))
 173         continue;
 174
 175       // This interval is live in to one successor, but not the other, so
 176       // we need to update its range so it is live in to both.
 177       DEBUG(dbgs() << "Possible SGPR conflict detected " <<  " in " << *LR <<
 178                       " BB#" << SuccA->getNumber() << ", BB#" <<
 179                       SuccB->getNumber() <<
 180                       " with NCD = " << NCD->getNumber() << '\n');
 181
 182       // FIXME: Need to figure out how to update LiveRange here so this pass
 183       // will be able to preserve LiveInterval analysis.
 184       BuildMI(*NCD, NCD->getFirstNonPHI(), DebugLoc(),
 185               TII->get(AMDGPU::SGPR_USE))
 186               .addReg(Reg, RegState::Implicit);
 187       DEBUG(NCD->getFirstNonPHI()->dump());
 188     }
 189   }
 190
 191   return false;
 192 }