]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/include/llvm/CodeGen/MachineScheduler.h
Merge llvm, clang, compiler-rt, libc++, libunwind, lld, lldb and openmp
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / include / llvm / CodeGen / MachineScheduler.h
1 //===- MachineScheduler.h - MachineInstr Scheduling Pass --------*- C++ -*-===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // This file provides an interface for customizing the standard MachineScheduler
10 // pass. Note that the entire pass may be replaced as follows:
11 //
12 // <Target>TargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
13 //   PM.substitutePass(&MachineSchedulerID, &CustomSchedulerPassID);
14 //   ...}
15 //
16 // The MachineScheduler pass is only responsible for choosing the regions to be
17 // scheduled. Targets can override the DAG builder and scheduler without
18 // replacing the pass as follows:
19 //
20 // ScheduleDAGInstrs *<Target>PassConfig::
21 // createMachineScheduler(MachineSchedContext *C) {
22 //   return new CustomMachineScheduler(C);
23 // }
24 //
25 // The default scheduler, ScheduleDAGMILive, builds the DAG and drives list
26 // scheduling while updating the instruction stream, register pressure, and live
27 // intervals. Most targets don't need to override the DAG builder and list
28 // scheduler, but subtargets that require custom scheduling heuristics may
29 // plugin an alternate MachineSchedStrategy. The strategy is responsible for
30 // selecting the highest priority node from the list:
31 //
32 // ScheduleDAGInstrs *<Target>PassConfig::
33 // createMachineScheduler(MachineSchedContext *C) {
34 //   return new ScheduleDAGMILive(C, CustomStrategy(C));
35 // }
36 //
37 // The DAG builder can also be customized in a sense by adding DAG mutations
38 // that will run after DAG building and before list scheduling. DAG mutations
39 // can adjust dependencies based on target-specific knowledge or add weak edges
40 // to aid heuristics:
41 //
42 // ScheduleDAGInstrs *<Target>PassConfig::
43 // createMachineScheduler(MachineSchedContext *C) {
44 //   ScheduleDAGMI *DAG = createGenericSchedLive(C);
45 //   DAG->addMutation(new CustomDAGMutation(...));
46 //   return DAG;
47 // }
48 //
49 // A target that supports alternative schedulers can use the
50 // MachineSchedRegistry to allow command line selection. This can be done by
51 // implementing the following boilerplate:
52 //
53 // static ScheduleDAGInstrs *createCustomMachineSched(MachineSchedContext *C) {
54 //  return new CustomMachineScheduler(C);
55 // }
56 // static MachineSchedRegistry
57 // SchedCustomRegistry("custom", "Run my target's custom scheduler",
58 //                     createCustomMachineSched);
59 //
60 //
61 // Finally, subtargets that don't need to implement custom heuristics but would
62 // like to configure the GenericScheduler's policy for a given scheduler region,
63 // including scheduling direction and register pressure tracking policy, can do
64 // this:
65 //
66 // void <SubTarget>Subtarget::
67 // overrideSchedPolicy(MachineSchedPolicy &Policy,
68 //                     unsigned NumRegionInstrs) const {
69 //   Policy.<Flag> = true;
70 // }
71 //
72 //===----------------------------------------------------------------------===//
73
74 #ifndef LLVM_CODEGEN_MACHINESCHEDULER_H
75 #define LLVM_CODEGEN_MACHINESCHEDULER_H
76
77 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
78 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
79 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
80 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
81 #include "llvm/ADT/StringRef.h"
82 #include "llvm/ADT/Twine.h"
83 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
84 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
85 #include "llvm/CodeGen/MachinePassRegistry.h"
86 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
87 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAG.h"
88 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
89 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGMutation.h"
90 #include "llvm/CodeGen/TargetSchedule.h"
91 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
92 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
93 #include <algorithm>
94 #include <cassert>
95 #include <memory>
96 #include <string>
97 #include <vector>
98
99 namespace llvm {
100
101 extern cl::opt<bool> ForceTopDown;
102 extern cl::opt<bool> ForceBottomUp;
103
104 class LiveIntervals;
105 class MachineDominatorTree;
106 class MachineFunction;
107 class MachineInstr;
108 class MachineLoopInfo;
109 class RegisterClassInfo;
110 class SchedDFSResult;
111 class ScheduleHazardRecognizer;
112 class TargetInstrInfo;
113 class TargetPassConfig;
114 class TargetRegisterInfo;
115
116 /// MachineSchedContext provides enough context from the MachineScheduler pass
117 /// for the target to instantiate a scheduler.
118 struct MachineSchedContext {
119   MachineFunction *MF = nullptr;
120   const MachineLoopInfo *MLI = nullptr;
121   const MachineDominatorTree *MDT = nullptr;
122   const TargetPassConfig *PassConfig = nullptr;
123   AliasAnalysis *AA = nullptr;
124   LiveIntervals *LIS = nullptr;
125
126   RegisterClassInfo *RegClassInfo;
127
128   MachineSchedContext();
129   virtual ~MachineSchedContext();
130 };
131
132 /// MachineSchedRegistry provides a selection of available machine instruction
133 /// schedulers.
134 class MachineSchedRegistry
135     : public MachinePassRegistryNode<
136           ScheduleDAGInstrs *(*)(MachineSchedContext *)> {
137 public:
138   using ScheduleDAGCtor = ScheduleDAGInstrs *(*)(MachineSchedContext *);
139
140   // RegisterPassParser requires a (misnamed) FunctionPassCtor type.
141   using FunctionPassCtor = ScheduleDAGCtor;
142
143   static MachinePassRegistry<ScheduleDAGCtor> Registry;
144
145   MachineSchedRegistry(const char *N, const char *D, ScheduleDAGCtor C)
146       : MachinePassRegistryNode(N, D, C) {
147     Registry.Add(this);
148   }
149
150   ~MachineSchedRegistry() { Registry.Remove(this); }
151
152   // Accessors.
153   //
154   MachineSchedRegistry *getNext() const {
155     return (MachineSchedRegistry *)MachinePassRegistryNode::getNext();
156   }
157
158   static MachineSchedRegistry *getList() {
159     return (MachineSchedRegistry *)Registry.getList();
160   }
161
162   static void setListener(MachinePassRegistryListener<FunctionPassCtor> *L) {
163     Registry.setListener(L);
164   }
165 };
166
167 class ScheduleDAGMI;
168
169 /// Define a generic scheduling policy for targets that don't provide their own
170 /// MachineSchedStrategy. This can be overriden for each scheduling region
171 /// before building the DAG.
172 struct MachineSchedPolicy {
173   // Allow the scheduler to disable register pressure tracking.
174   bool ShouldTrackPressure = false;
175   /// Track LaneMasks to allow reordering of independent subregister writes
176   /// of the same vreg. \sa MachineSchedStrategy::shouldTrackLaneMasks()
177   bool ShouldTrackLaneMasks = false;
178
179   // Allow the scheduler to force top-down or bottom-up scheduling. If neither
180   // is true, the scheduler runs in both directions and converges.
181   bool OnlyTopDown = false;
182   bool OnlyBottomUp = false;
183
184   // Disable heuristic that tries to fetch nodes from long dependency chains
185   // first.
186   bool DisableLatencyHeuristic = false;
187
188   MachineSchedPolicy() = default;
189 };
190
191 /// MachineSchedStrategy - Interface to the scheduling algorithm used by
192 /// ScheduleDAGMI.
193 ///
194 /// Initialization sequence:
195 ///   initPolicy -> shouldTrackPressure -> initialize(DAG) -> registerRoots
196 class MachineSchedStrategy {
197   virtual void anchor();
198
199 public:
200   virtual ~MachineSchedStrategy() = default;
201
202   /// Optionally override the per-region scheduling policy.
203   virtual void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
204                           MachineBasicBlock::iterator End,
205                           unsigned NumRegionInstrs) {}
206
207   virtual void dumpPolicy() const {}
208
209   /// Check if pressure tracking is needed before building the DAG and
210   /// initializing this strategy. Called after initPolicy.
211   virtual bool shouldTrackPressure() const { return true; }
212
213   /// Returns true if lanemasks should be tracked. LaneMask tracking is
214   /// necessary to reorder independent subregister defs for the same vreg.
215   /// This has to be enabled in combination with shouldTrackPressure().
216   virtual bool shouldTrackLaneMasks() const { return false; }
217
218   // If this method returns true, handling of the scheduling regions
219   // themselves (in case of a scheduling boundary in MBB) will be done
220   // beginning with the topmost region of MBB.
221   virtual bool doMBBSchedRegionsTopDown() const { return false; }
222
223   /// Initialize the strategy after building the DAG for a new region.
224   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *DAG) = 0;
225
226   /// Tell the strategy that MBB is about to be processed.
227   virtual void enterMBB(MachineBasicBlock *MBB) {};
228
229   /// Tell the strategy that current MBB is done.
230   virtual void leaveMBB() {};
231
232   /// Notify this strategy that all roots have been released (including those
233   /// that depend on EntrySU or ExitSU).
234   virtual void registerRoots() {}
235
236   /// Pick the next node to schedule, or return NULL. Set IsTopNode to true to
237   /// schedule the node at the top of the unscheduled region. Otherwise it will
238   /// be scheduled at the bottom.
239   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) = 0;
240
241   /// Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
242   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {}
243
244   /// Notify MachineSchedStrategy that ScheduleDAGMI has scheduled an
245   /// instruction and updated scheduled/remaining flags in the DAG nodes.
246   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) = 0;
247
248   /// When all predecessor dependencies have been resolved, free this node for
249   /// top-down scheduling.
250   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) = 0;
251
252   /// When all successor dependencies have been resolved, free this node for
253   /// bottom-up scheduling.
254   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) = 0;
255 };
256
257 /// ScheduleDAGMI is an implementation of ScheduleDAGInstrs that simply
258 /// schedules machine instructions according to the given MachineSchedStrategy
259 /// without much extra book-keeping. This is the common functionality between
260 /// PreRA and PostRA MachineScheduler.
261 class ScheduleDAGMI : public ScheduleDAGInstrs {
262 protected:
263   AliasAnalysis *AA;
264   LiveIntervals *LIS;
265   std::unique_ptr<MachineSchedStrategy> SchedImpl;
266
267   /// Ordered list of DAG postprocessing steps.
268   std::vector<std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>> Mutations;
269
270   /// The top of the unscheduled zone.
271   MachineBasicBlock::iterator CurrentTop;
272
273   /// The bottom of the unscheduled zone.
274   MachineBasicBlock::iterator CurrentBottom;
275
276   /// Record the next node in a scheduled cluster.
277   const SUnit *NextClusterPred = nullptr;
278   const SUnit *NextClusterSucc = nullptr;
279
280 #ifndef NDEBUG
281   /// The number of instructions scheduled so far. Used to cut off the
282   /// scheduler at the point determined by misched-cutoff.
283   unsigned NumInstrsScheduled = 0;
284 #endif
285
286 public:
287   ScheduleDAGMI(MachineSchedContext *C, std::unique_ptr<MachineSchedStrategy> S,
288                 bool RemoveKillFlags)
289       : ScheduleDAGInstrs(*C->MF, C->MLI, RemoveKillFlags), AA(C->AA),
290         LIS(C->LIS), SchedImpl(std::move(S)) {}
291
292   // Provide a vtable anchor
293   ~ScheduleDAGMI() override;
294
295   /// If this method returns true, handling of the scheduling regions
296   /// themselves (in case of a scheduling boundary in MBB) will be done
297   /// beginning with the topmost region of MBB.
298   bool doMBBSchedRegionsTopDown() const override {
299     return SchedImpl->doMBBSchedRegionsTopDown();
300   }
301
302   // Returns LiveIntervals instance for use in DAG mutators and such.
303   LiveIntervals *getLIS() const { return LIS; }
304
305   /// Return true if this DAG supports VReg liveness and RegPressure.
306   virtual bool hasVRegLiveness() const { return false; }
307
308   /// Add a postprocessing step to the DAG builder.
309   /// Mutations are applied in the order that they are added after normal DAG
310   /// building and before MachineSchedStrategy initialization.
311   ///
312   /// ScheduleDAGMI takes ownership of the Mutation object.
313   void addMutation(std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation> Mutation) {
314     if (Mutation)
315       Mutations.push_back(std::move(Mutation));
316   }
317
318   MachineBasicBlock::iterator top() const { return CurrentTop; }
319   MachineBasicBlock::iterator bottom() const { return CurrentBottom; }
320
321   /// Implement the ScheduleDAGInstrs interface for handling the next scheduling
322   /// region. This covers all instructions in a block, while schedule() may only
323   /// cover a subset.
324   void enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
325                    MachineBasicBlock::iterator begin,
326                    MachineBasicBlock::iterator end,
327                    unsigned regioninstrs) override;
328
329   /// Implement ScheduleDAGInstrs interface for scheduling a sequence of
330   /// reorderable instructions.
331   void schedule() override;
332
333   void startBlock(MachineBasicBlock *bb) override;
334   void finishBlock() override;
335
336   /// Change the position of an instruction within the basic block and update
337   /// live ranges and region boundary iterators.
338   void moveInstruction(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock::iterator InsertPos);
339
340   const SUnit *getNextClusterPred() const { return NextClusterPred; }
341
342   const SUnit *getNextClusterSucc() const { return NextClusterSucc; }
343
344   void viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) override;
345   void viewGraph() override;
346
347 protected:
348   // Top-Level entry points for the schedule() driver...
349
350   /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order. This allows different
351   /// instances of ScheduleDAGMI to perform custom DAG postprocessing.
352   void postprocessDAG();
353
354   /// Release ExitSU predecessors and setup scheduler queues.
355   void initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots, ArrayRef<SUnit*> BotRoots);
356
357   /// Update scheduler DAG and queues after scheduling an instruction.
358   void updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode);
359
360   /// Reinsert debug_values recorded in ScheduleDAGInstrs::DbgValues.
361   void placeDebugValues();
362
363   /// dump the scheduled Sequence.
364   void dumpSchedule() const;
365
366   // Lesser helpers...
367   bool checkSchedLimit();
368
369   void findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
370                              SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots);
371
372   void releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge);
373   void releaseSuccessors(SUnit *SU);
374   void releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge);
375   void releasePredecessors(SUnit *SU);
376 };
377
378 /// ScheduleDAGMILive is an implementation of ScheduleDAGInstrs that schedules
379 /// machine instructions while updating LiveIntervals and tracking regpressure.
380 class ScheduleDAGMILive : public ScheduleDAGMI {
381 protected:
382   RegisterClassInfo *RegClassInfo;
383
384   /// Information about DAG subtrees. If DFSResult is NULL, then SchedulerTrees
385   /// will be empty.
386   SchedDFSResult *DFSResult = nullptr;
387   BitVector ScheduledTrees;
388
389   MachineBasicBlock::iterator LiveRegionEnd;
390
391   /// Maps vregs to the SUnits of their uses in the current scheduling region.
392   VReg2SUnitMultiMap VRegUses;
393
394   // Map each SU to its summary of pressure changes. This array is updated for
395   // liveness during bottom-up scheduling. Top-down scheduling may proceed but
396   // has no affect on the pressure diffs.
397   PressureDiffs SUPressureDiffs;
398
399   /// Register pressure in this region computed by initRegPressure.
400   bool ShouldTrackPressure = false;
401   bool ShouldTrackLaneMasks = false;
402   IntervalPressure RegPressure;
403   RegPressureTracker RPTracker;
404
405   /// List of pressure sets that exceed the target's pressure limit before
406   /// scheduling, listed in increasing set ID order. Each pressure set is paired
407   /// with its max pressure in the currently scheduled regions.
408   std::vector<PressureChange> RegionCriticalPSets;
409
410   /// The top of the unscheduled zone.
411   IntervalPressure TopPressure;
412   RegPressureTracker TopRPTracker;
413
414   /// The bottom of the unscheduled zone.
415   IntervalPressure BotPressure;
416   RegPressureTracker BotRPTracker;
417
418   /// True if disconnected subregister components are already renamed.
419   /// The renaming is only done on demand if lane masks are tracked.
420   bool DisconnectedComponentsRenamed = false;
421
422 public:
423   ScheduleDAGMILive(MachineSchedContext *C,
424                     std::unique_ptr<MachineSchedStrategy> S)
425       : ScheduleDAGMI(C, std::move(S), /*RemoveKillFlags=*/false),
426         RegClassInfo(C->RegClassInfo), RPTracker(RegPressure),
427         TopRPTracker(TopPressure), BotRPTracker(BotPressure) {}
428
429   ~ScheduleDAGMILive() override;
430
431   /// Return true if this DAG supports VReg liveness and RegPressure.
432   bool hasVRegLiveness() const override { return true; }
433
434   /// Return true if register pressure tracking is enabled.
435   bool isTrackingPressure() const { return ShouldTrackPressure; }
436
437   /// Get current register pressure for the top scheduled instructions.
438   const IntervalPressure &getTopPressure() const { return TopPressure; }
439   const RegPressureTracker &getTopRPTracker() const { return TopRPTracker; }
440
441   /// Get current register pressure for the bottom scheduled instructions.
442   const IntervalPressure &getBotPressure() const { return BotPressure; }
443   const RegPressureTracker &getBotRPTracker() const { return BotRPTracker; }
444
445   /// Get register pressure for the entire scheduling region before scheduling.
446   const IntervalPressure &getRegPressure() const { return RegPressure; }
447
448   const std::vector<PressureChange> &getRegionCriticalPSets() const {
449     return RegionCriticalPSets;
450   }
451
452   PressureDiff &getPressureDiff(const SUnit *SU) {
453     return SUPressureDiffs[SU->NodeNum];
454   }
455   const PressureDiff &getPressureDiff(const SUnit *SU) const {
456     return SUPressureDiffs[SU->NodeNum];
457   }
458
459   /// Compute a DFSResult after DAG building is complete, and before any
460   /// queue comparisons.
461   void computeDFSResult();
462
463   /// Return a non-null DFS result if the scheduling strategy initialized it.
464   const SchedDFSResult *getDFSResult() const { return DFSResult; }
465
466   BitVector &getScheduledTrees() { return ScheduledTrees; }
467
468   /// Implement the ScheduleDAGInstrs interface for handling the next scheduling
469   /// region. This covers all instructions in a block, while schedule() may only
470   /// cover a subset.
471   void enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
472                    MachineBasicBlock::iterator begin,
473                    MachineBasicBlock::iterator end,
474                    unsigned regioninstrs) override;
475
476   /// Implement ScheduleDAGInstrs interface for scheduling a sequence of
477   /// reorderable instructions.
478   void schedule() override;
479
480   /// Compute the cyclic critical path through the DAG.
481   unsigned computeCyclicCriticalPath();
482
483   void dump() const override;
484
485 protected:
486   // Top-Level entry points for the schedule() driver...
487
488   /// Call ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph with register pressure tracking
489   /// enabled. This sets up three trackers. RPTracker will cover the entire DAG
490   /// region, TopTracker and BottomTracker will be initialized to the top and
491   /// bottom of the DAG region without covereing any unscheduled instruction.
492   void buildDAGWithRegPressure();
493
494   /// Release ExitSU predecessors and setup scheduler queues. Re-position
495   /// the Top RP tracker in case the region beginning has changed.
496   void initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots, ArrayRef<SUnit*> BotRoots);
497
498   /// Move an instruction and update register pressure.
499   void scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode);
500
501   // Lesser helpers...
502
503   void initRegPressure();
504
505   void updatePressureDiffs(ArrayRef<RegisterMaskPair> LiveUses);
506
507   void updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
508                                const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure);
509
510   void collectVRegUses(SUnit &SU);
511 };
512
513 //===----------------------------------------------------------------------===//
514 ///
515 /// Helpers for implementing custom MachineSchedStrategy classes. These take
516 /// care of the book-keeping associated with list scheduling heuristics.
517 ///
518 //===----------------------------------------------------------------------===//
519
520 /// ReadyQueue encapsulates vector of "ready" SUnits with basic convenience
521 /// methods for pushing and removing nodes. ReadyQueue's are uniquely identified
522 /// by an ID. SUnit::NodeQueueId is a mask of the ReadyQueues the SUnit is in.
523 ///
524 /// This is a convenience class that may be used by implementations of
525 /// MachineSchedStrategy.
526 class ReadyQueue {
527   unsigned ID;
528   std::string Name;
529   std::vector<SUnit*> Queue;
530
531 public:
532   ReadyQueue(unsigned id, const Twine &name): ID(id), Name(name.str()) {}
533
534   unsigned getID() const { return ID; }
535
536   StringRef getName() const { return Name; }
537
538   // SU is in this queue if it's NodeQueueID is a superset of this ID.
539   bool isInQueue(SUnit *SU) const { return (SU->NodeQueueId & ID); }
540
541   bool empty() const { return Queue.empty(); }
542
543   void clear() { Queue.clear(); }
544
545   unsigned size() const { return Queue.size(); }
546
547   using iterator = std::vector<SUnit*>::iterator;
548
549   iterator begin() { return Queue.begin(); }
550
551   iterator end() { return Queue.end(); }
552
553   ArrayRef<SUnit*> elements() { return Queue; }
554
555   iterator find(SUnit *SU) { return llvm::find(Queue, SU); }
556
557   void push(SUnit *SU) {
558     Queue.push_back(SU);
559     SU->NodeQueueId |= ID;
560   }
561
562   iterator remove(iterator I) {
563     (*I)->NodeQueueId &= ~ID;
564     *I = Queue.back();
565     unsigned idx = I - Queue.begin();
566     Queue.pop_back();
567     return Queue.begin() + idx;
568   }
569
570   void dump() const;
571 };
572
573 /// Summarize the unscheduled region.
574 struct SchedRemainder {
575   // Critical path through the DAG in expected latency.
576   unsigned CriticalPath;
577   unsigned CyclicCritPath;
578
579   // Scaled count of micro-ops left to schedule.
580   unsigned RemIssueCount;
581
582   bool IsAcyclicLatencyLimited;
583
584   // Unscheduled resources
585   SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
586
587   SchedRemainder() { reset(); }
588
589   void reset() {
590     CriticalPath = 0;
591     CyclicCritPath = 0;
592     RemIssueCount = 0;
593     IsAcyclicLatencyLimited = false;
594     RemainingCounts.clear();
595   }
596
597   void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
598 };
599
600 /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
601 /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
602 /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
603 class SchedBoundary {
604 public:
605   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
606   enum {
607     TopQID = 1,
608     BotQID = 2,
609     LogMaxQID = 2
610   };
611
612   ScheduleDAGMI *DAG = nullptr;
613   const TargetSchedModel *SchedModel = nullptr;
614   SchedRemainder *Rem = nullptr;
615
616   ReadyQueue Available;
617   ReadyQueue Pending;
618
619   ScheduleHazardRecognizer *HazardRec = nullptr;
620
621 private:
622   /// True if the pending Q should be checked/updated before scheduling another
623   /// instruction.
624   bool CheckPending;
625
626   /// Number of cycles it takes to issue the instructions scheduled in this
627   /// zone. It is defined as: scheduled-micro-ops / issue-width + stalls.
628   /// See getStalls().
629   unsigned CurrCycle;
630
631   /// Micro-ops issued in the current cycle
632   unsigned CurrMOps;
633
634   /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
635   unsigned MinReadyCycle;
636
637   // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
638   unsigned ExpectedLatency;
639
640   // The latency of dependence chains leading into this zone.
641   // For each node scheduled bottom-up: DLat = max DLat, N.Depth.
642   // For each cycle scheduled: DLat -= 1.
643   unsigned DependentLatency;
644
645   /// Count the scheduled (issued) micro-ops that can be retired by
646   /// time=CurrCycle assuming the first scheduled instr is retired at time=0.
647   unsigned RetiredMOps;
648
649   // Count scheduled resources that have been executed. Resources are
650   // considered executed if they become ready in the time that it takes to
651   // saturate any resource including the one in question. Counts are scaled
652   // for direct comparison with other resources. Counts can be compared with
653   // MOps * getMicroOpFactor and Latency * getLatencyFactor.
654   SmallVector<unsigned, 16> ExecutedResCounts;
655
656   /// Cache the max count for a single resource.
657   unsigned MaxExecutedResCount;
658
659   // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
660   unsigned ZoneCritResIdx;
661
662   // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
663   bool IsResourceLimited;
664
665   // Record the highest cycle at which each resource has been reserved by a
666   // scheduled instruction.
667   SmallVector<unsigned, 16> ReservedCycles;
668
669   // For each PIdx, stores first index into ReservedCycles that corresponds to
670   // it.
671   SmallVector<unsigned, 16> ReservedCyclesIndex;
672
673 #ifndef NDEBUG
674   // Remember the greatest possible stall as an upper bound on the number of
675   // times we should retry the pending queue because of a hazard.
676   unsigned MaxObservedStall;
677 #endif
678
679 public:
680   /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
681   /// PendingFlag set.
682   SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
683     Available(ID, Name+".A"), Pending(ID << LogMaxQID, Name+".P") {
684     reset();
685   }
686
687   ~SchedBoundary();
688
689   void reset();
690
691   void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
692             SchedRemainder *rem);
693
694   bool isTop() const {
695     return Available.getID() == TopQID;
696   }
697
698   /// Number of cycles to issue the instructions scheduled in this zone.
699   unsigned getCurrCycle() const { return CurrCycle; }
700
701   /// Micro-ops issued in the current cycle
702   unsigned getCurrMOps() const { return CurrMOps; }
703
704   // The latency of dependence chains leading into this zone.
705   unsigned getDependentLatency() const { return DependentLatency; }
706
707   /// Get the number of latency cycles "covered" by the scheduled
708   /// instructions. This is the larger of the critical path within the zone
709   /// and the number of cycles required to issue the instructions.
710   unsigned getScheduledLatency() const {
711     return std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
712   }
713
714   unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
715     return isTop() ? SU->getHeight() : SU->getDepth();
716   }
717
718   unsigned getResourceCount(unsigned ResIdx) const {
719     return ExecutedResCounts[ResIdx];
720   }
721
722   /// Get the scaled count of scheduled micro-ops and resources, including
723   /// executed resources.
724   unsigned getCriticalCount() const {
725     if (!ZoneCritResIdx)
726       return RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
727     return getResourceCount(ZoneCritResIdx);
728   }
729
730   /// Get a scaled count for the minimum execution time of the scheduled
731   /// micro-ops that are ready to execute by getExecutedCount. Notice the
732   /// feedback loop.
733   unsigned getExecutedCount() const {
734     return std::max(CurrCycle * SchedModel->getLatencyFactor(),
735                     MaxExecutedResCount);
736   }
737
738   unsigned getZoneCritResIdx() const { return ZoneCritResIdx; }
739
740   // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
741   bool isResourceLimited() const { return IsResourceLimited; }
742
743   /// Get the difference between the given SUnit's ready time and the current
744   /// cycle.
745   unsigned getLatencyStallCycles(SUnit *SU);
746
747   unsigned getNextResourceCycleByInstance(unsigned InstanceIndex,
748                                           unsigned Cycles);
749
750   std::pair<unsigned, unsigned> getNextResourceCycle(unsigned PIdx,
751                                                      unsigned Cycles);
752
753   bool checkHazard(SUnit *SU);
754
755   unsigned findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs);
756
757   unsigned getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx);
758
759   void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
760
761   void bumpCycle(unsigned NextCycle);
762
763   void incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count);
764
765   unsigned countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned ReadyCycle);
766
767   void bumpNode(SUnit *SU);
768
769   void releasePending();
770
771   void removeReady(SUnit *SU);
772
773   /// Call this before applying any other heuristics to the Available queue.
774   /// Updates the Available/Pending Q's if necessary and returns the single
775   /// available instruction, or NULL if there are multiple candidates.
776   SUnit *pickOnlyChoice();
777
778   void dumpScheduledState() const;
779 };
780
781 /// Base class for GenericScheduler. This class maintains information about
782 /// scheduling candidates based on TargetSchedModel making it easy to implement
783 /// heuristics for either preRA or postRA scheduling.
784 class GenericSchedulerBase : public MachineSchedStrategy {
785 public:
786   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
787   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
788   enum CandReason : uint8_t {
789     NoCand, Only1, PhysReg, RegExcess, RegCritical, Stall, Cluster, Weak,
790     RegMax, ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
791     TopDepthReduce, TopPathReduce, NextDefUse, NodeOrder};
792
793 #ifndef NDEBUG
794   static const char *getReasonStr(GenericSchedulerBase::CandReason Reason);
795 #endif
796
797   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
798   struct CandPolicy {
799     bool ReduceLatency = false;
800     unsigned ReduceResIdx = 0;
801     unsigned DemandResIdx = 0;
802
803     CandPolicy() = default;
804
805     bool operator==(const CandPolicy &RHS) const {
806       return ReduceLatency == RHS.ReduceLatency &&
807              ReduceResIdx == RHS.ReduceResIdx &&
808              DemandResIdx == RHS.DemandResIdx;
809     }
810     bool operator!=(const CandPolicy &RHS) const {
811       return !(*this == RHS);
812     }
813   };
814
815   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
816   struct SchedResourceDelta {
817     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
818     unsigned CritResources = 0;
819
820     // Count critical resources from another region consumed by SU.
821     unsigned DemandedResources = 0;
822
823     SchedResourceDelta() = default;
824
825     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
826       return CritResources == RHS.CritResources
827         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
828     }
829     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
830       return !operator==(RHS);
831     }
832   };
833
834   /// Store the state used by GenericScheduler heuristics, required for the
835   /// lifetime of one invocation of pickNode().
836   struct SchedCandidate {
837     CandPolicy Policy;
838
839     // The best SUnit candidate.
840     SUnit *SU;
841
842     // The reason for this candidate.
843     CandReason Reason;
844
845     // Whether this candidate should be scheduled at top/bottom.
846     bool AtTop;
847
848     // Register pressure values for the best candidate.
849     RegPressureDelta RPDelta;
850
851     // Critical resource consumption of the best candidate.
852     SchedResourceDelta ResDelta;
853
854     SchedCandidate() { reset(CandPolicy()); }
855     SchedCandidate(const CandPolicy &Policy) { reset(Policy); }
856
857     void reset(const CandPolicy &NewPolicy) {
858       Policy = NewPolicy;
859       SU = nullptr;
860       Reason = NoCand;
861       AtTop = false;
862       RPDelta = RegPressureDelta();
863       ResDelta = SchedResourceDelta();
864     }
865
866     bool isValid() const { return SU; }
867
868     // Copy the status of another candidate without changing policy.
869     void setBest(SchedCandidate &Best) {
870       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
871       SU = Best.SU;
872       Reason = Best.Reason;
873       AtTop = Best.AtTop;
874       RPDelta = Best.RPDelta;
875       ResDelta = Best.ResDelta;
876     }
877
878     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
879                            const TargetSchedModel *SchedModel);
880   };
881
882 protected:
883   const MachineSchedContext *Context;
884   const TargetSchedModel *SchedModel = nullptr;
885   const TargetRegisterInfo *TRI = nullptr;
886
887   SchedRemainder Rem;
888
889   GenericSchedulerBase(const MachineSchedContext *C) : Context(C) {}
890
891   void setPolicy(CandPolicy &Policy, bool IsPostRA, SchedBoundary &CurrZone,
892                  SchedBoundary *OtherZone);
893
894 #ifndef NDEBUG
895   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
896 #endif
897
898 private:
899   bool shouldReduceLatency(const CandPolicy &Policy, SchedBoundary &CurrZone,
900                            bool ComputeRemLatency, unsigned &RemLatency) const;
901 };
902
903 // Utility functions used by heuristics in tryCandidate().
904 bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
905              GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
906              GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
907              GenericSchedulerBase::CandReason Reason);
908 bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
909                 GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
910                 GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
911                 GenericSchedulerBase::CandReason Reason);
912 bool tryLatency(GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
913                 GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
914                 SchedBoundary &Zone);
915 bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
916                  const PressureChange &CandP,
917                  GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
918                  GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
919                  GenericSchedulerBase::CandReason Reason,
920                  const TargetRegisterInfo *TRI,
921                  const MachineFunction &MF);
922 unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop);
923 int biasPhysReg(const SUnit *SU, bool isTop);
924
925 /// GenericScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
926 /// the schedule.
927 class GenericScheduler : public GenericSchedulerBase {
928 public:
929   GenericScheduler(const MachineSchedContext *C):
930     GenericSchedulerBase(C), Top(SchedBoundary::TopQID, "TopQ"),
931     Bot(SchedBoundary::BotQID, "BotQ") {}
932
933   void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
934                   MachineBasicBlock::iterator End,
935                   unsigned NumRegionInstrs) override;
936
937   void dumpPolicy() const override;
938
939   bool shouldTrackPressure() const override {
940     return RegionPolicy.ShouldTrackPressure;
941   }
942
943   bool shouldTrackLaneMasks() const override {
944     return RegionPolicy.ShouldTrackLaneMasks;
945   }
946
947   void initialize(ScheduleDAGMI *dag) override;
948
949   SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) override;
950
951   void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) override;
952
953   void releaseTopNode(SUnit *SU) override {
954     if (SU->isScheduled)
955       return;
956
957     Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
958     TopCand.SU = nullptr;
959   }
960
961   void releaseBottomNode(SUnit *SU) override {
962     if (SU->isScheduled)
963       return;
964
965     Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
966     BotCand.SU = nullptr;
967   }
968
969   void registerRoots() override;
970
971 protected:
972   ScheduleDAGMILive *DAG = nullptr;
973
974   MachineSchedPolicy RegionPolicy;
975
976   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
977   SchedBoundary Top;
978   SchedBoundary Bot;
979
980   /// Candidate last picked from Top boundary.
981   SchedCandidate TopCand;
982   /// Candidate last picked from Bot boundary.
983   SchedCandidate BotCand;
984
985   void checkAcyclicLatency();
986
987   void initCandidate(SchedCandidate &Cand, SUnit *SU, bool AtTop,
988                      const RegPressureTracker &RPTracker,
989                      RegPressureTracker &TempTracker);
990
991   virtual void tryCandidate(SchedCandidate &Cand, SchedCandidate &TryCand,
992                             SchedBoundary *Zone) const;
993
994   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
995
996   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
997                          const CandPolicy &ZonePolicy,
998                          const RegPressureTracker &RPTracker,
999                          SchedCandidate &Candidate);
1000
1001   void reschedulePhysReg(SUnit *SU, bool isTop);
1002 };
1003
1004 /// PostGenericScheduler - Interface to the scheduling algorithm used by
1005 /// ScheduleDAGMI.
1006 ///
1007 /// Callbacks from ScheduleDAGMI:
1008 ///   initPolicy -> initialize(DAG) -> registerRoots -> pickNode ...
1009 class PostGenericScheduler : public GenericSchedulerBase {
1010 protected:
1011   ScheduleDAGMI *DAG;
1012   SchedBoundary Top;
1013   SmallVector<SUnit*, 8> BotRoots;
1014
1015 public:
1016   PostGenericScheduler(const MachineSchedContext *C):
1017     GenericSchedulerBase(C), Top(SchedBoundary::TopQID, "TopQ") {}
1018
1019   ~PostGenericScheduler() override = default;
1020
1021   void initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
1022                   MachineBasicBlock::iterator End,
1023                   unsigned NumRegionInstrs) override {
1024     /* no configurable policy */
1025   }
1026
1027   /// PostRA scheduling does not track pressure.
1028   bool shouldTrackPressure() const override { return false; }
1029
1030   void initialize(ScheduleDAGMI *Dag) override;
1031
1032   void registerRoots() override;
1033
1034   SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) override;
1035
1036   void scheduleTree(unsigned SubtreeID) override {
1037     llvm_unreachable("PostRA scheduler does not support subtree analysis.");
1038   }
1039
1040   void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) override;
1041
1042   void releaseTopNode(SUnit *SU) override {
1043     if (SU->isScheduled)
1044       return;
1045     Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1046   }
1047
1048   // Only called for roots.
1049   void releaseBottomNode(SUnit *SU) override {
1050     BotRoots.push_back(SU);
1051   }
1052
1053 protected:
1054   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand, SchedCandidate &TryCand);
1055
1056   void pickNodeFromQueue(SchedCandidate &Cand);
1057 };
1058
1059 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
1060 /// default scheduler if the target does not set a default.
1061 /// Adds default DAG mutations.
1062 ScheduleDAGMILive *createGenericSchedLive(MachineSchedContext *C);
1063
1064 /// Create a generic scheduler with no vreg liveness or DAG mutation passes.
1065 ScheduleDAGMI *createGenericSchedPostRA(MachineSchedContext *C);
1066
1067 std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>
1068 createLoadClusterDAGMutation(const TargetInstrInfo *TII,
1069                              const TargetRegisterInfo *TRI);
1070
1071 std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>
1072 createStoreClusterDAGMutation(const TargetInstrInfo *TII,
1073                               const TargetRegisterInfo *TRI);
1074
1075 std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>
1076 createCopyConstrainDAGMutation(const TargetInstrInfo *TII,
1077                                const TargetRegisterInfo *TRI);
1078
1079 } // end namespace llvm
1080
1081 #endif // LLVM_CODEGEN_MACHINESCHEDULER_H