utils/TableGen/CodeGenSchedule.h

   1 //===- CodeGenSchedule.h - Scheduling Machine Models ------------*- 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 // This file defines structures to encapsulate the machine model as described in
  11 // the target description.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_UTILS_TABLEGEN_CODEGENSCHEDULE_H
  16 #define LLVM_UTILS_TABLEGEN_CODEGENSCHEDULE_H
  17
  18 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
  19 #include "llvm/ADT/StringMap.h"
  20 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  21 #include "llvm/TableGen/Record.h"
  22 #include "llvm/TableGen/SetTheory.h"
  23
  24 namespace llvm {
  25
  26 class CodeGenTarget;
  27 class CodeGenSchedModels;
  28 class CodeGenInstruction;
  29
  30 typedef std::vector<Record*> RecVec;
  31 typedef std::vector<Record*>::const_iterator RecIter;
  32
  33 typedef std::vector<unsigned> IdxVec;
  34 typedef std::vector<unsigned>::const_iterator IdxIter;
  35
  36 void splitSchedReadWrites(const RecVec &RWDefs,
  37                           RecVec &WriteDefs, RecVec &ReadDefs);
  38
  39 /// We have two kinds of SchedReadWrites. Explicitly defined and inferred
  40 /// sequences.  TheDef is nonnull for explicit SchedWrites, but Sequence may or
  41 /// may not be empty. TheDef is null for inferred sequences, and Sequence must
  42 /// be nonempty.
  43 ///
  44 /// IsVariadic controls whether the variants are expanded into multiple operands
  45 /// or a sequence of writes on one operand.
  46 struct CodeGenSchedRW {
  47   unsigned Index;
  48   std::string Name;
  49   Record *TheDef;
  50   bool IsRead;
  51   bool IsAlias;
  52   bool HasVariants;
  53   bool IsVariadic;
  54   bool IsSequence;
  55   IdxVec Sequence;
  56   RecVec Aliases;
  57
  58   CodeGenSchedRW()
  59     : Index(0), TheDef(nullptr), IsRead(false), IsAlias(false),
  60       HasVariants(false), IsVariadic(false), IsSequence(false) {}
  61   CodeGenSchedRW(unsigned Idx, Record *Def)
  62     : Index(Idx), TheDef(Def), IsAlias(false), IsVariadic(false) {
  63     Name = Def->getName();
  64     IsRead = Def->isSubClassOf("SchedRead");
  65     HasVariants = Def->isSubClassOf("SchedVariant");
  66     if (HasVariants)
  67       IsVariadic = Def->getValueAsBit("Variadic");
  68
  69     // Read records don't currently have sequences, but it can be easily
  70     // added. Note that implicit Reads (from ReadVariant) may have a Sequence
  71     // (but no record).
  72     IsSequence = Def->isSubClassOf("WriteSequence");
  73   }
  74
  75   CodeGenSchedRW(unsigned Idx, bool Read, ArrayRef<unsigned> Seq,
  76                  const std::string &Name)
  77       : Index(Idx), Name(Name), TheDef(nullptr), IsRead(Read), IsAlias(false),
  78         HasVariants(false), IsVariadic(false), IsSequence(true), Sequence(Seq) {
  79     assert(Sequence.size() > 1 && "implied sequence needs >1 RWs");
  80   }
  81
  82   bool isValid() const {
  83     assert((!HasVariants || TheDef) && "Variant write needs record def");
  84     assert((!IsVariadic || HasVariants) && "Variadic write needs variants");
  85     assert((!IsSequence || !HasVariants) && "Sequence can't have variant");
  86     assert((!IsSequence || !Sequence.empty()) && "Sequence should be nonempty");
  87     assert((!IsAlias || Aliases.empty()) && "Alias cannot have aliases");
  88     return TheDef || !Sequence.empty();
  89   }
  90
  91 #ifndef NDEBUG
  92   void dump() const;
  93 #endif
  94 };
  95
  96 /// Represent a transition between SchedClasses induced by SchedVariant.
  97 struct CodeGenSchedTransition {
  98   unsigned ToClassIdx;
  99   IdxVec ProcIndices;
 100   RecVec PredTerm;
 101 };
 102
 103 /// Scheduling class.
 104 ///
 105 /// Each instruction description will be mapped to a scheduling class. There are
 106 /// four types of classes:
 107 ///
 108 /// 1) An explicitly defined itinerary class with ItinClassDef set.
 109 /// Writes and ReadDefs are empty. ProcIndices contains 0 for any processor.
 110 ///
 111 /// 2) An implied class with a list of SchedWrites and SchedReads that are
 112 /// defined in an instruction definition and which are common across all
 113 /// subtargets. ProcIndices contains 0 for any processor.
 114 ///
 115 /// 3) An implied class with a list of InstRW records that map instructions to
 116 /// SchedWrites and SchedReads per-processor. InstrClassMap should map the same
 117 /// instructions to this class. ProcIndices contains all the processors that
 118 /// provided InstrRW records for this class. ItinClassDef or Writes/Reads may
 119 /// still be defined for processors with no InstRW entry.
 120 ///
 121 /// 4) An inferred class represents a variant of another class that may be
 122 /// resolved at runtime. ProcIndices contains the set of processors that may
 123 /// require the class. ProcIndices are propagated through SchedClasses as
 124 /// variants are expanded. Multiple SchedClasses may be inferred from an
 125 /// itinerary class. Each inherits the processor index from the ItinRW record
 126 /// that mapped the itinerary class to the variant Writes or Reads.
 127 struct CodeGenSchedClass {
 128   unsigned Index;
 129   std::string Name;
 130   Record *ItinClassDef;
 131
 132   IdxVec Writes;
 133   IdxVec Reads;
 134   // Sorted list of ProcIdx, where ProcIdx==0 implies any processor.
 135   IdxVec ProcIndices;
 136
 137   std::vector<CodeGenSchedTransition> Transitions;
 138
 139   // InstRW records associated with this class. These records may refer to an
 140   // Instruction no longer mapped to this class by InstrClassMap. These
 141   // Instructions should be ignored by this class because they have been split
 142   // off to join another inferred class.
 143   RecVec InstRWs;
 144
 145   CodeGenSchedClass(): Index(0), ItinClassDef(nullptr) {}
 146
 147   bool isKeyEqual(Record *IC, ArrayRef<unsigned> W, ArrayRef<unsigned> R) {
 148     return ItinClassDef == IC && makeArrayRef(Writes) == W &&
 149            makeArrayRef(Reads) == R;
 150   }
 151
 152   // Is this class generated from a variants if existing classes? Instructions
 153   // are never mapped directly to inferred scheduling classes.
 154   bool isInferred() const { return !ItinClassDef; }
 155
 156 #ifndef NDEBUG
 157   void dump(const CodeGenSchedModels *SchedModels) const;
 158 #endif
 159 };
 160
 161 // Processor model.
 162 //
 163 // ModelName is a unique name used to name an instantiation of MCSchedModel.
 164 //
 165 // ModelDef is NULL for inferred Models. This happens when a processor defines
 166 // an itinerary but no machine model. If the processor defines neither a machine
 167 // model nor itinerary, then ModelDef remains pointing to NoModel. NoModel has
 168 // the special "NoModel" field set to true.
 169 //
 170 // ItinsDef always points to a valid record definition, but may point to the
 171 // default NoItineraries. NoItineraries has an empty list of InstrItinData
 172 // records.
 173 //
 174 // ItinDefList orders this processor's InstrItinData records by SchedClass idx.
 175 struct CodeGenProcModel {
 176   unsigned Index;
 177   std::string ModelName;
 178   Record *ModelDef;
 179   Record *ItinsDef;
 180
 181   // Derived members...
 182
 183   // Array of InstrItinData records indexed by a CodeGenSchedClass index.
 184   // This list is empty if the Processor has no value for Itineraries.
 185   // Initialized by collectProcItins().
 186   RecVec ItinDefList;
 187
 188   // Map itinerary classes to per-operand resources.
 189   // This list is empty if no ItinRW refers to this Processor.
 190   RecVec ItinRWDefs;
 191
 192   // All read/write resources associated with this processor.
 193   RecVec WriteResDefs;
 194   RecVec ReadAdvanceDefs;
 195
 196   // Per-operand machine model resources associated with this processor.
 197   RecVec ProcResourceDefs;
 198   RecVec ProcResGroupDefs;
 199
 200   CodeGenProcModel(unsigned Idx, const std::string &Name, Record *MDef,
 201                    Record *IDef) :
 202     Index(Idx), ModelName(Name), ModelDef(MDef), ItinsDef(IDef) {}
 203
 204   bool hasItineraries() const {
 205     return !ItinsDef->getValueAsListOfDefs("IID").empty();
 206   }
 207
 208   bool hasInstrSchedModel() const {
 209     return !WriteResDefs.empty() || !ItinRWDefs.empty();
 210   }
 211
 212   unsigned getProcResourceIdx(Record *PRDef) const;
 213
 214 #ifndef NDEBUG
 215   void dump() const;
 216 #endif
 217 };
 218
 219 /// Top level container for machine model data.
 220 class CodeGenSchedModels {
 221   RecordKeeper &Records;
 222   const CodeGenTarget &Target;
 223
 224   // Map dag expressions to Instruction lists.
 225   SetTheory Sets;
 226
 227   // List of unique processor models.
 228   std::vector<CodeGenProcModel> ProcModels;
 229
 230   // Map Processor's MachineModel or ProcItin to a CodeGenProcModel index.
 231   typedef DenseMap<Record*, unsigned> ProcModelMapTy;
 232   ProcModelMapTy ProcModelMap;
 233
 234   // Per-operand SchedReadWrite types.
 235   std::vector<CodeGenSchedRW> SchedWrites;
 236   std::vector<CodeGenSchedRW> SchedReads;
 237
 238   // List of unique SchedClasses.
 239   std::vector<CodeGenSchedClass> SchedClasses;
 240
 241   // Any inferred SchedClass has an index greater than NumInstrSchedClassses.
 242   unsigned NumInstrSchedClasses;
 243
 244   // Map each instruction to its unique SchedClass index considering the
 245   // combination of it's itinerary class, SchedRW list, and InstRW records.
 246   typedef DenseMap<Record*, unsigned> InstClassMapTy;
 247   InstClassMapTy InstrClassMap;
 248
 249 public:
 250   CodeGenSchedModels(RecordKeeper& RK, const CodeGenTarget &TGT);
 251
 252   // iterator access to the scheduling classes.
 253   typedef std::vector<CodeGenSchedClass>::iterator class_iterator;
 254   typedef std::vector<CodeGenSchedClass>::const_iterator const_class_iterator;
 255   class_iterator classes_begin() { return SchedClasses.begin(); }
 256   const_class_iterator classes_begin() const { return SchedClasses.begin(); }
 257   class_iterator classes_end() { return SchedClasses.end(); }
 258   const_class_iterator classes_end() const { return SchedClasses.end(); }
 259   iterator_range<class_iterator> classes() {
 260    return make_range(classes_begin(), classes_end());
 261   }
 262   iterator_range<const_class_iterator> classes() const {
 263    return make_range(classes_begin(), classes_end());
 264   }
 265   iterator_range<class_iterator> explicit_classes() {
 266     return make_range(classes_begin(), classes_begin() + NumInstrSchedClasses);
 267   }
 268   iterator_range<const_class_iterator> explicit_classes() const {
 269     return make_range(classes_begin(), classes_begin() + NumInstrSchedClasses);
 270   }
 271
 272   Record *getModelOrItinDef(Record *ProcDef) const {
 273     Record *ModelDef = ProcDef->getValueAsDef("SchedModel");
 274     Record *ItinsDef = ProcDef->getValueAsDef("ProcItin");
 275     if (!ItinsDef->getValueAsListOfDefs("IID").empty()) {
 276       assert(ModelDef->getValueAsBit("NoModel")
 277              && "Itineraries must be defined within SchedMachineModel");
 278       return ItinsDef;
 279     }
 280     return ModelDef;
 281   }
 282
 283   const CodeGenProcModel &getModelForProc(Record *ProcDef) const {
 284     Record *ModelDef = getModelOrItinDef(ProcDef);
 285     ProcModelMapTy::const_iterator I = ProcModelMap.find(ModelDef);
 286     assert(I != ProcModelMap.end() && "missing machine model");
 287     return ProcModels[I->second];
 288   }
 289
 290   CodeGenProcModel &getProcModel(Record *ModelDef) {
 291     ProcModelMapTy::const_iterator I = ProcModelMap.find(ModelDef);
 292     assert(I != ProcModelMap.end() && "missing machine model");
 293     return ProcModels[I->second];
 294   }
 295   const CodeGenProcModel &getProcModel(Record *ModelDef) const {
 296     return const_cast<CodeGenSchedModels*>(this)->getProcModel(ModelDef);
 297   }
 298
 299   // Iterate over the unique processor models.
 300   typedef std::vector<CodeGenProcModel>::const_iterator ProcIter;
 301   ProcIter procModelBegin() const { return ProcModels.begin(); }
 302   ProcIter procModelEnd() const { return ProcModels.end(); }
 303
 304   // Return true if any processors have itineraries.
 305   bool hasItineraries() const;
 306
 307   // Get a SchedWrite from its index.
 308   const CodeGenSchedRW &getSchedWrite(unsigned Idx) const {
 309     assert(Idx < SchedWrites.size() && "bad SchedWrite index");
 310     assert(SchedWrites[Idx].isValid() && "invalid SchedWrite");
 311     return SchedWrites[Idx];
 312   }
 313   // Get a SchedWrite from its index.
 314   const CodeGenSchedRW &getSchedRead(unsigned Idx) const {
 315     assert(Idx < SchedReads.size() && "bad SchedRead index");
 316     assert(SchedReads[Idx].isValid() && "invalid SchedRead");
 317     return SchedReads[Idx];
 318   }
 319
 320   const CodeGenSchedRW &getSchedRW(unsigned Idx, bool IsRead) const {
 321     return IsRead ? getSchedRead(Idx) : getSchedWrite(Idx);
 322   }
 323   CodeGenSchedRW &getSchedRW(Record *Def) {
 324     bool IsRead = Def->isSubClassOf("SchedRead");
 325     unsigned Idx = getSchedRWIdx(Def, IsRead);
 326     return const_cast<CodeGenSchedRW&>(
 327       IsRead ? getSchedRead(Idx) : getSchedWrite(Idx));
 328   }
 329   const CodeGenSchedRW &getSchedRW(Record*Def) const {
 330     return const_cast<CodeGenSchedModels&>(*this).getSchedRW(Def);
 331   }
 332
 333   unsigned getSchedRWIdx(Record *Def, bool IsRead, unsigned After = 0) const;
 334
 335   // Return true if the given write record is referenced by a ReadAdvance.
 336   bool hasReadOfWrite(Record *WriteDef) const;
 337
 338   // Get a SchedClass from its index.
 339   CodeGenSchedClass &getSchedClass(unsigned Idx) {
 340     assert(Idx < SchedClasses.size() && "bad SchedClass index");
 341     return SchedClasses[Idx];
 342   }
 343   const CodeGenSchedClass &getSchedClass(unsigned Idx) const {
 344     assert(Idx < SchedClasses.size() && "bad SchedClass index");
 345     return SchedClasses[Idx];
 346   }
 347
 348   // Get the SchedClass index for an instruction. Instructions with no
 349   // itinerary, no SchedReadWrites, and no InstrReadWrites references return 0
 350   // for NoItinerary.
 351   unsigned getSchedClassIdx(const CodeGenInstruction &Inst) const;
 352
 353   typedef std::vector<CodeGenSchedClass>::const_iterator SchedClassIter;
 354   SchedClassIter schedClassBegin() const { return SchedClasses.begin(); }
 355   SchedClassIter schedClassEnd() const { return SchedClasses.end(); }
 356
 357   unsigned numInstrSchedClasses() const { return NumInstrSchedClasses; }
 358
 359   void findRWs(const RecVec &RWDefs, IdxVec &Writes, IdxVec &Reads) const;
 360   void findRWs(const RecVec &RWDefs, IdxVec &RWs, bool IsRead) const;
 361   void expandRWSequence(unsigned RWIdx, IdxVec &RWSeq, bool IsRead) const;
 362   void expandRWSeqForProc(unsigned RWIdx, IdxVec &RWSeq, bool IsRead,
 363                           const CodeGenProcModel &ProcModel) const;
 364
 365   unsigned addSchedClass(Record *ItinDef, ArrayRef<unsigned> OperWrites,
 366                          ArrayRef<unsigned> OperReads,
 367                          ArrayRef<unsigned> ProcIndices);
 368
 369   unsigned findOrInsertRW(ArrayRef<unsigned> Seq, bool IsRead);
 370
 371   unsigned findSchedClassIdx(Record *ItinClassDef, ArrayRef<unsigned> Writes,
 372                              ArrayRef<unsigned> Reads) const;
 373
 374   Record *findProcResUnits(Record *ProcResKind,
 375                            const CodeGenProcModel &PM) const;
 376
 377 private:
 378   void collectProcModels();
 379
 380   // Initialize a new processor model if it is unique.
 381   void addProcModel(Record *ProcDef);
 382
 383   void collectSchedRW();
 384
 385   std::string genRWName(ArrayRef<unsigned> Seq, bool IsRead);
 386   unsigned findRWForSequence(ArrayRef<unsigned> Seq, bool IsRead);
 387
 388   void collectSchedClasses();
 389
 390   std::string createSchedClassName(Record *ItinClassDef,
 391                                    ArrayRef<unsigned> OperWrites,
 392                                    ArrayRef<unsigned> OperReads);
 393   std::string createSchedClassName(const RecVec &InstDefs);
 394   void createInstRWClass(Record *InstRWDef);
 395
 396   void collectProcItins();
 397
 398   void collectProcItinRW();
 399
 400   void inferSchedClasses();
 401
 402   void inferFromRW(ArrayRef<unsigned> OperWrites, ArrayRef<unsigned> OperReads,
 403                    unsigned FromClassIdx, ArrayRef<unsigned> ProcIndices);
 404   void inferFromItinClass(Record *ItinClassDef, unsigned FromClassIdx);
 405   void inferFromInstRWs(unsigned SCIdx);
 406
 407   bool hasSuperGroup(RecVec &SubUnits, CodeGenProcModel &PM);
 408   void verifyProcResourceGroups(CodeGenProcModel &PM);
 409
 410   void collectProcResources();
 411
 412   void collectItinProcResources(Record *ItinClassDef);
 413
 414   void collectRWResources(unsigned RWIdx, bool IsRead,
 415                           ArrayRef<unsigned> ProcIndices);
 416
 417   void collectRWResources(ArrayRef<unsigned> Writes, ArrayRef<unsigned> Reads,
 418                           ArrayRef<unsigned> ProcIndices);
 419
 420   void addProcResource(Record *ProcResourceKind, CodeGenProcModel &PM);
 421
 422   void addWriteRes(Record *ProcWriteResDef, unsigned PIdx);
 423
 424   void addReadAdvance(Record *ProcReadAdvanceDef, unsigned PIdx);
 425 };
 426
 427 } // namespace llvm
 428
 429 #endif