lib/Target/R600/R600MachineScheduler.cpp

   1 //===-- R600MachineScheduler.cpp - R600 Scheduler Interface -*- C++ -*-----===//
   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
  11 /// \brief R600 Machine Scheduler interface
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "R600MachineScheduler.h"
  16 #include "AMDGPUSubtarget.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/Pass.h"
  19 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21
  22 using namespace llvm;
  23
  24 #define DEBUG_TYPE "misched"
  25
  26 void R600SchedStrategy::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
  27   assert(dag->hasVRegLiveness() && "R600SchedStrategy needs vreg liveness");
  28   DAG = static_cast<ScheduleDAGMILive*>(dag);
  29   const AMDGPUSubtarget &ST = DAG->MF.getSubtarget<AMDGPUSubtarget>();
  30   TII = static_cast<const R600InstrInfo*>(DAG->TII);
  31   TRI = static_cast<const R600RegisterInfo*>(DAG->TRI);
  32   VLIW5 = !ST.hasCaymanISA();
  33   MRI = &DAG->MRI;
  34   CurInstKind = IDOther;
  35   CurEmitted = 0;
  36   OccupedSlotsMask = 31;
  37   InstKindLimit[IDAlu] = TII->getMaxAlusPerClause();
  38   InstKindLimit[IDOther] = 32;
  39   InstKindLimit[IDFetch] = ST.getTexVTXClauseSize();
  40   AluInstCount = 0;
  41   FetchInstCount = 0;
  42 }
  43
  44 void R600SchedStrategy::MoveUnits(std::vector<SUnit *> &QSrc,
  45                                   std::vector<SUnit *> &QDst)
  46 {
  47   QDst.insert(QDst.end(), QSrc.begin(), QSrc.end());
  48   QSrc.clear();
  49 }
  50
  51 static
  52 unsigned getWFCountLimitedByGPR(unsigned GPRCount) {
  53   assert (GPRCount && "GPRCount cannot be 0");
  54   return 248 / GPRCount;
  55 }
  56
  57 SUnit* R600SchedStrategy::pickNode(bool &IsTopNode) {
  58   SUnit *SU = nullptr;
  59   NextInstKind = IDOther;
  60
  61   IsTopNode = false;
  62
  63   // check if we might want to switch current clause type
  64   bool AllowSwitchToAlu = (CurEmitted >= InstKindLimit[CurInstKind]) ||
  65       (Available[CurInstKind].empty());
  66   bool AllowSwitchFromAlu = (CurEmitted >= InstKindLimit[CurInstKind]) &&
  67       (!Available[IDFetch].empty() || !Available[IDOther].empty());
  68
  69   if (CurInstKind == IDAlu && !Available[IDFetch].empty()) {
  70     // We use the heuristic provided by AMD Accelerated Parallel Processing
  71     // OpenCL Programming Guide :
  72     // The approx. number of WF that allows TEX inst to hide ALU inst is :
  73     // 500 (cycles for TEX) / (AluFetchRatio * 8 (cycles for ALU))
  74     float ALUFetchRationEstimate =
  75         (AluInstCount + AvailablesAluCount() + Pending[IDAlu].size()) /
  76         (FetchInstCount + Available[IDFetch].size());
  77     if (ALUFetchRationEstimate == 0) {
  78       AllowSwitchFromAlu = true;
  79     } else {
  80       unsigned NeededWF = 62.5f / ALUFetchRationEstimate;
  81       DEBUG( dbgs() << NeededWF << " approx. Wavefronts Required\n" );
  82       // We assume the local GPR requirements to be "dominated" by the requirement
  83       // of the TEX clause (which consumes 128 bits regs) ; ALU inst before and
  84       // after TEX are indeed likely to consume or generate values from/for the
  85       // TEX clause.
  86       // Available[IDFetch].size() * 2 : GPRs required in the Fetch clause
  87       // We assume that fetch instructions are either TnXYZW = TEX TnXYZW (need
  88       // one GPR) or TmXYZW = TnXYZW (need 2 GPR).
  89       // (TODO : use RegisterPressure)
  90       // If we are going too use too many GPR, we flush Fetch instruction to lower
  91       // register pressure on 128 bits regs.
  92       unsigned NearRegisterRequirement = 2 * Available[IDFetch].size();
  93       if (NeededWF > getWFCountLimitedByGPR(NearRegisterRequirement))
  94         AllowSwitchFromAlu = true;
  95     }
  96   }
  97
  98   if (!SU && ((AllowSwitchToAlu && CurInstKind != IDAlu) ||
  99       (!AllowSwitchFromAlu && CurInstKind == IDAlu))) {
 100     // try to pick ALU
 101     SU = pickAlu();
 102     if (!SU && !PhysicalRegCopy.empty()) {
 103       SU = PhysicalRegCopy.front();
 104       PhysicalRegCopy.erase(PhysicalRegCopy.begin());
 105     }
 106     if (SU) {
 107       if (CurEmitted >= InstKindLimit[IDAlu])
 108         CurEmitted = 0;
 109       NextInstKind = IDAlu;
 110     }
 111   }
 112
 113   if (!SU) {
 114     // try to pick FETCH
 115     SU = pickOther(IDFetch);
 116     if (SU)
 117       NextInstKind = IDFetch;
 118   }
 119
 120   // try to pick other
 121   if (!SU) {
 122     SU = pickOther(IDOther);
 123     if (SU)
 124       NextInstKind = IDOther;
 125   }
 126
 127   DEBUG(
 128       if (SU) {
 129         dbgs() << " ** Pick node **\n";
 130         SU->dump(DAG);
 131       } else {
 132         dbgs() << "NO NODE \n";
 133         for (unsigned i = 0; i < DAG->SUnits.size(); i++) {
 134           const SUnit &S = DAG->SUnits[i];
 135           if (!S.isScheduled)
 136             S.dump(DAG);
 137         }
 138       }
 139   );
 140
 141   return SU;
 142 }
 143
 144 void R600SchedStrategy::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
 145   if (NextInstKind != CurInstKind) {
 146     DEBUG(dbgs() << "Instruction Type Switch\n");
 147     if (NextInstKind != IDAlu)
 148       OccupedSlotsMask |= 31;
 149     CurEmitted = 0;
 150     CurInstKind = NextInstKind;
 151   }
 152
 153   if (CurInstKind == IDAlu) {
 154     AluInstCount ++;
 155     switch (getAluKind(SU)) {
 156     case AluT_XYZW:
 157       CurEmitted += 4;
 158       break;
 159     case AluDiscarded:
 160       break;
 161     default: {
 162       ++CurEmitted;
 163       for (MachineInstr::mop_iterator It = SU->getInstr()->operands_begin(),
 164           E = SU->getInstr()->operands_end(); It != E; ++It) {
 165         MachineOperand &MO = *It;
 166         if (MO.isReg() && MO.getReg() == AMDGPU::ALU_LITERAL_X)
 167           ++CurEmitted;
 168       }
 169     }
 170     }
 171   } else {
 172     ++CurEmitted;
 173   }
 174
 175
 176   DEBUG(dbgs() << CurEmitted << " Instructions Emitted in this clause\n");
 177
 178   if (CurInstKind != IDFetch) {
 179     MoveUnits(Pending[IDFetch], Available[IDFetch]);
 180   } else
 181     FetchInstCount++;
 182 }
 183
 184 static bool
 185 isPhysicalRegCopy(MachineInstr *MI) {
 186   if (MI->getOpcode() != AMDGPU::COPY)
 187     return false;
 188
 189   return !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg());
 190 }
 191
 192 void R600SchedStrategy::releaseTopNode(SUnit *SU) {
 193   DEBUG(dbgs() << "Top Releasing ";SU->dump(DAG););
 194 }
 195
 196 void R600SchedStrategy::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
 197   DEBUG(dbgs() << "Bottom Releasing ";SU->dump(DAG););
 198   if (isPhysicalRegCopy(SU->getInstr())) {
 199     PhysicalRegCopy.push_back(SU);
 200     return;
 201   }
 202
 203   int IK = getInstKind(SU);
 204
 205   // There is no export clause, we can schedule one as soon as its ready
 206   if (IK == IDOther)
 207     Available[IDOther].push_back(SU);
 208   else
 209     Pending[IK].push_back(SU);
 210
 211 }
 212
 213 bool R600SchedStrategy::regBelongsToClass(unsigned Reg,
 214                                           const TargetRegisterClass *RC) const {
 215   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
 216     return RC->contains(Reg);
 217   } else {
 218     return MRI->getRegClass(Reg) == RC;
 219   }
 220 }
 221
 222 R600SchedStrategy::AluKind R600SchedStrategy::getAluKind(SUnit *SU) const {
 223   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
 224
 225   if (TII->isTransOnly(MI))
 226     return AluTrans;
 227
 228     switch (MI->getOpcode()) {
 229     case AMDGPU::PRED_X:
 230       return AluPredX;
 231     case AMDGPU::INTERP_PAIR_XY:
 232     case AMDGPU::INTERP_PAIR_ZW:
 233     case AMDGPU::INTERP_VEC_LOAD:
 234     case AMDGPU::DOT_4:
 235       return AluT_XYZW;
 236     case AMDGPU::COPY:
 237       if (MI->getOperand(1).isUndef()) {
 238         // MI will become a KILL, don't considers it in scheduling
 239         return AluDiscarded;
 240       }
 241     default:
 242       break;
 243     }
 244
 245     // Does the instruction take a whole IG ?
 246     // XXX: Is it possible to add a helper function in R600InstrInfo that can
 247     // be used here and in R600PacketizerList::isSoloInstruction() ?
 248     if(TII->isVector(*MI) ||
 249         TII->isCubeOp(MI->getOpcode()) ||
 250         TII->isReductionOp(MI->getOpcode()) ||
 251         MI->getOpcode() == AMDGPU::GROUP_BARRIER) {
 252       return AluT_XYZW;
 253     }
 254
 255     if (TII->isLDSInstr(MI->getOpcode())) {
 256       return AluT_X;
 257     }
 258
 259     // Is the result already assigned to a channel ?
 260     unsigned DestSubReg = MI->getOperand(0).getSubReg();
 261     switch (DestSubReg) {
 262     case AMDGPU::sub0:
 263       return AluT_X;
 264     case AMDGPU::sub1:
 265       return AluT_Y;
 266     case AMDGPU::sub2:
 267       return AluT_Z;
 268     case AMDGPU::sub3:
 269       return AluT_W;
 270     default:
 271       break;
 272     }
 273
 274     // Is the result already member of a X/Y/Z/W class ?
 275     unsigned DestReg = MI->getOperand(0).getReg();
 276     if (regBelongsToClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_XRegClass) ||
 277         regBelongsToClass(DestReg, &AMDGPU::R600_AddrRegClass))
 278       return AluT_X;
 279     if (regBelongsToClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_YRegClass))
 280       return AluT_Y;
 281     if (regBelongsToClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_ZRegClass))
 282       return AluT_Z;
 283     if (regBelongsToClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_WRegClass))
 284       return AluT_W;
 285     if (regBelongsToClass(DestReg, &AMDGPU::R600_Reg128RegClass))
 286       return AluT_XYZW;
 287
 288     // LDS src registers cannot be used in the Trans slot.
 289     if (TII->readsLDSSrcReg(MI))
 290       return AluT_XYZW;
 291
 292     return AluAny;
 293
 294 }
 295
 296 int R600SchedStrategy::getInstKind(SUnit* SU) {
 297   int Opcode = SU->getInstr()->getOpcode();
 298
 299   if (TII->usesTextureCache(Opcode) || TII->usesVertexCache(Opcode))
 300     return IDFetch;
 301
 302   if (TII->isALUInstr(Opcode)) {
 303     return IDAlu;
 304   }
 305
 306   switch (Opcode) {
 307   case AMDGPU::PRED_X:
 308   case AMDGPU::COPY:
 309   case AMDGPU::CONST_COPY:
 310   case AMDGPU::INTERP_PAIR_XY:
 311   case AMDGPU::INTERP_PAIR_ZW:
 312   case AMDGPU::INTERP_VEC_LOAD:
 313   case AMDGPU::DOT_4:
 314     return IDAlu;
 315   default:
 316     return IDOther;
 317   }
 318 }
 319
 320 SUnit *R600SchedStrategy::PopInst(std::vector<SUnit *> &Q, bool AnyALU) {
 321   if (Q.empty())
 322     return nullptr;
 323   for (std::vector<SUnit *>::reverse_iterator It = Q.rbegin(), E = Q.rend();
 324       It != E; ++It) {
 325     SUnit *SU = *It;
 326     InstructionsGroupCandidate.push_back(SU->getInstr());
 327     if (TII->fitsConstReadLimitations(InstructionsGroupCandidate)
 328         && (!AnyALU || !TII->isVectorOnly(SU->getInstr()))
 329     ) {
 330       InstructionsGroupCandidate.pop_back();
 331       Q.erase((It + 1).base());
 332       return SU;
 333     } else {
 334       InstructionsGroupCandidate.pop_back();
 335     }
 336   }
 337   return nullptr;
 338 }
 339
 340 void R600SchedStrategy::LoadAlu() {
 341   std::vector<SUnit *> &QSrc = Pending[IDAlu];
 342   for (unsigned i = 0, e = QSrc.size(); i < e; ++i) {
 343     AluKind AK = getAluKind(QSrc[i]);
 344     AvailableAlus[AK].push_back(QSrc[i]);
 345   }
 346   QSrc.clear();
 347 }
 348
 349 void R600SchedStrategy::PrepareNextSlot() {
 350   DEBUG(dbgs() << "New Slot\n");
 351   assert (OccupedSlotsMask && "Slot wasn't filled");
 352   OccupedSlotsMask = 0;
 353 //  if (HwGen == AMDGPUSubtarget::NORTHERN_ISLANDS)
 354 //    OccupedSlotsMask |= 16;
 355   InstructionsGroupCandidate.clear();
 356   LoadAlu();
 357 }
 358
 359 void R600SchedStrategy::AssignSlot(MachineInstr* MI, unsigned Slot) {
 360   int DstIndex = TII->getOperandIdx(MI->getOpcode(), AMDGPU::OpName::dst);
 361   if (DstIndex == -1) {
 362     return;
 363   }
 364   unsigned DestReg = MI->getOperand(DstIndex).getReg();
 365   // PressureRegister crashes if an operand is def and used in the same inst
 366   // and we try to constraint its regclass
 367   for (MachineInstr::mop_iterator It = MI->operands_begin(),
 368       E = MI->operands_end(); It != E; ++It) {
 369     MachineOperand &MO = *It;
 370     if (MO.isReg() && !MO.isDef() &&
 371         MO.getReg() == DestReg)
 372       return;
 373   }
 374   // Constrains the regclass of DestReg to assign it to Slot
 375   switch (Slot) {
 376   case 0:
 377     MRI->constrainRegClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_XRegClass);
 378     break;
 379   case 1:
 380     MRI->constrainRegClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_YRegClass);
 381     break;
 382   case 2:
 383     MRI->constrainRegClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_ZRegClass);
 384     break;
 385   case 3:
 386     MRI->constrainRegClass(DestReg, &AMDGPU::R600_TReg32_WRegClass);
 387     break;
 388   }
 389 }
 390
 391 SUnit *R600SchedStrategy::AttemptFillSlot(unsigned Slot, bool AnyAlu) {
 392   static const AluKind IndexToID[] = {AluT_X, AluT_Y, AluT_Z, AluT_W};
 393   SUnit *SlotedSU = PopInst(AvailableAlus[IndexToID[Slot]], AnyAlu);
 394   if (SlotedSU)
 395     return SlotedSU;
 396   SUnit *UnslotedSU = PopInst(AvailableAlus[AluAny], AnyAlu);
 397   if (UnslotedSU)
 398     AssignSlot(UnslotedSU->getInstr(), Slot);
 399   return UnslotedSU;
 400 }
 401
 402 unsigned R600SchedStrategy::AvailablesAluCount() const {
 403   return AvailableAlus[AluAny].size() + AvailableAlus[AluT_XYZW].size() +
 404       AvailableAlus[AluT_X].size() + AvailableAlus[AluT_Y].size() +
 405       AvailableAlus[AluT_Z].size() + AvailableAlus[AluT_W].size() +
 406       AvailableAlus[AluTrans].size() + AvailableAlus[AluDiscarded].size() +
 407       AvailableAlus[AluPredX].size();
 408 }
 409
 410 SUnit* R600SchedStrategy::pickAlu() {
 411   while (AvailablesAluCount() || !Pending[IDAlu].empty()) {
 412     if (!OccupedSlotsMask) {
 413       // Bottom up scheduling : predX must comes first
 414       if (!AvailableAlus[AluPredX].empty()) {
 415         OccupedSlotsMask |= 31;
 416         return PopInst(AvailableAlus[AluPredX], false);
 417       }
 418       // Flush physical reg copies (RA will discard them)
 419       if (!AvailableAlus[AluDiscarded].empty()) {
 420         OccupedSlotsMask |= 31;
 421         return PopInst(AvailableAlus[AluDiscarded], false);
 422       }
 423       // If there is a T_XYZW alu available, use it
 424       if (!AvailableAlus[AluT_XYZW].empty()) {
 425         OccupedSlotsMask |= 15;
 426         return PopInst(AvailableAlus[AluT_XYZW], false);
 427       }
 428     }
 429     bool TransSlotOccuped = OccupedSlotsMask & 16;
 430     if (!TransSlotOccuped && VLIW5) {
 431       if (!AvailableAlus[AluTrans].empty()) {
 432         OccupedSlotsMask |= 16;
 433         return PopInst(AvailableAlus[AluTrans], false);
 434       }
 435       SUnit *SU = AttemptFillSlot(3, true);
 436       if (SU) {
 437         OccupedSlotsMask |= 16;
 438         return SU;
 439       }
 440     }
 441     for (int Chan = 3; Chan > -1; --Chan) {
 442       bool isOccupied = OccupedSlotsMask & (1 << Chan);
 443       if (!isOccupied) {
 444         SUnit *SU = AttemptFillSlot(Chan, false);
 445         if (SU) {
 446           OccupedSlotsMask |= (1 << Chan);
 447           InstructionsGroupCandidate.push_back(SU->getInstr());
 448           return SU;
 449         }
 450       }
 451     }
 452     PrepareNextSlot();
 453   }
 454   return nullptr;
 455 }
 456
 457 SUnit* R600SchedStrategy::pickOther(int QID) {
 458   SUnit *SU = nullptr;
 459   std::vector<SUnit *> &AQ = Available[QID];
 460
 461   if (AQ.empty()) {
 462     MoveUnits(Pending[QID], AQ);
 463   }
 464   if (!AQ.empty()) {
 465     SU = AQ.back();
 466     AQ.resize(AQ.size() - 1);
 467   }
 468   return SU;
 469 }