MachineCombiner Pass for selecting faster instruction
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / TargetSchedule.cpp
index 6a096a16c4e0751fe6a39a5bf7bc1932b99a343e..f42946f35efc0dbfafa0c03999496bb4a3a0d387 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #include "llvm/CodeGen/TargetSchedule.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
-#include "llvm/Support/CommandLine.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 
 using namespace llvm;
 
@@ -36,6 +36,21 @@ bool TargetSchedModel::hasInstrItineraries() const {
   return EnableSchedItins && !InstrItins.isEmpty();
 }
 
+static unsigned gcd(unsigned Dividend, unsigned Divisor) {
+  // Dividend and Divisor will be naturally swapped as needed.
+  while(Divisor) {
+    unsigned Rem = Dividend % Divisor;
+    Dividend = Divisor;
+    Divisor = Rem;
+  };
+  return Dividend;
+}
+static unsigned lcm(unsigned A, unsigned B) {
+  unsigned LCM = (uint64_t(A) * B) / gcd(A, B);
+  assert((LCM >= A && LCM >= B) && "LCM overflow");
+  return LCM;
+}
+
 void TargetSchedModel::init(const MCSchedModel &sm,
                             const TargetSubtargetInfo *sti,
                             const TargetInstrInfo *tii) {
@@ -43,17 +58,33 @@ void TargetSchedModel::init(const MCSchedModel &sm,
   STI = sti;
   TII = tii;
   STI->initInstrItins(InstrItins);
+
+  unsigned NumRes = SchedModel.getNumProcResourceKinds();
+  ResourceFactors.resize(NumRes);
+  ResourceLCM = SchedModel.IssueWidth;
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < NumRes; ++Idx) {
+    unsigned NumUnits = SchedModel.getProcResource(Idx)->NumUnits;
+    if (NumUnits > 0)
+      ResourceLCM = lcm(ResourceLCM, NumUnits);
+  }
+  MicroOpFactor = ResourceLCM / SchedModel.IssueWidth;
+  for (unsigned Idx = 0; Idx < NumRes; ++Idx) {
+    unsigned NumUnits = SchedModel.getProcResource(Idx)->NumUnits;
+    ResourceFactors[Idx] = NumUnits ? (ResourceLCM / NumUnits) : 0;
+  }
 }
 
-unsigned TargetSchedModel::getNumMicroOps(MachineInstr *MI) const {
+unsigned TargetSchedModel::getNumMicroOps(const MachineInstr *MI,
+                                          const MCSchedClassDesc *SC) const {
   if (hasInstrItineraries()) {
     int UOps = InstrItins.getNumMicroOps(MI->getDesc().getSchedClass());
     return (UOps >= 0) ? UOps : TII->getNumMicroOps(&InstrItins, MI);
   }
   if (hasInstrSchedModel()) {
-    const MCSchedClassDesc *SCDesc = resolveSchedClass(MI);
-    if (SCDesc->isValid())
-      return SCDesc->NumMicroOps;
+    if (!SC)
+      SC = resolveSchedClass(MI);
+    if (SC->isValid())
+      return SC->NumMicroOps;
   }
   return MI->isTransient() ? 0 : 1;
 }
@@ -62,33 +93,10 @@ unsigned TargetSchedModel::getNumMicroOps(MachineInstr *MI) const {
 // effectively means infinite latency. Since users of the TargetSchedule API
 // don't know how to handle this, we convert it to a very large latency that is
 // easy to distinguish when debugging the DAG but won't induce overflow.
-static unsigned convertLatency(int Cycles) {
+static unsigned capLatency(int Cycles) {
   return Cycles >= 0 ? Cycles : 1000;
 }
 
-/// If we can determine the operand latency from the def only, without machine
-/// model or itinerary lookup, do so. Otherwise return -1.
-int TargetSchedModel::getDefLatency(const MachineInstr *DefMI,
-                                    bool FindMin) const {
-
-  // Return a latency based on the itinerary properties and defining instruction
-  // if possible. Some common subtargets don't require per-operand latency,
-  // especially for minimum latencies.
-  if (FindMin) {
-    // If MinLatency is invalid, then use the itinerary for MinLatency. If no
-    // itinerary exists either, then use single cycle latency.
-    if (SchedModel.MinLatency < 0 && !hasInstrItineraries()) {
-      return 1;
-    }
-    return SchedModel.MinLatency;
-  }
-  else if (!hasInstrSchedModel() && !hasInstrItineraries()) {
-    return TII->defaultDefLatency(&SchedModel, DefMI);
-  }
-  // ...operand lookup required
-  return -1;
-}
-
 /// Return the MCSchedClassDesc for this instruction. Some SchedClasses require
 /// evaluation of predicates that depend on instruction operands or flags.
 const MCSchedClassDesc *TargetSchedModel::
@@ -97,6 +105,8 @@ resolveSchedClass(const MachineInstr *MI) const {
   // Get the definition's scheduling class descriptor from this machine model.
   unsigned SchedClass = MI->getDesc().getSchedClass();
   const MCSchedClassDesc *SCDesc = SchedModel.getSchedClassDesc(SchedClass);
+  if (!SCDesc->isValid())
+    return SCDesc;
 
 #ifndef NDEBUG
   unsigned NIter = 0;
@@ -144,18 +154,16 @@ static unsigned findUseIdx(const MachineInstr *MI, unsigned UseOperIdx) {
 // Top-level API for clients that know the operand indices.
 unsigned TargetSchedModel::computeOperandLatency(
   const MachineInstr *DefMI, unsigned DefOperIdx,
-  const MachineInstr *UseMI, unsigned UseOperIdx,
-  bool FindMin) const {
+  const MachineInstr *UseMI, unsigned UseOperIdx) const {
 
-  int DefLatency = getDefLatency(DefMI, FindMin);
-  if (DefLatency >= 0)
-    return DefLatency;
+  if (!hasInstrSchedModel() && !hasInstrItineraries())
+    return TII->defaultDefLatency(&SchedModel, DefMI);
 
   if (hasInstrItineraries()) {
     int OperLatency = 0;
     if (UseMI) {
-      OperLatency =
-        TII->getOperandLatency(&InstrItins, DefMI, DefOperIdx, UseMI, UseOperIdx);
+      OperLatency = TII->getOperandLatency(&InstrItins, DefMI, DefOperIdx,
+                                           UseMI, UseOperIdx);
     }
     else {
       unsigned DefClass = DefMI->getDesc().getSchedClass();
@@ -172,13 +180,11 @@ unsigned TargetSchedModel::computeOperandLatency(
     // hook to allow subtargets to specialize latency. This hook is only
     // applicable to the InstrItins model. InstrSchedModel should model all
     // special cases without TII hooks.
-    if (!FindMin)
-      InstrLatency = std::max(InstrLatency,
-                              TII->defaultDefLatency(&SchedModel, DefMI));
+    InstrLatency = std::max(InstrLatency,
+                            TII->defaultDefLatency(&SchedModel, DefMI));
     return InstrLatency;
   }
-  assert(!FindMin && hasInstrSchedModel() &&
-         "Expected a SchedModel for this cpu");
+  // hasInstrSchedModel()
   const MCSchedClassDesc *SCDesc = resolveSchedClass(DefMI);
   unsigned DefIdx = findDefIdx(DefMI, DefOperIdx);
   if (DefIdx < SCDesc->NumWriteLatencyEntries) {
@@ -186,7 +192,7 @@ unsigned TargetSchedModel::computeOperandLatency(
     const MCWriteLatencyEntry *WLEntry =
       STI->getWriteLatencyEntry(SCDesc, DefIdx);
     unsigned WriteID = WLEntry->WriteResourceID;
-    unsigned Latency = convertLatency(WLEntry->Cycles);
+    unsigned Latency = capLatency(WLEntry->Cycles);
     if (!UseMI)
       return Latency;
 
@@ -195,13 +201,17 @@ unsigned TargetSchedModel::computeOperandLatency(
     if (UseDesc->NumReadAdvanceEntries == 0)
       return Latency;
     unsigned UseIdx = findUseIdx(UseMI, UseOperIdx);
-    return Latency - STI->getReadAdvanceCycles(UseDesc, UseIdx, WriteID);
+    int Advance = STI->getReadAdvanceCycles(UseDesc, UseIdx, WriteID);
+    if (Advance > 0 && (unsigned)Advance > Latency) // unsigned wrap
+      return 0;
+    return Latency - Advance;
   }
   // If DefIdx does not exist in the model (e.g. implicit defs), then return
   // unit latency (defaultDefLatency may be too conservative).
 #ifndef NDEBUG
   if (SCDesc->isValid() && !DefMI->getOperand(DefOperIdx).isImplicit()
-      && !DefMI->getDesc().OpInfo[DefOperIdx].isOptionalDef()) {
+      && !DefMI->getDesc().OpInfo[DefOperIdx].isOptionalDef()
+      && SchedModel.isComplete()) {
     std::string Err;
     raw_string_ostream ss(Err);
     ss << "DefIdx " << DefIdx << " exceeds machine model writes for "
@@ -209,13 +219,41 @@ unsigned TargetSchedModel::computeOperandLatency(
     report_fatal_error(ss.str());
   }
 #endif
-  return DefMI->isTransient() ? 0 : 1;
+  // FIXME: Automatically giving all implicit defs defaultDefLatency is
+  // undesirable. We should only do it for defs that are known to the MC
+  // desc like flags. Truly implicit defs should get 1 cycle latency.
+  return DefMI->isTransient() ? 0 : TII->defaultDefLatency(&SchedModel, DefMI);
+}
+
+unsigned TargetSchedModel::computeInstrLatency(unsigned Opcode) const {
+  assert(hasInstrSchedModel() && "Only call this function with a SchedModel");
+
+  unsigned SCIdx = TII->get(Opcode).getSchedClass();
+  const MCSchedClassDesc *SCDesc = SchedModel.getSchedClassDesc(SCIdx);
+  unsigned Latency = 0;
+
+  if (SCDesc->isValid() && !SCDesc->isVariant()) {
+    for (unsigned DefIdx = 0, DefEnd = SCDesc->NumWriteLatencyEntries;
+         DefIdx != DefEnd; ++DefIdx) {
+      // Lookup the definition's write latency in SubtargetInfo.
+      const MCWriteLatencyEntry *WLEntry =
+          STI->getWriteLatencyEntry(SCDesc, DefIdx);
+      Latency = std::max(Latency, capLatency(WLEntry->Cycles));
+    }
+    return Latency;
+  }
+
+  assert(Latency && "No MI sched latency");
+  return 0;
 }
 
-unsigned TargetSchedModel::computeInstrLatency(const MachineInstr *MI) const {
+unsigned
+TargetSchedModel::computeInstrLatency(const MachineInstr *MI,
+                                      bool UseDefaultDefLatency) const {
   // For the itinerary model, fall back to the old subtarget hook.
   // Allow subtargets to compute Bundle latencies outside the machine model.
-  if (hasInstrItineraries() || MI->isBundle())
+  if (hasInstrItineraries() || MI->isBundle() ||
+      (!hasInstrSchedModel() && !UseDefaultDefLatency))
     return TII->getInstrLatency(&InstrItins, MI);
 
   if (hasInstrSchedModel()) {
@@ -227,7 +265,7 @@ unsigned TargetSchedModel::computeInstrLatency(const MachineInstr *MI) const {
         // Lookup the definition's write latency in SubtargetInfo.
         const MCWriteLatencyEntry *WLEntry =
           STI->getWriteLatencyEntry(SCDesc, DefIdx);
-        Latency = std::max(Latency, convertLatency(WLEntry->Cycles));
+        Latency = std::max(Latency, capLatency(WLEntry->Cycles));
       }
       return Latency;
     }
@@ -238,13 +276,10 @@ unsigned TargetSchedModel::computeInstrLatency(const MachineInstr *MI) const {
 unsigned TargetSchedModel::
 computeOutputLatency(const MachineInstr *DefMI, unsigned DefOperIdx,
                      const MachineInstr *DepMI) const {
-  // MinLatency == -1 is for in-order processors that always have unit
-  // MinLatency. MinLatency > 0 is for in-order processors with varying min
-  // latencies, but since this is not a RAW dep, we always use unit latency.
-  if (SchedModel.MinLatency != 0)
+  if (SchedModel.MicroOpBufferSize <= 1)
     return 1;
 
-  // MinLatency == 0 indicates an out-of-order processor that can dispatch
+  // MicroOpBufferSize > 1 indicates an out-of-order processor that can dispatch
   // WAW dependencies in the same cycle.
 
   // Treat predication as a data dependency for out-of-order cpus. In-order
@@ -266,7 +301,7 @@ computeOutputLatency(const MachineInstr *DefMI, unsigned DefOperIdx,
     if (SCDesc->isValid()) {
       for (const MCWriteProcResEntry *PRI = STI->getWriteProcResBegin(SCDesc),
              *PRE = STI->getWriteProcResEnd(SCDesc); PRI != PRE; ++PRI) {
-        if (!SchedModel.getProcResource(PRI->ProcResourceIdx)->IsBuffered)
+        if (!SchedModel.getProcResource(PRI->ProcResourceIdx)->BufferSize)
           return 1;
       }
     }