A DAGCombine optimization for merging consecutive stores. This optimization is not...
authorNadav Rotem <nrotem@apple.com>
Sat, 29 Sep 2012 06:33:25 +0000 (06:33 +0000)
committerNadav Rotem <nrotem@apple.com>
Sat, 29 Sep 2012 06:33:25 +0000 (06:33 +0000)
because moden processos can store multiple values in parallel, and preparing the consecutive store requires
some work.  We only handle these cases:

1. Consecutive stores where the values and consecutive loads. For example:
  int a = p->a;
  int b = p->b;
  q->a = a;
  q->b = b;

2. Consecutive stores where the values are constants. Foe example:
  q->a = 4;
  q->b = 5;

git-svn-id: https://llvm.org/svn/llvm-project/llvm/trunk@164885 91177308-0d34-0410-b5e6-96231b3b80d8

lib/CodeGen/SelectionDAG/DAGCombiner.cpp
test/CodeGen/X86/MergeConsecutiveStores.ll [new file with mode: 0644]
test/CodeGen/X86/loop-strength-reduce-2.ll
test/CodeGen/X86/loop-strength-reduce-3.ll
test/CodeGen/X86/loop-strength-reduce.ll

index 2931d2de97bd7298da3d85ffac934ff77fea2dc1..2cfde18e103dea9f2dbd502c6021576c7bed3f60 100644 (file)
@@ -301,6 +301,10 @@ namespace {
     /// looking for a better chain (aliasing node.)
     SDValue FindBetterChain(SDNode *N, SDValue Chain);
 
+    /// Merge consecutive store operations into a wide store.
+    /// \return True if some memory operations were changed.
+    bool MergeConsecutiveStores(StoreSDNode *N);
+
   public:
     DAGCombiner(SelectionDAG &D, AliasAnalysis &A, CodeGenOpt::Level OL)
       : DAG(D), TLI(D.getTargetLoweringInfo()), Level(BeforeLegalizeTypes),
@@ -7437,6 +7441,248 @@ SDValue DAGCombiner::TransformFPLoadStorePair(SDNode *N) {
   return SDValue();
 }
 
+/// Returns the base pointer and an integer offset from that object.
+static std::pair<SDValue, int64_t> GetPointerBaseAndOffset(SDValue Ptr) {
+  if (Ptr->getOpcode() == ISD::ADD && isa<ConstantSDNode>(Ptr->getOperand(1))) {
+    int64_t Offset = cast<ConstantSDNode>(Ptr->getOperand(1))->getSExtValue();
+    SDValue Base = Ptr->getOperand(0);
+    return std::make_pair(Base, Offset);
+  }
+
+  return std::make_pair(Ptr, 0);
+}
+
+struct ConsecutiveMemoryChainSorter {
+  typedef std::pair<LSBaseSDNode*, int64_t> MemLink;
+  bool operator()(MemLink LHS, MemLink RHS) {
+    return LHS.second < RHS.second;
+  }
+};
+
+bool DAGCombiner::MergeConsecutiveStores(StoreSDNode* St) {
+  EVT MemVT = St->getMemoryVT();
+  int64_t ElementSizeBytes = MemVT.getSizeInBits()/8;
+
+  // Don't handle vectors.
+  if (MemVT.isVector() || !MemVT.isSimple())
+    return false;
+
+  // Perform an early exit check. Do not bother looking at stored values that
+  // are not constants or loads.
+  SDValue StoredVal = St->getValue();
+  if (!isa<ConstantSDNode>(StoredVal) && !isa<ConstantFPSDNode>(StoredVal) &&
+      !isa<LoadSDNode>(StoredVal))
+    return false;
+
+  // Is this a load-to-store or a const-store.
+  bool IsLoadSrc = isa<LoadSDNode>(StoredVal);
+
+  // Only look at ends of store chains.
+  SDValue Chain = SDValue(St, 1);
+  if (Chain->hasOneUse() && Chain->use_begin()->getOpcode() == ISD::STORE)
+    return false;
+
+  // This holds the base pointer and the offset in bytes from the base pointer.
+  std::pair<SDValue, int64_t> BasePtr =
+      GetPointerBaseAndOffset(St->getBasePtr());
+
+  // We must have a base and an offset.
+  if (!BasePtr.first.getNode())
+    return false;
+
+  // Do not handle stores to undef base pointers.
+  if (BasePtr.first.getOpcode() == ISD::UNDEF)
+    return false;
+
+  SmallVector<std::pair<StoreSDNode*, int64_t>, 8> StoreNodes;
+  // Walk up the chain and look for nodes with offsets from the same
+  // base pointer. Stop when reaching an instruction with a different kind
+  // or instruction which has a different base pointer.
+  StoreSDNode *Index = St;
+  while (Index) {
+    // If the chain has more than one use, then we can't reorder the mem ops.
+    if (Index != St && !SDValue(Index, 1)->hasOneUse())
+      break;
+
+    // Find the base pointer and offset for this memory node.
+    std::pair<SDValue, int64_t> Ptr =
+      GetPointerBaseAndOffset(Index->getBasePtr());
+
+    // Check that the base pointer is the same as the original one.
+    if (Ptr.first.getNode() != BasePtr.first.getNode())
+      break;
+
+    // Check that the alignment is the same.
+    if (Index->getAlignment() != St->getAlignment())
+      break;
+
+    // The memory operands must not be volatile.
+    if (Index->isVolatile() || Index->isIndexed())
+      break;
+
+    // No truncation.
+    if (StoreSDNode *St = dyn_cast<StoreSDNode>(Index))
+      if (St->isTruncatingStore())
+        break;
+
+    // The stored memory type must be the same.
+    if (Index->getMemoryVT() != MemVT)
+      break;
+
+    // We found a potential memory operand to merge.
+    StoreNodes.push_back(std::make_pair(Index,Ptr.second));
+
+   // Move up the chain to the next memory operation.
+    Index = dyn_cast<StoreSDNode>(Index->getChain().getNode());
+  }
+
+  // Check if there is anything to merge.
+  if (StoreNodes.size() < 2)
+    return false;
+
+  // Remember which node is the earliest node in the chain.
+  LSBaseSDNode *EarliestOp = StoreNodes.back().first;
+
+  // Sort the memory operands according to their distance from the base pointer.
+  std::sort(StoreNodes.begin(), StoreNodes.end(),
+            ConsecutiveMemoryChainSorter());
+
+  // Scan the memory operations on the chain and find the first non-consecutive
+  // store memory address.
+  unsigned LastConsecutiveStore = 0;
+  int64_t StartAddress = StoreNodes[0].second;
+  for (unsigned i=1; i<StoreNodes.size(); ++i) {
+    int64_t CurrAddress = StoreNodes[i].second;
+    if (CurrAddress - StartAddress != (ElementSizeBytes * i))
+      break;
+    LastConsecutiveStore = i;
+  }
+
+  // Store the constants into memory as one consecutive store.
+  if (!IsLoadSrc) {
+    unsigned LastConst = 0;
+    for (unsigned i=0; i<LastConsecutiveStore+1; ++i) {
+      SDValue StoredVal = StoreNodes[i].first->getValue();
+      bool IsConst = (isa<ConstantSDNode>(StoredVal) || isa<ConstantFPSDNode>(StoredVal));
+      if (!IsConst)
+        break;
+      LastConst = i;
+    }
+    unsigned NumElem = std::min(LastConsecutiveStore + 1, LastConst + 1);
+    if (NumElem < 2)
+      return false;
+
+    EVT JointMemOpVT = EVT::getVectorVT(*DAG.getContext(), MemVT, NumElem);
+    DebugLoc DL = StoreNodes[0].first->getDebugLoc();
+    SmallVector<SDValue, 8> Ops;
+
+    for (unsigned i = 0; i < NumElem ; ++i) {
+      StoreSDNode *St  = cast<StoreSDNode>(StoreNodes[i].first);
+      Ops.push_back(St->getValue());
+    }
+
+    SDValue BV = DAG.getNode(ISD::BUILD_VECTOR, DL,
+                             JointMemOpVT, &Ops[0], Ops.size());
+
+    SDValue NewStore = DAG.getStore(EarliestOp->getChain(), DL, BV,
+                                    EarliestOp->getBasePtr(),
+                                    EarliestOp->getPointerInfo(), false, false,
+                                    EarliestOp->getAlignment());
+
+    for (unsigned i = 0; i < NumElem ; ++i) {
+      StoreSDNode *St = cast<StoreSDNode>(StoreNodes[i].first);
+      CombineTo(St, NewStore);
+    }
+    return true;
+  }
+
+  // Look for load nodes wich are used by the stored values.
+  SmallVector<std::pair<LoadSDNode*, int64_t>, 8> LoadNodes;
+
+  // Find acceptible loads. Loads need to have the same chain (token factor),
+  // must not be zext, volatile, indexed, and they must be consecutive.
+  SDValue LdBasePtr;
+  for (unsigned i=0; i<LastConsecutiveStore+1; ++i) {
+    LoadSDNode *Ld = dyn_cast<LoadSDNode>(StoreNodes[i].first->getValue());
+    if (!Ld) break;
+
+    // Loads must only have one use.
+    if (!Ld->hasNUsesOfValue(1, 0))
+      break;
+
+    // Check that the alignment is the same as the stores.
+    if (Ld->getAlignment() != St->getAlignment())
+      break;
+
+    // The memory operands must not be volatile.
+    if (Ld->isVolatile() || Ld->isIndexed())
+      break;
+
+    if (Ld->getExtensionType() != ISD::NON_EXTLOAD)
+      break;
+
+    // The stored memory type must be the same.
+    if (Ld->getMemoryVT() != MemVT)
+      break;
+
+    std::pair<SDValue, int64_t> LdPtr =
+    GetPointerBaseAndOffset(Ld->getBasePtr());
+
+    // If this is not the first ptr that we check.
+    if (LdBasePtr.getNode()) {
+      // The base ptr must be the same,
+      if (LdPtr.first != LdBasePtr)
+        break;
+    } else {
+      LdBasePtr = LdPtr.first;
+    }
+
+    // We found a potential memory operand to merge.
+    LoadNodes.push_back(std::make_pair(Ld, LdPtr.second));
+  }
+
+  if (LoadNodes.size() < 2)
+    return false;
+
+  // Scan the memory operations on the chain and find the first non-consecutive
+  // load memory address.
+  unsigned LastConsecutiveLoad = 0;
+  StartAddress = LoadNodes[0].second;
+  for (unsigned i=1; i<LoadNodes.size(); ++i) {
+    int64_t CurrAddress = LoadNodes[i].second;
+    if (CurrAddress - StartAddress != (ElementSizeBytes * i))
+      break;
+    LastConsecutiveLoad = i;
+  }
+
+  unsigned NumElem =
+    std::min(LastConsecutiveStore + 1, LastConsecutiveLoad + 1);
+
+  EVT JointMemOpVT = EVT::getVectorVT(*DAG.getContext(), MemVT, NumElem);
+  DebugLoc LoadDL = LoadNodes[0].first->getDebugLoc();
+  DebugLoc StoreDL = StoreNodes[0].first->getDebugLoc();
+
+  LoadSDNode *FirstLoad = LoadNodes[0].first;
+  SDValue NewLoad = DAG.getLoad(JointMemOpVT, LoadDL,
+                                FirstLoad->getChain(),
+                                FirstLoad->getBasePtr(),
+                                FirstLoad->getPointerInfo(),
+                                false, false, false,
+                                FirstLoad->getAlignment());
+
+  SDValue NewStore = DAG.getStore(EarliestOp->getChain(), StoreDL, NewLoad,
+                                  EarliestOp->getBasePtr(),
+                                  EarliestOp->getPointerInfo(), false, false,
+                                  EarliestOp->getAlignment());
+
+  for (unsigned i = 0; i < NumElem ; ++i) {
+    StoreSDNode *St = cast<StoreSDNode>(StoreNodes[i].first);
+    CombineTo(St, NewStore);
+  }
+
+  return true;
+}
+
 SDValue DAGCombiner::visitSTORE(SDNode *N) {
   StoreSDNode *ST  = cast<StoreSDNode>(N);
   SDValue Chain = ST->getChain();
@@ -7638,6 +7884,12 @@ SDValue DAGCombiner::visitSTORE(SDNode *N) {
                              ST->getAlignment());
   }
 
+
+  // Only perform this optimization before the types are legal, because we
+  // don't want to generate illegal types in this optimization.
+  if (!LegalTypes && MergeConsecutiveStores(ST))
+    return SDValue(N, 0);
+
   return ReduceLoadOpStoreWidth(N);
 }
 
diff --git a/test/CodeGen/X86/MergeConsecutiveStores.ll b/test/CodeGen/X86/MergeConsecutiveStores.ll
new file mode 100644 (file)
index 0000000..435f38c
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,150 @@
+; RUN: llc -march=x86-64 -mcpu=corei7 < %s | FileCheck %s
+
+target datalayout = "e-p:64:64:64-i1:8:8-i8:8:8-i16:16:16-i32:32:32-i64:64:64-f32:32:32-f64:64:64-v64:64:64-v128:128:128-a0:0:64-s0:64:64-f80:128:128-n8:16:32:64-S128"
+target triple = "x86_64-apple-macosx10.8.0"
+
+%struct.A = type { i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8, i8 }
+
+@a = common global [10000 x %struct.A] zeroinitializer, align 8
+
+; Move all of the constants using a single vector store.
+; CHECK: merge_const_store
+; CHECK: movq %xmm0
+; CHECK: ret
+define void @merge_const_store(i32 %count, %struct.A* nocapture %p) nounwind uwtable noinline ssp {
+  %1 = icmp sgt i32 %count, 0
+  br i1 %1, label %.lr.ph, label %._crit_edge
+.lr.ph:
+  %i.02 = phi i32 [ %10, %.lr.ph ], [ 0, %0 ]
+  %.01 = phi %struct.A* [ %11, %.lr.ph ], [ %p, %0 ]
+  %2 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 0
+  store i8 1, i8* %2, align 1
+  %3 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 1
+  store i8 2, i8* %3, align 1
+  %4 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 2
+  store i8 3, i8* %4, align 1
+  %5 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 3
+  store i8 4, i8* %5, align 1
+  %6 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 4
+  store i8 5, i8* %6, align 1
+  %7 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 5
+  store i8 6, i8* %7, align 1
+  %8 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 6
+  store i8 7, i8* %8, align 1
+  %9 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 7
+  store i8 8, i8* %9, align 1
+  %10 = add nsw i32 %i.02, 1
+  %11 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 1
+  %exitcond = icmp eq i32 %10, %count
+  br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph
+._crit_edge:
+  ret void
+}
+
+; Move the first 4 constants as a single vector. Move the rest as scalars.
+; CHECK: merge_nonconst_store
+; CHECK: movd %xmm0
+; CHECK: movb
+; CHECK: movb
+; CHECK: movb
+; CHECK: movb
+; CHECK: ret
+define void @merge_nonconst_store(i32 %count, i8 %zz, %struct.A* nocapture %p) nounwind uwtable noinline ssp {
+  %1 = icmp sgt i32 %count, 0
+  br i1 %1, label %.lr.ph, label %._crit_edge
+.lr.ph:
+  %i.02 = phi i32 [ %10, %.lr.ph ], [ 0, %0 ]
+  %.01 = phi %struct.A* [ %11, %.lr.ph ], [ %p, %0 ]
+  %2 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 0
+  store i8 1, i8* %2, align 1
+  %3 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 1
+  store i8 2, i8* %3, align 1
+  %4 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 2
+  store i8 3, i8* %4, align 1
+  %5 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 3
+  store i8 4, i8* %5, align 1
+  %6 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 4
+  store i8 %zz, i8* %6, align 1                     ;  <----------- Not a const;
+  %7 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 5
+  store i8 6, i8* %7, align 1
+  %8 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 6
+  store i8 7, i8* %8, align 1
+  %9 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 7
+  store i8 8, i8* %9, align 1
+  %10 = add nsw i32 %i.02, 1
+  %11 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 1
+  %exitcond = icmp eq i32 %10, %count
+  br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %.lr.ph
+._crit_edge:
+  ret void
+}
+
+
+;CHECK: merge_loads
+; load:
+;CHECK: movw
+; store:
+;CHECK: movw
+;CHECK: ret
+define void @merge_loads(i32 %count, %struct.A* noalias nocapture %q, %struct.A* noalias nocapture %p) nounwind uwtable noinline ssp {
+  %1 = icmp sgt i32 %count, 0
+  br i1 %1, label %.lr.ph, label %._crit_edge
+
+.lr.ph:                                           ; preds = %0
+  %2 = getelementptr inbounds %struct.A* %q, i64 0, i32 0
+  %3 = getelementptr inbounds %struct.A* %q, i64 0, i32 1
+  br label %4
+
+; <label>:4                                       ; preds = %4, %.lr.ph
+  %i.02 = phi i32 [ 0, %.lr.ph ], [ %9, %4 ]
+  %.01 = phi %struct.A* [ %p, %.lr.ph ], [ %10, %4 ]
+  %5 = load i8* %2, align 1
+  %6 = load i8* %3, align 1
+  %7 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 0
+  store i8 %5, i8* %7, align 1
+  %8 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 1
+  store i8 %6, i8* %8, align 1
+  %9 = add nsw i32 %i.02, 1
+  %10 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 1
+  %exitcond = icmp eq i32 %9, %count
+  br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %4
+
+._crit_edge:                                      ; preds = %4, %0
+  ret void
+}
+
+; The loads and the stores are interleved. Can't merge them.
+;CHECK: no_merge_loads
+;CHECK: movb
+;CHECK: movb
+;CHECK: movb
+;CHECK: movb
+;CHECK: ret
+define void @no_merge_loads(i32 %count, %struct.A* noalias nocapture %q, %struct.A* noalias nocapture %p) nounwind uwtable noinline ssp {
+  %1 = icmp sgt i32 %count, 0
+  br i1 %1, label %.lr.ph, label %._crit_edge
+
+.lr.ph:                                           ; preds = %0
+  %2 = getelementptr inbounds %struct.A* %q, i64 0, i32 0
+  %3 = getelementptr inbounds %struct.A* %q, i64 0, i32 1
+  br label %a4
+
+a4:                                       ; preds = %4, %.lr.ph
+  %i.02 = phi i32 [ 0, %.lr.ph ], [ %a9, %a4 ]
+  %.01 = phi %struct.A* [ %p, %.lr.ph ], [ %a10, %a4 ]
+  %a5 = load i8* %2, align 1
+  %a7 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 0
+  store i8 %a5, i8* %a7, align 1
+  %a8 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 0, i32 1
+  %a6 = load i8* %3, align 1
+  store i8 %a6, i8* %a8, align 1
+  %a9 = add nsw i32 %i.02, 1
+  %a10 = getelementptr inbounds %struct.A* %.01, i64 1
+  %exitcond = icmp eq i32 %a9, %count
+  br i1 %exitcond, label %._crit_edge, label %a4
+
+._crit_edge:                                      ; preds = %4, %0
+  ret void
+}
+
+
index b546462b684fb29379aaaaaf80bb6803f659467c..b094fed2f67b95eb5e95d07e75290539ea34db2e 100644 (file)
@@ -1,20 +1,18 @@
-; RUN: llc < %s -march=x86 -relocation-model=pic | FileCheck %s -check-prefix=PIC
-; RUN: llc < %s -march=x86 -relocation-model=static | FileCheck %s -check-prefix=STATIC
+; RUN: llc < %s -march=x86 -mcpu=corei7 -relocation-model=pic | FileCheck %s -check-prefix=PIC
+; RUN: llc < %s -march=x86 -mcpu=corei7 -relocation-model=static | FileCheck %s -check-prefix=STATIC
 ;
 ; Make sure the common loop invariant A is hoisted up to preheader,
 ; since too many registers are needed to subsume it into the addressing modes.
 ; It's safe to sink A in when it's not pic.
 
 ; PIC:  align
-; PIC:  movl  $4, -4([[REG:%e[a-z]+]])
-; PIC:  movl  $5, ([[REG]])
+; PIC:  movlpd %xmm0, -4([[REG:%e[a-z]+]])
 ; PIC:  addl  $4, [[REG]]
 ; PIC:  decl  {{%e[[a-z]+}}
 ; PIC:  jne
 
 ; STATIC: align
-; STATIC: movl  $4, -4(%ecx)
-; STATIC: movl  $5, (%ecx)
+; STATIC: movlpd %xmm0, -4(%ecx)
 ; STATIC: addl  $4, %ecx
 ; STATIC: decl  %eax
 ; STATIC: jne
index b1c9fb9c0772b17c9716016f928594ad41de5053..e2d77f2a6fd65ad831f449f4f54f5508502511a9 100644 (file)
@@ -1,8 +1,7 @@
-; RUN: llc < %s -mtriple=i386-apple-darwin -relocation-model=dynamic-no-pic | FileCheck %s
+; RUN: llc < %s -mtriple=i386-apple-darwin -mcpu=corei7 -relocation-model=dynamic-no-pic | FileCheck %s
 
 ; CHECK: align
-; CHECK: movl  $4, -4(%ecx)
-; CHECK: movl  $5, (%ecx)
+; CHECK: movlpd %xmm0, -4(%ecx)
 ; CHECK: addl  $4, %ecx
 ; CHECK: decl  %eax
 ; CHECK: jne
index 42c6ac4983dbeb2e83ddc43413162df4cea70214..d197451eee322654b57f796d65a1cebc0fab9ec3 100644 (file)
@@ -1,8 +1,7 @@
-; RUN: llc < %s -march=x86 -relocation-model=static | FileCheck %s
+; RUN: llc < %s -march=x86 -mcpu=corei7 -relocation-model=static | FileCheck %s
 
 ; CHECK: align
-; CHECK: movl  $4, -4(%ecx)
-; CHECK: movl  $5, (%ecx)
+; CHECK: movlpd %xmm0, -4(%ecx)
 ; CHECK: addl  $4, %ecx
 ; CHECK: decl  %eax
 ; CHECK: jne