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