misched interface: rename Begin/End to RegionBegin/RegionEnd since they are not private.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / ScheduleDAGInstrs.cpp
index 8d0e7788fdc0fc22f7064ca76d6948216922d5d4..ed066724374b0cef9b8737ac88cbda115a68ba8c 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-//===---- ScheduleDAG.cpp - Implement the ScheduleDAG class ---------------===//
+//===---- ScheduleDAGInstrs.cpp - MachineInstr Rescheduling ---------------===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
-// This implements the ScheduleDAG class, which is a base class used by
-// scheduling implementation classes.
+// This implements the ScheduleDAGInstrs class, which implements re-scheduling
+// of MachineInstrs.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "sched-instrs"
+#include "llvm/Operator.h"
+#include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
+#include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/PseudoSourceValue.h"
 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
+#include "llvm/MC/MCInstrItineraries.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 using namespace llvm;
 
-ScheduleDAGInstrs::ScheduleDAGInstrs(MachineBasicBlock *bb,
-                                     const TargetMachine &tm)
-  : ScheduleDAG(0, bb, tm) {}
+ScheduleDAGInstrs::ScheduleDAGInstrs(MachineFunction &mf,
+                                     const MachineLoopInfo &mli,
+                                     const MachineDominatorTree &mdt,
+                                     bool IsPostRAFlag,
+                                     LiveIntervals *lis)
+  : ScheduleDAG(mf), MLI(mli), MDT(mdt), MFI(mf.getFrameInfo()),
+    InstrItins(mf.getTarget().getInstrItineraryData()), LIS(lis),
+    IsPostRA(IsPostRAFlag), UnitLatencies(false), LoopRegs(MLI, MDT),
+    FirstDbgValue(0) {
+  assert((IsPostRA || LIS) && "PreRA scheduling requires LiveIntervals");
+  DbgValues.clear();
+  assert(!(IsPostRA && MRI.getNumVirtRegs()) &&
+         "Virtual registers must be removed prior to PostRA scheduling");
+}
+
+/// getUnderlyingObjectFromInt - This is the function that does the work of
+/// looking through basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
+static const Value *getUnderlyingObjectFromInt(const Value *V) {
+  do {
+    if (const Operator *U = dyn_cast<Operator>(V)) {
+      // If we find a ptrtoint, we can transfer control back to the
+      // regular getUnderlyingObjectFromInt.
+      if (U->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
+        return U->getOperand(0);
+      // If we find an add of a constant or a multiplied value, it's
+      // likely that the other operand will lead us to the base
+      // object. We don't have to worry about the case where the
+      // object address is somehow being computed by the multiply,
+      // because our callers only care when the result is an
+      // identifibale object.
+      if (U->getOpcode() != Instruction::Add ||
+          (!isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
+           Operator::getOpcode(U->getOperand(1)) != Instruction::Mul))
+        return V;
+      V = U->getOperand(0);
+    } else {
+      return V;
+    }
+    assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Unexpected operand type!");
+  } while (1);
+}
+
+/// getUnderlyingObject - This is a wrapper around GetUnderlyingObject
+/// and adds support for basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
+static const Value *getUnderlyingObject(const Value *V) {
+  // First just call Value::getUnderlyingObject to let it do what it does.
+  do {
+    V = GetUnderlyingObject(V);
+    // If it found an inttoptr, use special code to continue climing.
+    if (Operator::getOpcode(V) != Instruction::IntToPtr)
+      break;
+    const Value *O = getUnderlyingObjectFromInt(cast<User>(V)->getOperand(0));
+    // If that succeeded in finding a pointer, continue the search.
+    if (!O->getType()->isPointerTy())
+      break;
+    V = O;
+  } while (1);
+  return V;
+}
+
+/// getUnderlyingObjectForInstr - If this machine instr has memory reference
+/// information and it can be tracked to a normal reference to a known
+/// object, return the Value for that object. Otherwise return null.
+static const Value *getUnderlyingObjectForInstr(const MachineInstr *MI,
+                                                const MachineFrameInfo *MFI,
+                                                bool &MayAlias) {
+  MayAlias = true;
+  if (!MI->hasOneMemOperand() ||
+      !(*MI->memoperands_begin())->getValue() ||
+      (*MI->memoperands_begin())->isVolatile())
+    return 0;
+
+  const Value *V = (*MI->memoperands_begin())->getValue();
+  if (!V)
+    return 0;
+
+  V = getUnderlyingObject(V);
+  if (const PseudoSourceValue *PSV = dyn_cast<PseudoSourceValue>(V)) {
+    // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
+    // because the code that uses this function has no way to cope with
+    // such aliases.
+    if (PSV->isAliased(MFI))
+      return 0;
+
+    MayAlias = PSV->mayAlias(MFI);
+    return V;
+  }
+
+  if (isIdentifiedObject(V))
+    return V;
+
+  return 0;
+}
+
+void ScheduleDAGInstrs::startBlock(MachineBasicBlock *BB) {
+  LoopRegs.Deps.clear();
+  if (MachineLoop *ML = MLI.getLoopFor(BB))
+    if (BB == ML->getLoopLatch())
+      LoopRegs.VisitLoop(ML);
+}
+
+void ScheduleDAGInstrs::finishBlock() {
+  // Nothing to do.
+}
 
-void ScheduleDAGInstrs::BuildSchedUnits() {
-  SUnits.clear();
+/// Initialize the map with the number of registers.
+void Reg2SUnitsMap::setRegLimit(unsigned Limit) {
+  PhysRegSet.setUniverse(Limit);
+  SUnits.resize(Limit);
+}
+
+/// Clear the map without deallocating storage.
+void Reg2SUnitsMap::clear() {
+  for (const_iterator I = reg_begin(), E = reg_end(); I != E; ++I) {
+    SUnits[*I].clear();
+  }
+  PhysRegSet.clear();
+}
+
+/// Initialize the DAG and common scheduler state for the current scheduling
+/// region. This does not actually create the DAG, only clears it. The
+/// scheduling driver may call BuildSchedGraph multiple times per scheduling
+/// region.
+void ScheduleDAGInstrs::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
+                                    MachineBasicBlock::iterator begin,
+                                    MachineBasicBlock::iterator end,
+                                    unsigned endcount) {
+  BB = bb;
+  RegionBegin = begin;
+  RegionEnd = end;
+  EndIndex = endcount;
+
+  // Check to see if the scheduler cares about latencies.
+  UnitLatencies = forceUnitLatencies();
+
+  ScheduleDAG::clearDAG();
+}
+
+/// Close the current scheduling region. Don't clear any state in case the
+/// driver wants to refer to the previous scheduling region.
+void ScheduleDAGInstrs::exitRegion() {
+  // Nothing to do.
+}
+
+/// addSchedBarrierDeps - Add dependencies from instructions in the current
+/// list of instructions being scheduled to scheduling barrier by adding
+/// the exit SU to the register defs and use list. This is because we want to
+/// make sure instructions which define registers that are either used by
+/// the terminator or are live-out are properly scheduled. This is
+/// especially important when the definition latency of the return value(s)
+/// are too high to be hidden by the branch or when the liveout registers
+/// used by instructions in the fallthrough block.
+void ScheduleDAGInstrs::addSchedBarrierDeps() {
+  MachineInstr *ExitMI = RegionEnd != BB->end() ? &*RegionEnd : 0;
+  ExitSU.setInstr(ExitMI);
+  bool AllDepKnown = ExitMI &&
+    (ExitMI->isCall() || ExitMI->isBarrier());
+  if (ExitMI && AllDepKnown) {
+    // If it's a call or a barrier, add dependencies on the defs and uses of
+    // instruction.
+    for (unsigned i = 0, e = ExitMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      const MachineOperand &MO = ExitMI->getOperand(i);
+      if (!MO.isReg() || MO.isDef()) continue;
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (Reg == 0) continue;
+
+      if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
+        Uses[Reg].push_back(&ExitSU);
+      else
+        assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered after regalloc.");
+    }
+  } else {
+    // For others, e.g. fallthrough, conditional branch, assume the exit
+    // uses all the registers that are livein to the successor blocks.
+    SmallSet<unsigned, 8> Seen;
+    for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
+           SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
+      for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
+             E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
+        unsigned Reg = *I;
+        if (Seen.insert(Reg))
+          Uses[Reg].push_back(&ExitSU);
+      }
+  }
+}
+
+/// MO is an operand of SU's instruction that defines a physical register. Add
+/// data dependencies from SU to any uses of the physical register.
+void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDataDeps(SUnit *SU,
+                                           const MachineOperand &MO) {
+  assert(MO.isDef() && "expect physreg def");
+
+  // Ask the target if address-backscheduling is desirable, and if so how much.
+  const TargetSubtargetInfo &ST = TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
+  unsigned SpecialAddressLatency = ST.getSpecialAddressLatency();
+  unsigned DataLatency = SU->Latency;
+
+  for (const uint16_t *Alias = TRI->getOverlaps(MO.getReg()); *Alias; ++Alias) {
+    if (!Uses.contains(*Alias))
+      continue;
+    std::vector<SUnit*> &UseList = Uses[*Alias];
+    for (unsigned i = 0, e = UseList.size(); i != e; ++i) {
+      SUnit *UseSU = UseList[i];
+      if (UseSU == SU)
+        continue;
+      unsigned LDataLatency = DataLatency;
+      // Optionally add in a special extra latency for nodes that
+      // feed addresses.
+      // TODO: Perhaps we should get rid of
+      // SpecialAddressLatency and just move this into
+      // adjustSchedDependency for the targets that care about it.
+      if (SpecialAddressLatency != 0 && !UnitLatencies &&
+          UseSU != &ExitSU) {
+        MachineInstr *UseMI = UseSU->getInstr();
+        const MCInstrDesc &UseMCID = UseMI->getDesc();
+        int RegUseIndex = UseMI->findRegisterUseOperandIdx(*Alias);
+        assert(RegUseIndex >= 0 && "UseMI doesn't use register!");
+        if (RegUseIndex >= 0 &&
+            (UseMI->mayLoad() || UseMI->mayStore()) &&
+            (unsigned)RegUseIndex < UseMCID.getNumOperands() &&
+            UseMCID.OpInfo[RegUseIndex].isLookupPtrRegClass())
+          LDataLatency += SpecialAddressLatency;
+      }
+      // Adjust the dependence latency using operand def/use
+      // information (if any), and then allow the target to
+      // perform its own adjustments.
+      const SDep& dep = SDep(SU, SDep::Data, LDataLatency, *Alias);
+      if (!UnitLatencies) {
+        computeOperandLatency(SU, UseSU, const_cast<SDep &>(dep));
+        ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, const_cast<SDep &>(dep));
+      }
+      UseSU->addPred(dep);
+    }
+  }
+}
+
+/// addPhysRegDeps - Add register dependencies (data, anti, and output) from
+/// this SUnit to following instructions in the same scheduling region that
+/// depend the physical register referenced at OperIdx.
+void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
+  const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
+  const MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
+
+  // Optionally add output and anti dependencies. For anti
+  // dependencies we use a latency of 0 because for a multi-issue
+  // target we want to allow the defining instruction to issue
+  // in the same cycle as the using instruction.
+  // TODO: Using a latency of 1 here for output dependencies assumes
+  //       there's no cost for reusing registers.
+  SDep::Kind Kind = MO.isUse() ? SDep::Anti : SDep::Output;
+  for (const uint16_t *Alias = TRI->getOverlaps(MO.getReg()); *Alias; ++Alias) {
+    if (!Defs.contains(*Alias))
+      continue;
+    std::vector<SUnit *> &DefList = Defs[*Alias];
+    for (unsigned i = 0, e = DefList.size(); i != e; ++i) {
+      SUnit *DefSU = DefList[i];
+      if (DefSU == &ExitSU)
+        continue;
+      if (DefSU != SU &&
+          (Kind != SDep::Output || !MO.isDead() ||
+           !DefSU->getInstr()->registerDefIsDead(*Alias))) {
+        if (Kind == SDep::Anti)
+          DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, 0, /*Reg=*/*Alias));
+        else {
+          unsigned AOLat = TII->getOutputLatency(InstrItins, MI, OperIdx,
+                                                 DefSU->getInstr());
+          DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, AOLat, /*Reg=*/*Alias));
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  if (!MO.isDef()) {
+    // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
+    // retrieve the existing SUnits list for this register's uses.
+    // Push this SUnit on the use list.
+    Uses[MO.getReg()].push_back(SU);
+  }
+  else {
+    addPhysRegDataDeps(SU, MO);
+
+    // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
+    // retrieve the existing SUnits list for this register's defs.
+    std::vector<SUnit *> &DefList = Defs[MO.getReg()];
+
+    // If a def is going to wrap back around to the top of the loop,
+    // backschedule it.
+    if (!UnitLatencies && DefList.empty()) {
+      LoopDependencies::LoopDeps::iterator I = LoopRegs.Deps.find(MO.getReg());
+      if (I != LoopRegs.Deps.end()) {
+        const MachineOperand *UseMO = I->second.first;
+        unsigned Count = I->second.second;
+        const MachineInstr *UseMI = UseMO->getParent();
+        unsigned UseMOIdx = UseMO - &UseMI->getOperand(0);
+        const MCInstrDesc &UseMCID = UseMI->getDesc();
+        const TargetSubtargetInfo &ST =
+          TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
+        unsigned SpecialAddressLatency = ST.getSpecialAddressLatency();
+        // TODO: If we knew the total depth of the region here, we could
+        // handle the case where the whole loop is inside the region but
+        // is large enough that the isScheduleHigh trick isn't needed.
+        if (UseMOIdx < UseMCID.getNumOperands()) {
+          // Currently, we only support scheduling regions consisting of
+          // single basic blocks. Check to see if the instruction is in
+          // the same region by checking to see if it has the same parent.
+          if (UseMI->getParent() != MI->getParent()) {
+            unsigned Latency = SU->Latency;
+            if (UseMCID.OpInfo[UseMOIdx].isLookupPtrRegClass())
+              Latency += SpecialAddressLatency;
+            // This is a wild guess as to the portion of the latency which
+            // will be overlapped by work done outside the current
+            // scheduling region.
+            Latency -= std::min(Latency, Count);
+            // Add the artificial edge.
+            ExitSU.addPred(SDep(SU, SDep::Order, Latency,
+                                /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/false,
+                                /*isMustAlias=*/false,
+                                /*isArtificial=*/true));
+          } else if (SpecialAddressLatency > 0 &&
+                     UseMCID.OpInfo[UseMOIdx].isLookupPtrRegClass()) {
+            // The entire loop body is within the current scheduling region
+            // and the latency of this operation is assumed to be greater
+            // than the latency of the loop.
+            // TODO: Recursively mark data-edge predecessors as
+            //       isScheduleHigh too.
+            SU->isScheduleHigh = true;
+          }
+        }
+        LoopRegs.Deps.erase(I);
+      }
+    }
+
+    // clear this register's use list
+    if (Uses.contains(MO.getReg()))
+      Uses[MO.getReg()].clear();
+
+    if (!MO.isDead())
+      DefList.clear();
+
+    // Calls will not be reordered because of chain dependencies (see
+    // below). Since call operands are dead, calls may continue to be added
+    // to the DefList making dependence checking quadratic in the size of
+    // the block. Instead, we leave only one call at the back of the
+    // DefList.
+    if (SU->isCall) {
+      while (!DefList.empty() && DefList.back()->isCall)
+        DefList.pop_back();
+    }
+    // Defs are pushed in the order they are visited and never reordered.
+    DefList.push_back(SU);
+  }
+}
+
+/// addVRegDefDeps - Add register output and data dependencies from this SUnit
+/// to instructions that occur later in the same scheduling region if they read
+/// from or write to the virtual register defined at OperIdx.
+///
+/// TODO: Hoist loop induction variable increments. This has to be
+/// reevaluated. Generally, IV scheduling should be done before coalescing.
+void ScheduleDAGInstrs::addVRegDefDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
+  const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
+  unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
+
+  // SSA defs do not have output/anti dependencies.
+  // The current operand is a def, so we have at least one.
+  if (llvm::next(MRI.def_begin(Reg)) == MRI.def_end())
+    return;
+
+  // Add output dependence to the next nearest def of this vreg.
+  //
+  // Unless this definition is dead, the output dependence should be
+  // transitively redundant with antidependencies from this definition's
+  // uses. We're conservative for now until we have a way to guarantee the uses
+  // are not eliminated sometime during scheduling. The output dependence edge
+  // is also useful if output latency exceeds def-use latency.
+  VReg2SUnitMap::iterator DefI = findVRegDef(Reg);
+  if (DefI == VRegDefs.end())
+    VRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, SU));
+  else {
+    SUnit *DefSU = DefI->SU;
+    if (DefSU != SU && DefSU != &ExitSU) {
+      unsigned OutLatency = TII->getOutputLatency(InstrItins, MI, OperIdx,
+                                                  DefSU->getInstr());
+      DefSU->addPred(SDep(SU, SDep::Output, OutLatency, Reg));
+    }
+    DefI->SU = SU;
+  }
+}
+
+/// addVRegUseDeps - Add a register data dependency if the instruction that
+/// defines the virtual register used at OperIdx is mapped to an SUnit. Add a
+/// register antidependency from this SUnit to instructions that occur later in
+/// the same scheduling region if they write the virtual register.
+///
+/// TODO: Handle ExitSU "uses" properly.
+void ScheduleDAGInstrs::addVRegUseDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
+  MachineInstr *MI = SU->getInstr();
+  unsigned Reg = MI->getOperand(OperIdx).getReg();
+
+  // Lookup this operand's reaching definition.
+  assert(LIS && "vreg dependencies requires LiveIntervals");
+  SlotIndex UseIdx = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
+  LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(Reg);
+  VNInfo *VNI = LI->getVNInfoBefore(UseIdx);
+  // VNI will be valid because MachineOperand::readsReg() is checked by caller.
+  MachineInstr *Def = LIS->getInstructionFromIndex(VNI->def);
+  // Phis and other noninstructions (after coalescing) have a NULL Def.
+  if (Def) {
+    SUnit *DefSU = getSUnit(Def);
+    if (DefSU) {
+      // The reaching Def lives within this scheduling region.
+      // Create a data dependence.
+      //
+      // TODO: Handle "special" address latencies cleanly.
+      const SDep &dep = SDep(DefSU, SDep::Data, DefSU->Latency, Reg);
+      if (!UnitLatencies) {
+        // Adjust the dependence latency using operand def/use information, then
+        // allow the target to perform its own adjustments.
+        computeOperandLatency(DefSU, SU, const_cast<SDep &>(dep));
+        const TargetSubtargetInfo &ST = TM.getSubtarget<TargetSubtargetInfo>();
+        ST.adjustSchedDependency(DefSU, SU, const_cast<SDep &>(dep));
+      }
+      SU->addPred(dep);
+    }
+  }
+
+  // Add antidependence to the following def of the vreg it uses.
+  VReg2SUnitMap::iterator DefI = findVRegDef(Reg);
+  if (DefI != VRegDefs.end() && DefI->SU != SU)
+    DefI->SU->addPred(SDep(SU, SDep::Anti, 0, Reg));
+}
+
+/// Create an SUnit for each real instruction, numbered in top-down toplological
+/// order. The instruction order A < B, implies that no edge exists from B to A.
+///
+/// Map each real instruction to its SUnit.
+///
+/// After initSUnits, the SUnits vector is cannot be resized and the scheduler
+/// may hang onto SUnit pointers. We may relax this in the future by using SUnit
+/// IDs instead of pointers.
+void ScheduleDAGInstrs::initSUnits() {
+  // We'll be allocating one SUnit for each real instruction in the region,
+  // which is contained within a basic block.
   SUnits.reserve(BB->size());
 
-  std::vector<SUnit *> PendingLoads;
-  SUnit *Terminator = 0;
-  SUnit *Chain = 0;
-  SUnit *Defs[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister] = {};
-  std::vector<SUnit *> Uses[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister] = {};
-  int Cost = 1; // FIXME
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = RegionBegin; I != RegionEnd; ++I) {
+    MachineInstr *MI = I;
+    if (MI->isDebugValue())
+      continue;
+
+    SUnit *SU = newSUnit(MI);
+    MISUnitMap[MI] = SU;
+
+    SU->isCall = MI->isCall();
+    SU->isCommutable = MI->isCommutable();
+
+    // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
+    if (UnitLatencies)
+      SU->Latency = 1;
+    else
+      computeLatency(SU);
+  }
+}
+
+void ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph(AliasAnalysis *AA) {
+  // Create an SUnit for each real instruction.
+  initSUnits();
+
+  // We build scheduling units by walking a block's instruction list from bottom
+  // to top.
+
+  // Remember where a generic side-effecting instruction is as we procede.
+  SUnit *BarrierChain = 0, *AliasChain = 0;
+
+  // Memory references to specific known memory locations are tracked
+  // so that they can be given more precise dependencies. We track
+  // separately the known memory locations that may alias and those
+  // that are known not to alias
+  std::map<const Value *, SUnit *> AliasMemDefs, NonAliasMemDefs;
+  std::map<const Value *, std::vector<SUnit *> > AliasMemUses, NonAliasMemUses;
+
+  // Remove any stale debug info; sometimes BuildSchedGraph is called again
+  // without emitting the info from the previous call.
+  DbgValues.clear();
+  FirstDbgValue = NULL;
 
-  for (MachineBasicBlock::iterator MII = BB->end(), MIE = BB->begin();
+  assert(Defs.empty() && Uses.empty() &&
+         "Only BuildGraph should update Defs/Uses");
+  Defs.setRegLimit(TRI->getNumRegs());
+  Uses.setRegLimit(TRI->getNumRegs());
+
+  assert(VRegDefs.empty() && "Only BuildSchedGraph may access VRegDefs");
+  // FIXME: Allow SparseSet to reserve space for the creation of virtual
+  // registers during scheduling. Don't artificially inflate the Universe
+  // because we want to assert that vregs are not created during DAG building.
+  VRegDefs.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
+
+  // Model data dependencies between instructions being scheduled and the
+  // ExitSU.
+  addSchedBarrierDeps();
+
+  // Walk the list of instructions, from bottom moving up.
+  MachineInstr *PrevMI = NULL;
+  for (MachineBasicBlock::iterator MII = RegionEnd, MIE = RegionBegin;
        MII != MIE; --MII) {
     MachineInstr *MI = prior(MII);
-    SUnit *SU = NewSUnit(MI);
+    if (MI && PrevMI) {
+      DbgValues.push_back(std::make_pair(PrevMI, MI));
+      PrevMI = NULL;
+    }
 
+    if (MI->isDebugValue()) {
+      PrevMI = MI;
+      continue;
+    }
+
+    assert(!MI->isTerminator() && !MI->isLabel() &&
+           "Cannot schedule terminators or labels!");
+
+    SUnit *SU = MISUnitMap[MI];
+    assert(SU && "No SUnit mapped to this MI");
+
+    // Add register-based dependencies (data, anti, and output).
     for (unsigned j = 0, n = MI->getNumOperands(); j != n; ++j) {
       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(j);
       if (!MO.isReg()) continue;
       unsigned Reg = MO.getReg();
       if (Reg == 0) continue;
 
-      assert(TRI->isPhysicalRegister(Reg) && "Virtual register encountered!");
-      std::vector<SUnit *> &UseList = Uses[Reg];
-      SUnit *&Def = Defs[Reg];
-      // Optionally add output and anti dependencies.
-      if (Def && Def != SU)
-        Def->addPred(SU, /*isCtrl=*/true, /*isArtificial=*/false,
-                     /*PhyReg=*/Reg, Cost, /*isAntiDep=*/MO.isUse());
-      for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
-        SUnit *&Def = Defs[*Alias];
-        if (Def && Def != SU)
-          Def->addPred(SU, /*isCtrl=*/true, /*isArtificial=*/false,
-                       /*PhyReg=*/*Alias, Cost);
+      if (TRI->isPhysicalRegister(Reg))
+        addPhysRegDeps(SU, j);
+      else {
+        assert(!IsPostRA && "Virtual register encountered!");
+        if (MO.isDef())
+          addVRegDefDeps(SU, j);
+        else if (MO.readsReg()) // ignore undef operands
+          addVRegUseDeps(SU, j);
+      }
+    }
+
+    // Add chain dependencies.
+    // Chain dependencies used to enforce memory order should have
+    // latency of 0 (except for true dependency of Store followed by
+    // aliased Load... we estimate that with a single cycle of latency
+    // assuming the hardware will bypass)
+    // Note that isStoreToStackSlot and isLoadFromStackSLot are not usable
+    // after stack slots are lowered to actual addresses.
+    // TODO: Use an AliasAnalysis and do real alias-analysis queries, and
+    // produce more precise dependence information.
+#define STORE_LOAD_LATENCY 1
+    unsigned TrueMemOrderLatency = 0;
+    if (MI->isCall() || MI->hasUnmodeledSideEffects() ||
+        (MI->hasVolatileMemoryRef() &&
+         (!MI->mayLoad() || !MI->isInvariantLoad(AA)))) {
+      // Be conservative with these and add dependencies on all memory
+      // references, even those that are known to not alias.
+      for (std::map<const Value *, SUnit *>::iterator I =
+             NonAliasMemDefs.begin(), E = NonAliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
+        I->second->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
       }
+      for (std::map<const Value *, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
+             NonAliasMemUses.begin(), E = NonAliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
+        for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
+          I->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Order, TrueMemOrderLatency));
+      }
+      NonAliasMemDefs.clear();
+      NonAliasMemUses.clear();
+      // Add SU to the barrier chain.
+      if (BarrierChain)
+        BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+      BarrierChain = SU;
 
-      if (MO.isDef()) {
-        // Add any data dependencies.
-        for (unsigned i = 0, e = UseList.size(); i != e; ++i)
-          if (UseList[i] != SU)
-            UseList[i]->addPred(SU, /*isCtrl=*/false, /*isArtificial=*/false,
-                                /*PhysReg=*/Reg, Cost);
-        for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
-          std::vector<SUnit *> &UseList = Uses[*Alias];
-          for (unsigned i = 0, e = UseList.size(); i != e; ++i)
-            if (UseList[i] != SU)
-              UseList[i]->addPred(SU, /*isCtrl=*/false, /*isArtificial=*/false,
-                                  /*PhysReg=*/*Alias, Cost);
+      // fall-through
+    new_alias_chain:
+      // Chain all possibly aliasing memory references though SU.
+      if (AliasChain)
+        AliasChain->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+      AliasChain = SU;
+      for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
+        PendingLoads[k]->addPred(SDep(SU, SDep::Order, TrueMemOrderLatency));
+      for (std::map<const Value *, SUnit *>::iterator I = AliasMemDefs.begin(),
+           E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I) {
+        I->second->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+      }
+      for (std::map<const Value *, std::vector<SUnit *> >::iterator I =
+           AliasMemUses.begin(), E = AliasMemUses.end(); I != E; ++I) {
+        for (unsigned i = 0, e = I->second.size(); i != e; ++i)
+          I->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Order, TrueMemOrderLatency));
+      }
+      PendingLoads.clear();
+      AliasMemDefs.clear();
+      AliasMemUses.clear();
+    } else if (MI->mayStore()) {
+      bool MayAlias = true;
+      TrueMemOrderLatency = STORE_LOAD_LATENCY;
+      if (const Value *V = getUnderlyingObjectForInstr(MI, MFI, MayAlias)) {
+        // A store to a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
+        // Record the def in MemDefs, first adding a dep if there is
+        // an existing def.
+        std::map<const Value *, SUnit *>::iterator I =
+          ((MayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
+        std::map<const Value *, SUnit *>::iterator IE =
+          ((MayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
+        if (I != IE) {
+          I->second->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0, /*Reg=*/0,
+                                  /*isNormalMemory=*/true));
+          I->second = SU;
+        } else {
+          if (MayAlias)
+            AliasMemDefs[V] = SU;
+          else
+            NonAliasMemDefs[V] = SU;
         }
+        // Handle the uses in MemUses, if there are any.
+        std::map<const Value *, std::vector<SUnit *> >::iterator J =
+          ((MayAlias) ? AliasMemUses.find(V) : NonAliasMemUses.find(V));
+        std::map<const Value *, std::vector<SUnit *> >::iterator JE =
+          ((MayAlias) ? AliasMemUses.end() : NonAliasMemUses.end());
+        if (J != JE) {
+          for (unsigned i = 0, e = J->second.size(); i != e; ++i)
+            J->second[i]->addPred(SDep(SU, SDep::Order, TrueMemOrderLatency,
+                                       /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/true));
+          J->second.clear();
+        }
+        if (MayAlias) {
+          // Add dependencies from all the PendingLoads, i.e. loads
+          // with no underlying object.
+          for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
+            PendingLoads[k]->addPred(SDep(SU, SDep::Order, TrueMemOrderLatency));
+          // Add dependence on alias chain, if needed.
+          if (AliasChain)
+            AliasChain->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+        }
+        // Add dependence on barrier chain, if needed.
+        if (BarrierChain)
+          BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+      } else {
+        // Treat all other stores conservatively.
+        goto new_alias_chain;
+      }
 
-        UseList.clear();
-        Def = SU;
+      if (!ExitSU.isPred(SU))
+        // Push store's up a bit to avoid them getting in between cmp
+        // and branches.
+        ExitSU.addPred(SDep(SU, SDep::Order, 0,
+                            /*Reg=*/0, /*isNormalMemory=*/false,
+                            /*isMustAlias=*/false,
+                            /*isArtificial=*/true));
+    } else if (MI->mayLoad()) {
+      bool MayAlias = true;
+      TrueMemOrderLatency = 0;
+      if (MI->isInvariantLoad(AA)) {
+        // Invariant load, no chain dependencies needed!
       } else {
-        UseList.push_back(SU);
+        if (const Value *V =
+            getUnderlyingObjectForInstr(MI, MFI, MayAlias)) {
+          // A load from a specific PseudoSourceValue. Add precise dependencies.
+          std::map<const Value *, SUnit *>::iterator I =
+            ((MayAlias) ? AliasMemDefs.find(V) : NonAliasMemDefs.find(V));
+          std::map<const Value *, SUnit *>::iterator IE =
+            ((MayAlias) ? AliasMemDefs.end() : NonAliasMemDefs.end());
+          if (I != IE)
+            I->second->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0, /*Reg=*/0,
+                                    /*isNormalMemory=*/true));
+          if (MayAlias)
+            AliasMemUses[V].push_back(SU);
+          else
+            NonAliasMemUses[V].push_back(SU);
+        } else {
+          // A load with no underlying object. Depend on all
+          // potentially aliasing stores.
+          for (std::map<const Value *, SUnit *>::iterator I =
+                 AliasMemDefs.begin(), E = AliasMemDefs.end(); I != E; ++I)
+            I->second->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+
+          PendingLoads.push_back(SU);
+          MayAlias = true;
+        }
+
+        // Add dependencies on alias and barrier chains, if needed.
+        if (MayAlias && AliasChain)
+          AliasChain->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
+        if (BarrierChain)
+          BarrierChain->addPred(SDep(SU, SDep::Order, /*Latency=*/0));
       }
     }
-    bool False = false;
-    bool True = true;
-    if (!MI->isSafeToMove(TII, False)) {
-      if (Chain)
-        Chain->addPred(SU, /*isCtrl=*/false, /*isArtificial=*/false);
-      for (unsigned k = 0, m = PendingLoads.size(); k != m; ++k)
-        PendingLoads[k]->addPred(SU, /*isCtrl=*/false, /*isArtificial=*/false);
-      PendingLoads.clear();
-      Chain = SU;
-    } else if (!MI->isSafeToMove(TII, True)) {
-      if (Chain)
-        Chain->addPred(SU, /*isCtrl=*/false, /*isArtificial=*/false);
-      PendingLoads.push_back(SU);
-    }
-    if (Terminator && SU->Succs.empty())
-      Terminator->addPred(SU, /*isCtrl=*/false, /*isArtificial=*/false);
-    if (MI->getDesc().isTerminator() || MI->isLabel())
-      Terminator = SU;
+  }
+  if (PrevMI)
+    FirstDbgValue = PrevMI;
 
-    // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
-    ComputeLatency(SU);
+  Defs.clear();
+  Uses.clear();
+  VRegDefs.clear();
+  PendingLoads.clear();
+  MISUnitMap.clear();
+}
+
+void ScheduleDAGInstrs::computeLatency(SUnit *SU) {
+  // Compute the latency for the node.
+  if (!InstrItins || InstrItins->isEmpty()) {
+    SU->Latency = 1;
+
+    // Simplistic target-independent heuristic: assume that loads take
+    // extra time.
+    if (SU->getInstr()->mayLoad())
+      SU->Latency += 2;
+  } else {
+    SU->Latency = TII->getInstrLatency(InstrItins, SU->getInstr());
   }
 }
 
-void ScheduleDAGInstrs::ComputeLatency(SUnit *SU) {
-  const InstrItineraryData &InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
+void ScheduleDAGInstrs::computeOperandLatency(SUnit *Def, SUnit *Use,
+                                              SDep& dep) const {
+  if (!InstrItins || InstrItins->isEmpty())
+    return;
+
+  // For a data dependency with a known register...
+  if ((dep.getKind() != SDep::Data) || (dep.getReg() == 0))
+    return;
+
+  const unsigned Reg = dep.getReg();
 
-  // Compute the latency for the node.  We use the sum of the latencies for
-  // all nodes flagged together into this SUnit.
-  SU->Latency =
-    InstrItins.getLatency(SU->getInstr()->getDesc().getSchedClass());
+  // ... find the definition of the register in the defining
+  // instruction
+  MachineInstr *DefMI = Def->getInstr();
+  int DefIdx = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(Reg);
+  if (DefIdx != -1) {
+    const MachineOperand &MO = DefMI->getOperand(DefIdx);
+    if (MO.isReg() && MO.isImplicit() &&
+        DefIdx >= (int)DefMI->getDesc().getNumOperands()) {
+      // This is an implicit def, getOperandLatency() won't return the correct
+      // latency. e.g.
+      //   %D6<def>, %D7<def> = VLD1q16 %R2<kill>, 0, ..., %Q3<imp-def>
+      //   %Q1<def> = VMULv8i16 %Q1<kill>, %Q3<kill>, ...
+      // What we want is to compute latency between def of %D6/%D7 and use of
+      // %Q3 instead.
+      unsigned Op2 = DefMI->findRegisterDefOperandIdx(Reg, false, true, TRI);
+      if (DefMI->getOperand(Op2).isReg())
+        DefIdx = Op2;
+    }
+    MachineInstr *UseMI = Use->getInstr();
+    // For all uses of the register, calculate the maxmimum latency
+    int Latency = -1;
+    if (UseMI) {
+      for (unsigned i = 0, e = UseMI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+        const MachineOperand &MO = UseMI->getOperand(i);
+        if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
+          continue;
+        unsigned MOReg = MO.getReg();
+        if (MOReg != Reg)
+          continue;
+
+        int UseCycle = TII->getOperandLatency(InstrItins, DefMI, DefIdx,
+                                              UseMI, i);
+        Latency = std::max(Latency, UseCycle);
+      }
+    } else {
+      // UseMI is null, then it must be a scheduling barrier.
+      if (!InstrItins || InstrItins->isEmpty())
+        return;
+      unsigned DefClass = DefMI->getDesc().getSchedClass();
+      Latency = InstrItins->getOperandCycle(DefClass, DefIdx);
+    }
+
+    // If we found a latency, then replace the existing dependence latency.
+    if (Latency >= 0)
+      dep.setLatency(Latency);
+  }
 }
 
 void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
@@ -121,27 +809,17 @@ void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
 std::string ScheduleDAGInstrs::getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const {
   std::string s;
   raw_string_ostream oss(s);
-  SU->getInstr()->print(oss);
+  if (SU == &EntrySU)
+    oss << "<entry>";
+  else if (SU == &ExitSU)
+    oss << "<exit>";
+  else
+    SU->getInstr()->print(oss);
   return oss.str();
 }
 
-// EmitSchedule - Emit the machine code in scheduled order.
-MachineBasicBlock *ScheduleDAGInstrs::EmitSchedule() {
-  // For MachineInstr-based scheduling, we're rescheduling the instructions in
-  // the block, so start by removing them from the block.
-  while (!BB->empty())
-    BB->remove(BB->begin());
-
-  for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
-    SUnit *SU = Sequence[i];
-    if (!SU) {
-      // Null SUnit* is a noop.
-      EmitNoop();
-      continue;
-    }
-
-    BB->push_back(SU->getInstr());
-  }
-
-  return BB;
+/// Return the basic block label. It is not necessarilly unique because a block
+/// contains multiple scheduling regions. But it is fine for visualization.
+std::string ScheduleDAGInstrs::getDAGName() const {
+  return "dag." + BB->getFullName();
 }