]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.cpp
Merge ^/head r311132 through r311305.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / ScheduleDAGInstrs.cpp
1 //===---- ScheduleDAGInstrs.cpp - MachineInstr Rescheduling ---------------===//
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 implements the ScheduleDAGInstrs class, which implements re-scheduling
11 // of MachineInstrs.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
16 #include "llvm/ADT/IntEqClasses.h"
17 #include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
18 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
19 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
20 #include "llvm/Analysis/ValueTracking.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineMemOperand.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/PseudoSourceValue.h"
28 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
29 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
30 #include "llvm/IR/Function.h"
31 #include "llvm/IR/Type.h"
32 #include "llvm/IR/Operator.h"
33 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
34 #include "llvm/Support/Debug.h"
35 #include "llvm/Support/Format.h"
36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
37 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
38 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
39 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
40 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
41
42 using namespace llvm;
43
44 #define DEBUG_TYPE "misched"
45
46 static cl::opt<bool> EnableAASchedMI("enable-aa-sched-mi", cl::Hidden,
47     cl::ZeroOrMore, cl::init(false),
48     cl::desc("Enable use of AA during MI DAG construction"));
49
50 static cl::opt<bool> UseTBAA("use-tbaa-in-sched-mi", cl::Hidden,
51     cl::init(true), cl::desc("Enable use of TBAA during MI DAG construction"));
52
53 // Note: the two options below might be used in tuning compile time vs
54 // output quality. Setting HugeRegion so large that it will never be
55 // reached means best-effort, but may be slow.
56
57 // When Stores and Loads maps (or NonAliasStores and NonAliasLoads)
58 // together hold this many SUs, a reduction of maps will be done.
59 static cl::opt<unsigned> HugeRegion("dag-maps-huge-region", cl::Hidden,
60     cl::init(1000), cl::desc("The limit to use while constructing the DAG "
61                              "prior to scheduling, at which point a trade-off "
62                              "is made to avoid excessive compile time."));
63
64 static cl::opt<unsigned> ReductionSize(
65     "dag-maps-reduction-size", cl::Hidden,
66     cl::desc("A huge scheduling region will have maps reduced by this many "
67              "nodes at a time. Defaults to HugeRegion / 2."));
68
69 static unsigned getReductionSize() {
70   // Always reduce a huge region with half of the elements, except
71   // when user sets this number explicitly.
72   if (ReductionSize.getNumOccurrences() == 0)
73     return HugeRegion / 2;
74   return ReductionSize;
75 }
76
77 static void dumpSUList(ScheduleDAGInstrs::SUList &L) {
78 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
79   dbgs() << "{ ";
80   for (const SUnit *su : L) {
81     dbgs() << "SU(" << su->NodeNum << ")";
82     if (su != L.back())
83       dbgs() << ", ";
84   }
85   dbgs() << "}\n";
86 #endif
87 }
88
89 ScheduleDAGInstrs::ScheduleDAGInstrs(MachineFunction &mf,
90                                      const MachineLoopInfo *mli,
91                                      bool RemoveKillFlags)
92     : ScheduleDAG(mf), MLI(mli), MFI(mf.getFrameInfo()),
93       RemoveKillFlags(RemoveKillFlags), CanHandleTerminators(false),
94       TrackLaneMasks(false), AAForDep(nullptr), BarrierChain(nullptr),
95       UnknownValue(UndefValue::get(
96                      Type::getVoidTy(mf.getFunction()->getContext()))),
97       FirstDbgValue(nullptr) {
98   DbgValues.clear();
99
100   const TargetSubtargetInfo &ST = mf.getSubtarget();
101   SchedModel.init(ST.getSchedModel(), &ST, TII);
102 }
103
104 /// getUnderlyingObjectFromInt - This is the function that does the work of
105 /// looking through basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
106 static const Value *getUnderlyingObjectFromInt(const Value *V) {
107   do {
108     if (const Operator *U = dyn_cast<Operator>(V)) {
109       // If we find a ptrtoint, we can transfer control back to the
110       // regular getUnderlyingObjectFromInt.
111       if (U->getOpcode() == Instruction::PtrToInt)
112         return U->getOperand(0);
113       // If we find an add of a constant, a multiplied value, or a phi, it's
114       // likely that the other operand will lead us to the base
115       // object. We don't have to worry about the case where the
116       // object address is somehow being computed by the multiply,
117       // because our callers only care when the result is an
118       // identifiable object.
119       if (U->getOpcode() != Instruction::Add ||
120           (!isa<ConstantInt>(U->getOperand(1)) &&
121            Operator::getOpcode(U->getOperand(1)) != Instruction::Mul &&
122            !isa<PHINode>(U->getOperand(1))))
123         return V;
124       V = U->getOperand(0);
125     } else {
126       return V;
127     }
128     assert(V->getType()->isIntegerTy() && "Unexpected operand type!");
129   } while (1);
130 }
131
132 /// getUnderlyingObjects - This is a wrapper around GetUnderlyingObjects
133 /// and adds support for basic ptrtoint+arithmetic+inttoptr sequences.
134 static void getUnderlyingObjects(const Value *V,
135                                  SmallVectorImpl<Value *> &Objects,
136                                  const DataLayout &DL) {
137   SmallPtrSet<const Value *, 16> Visited;
138   SmallVector<const Value *, 4> Working(1, V);
139   do {
140     V = Working.pop_back_val();
141
142     SmallVector<Value *, 4> Objs;
143     GetUnderlyingObjects(const_cast<Value *>(V), Objs, DL);
144
145     for (Value *V : Objs) {
146       if (!Visited.insert(V).second)
147         continue;
148       if (Operator::getOpcode(V) == Instruction::IntToPtr) {
149         const Value *O =
150           getUnderlyingObjectFromInt(cast<User>(V)->getOperand(0));
151         if (O->getType()->isPointerTy()) {
152           Working.push_back(O);
153           continue;
154         }
155       }
156       Objects.push_back(const_cast<Value *>(V));
157     }
158   } while (!Working.empty());
159 }
160
161 /// getUnderlyingObjectsForInstr - If this machine instr has memory reference
162 /// information and it can be tracked to a normal reference to a known
163 /// object, return the Value for that object.
164 static void getUnderlyingObjectsForInstr(const MachineInstr *MI,
165                                          const MachineFrameInfo &MFI,
166                                          UnderlyingObjectsVector &Objects,
167                                          const DataLayout &DL) {
168   auto allMMOsOkay = [&]() {
169     for (const MachineMemOperand *MMO : MI->memoperands()) {
170       if (MMO->isVolatile())
171         return false;
172
173       if (const PseudoSourceValue *PSV = MMO->getPseudoValue()) {
174         // Function that contain tail calls don't have unique PseudoSourceValue
175         // objects. Two PseudoSourceValues might refer to the same or
176         // overlapping locations. The client code calling this function assumes
177         // this is not the case. So return a conservative answer of no known
178         // object.
179         if (MFI.hasTailCall())
180           return false;
181
182         // For now, ignore PseudoSourceValues which may alias LLVM IR values
183         // because the code that uses this function has no way to cope with
184         // such aliases.
185         if (PSV->isAliased(&MFI))
186           return false;
187
188         bool MayAlias = PSV->mayAlias(&MFI);
189         Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(PSV, MayAlias));
190       } else if (const Value *V = MMO->getValue()) {
191         SmallVector<Value *, 4> Objs;
192         getUnderlyingObjects(V, Objs, DL);
193
194         for (Value *V : Objs) {
195           if (!isIdentifiedObject(V))
196             return false;
197
198           Objects.push_back(UnderlyingObjectsVector::value_type(V, true));
199         }
200       } else
201         return false;
202     }
203     return true;
204   };
205
206   if (!allMMOsOkay())
207     Objects.clear();
208 }
209
210 void ScheduleDAGInstrs::startBlock(MachineBasicBlock *bb) {
211   BB = bb;
212 }
213
214 void ScheduleDAGInstrs::finishBlock() {
215   // Subclasses should no longer refer to the old block.
216   BB = nullptr;
217 }
218
219 /// Initialize the DAG and common scheduler state for the current scheduling
220 /// region. This does not actually create the DAG, only clears it. The
221 /// scheduling driver may call BuildSchedGraph multiple times per scheduling
222 /// region.
223 void ScheduleDAGInstrs::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
224                                     MachineBasicBlock::iterator begin,
225                                     MachineBasicBlock::iterator end,
226                                     unsigned regioninstrs) {
227   assert(bb == BB && "startBlock should set BB");
228   RegionBegin = begin;
229   RegionEnd = end;
230   NumRegionInstrs = regioninstrs;
231 }
232
233 /// Close the current scheduling region. Don't clear any state in case the
234 /// driver wants to refer to the previous scheduling region.
235 void ScheduleDAGInstrs::exitRegion() {
236   // Nothing to do.
237 }
238
239 /// addSchedBarrierDeps - Add dependencies from instructions in the current
240 /// list of instructions being scheduled to scheduling barrier by adding
241 /// the exit SU to the register defs and use list. This is because we want to
242 /// make sure instructions which define registers that are either used by
243 /// the terminator or are live-out are properly scheduled. This is
244 /// especially important when the definition latency of the return value(s)
245 /// are too high to be hidden by the branch or when the liveout registers
246 /// used by instructions in the fallthrough block.
247 void ScheduleDAGInstrs::addSchedBarrierDeps() {
248   MachineInstr *ExitMI = RegionEnd != BB->end() ? &*RegionEnd : nullptr;
249   ExitSU.setInstr(ExitMI);
250   // Add dependencies on the defs and uses of the instruction.
251   if (ExitMI) {
252     for (const MachineOperand &MO : ExitMI->operands()) {
253       if (!MO.isReg() || MO.isDef()) continue;
254       unsigned Reg = MO.getReg();
255       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
256         Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, Reg));
257       } else if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && MO.readsReg()) {
258         addVRegUseDeps(&ExitSU, ExitMI->getOperandNo(&MO));
259       }
260     }
261   }
262   if (!ExitMI || (!ExitMI->isCall() && !ExitMI->isBarrier())) {
263     // For others, e.g. fallthrough, conditional branch, assume the exit
264     // uses all the registers that are livein to the successor blocks.
265     for (const MachineBasicBlock *Succ : BB->successors()) {
266       for (const auto &LI : Succ->liveins()) {
267         if (!Uses.contains(LI.PhysReg))
268           Uses.insert(PhysRegSUOper(&ExitSU, -1, LI.PhysReg));
269       }
270     }
271   }
272 }
273
274 /// MO is an operand of SU's instruction that defines a physical register. Add
275 /// data dependencies from SU to any uses of the physical register.
276 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDataDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
277   const MachineOperand &MO = SU->getInstr()->getOperand(OperIdx);
278   assert(MO.isDef() && "expect physreg def");
279
280   // Ask the target if address-backscheduling is desirable, and if so how much.
281   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
282
283   for (MCRegAliasIterator Alias(MO.getReg(), TRI, true);
284        Alias.isValid(); ++Alias) {
285     if (!Uses.contains(*Alias))
286       continue;
287     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Uses.find(*Alias); I != Uses.end(); ++I) {
288       SUnit *UseSU = I->SU;
289       if (UseSU == SU)
290         continue;
291
292       // Adjust the dependence latency using operand def/use information,
293       // then allow the target to perform its own adjustments.
294       int UseOp = I->OpIdx;
295       MachineInstr *RegUse = nullptr;
296       SDep Dep;
297       if (UseOp < 0)
298         Dep = SDep(SU, SDep::Artificial);
299       else {
300         // Set the hasPhysRegDefs only for physreg defs that have a use within
301         // the scheduling region.
302         SU->hasPhysRegDefs = true;
303         Dep = SDep(SU, SDep::Data, *Alias);
304         RegUse = UseSU->getInstr();
305       }
306       Dep.setLatency(
307         SchedModel.computeOperandLatency(SU->getInstr(), OperIdx, RegUse,
308                                          UseOp));
309
310       ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, Dep);
311       UseSU->addPred(Dep);
312     }
313   }
314 }
315
316 /// addPhysRegDeps - Add register dependencies (data, anti, and output) from
317 /// this SUnit to following instructions in the same scheduling region that
318 /// depend the physical register referenced at OperIdx.
319 void ScheduleDAGInstrs::addPhysRegDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
320   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
321   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
322   unsigned Reg = MO.getReg();
323   // We do not need to track any dependencies for constant registers.
324   if (MRI.isConstantPhysReg(Reg))
325     return;
326
327   // Optionally add output and anti dependencies. For anti
328   // dependencies we use a latency of 0 because for a multi-issue
329   // target we want to allow the defining instruction to issue
330   // in the same cycle as the using instruction.
331   // TODO: Using a latency of 1 here for output dependencies assumes
332   //       there's no cost for reusing registers.
333   SDep::Kind Kind = MO.isUse() ? SDep::Anti : SDep::Output;
334   for (MCRegAliasIterator Alias(Reg, TRI, true); Alias.isValid(); ++Alias) {
335     if (!Defs.contains(*Alias))
336       continue;
337     for (Reg2SUnitsMap::iterator I = Defs.find(*Alias); I != Defs.end(); ++I) {
338       SUnit *DefSU = I->SU;
339       if (DefSU == &ExitSU)
340         continue;
341       if (DefSU != SU &&
342           (Kind != SDep::Output || !MO.isDead() ||
343            !DefSU->getInstr()->registerDefIsDead(*Alias))) {
344         if (Kind == SDep::Anti)
345           DefSU->addPred(SDep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias));
346         else {
347           SDep Dep(SU, Kind, /*Reg=*/*Alias);
348           Dep.setLatency(
349             SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
350           DefSU->addPred(Dep);
351         }
352       }
353     }
354   }
355
356   if (!MO.isDef()) {
357     SU->hasPhysRegUses = true;
358     // Either insert a new Reg2SUnits entry with an empty SUnits list, or
359     // retrieve the existing SUnits list for this register's uses.
360     // Push this SUnit on the use list.
361     Uses.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, Reg));
362     if (RemoveKillFlags)
363       MO.setIsKill(false);
364   } else {
365     addPhysRegDataDeps(SU, OperIdx);
366
367     // clear this register's use list
368     if (Uses.contains(Reg))
369       Uses.eraseAll(Reg);
370
371     if (!MO.isDead()) {
372       Defs.eraseAll(Reg);
373     } else if (SU->isCall) {
374       // Calls will not be reordered because of chain dependencies (see
375       // below). Since call operands are dead, calls may continue to be added
376       // to the DefList making dependence checking quadratic in the size of
377       // the block. Instead, we leave only one call at the back of the
378       // DefList.
379       Reg2SUnitsMap::RangePair P = Defs.equal_range(Reg);
380       Reg2SUnitsMap::iterator B = P.first;
381       Reg2SUnitsMap::iterator I = P.second;
382       for (bool isBegin = I == B; !isBegin; /* empty */) {
383         isBegin = (--I) == B;
384         if (!I->SU->isCall)
385           break;
386         I = Defs.erase(I);
387       }
388     }
389
390     // Defs are pushed in the order they are visited and never reordered.
391     Defs.insert(PhysRegSUOper(SU, OperIdx, Reg));
392   }
393 }
394
395 LaneBitmask ScheduleDAGInstrs::getLaneMaskForMO(const MachineOperand &MO) const
396 {
397   unsigned Reg = MO.getReg();
398   // No point in tracking lanemasks if we don't have interesting subregisters.
399   const TargetRegisterClass &RC = *MRI.getRegClass(Reg);
400   if (!RC.HasDisjunctSubRegs)
401     return LaneBitmask::getAll();
402
403   unsigned SubReg = MO.getSubReg();
404   if (SubReg == 0)
405     return RC.getLaneMask();
406   return TRI->getSubRegIndexLaneMask(SubReg);
407 }
408
409 /// addVRegDefDeps - Add register output and data dependencies from this SUnit
410 /// to instructions that occur later in the same scheduling region if they read
411 /// from or write to the virtual register defined at OperIdx.
412 ///
413 /// TODO: Hoist loop induction variable increments. This has to be
414 /// reevaluated. Generally, IV scheduling should be done before coalescing.
415 void ScheduleDAGInstrs::addVRegDefDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
416   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
417   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
418   unsigned Reg = MO.getReg();
419
420   LaneBitmask DefLaneMask;
421   LaneBitmask KillLaneMask;
422   if (TrackLaneMasks) {
423     bool IsKill = MO.getSubReg() == 0 || MO.isUndef();
424     DefLaneMask = getLaneMaskForMO(MO);
425     // If we have a <read-undef> flag, none of the lane values comes from an
426     // earlier instruction.
427     KillLaneMask = IsKill ? LaneBitmask::getAll() : DefLaneMask;
428
429     // Clear undef flag, we'll re-add it later once we know which subregister
430     // Def is first.
431     MO.setIsUndef(false);
432   } else {
433     DefLaneMask = LaneBitmask::getAll();
434     KillLaneMask = LaneBitmask::getAll();
435   }
436
437   if (MO.isDead()) {
438     assert(CurrentVRegUses.find(Reg) == CurrentVRegUses.end() &&
439            "Dead defs should have no uses");
440   } else {
441     // Add data dependence to all uses we found so far.
442     const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
443     for (VReg2SUnitOperIdxMultiMap::iterator I = CurrentVRegUses.find(Reg),
444          E = CurrentVRegUses.end(); I != E; /*empty*/) {
445       LaneBitmask LaneMask = I->LaneMask;
446       // Ignore uses of other lanes.
447       if ((LaneMask & KillLaneMask).none()) {
448         ++I;
449         continue;
450       }
451
452       if ((LaneMask & DefLaneMask).any()) {
453         SUnit *UseSU = I->SU;
454         MachineInstr *Use = UseSU->getInstr();
455         SDep Dep(SU, SDep::Data, Reg);
456         Dep.setLatency(SchedModel.computeOperandLatency(MI, OperIdx, Use,
457                                                         I->OperandIndex));
458         ST.adjustSchedDependency(SU, UseSU, Dep);
459         UseSU->addPred(Dep);
460       }
461
462       LaneMask &= ~KillLaneMask;
463       // If we found a Def for all lanes of this use, remove it from the list.
464       if (LaneMask.any()) {
465         I->LaneMask = LaneMask;
466         ++I;
467       } else
468         I = CurrentVRegUses.erase(I);
469     }
470   }
471
472   // Shortcut: Singly defined vregs do not have output/anti dependencies.
473   if (MRI.hasOneDef(Reg))
474     return;
475
476   // Add output dependence to the next nearest defs of this vreg.
477   //
478   // Unless this definition is dead, the output dependence should be
479   // transitively redundant with antidependencies from this definition's
480   // uses. We're conservative for now until we have a way to guarantee the uses
481   // are not eliminated sometime during scheduling. The output dependence edge
482   // is also useful if output latency exceeds def-use latency.
483   LaneBitmask LaneMask = DefLaneMask;
484   for (VReg2SUnit &V2SU : make_range(CurrentVRegDefs.find(Reg),
485                                      CurrentVRegDefs.end())) {
486     // Ignore defs for other lanes.
487     if ((V2SU.LaneMask & LaneMask).none())
488       continue;
489     // Add an output dependence.
490     SUnit *DefSU = V2SU.SU;
491     // Ignore additional defs of the same lanes in one instruction. This can
492     // happen because lanemasks are shared for targets with too many
493     // subregisters. We also use some representration tricks/hacks where we
494     // add super-register defs/uses, to imply that although we only access parts
495     // of the reg we care about the full one.
496     if (DefSU == SU)
497       continue;
498     SDep Dep(SU, SDep::Output, Reg);
499     Dep.setLatency(
500       SchedModel.computeOutputLatency(MI, OperIdx, DefSU->getInstr()));
501     DefSU->addPred(Dep);
502
503     // Update current definition. This can get tricky if the def was about a
504     // bigger lanemask before. We then have to shrink it and create a new
505     // VReg2SUnit for the non-overlapping part.
506     LaneBitmask OverlapMask = V2SU.LaneMask & LaneMask;
507     LaneBitmask NonOverlapMask = V2SU.LaneMask & ~LaneMask;
508     V2SU.SU = SU;
509     V2SU.LaneMask = OverlapMask;
510     if (NonOverlapMask.any())
511       CurrentVRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, NonOverlapMask, DefSU));
512   }
513   // If there was no CurrentVRegDefs entry for some lanes yet, create one.
514   if (LaneMask.any())
515     CurrentVRegDefs.insert(VReg2SUnit(Reg, LaneMask, SU));
516 }
517
518 /// addVRegUseDeps - Add a register data dependency if the instruction that
519 /// defines the virtual register used at OperIdx is mapped to an SUnit. Add a
520 /// register antidependency from this SUnit to instructions that occur later in
521 /// the same scheduling region if they write the virtual register.
522 ///
523 /// TODO: Handle ExitSU "uses" properly.
524 void ScheduleDAGInstrs::addVRegUseDeps(SUnit *SU, unsigned OperIdx) {
525   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
526   const MachineOperand &MO = MI->getOperand(OperIdx);
527   unsigned Reg = MO.getReg();
528
529   // Remember the use. Data dependencies will be added when we find the def.
530   LaneBitmask LaneMask = TrackLaneMasks ? getLaneMaskForMO(MO)
531                                         : LaneBitmask::getAll();
532   CurrentVRegUses.insert(VReg2SUnitOperIdx(Reg, LaneMask, OperIdx, SU));
533
534   // Add antidependences to the following defs of the vreg.
535   for (VReg2SUnit &V2SU : make_range(CurrentVRegDefs.find(Reg),
536                                      CurrentVRegDefs.end())) {
537     // Ignore defs for unrelated lanes.
538     LaneBitmask PrevDefLaneMask = V2SU.LaneMask;
539     if ((PrevDefLaneMask & LaneMask).none())
540       continue;
541     if (V2SU.SU == SU)
542       continue;
543
544     V2SU.SU->addPred(SDep(SU, SDep::Anti, Reg));
545   }
546 }
547
548 /// Return true if MI is an instruction we are unable to reason about
549 /// (like a call or something with unmodeled side effects).
550 static inline bool isGlobalMemoryObject(AliasAnalysis *AA, MachineInstr *MI) {
551   return MI->isCall() || MI->hasUnmodeledSideEffects() ||
552          (MI->hasOrderedMemoryRef() && !MI->isDereferenceableInvariantLoad(AA));
553 }
554
555 /// This returns true if the two MIs need a chain edge between them.
556 /// This is called on normal stores and loads.
557 static bool MIsNeedChainEdge(AliasAnalysis *AA, const MachineFrameInfo *MFI,
558                              const DataLayout &DL, MachineInstr *MIa,
559                              MachineInstr *MIb) {
560   const MachineFunction *MF = MIa->getParent()->getParent();
561   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
562
563   assert ((MIa->mayStore() || MIb->mayStore()) &&
564           "Dependency checked between two loads");
565
566   // Let the target decide if memory accesses cannot possibly overlap.
567   if (TII->areMemAccessesTriviallyDisjoint(*MIa, *MIb, AA))
568     return false;
569
570   // To this point analysis is generic. From here on we do need AA.
571   if (!AA)
572     return true;
573
574   // FIXME: Need to handle multiple memory operands to support all targets.
575   if (!MIa->hasOneMemOperand() || !MIb->hasOneMemOperand())
576     return true;
577
578   MachineMemOperand *MMOa = *MIa->memoperands_begin();
579   MachineMemOperand *MMOb = *MIb->memoperands_begin();
580
581   if (!MMOa->getValue() || !MMOb->getValue())
582     return true;
583
584   // The following interface to AA is fashioned after DAGCombiner::isAlias
585   // and operates with MachineMemOperand offset with some important
586   // assumptions:
587   //   - LLVM fundamentally assumes flat address spaces.
588   //   - MachineOperand offset can *only* result from legalization and
589   //     cannot affect queries other than the trivial case of overlap
590   //     checking.
591   //   - These offsets never wrap and never step outside
592   //     of allocated objects.
593   //   - There should never be any negative offsets here.
594   //
595   // FIXME: Modify API to hide this math from "user"
596   // FIXME: Even before we go to AA we can reason locally about some
597   // memory objects. It can save compile time, and possibly catch some
598   // corner cases not currently covered.
599
600   assert ((MMOa->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
601   assert ((MMOb->getOffset() >= 0) && "Negative MachineMemOperand offset");
602
603   int64_t MinOffset = std::min(MMOa->getOffset(), MMOb->getOffset());
604   int64_t Overlapa = MMOa->getSize() + MMOa->getOffset() - MinOffset;
605   int64_t Overlapb = MMOb->getSize() + MMOb->getOffset() - MinOffset;
606
607   AliasResult AAResult =
608       AA->alias(MemoryLocation(MMOa->getValue(), Overlapa,
609                                UseTBAA ? MMOa->getAAInfo() : AAMDNodes()),
610                 MemoryLocation(MMOb->getValue(), Overlapb,
611                                UseTBAA ? MMOb->getAAInfo() : AAMDNodes()));
612
613   return (AAResult != NoAlias);
614 }
615
616 /// Check whether two objects need a chain edge and add it if needed.
617 void ScheduleDAGInstrs::addChainDependency (SUnit *SUa, SUnit *SUb,
618                                             unsigned Latency) {
619   if (MIsNeedChainEdge(AAForDep, &MFI, MF.getDataLayout(), SUa->getInstr(),
620                        SUb->getInstr())) {
621     SDep Dep(SUa, SDep::MayAliasMem);
622     Dep.setLatency(Latency);
623     SUb->addPred(Dep);
624   }
625 }
626
627 /// Create an SUnit for each real instruction, numbered in top-down topological
628 /// order. The instruction order A < B, implies that no edge exists from B to A.
629 ///
630 /// Map each real instruction to its SUnit.
631 ///
632 /// After initSUnits, the SUnits vector cannot be resized and the scheduler may
633 /// hang onto SUnit pointers. We may relax this in the future by using SUnit IDs
634 /// instead of pointers.
635 ///
636 /// MachineScheduler relies on initSUnits numbering the nodes by their order in
637 /// the original instruction list.
638 void ScheduleDAGInstrs::initSUnits() {
639   // We'll be allocating one SUnit for each real instruction in the region,
640   // which is contained within a basic block.
641   SUnits.reserve(NumRegionInstrs);
642
643   for (MachineInstr &MI : llvm::make_range(RegionBegin, RegionEnd)) {
644     if (MI.isDebugValue())
645       continue;
646
647     SUnit *SU = newSUnit(&MI);
648     MISUnitMap[&MI] = SU;
649
650     SU->isCall = MI.isCall();
651     SU->isCommutable = MI.isCommutable();
652
653     // Assign the Latency field of SU using target-provided information.
654     SU->Latency = SchedModel.computeInstrLatency(SU->getInstr());
655
656     // If this SUnit uses a reserved or unbuffered resource, mark it as such.
657     //
658     // Reserved resources block an instruction from issuing and stall the
659     // entire pipeline. These are identified by BufferSize=0.
660     //
661     // Unbuffered resources prevent execution of subsequent instructions that
662     // require the same resources. This is used for in-order execution pipelines
663     // within an out-of-order core. These are identified by BufferSize=1.
664     if (SchedModel.hasInstrSchedModel()) {
665       const MCSchedClassDesc *SC = getSchedClass(SU);
666       for (const MCWriteProcResEntry &PRE :
667            make_range(SchedModel.getWriteProcResBegin(SC),
668                       SchedModel.getWriteProcResEnd(SC))) {
669         switch (SchedModel.getProcResource(PRE.ProcResourceIdx)->BufferSize) {
670         case 0:
671           SU->hasReservedResource = true;
672           break;
673         case 1:
674           SU->isUnbuffered = true;
675           break;
676         default:
677           break;
678         }
679       }
680     }
681   }
682 }
683
684 class ScheduleDAGInstrs::Value2SUsMap : public MapVector<ValueType, SUList> {
685
686   /// Current total number of SUs in map.
687   unsigned NumNodes;
688
689   /// 1 for loads, 0 for stores. (see comment in SUList)
690   unsigned TrueMemOrderLatency;
691 public:
692
693   Value2SUsMap(unsigned lat = 0) : NumNodes(0), TrueMemOrderLatency(lat) {}
694
695   /// To keep NumNodes up to date, insert() is used instead of
696   /// this operator w/ push_back().
697   ValueType &operator[](const SUList &Key) {
698     llvm_unreachable("Don't use. Use insert() instead."); };
699
700   /// Add SU to the SUList of V. If Map grows huge, reduce its size
701   /// by calling reduce().
702   void inline insert(SUnit *SU, ValueType V) {
703     MapVector::operator[](V).push_back(SU);
704     NumNodes++;
705   }
706
707   /// Clears the list of SUs mapped to V.
708   void inline clearList(ValueType V) {
709     iterator Itr = find(V);
710     if (Itr != end()) {
711       assert (NumNodes >= Itr->second.size());
712       NumNodes -= Itr->second.size();
713
714       Itr->second.clear();
715     }
716   }
717
718   /// Clears map from all contents.
719   void clear() {
720     MapVector<ValueType, SUList>::clear();
721     NumNodes = 0;
722   }
723
724   unsigned inline size() const { return NumNodes; }
725
726   /// Count the number of SUs in this map after a reduction.
727   void reComputeSize(void) {
728     NumNodes = 0;
729     for (auto &I : *this)
730       NumNodes += I.second.size();
731   }
732
733   unsigned inline getTrueMemOrderLatency() const {
734     return TrueMemOrderLatency;
735   }
736
737   void dump();
738 };
739
740 void ScheduleDAGInstrs::addChainDependencies(SUnit *SU,
741                                              Value2SUsMap &Val2SUsMap) {
742   for (auto &I : Val2SUsMap)
743     addChainDependencies(SU, I.second,
744                          Val2SUsMap.getTrueMemOrderLatency());
745 }
746
747 void ScheduleDAGInstrs::addChainDependencies(SUnit *SU,
748                                              Value2SUsMap &Val2SUsMap,
749                                              ValueType V) {
750   Value2SUsMap::iterator Itr = Val2SUsMap.find(V);
751   if (Itr != Val2SUsMap.end())
752     addChainDependencies(SU, Itr->second,
753                          Val2SUsMap.getTrueMemOrderLatency());
754 }
755
756 void ScheduleDAGInstrs::addBarrierChain(Value2SUsMap &map) {
757   assert (BarrierChain != nullptr);
758
759   for (auto &I : map) {
760     SUList &sus = I.second;
761     for (auto *SU : sus)
762       SU->addPredBarrier(BarrierChain);
763   }
764   map.clear();
765 }
766
767 void ScheduleDAGInstrs::insertBarrierChain(Value2SUsMap &map) {
768   assert (BarrierChain != nullptr);
769
770   // Go through all lists of SUs.
771   for (Value2SUsMap::iterator I = map.begin(), EE = map.end(); I != EE;) {
772     Value2SUsMap::iterator CurrItr = I++;
773     SUList &sus = CurrItr->second;
774     SUList::iterator SUItr = sus.begin(), SUEE = sus.end();
775     for (; SUItr != SUEE; ++SUItr) {
776       // Stop on BarrierChain or any instruction above it.
777       if ((*SUItr)->NodeNum <= BarrierChain->NodeNum)
778         break;
779
780       (*SUItr)->addPredBarrier(BarrierChain);
781     }
782
783     // Remove also the BarrierChain from list if present.
784     if (SUItr != SUEE && *SUItr == BarrierChain)
785       SUItr++;
786
787     // Remove all SUs that are now successors of BarrierChain.
788     if (SUItr != sus.begin())
789       sus.erase(sus.begin(), SUItr);
790   }
791
792   // Remove all entries with empty su lists.
793   map.remove_if([&](std::pair<ValueType, SUList> &mapEntry) {
794       return (mapEntry.second.empty()); });
795
796   // Recompute the size of the map (NumNodes).
797   map.reComputeSize();
798 }
799
800 /// If RegPressure is non-null, compute register pressure as a side effect. The
801 /// DAG builder is an efficient place to do it because it already visits
802 /// operands.
803 void ScheduleDAGInstrs::buildSchedGraph(AliasAnalysis *AA,
804                                         RegPressureTracker *RPTracker,
805                                         PressureDiffs *PDiffs,
806                                         LiveIntervals *LIS,
807                                         bool TrackLaneMasks) {
808   const TargetSubtargetInfo &ST = MF.getSubtarget();
809   bool UseAA = EnableAASchedMI.getNumOccurrences() > 0 ? EnableAASchedMI
810                                                        : ST.useAA();
811   AAForDep = UseAA ? AA : nullptr;
812
813   BarrierChain = nullptr;
814
815   this->TrackLaneMasks = TrackLaneMasks;
816   MISUnitMap.clear();
817   ScheduleDAG::clearDAG();
818
819   // Create an SUnit for each real instruction.
820   initSUnits();
821
822   if (PDiffs)
823     PDiffs->init(SUnits.size());
824
825   // We build scheduling units by walking a block's instruction list
826   // from bottom to top.
827
828   // Each MIs' memory operand(s) is analyzed to a list of underlying
829   // objects. The SU is then inserted in the SUList(s) mapped from the
830   // Value(s). Each Value thus gets mapped to lists of SUs depending
831   // on it, stores and loads kept separately. Two SUs are trivially
832   // non-aliasing if they both depend on only identified Values and do
833   // not share any common Value.
834   Value2SUsMap Stores, Loads(1 /*TrueMemOrderLatency*/);
835
836   // Certain memory accesses are known to not alias any SU in Stores
837   // or Loads, and have therefore their own 'NonAlias'
838   // domain. E.g. spill / reload instructions never alias LLVM I/R
839   // Values. It would be nice to assume that this type of memory
840   // accesses always have a proper memory operand modelling, and are
841   // therefore never unanalyzable, but this is conservatively not
842   // done.
843   Value2SUsMap NonAliasStores, NonAliasLoads(1 /*TrueMemOrderLatency*/);
844
845   // Remove any stale debug info; sometimes BuildSchedGraph is called again
846   // without emitting the info from the previous call.
847   DbgValues.clear();
848   FirstDbgValue = nullptr;
849
850   assert(Defs.empty() && Uses.empty() &&
851          "Only BuildGraph should update Defs/Uses");
852   Defs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
853   Uses.setUniverse(TRI->getNumRegs());
854
855   assert(CurrentVRegDefs.empty() && "nobody else should use CurrentVRegDefs");
856   assert(CurrentVRegUses.empty() && "nobody else should use CurrentVRegUses");
857   unsigned NumVirtRegs = MRI.getNumVirtRegs();
858   CurrentVRegDefs.setUniverse(NumVirtRegs);
859   CurrentVRegUses.setUniverse(NumVirtRegs);
860
861   // Model data dependencies between instructions being scheduled and the
862   // ExitSU.
863   addSchedBarrierDeps();
864
865   // Walk the list of instructions, from bottom moving up.
866   MachineInstr *DbgMI = nullptr;
867   for (MachineBasicBlock::iterator MII = RegionEnd, MIE = RegionBegin;
868        MII != MIE; --MII) {
869     MachineInstr &MI = *std::prev(MII);
870     if (DbgMI) {
871       DbgValues.push_back(std::make_pair(DbgMI, &MI));
872       DbgMI = nullptr;
873     }
874
875     if (MI.isDebugValue()) {
876       DbgMI = &MI;
877       continue;
878     }
879     SUnit *SU = MISUnitMap[&MI];
880     assert(SU && "No SUnit mapped to this MI");
881
882     if (RPTracker) {
883       RegisterOperands RegOpers;
884       RegOpers.collect(MI, *TRI, MRI, TrackLaneMasks, false);
885       if (TrackLaneMasks) {
886         SlotIndex SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
887         RegOpers.adjustLaneLiveness(*LIS, MRI, SlotIdx);
888       }
889       if (PDiffs != nullptr)
890         PDiffs->addInstruction(SU->NodeNum, RegOpers, MRI);
891
892       RPTracker->recedeSkipDebugValues();
893       assert(&*RPTracker->getPos() == &MI && "RPTracker in sync");
894       RPTracker->recede(RegOpers);
895     }
896
897     assert(
898         (CanHandleTerminators || (!MI.isTerminator() && !MI.isPosition())) &&
899         "Cannot schedule terminators or labels!");
900
901     // Add register-based dependencies (data, anti, and output).
902     // For some instructions (calls, returns, inline-asm, etc.) there can
903     // be explicit uses and implicit defs, in which case the use will appear
904     // on the operand list before the def. Do two passes over the operand
905     // list to make sure that defs are processed before any uses.
906     bool HasVRegDef = false;
907     for (unsigned j = 0, n = MI.getNumOperands(); j != n; ++j) {
908       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(j);
909       if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
910         continue;
911       unsigned Reg = MO.getReg();
912       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
913         addPhysRegDeps(SU, j);
914       } else if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
915         HasVRegDef = true;
916         addVRegDefDeps(SU, j);
917       }
918     }
919     // Now process all uses.
920     for (unsigned j = 0, n = MI.getNumOperands(); j != n; ++j) {
921       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(j);
922       // Only look at use operands.
923       // We do not need to check for MO.readsReg() here because subsequent
924       // subregister defs will get output dependence edges and need no
925       // additional use dependencies.
926       if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
927         continue;
928       unsigned Reg = MO.getReg();
929       if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg)) {
930         addPhysRegDeps(SU, j);
931       } else if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && MO.readsReg()) {
932         addVRegUseDeps(SU, j);
933       }
934     }
935
936     // If we haven't seen any uses in this scheduling region, create a
937     // dependence edge to ExitSU to model the live-out latency. This is required
938     // for vreg defs with no in-region use, and prefetches with no vreg def.
939     //
940     // FIXME: NumDataSuccs would be more precise than NumSuccs here. This
941     // check currently relies on being called before adding chain deps.
942     if (SU->NumSuccs == 0 && SU->Latency > 1 && (HasVRegDef || MI.mayLoad())) {
943       SDep Dep(SU, SDep::Artificial);
944       Dep.setLatency(SU->Latency - 1);
945       ExitSU.addPred(Dep);
946     }
947
948     // Add memory dependencies (Note: isStoreToStackSlot and
949     // isLoadFromStackSLot are not usable after stack slots are lowered to
950     // actual addresses).
951
952     // This is a barrier event that acts as a pivotal node in the DAG.
953     if (isGlobalMemoryObject(AA, &MI)) {
954
955       // Become the barrier chain.
956       if (BarrierChain)
957         BarrierChain->addPredBarrier(SU);
958       BarrierChain = SU;
959
960       DEBUG(dbgs() << "Global memory object and new barrier chain: SU("
961             << BarrierChain->NodeNum << ").\n";);
962
963       // Add dependencies against everything below it and clear maps.
964       addBarrierChain(Stores);
965       addBarrierChain(Loads);
966       addBarrierChain(NonAliasStores);
967       addBarrierChain(NonAliasLoads);
968
969       continue;
970     }
971
972     // If it's not a store or a variant load, we're done.
973     if (!MI.mayStore() &&
974         !(MI.mayLoad() && !MI.isDereferenceableInvariantLoad(AA)))
975       continue;
976
977     // Always add dependecy edge to BarrierChain if present.
978     if (BarrierChain)
979       BarrierChain->addPredBarrier(SU);
980
981     // Find the underlying objects for MI. The Objs vector is either
982     // empty, or filled with the Values of memory locations which this
983     // SU depends on. An empty vector means the memory location is
984     // unknown, and may alias anything.
985     UnderlyingObjectsVector Objs;
986     getUnderlyingObjectsForInstr(&MI, MFI, Objs, MF.getDataLayout());
987
988     if (MI.mayStore()) {
989       if (Objs.empty()) {
990         // An unknown store depends on all stores and loads.
991         addChainDependencies(SU, Stores);
992         addChainDependencies(SU, NonAliasStores);
993         addChainDependencies(SU, Loads);
994         addChainDependencies(SU, NonAliasLoads);
995
996         // Map this store to 'UnknownValue'.
997         Stores.insert(SU, UnknownValue);
998       } else {
999         // Add precise dependencies against all previously seen memory
1000         // accesses mapped to the same Value(s).
1001         for (const UnderlyingObject &UnderlObj : Objs) {
1002           ValueType V = UnderlObj.getValue();
1003           bool ThisMayAlias = UnderlObj.mayAlias();
1004
1005           // Add dependencies to previous stores and loads mapped to V.
1006           addChainDependencies(SU, (ThisMayAlias ? Stores : NonAliasStores), V);
1007           addChainDependencies(SU, (ThisMayAlias ? Loads : NonAliasLoads), V);
1008         }
1009         // Update the store map after all chains have been added to avoid adding
1010         // self-loop edge if multiple underlying objects are present.
1011         for (const UnderlyingObject &UnderlObj : Objs) {
1012           ValueType V = UnderlObj.getValue();
1013           bool ThisMayAlias = UnderlObj.mayAlias();
1014
1015           // Map this store to V.
1016           (ThisMayAlias ? Stores : NonAliasStores).insert(SU, V);
1017         }
1018         // The store may have dependencies to unanalyzable loads and
1019         // stores.
1020         addChainDependencies(SU, Loads, UnknownValue);
1021         addChainDependencies(SU, Stores, UnknownValue);
1022       }
1023     } else { // SU is a load.
1024       if (Objs.empty()) {
1025         // An unknown load depends on all stores.
1026         addChainDependencies(SU, Stores);
1027         addChainDependencies(SU, NonAliasStores);
1028
1029         Loads.insert(SU, UnknownValue);
1030       } else {
1031         for (const UnderlyingObject &UnderlObj : Objs) {
1032           ValueType V = UnderlObj.getValue();
1033           bool ThisMayAlias = UnderlObj.mayAlias();
1034
1035           // Add precise dependencies against all previously seen stores
1036           // mapping to the same Value(s).
1037           addChainDependencies(SU, (ThisMayAlias ? Stores : NonAliasStores), V);
1038
1039           // Map this load to V.
1040           (ThisMayAlias ? Loads : NonAliasLoads).insert(SU, V);
1041         }
1042         // The load may have dependencies to unanalyzable stores.
1043         addChainDependencies(SU, Stores, UnknownValue);
1044       }
1045     }
1046
1047     // Reduce maps if they grow huge.
1048     if (Stores.size() + Loads.size() >= HugeRegion) {
1049       DEBUG(dbgs() << "Reducing Stores and Loads maps.\n";);
1050       reduceHugeMemNodeMaps(Stores, Loads, getReductionSize());
1051     }
1052     if (NonAliasStores.size() + NonAliasLoads.size() >= HugeRegion) {
1053       DEBUG(dbgs() << "Reducing NonAliasStores and NonAliasLoads maps.\n";);
1054       reduceHugeMemNodeMaps(NonAliasStores, NonAliasLoads, getReductionSize());
1055     }
1056   }
1057
1058   if (DbgMI)
1059     FirstDbgValue = DbgMI;
1060
1061   Defs.clear();
1062   Uses.clear();
1063   CurrentVRegDefs.clear();
1064   CurrentVRegUses.clear();
1065 }
1066
1067 raw_ostream &llvm::operator<<(raw_ostream &OS, const PseudoSourceValue* PSV) {
1068   PSV->printCustom(OS);
1069   return OS;
1070 }
1071
1072 void ScheduleDAGInstrs::Value2SUsMap::dump() {
1073   for (auto &Itr : *this) {
1074     if (Itr.first.is<const Value*>()) {
1075       const Value *V = Itr.first.get<const Value*>();
1076       if (isa<UndefValue>(V))
1077         dbgs() << "Unknown";
1078       else
1079         V->printAsOperand(dbgs());
1080     }
1081     else if (Itr.first.is<const PseudoSourceValue*>())
1082       dbgs() <<  Itr.first.get<const PseudoSourceValue*>();
1083     else
1084       llvm_unreachable("Unknown Value type.");
1085
1086     dbgs() << " : ";
1087     dumpSUList(Itr.second);
1088   }
1089 }
1090
1091 /// Reduce maps in FIFO order, by N SUs. This is better than turning
1092 /// every Nth memory SU into BarrierChain in buildSchedGraph(), since
1093 /// it avoids unnecessary edges between seen SUs above the new
1094 /// BarrierChain, and those below it.
1095 void ScheduleDAGInstrs::reduceHugeMemNodeMaps(Value2SUsMap &stores,
1096                                               Value2SUsMap &loads, unsigned N) {
1097   DEBUG(dbgs() << "Before reduction:\nStoring SUnits:\n";
1098         stores.dump();
1099         dbgs() << "Loading SUnits:\n";
1100         loads.dump());
1101
1102   // Insert all SU's NodeNums into a vector and sort it.
1103   std::vector<unsigned> NodeNums;
1104   NodeNums.reserve(stores.size() + loads.size());
1105   for (auto &I : stores)
1106     for (auto *SU : I.second)
1107       NodeNums.push_back(SU->NodeNum);
1108   for (auto &I : loads)
1109     for (auto *SU : I.second)
1110       NodeNums.push_back(SU->NodeNum);
1111   std::sort(NodeNums.begin(), NodeNums.end());
1112
1113   // The N last elements in NodeNums will be removed, and the SU with
1114   // the lowest NodeNum of them will become the new BarrierChain to
1115   // let the not yet seen SUs have a dependency to the removed SUs.
1116   assert (N <= NodeNums.size());
1117   SUnit *newBarrierChain = &SUnits[*(NodeNums.end() - N)];
1118   if (BarrierChain) {
1119     // The aliasing and non-aliasing maps reduce independently of each
1120     // other, but share a common BarrierChain. Check if the
1121     // newBarrierChain is above the former one. If it is not, it may
1122     // introduce a loop to use newBarrierChain, so keep the old one.
1123     if (newBarrierChain->NodeNum < BarrierChain->NodeNum) {
1124       BarrierChain->addPredBarrier(newBarrierChain);
1125       BarrierChain = newBarrierChain;
1126       DEBUG(dbgs() << "Inserting new barrier chain: SU("
1127             << BarrierChain->NodeNum << ").\n";);
1128     }
1129     else
1130       DEBUG(dbgs() << "Keeping old barrier chain: SU("
1131             << BarrierChain->NodeNum << ").\n";);
1132   }
1133   else
1134     BarrierChain = newBarrierChain;
1135
1136   insertBarrierChain(stores);
1137   insertBarrierChain(loads);
1138
1139   DEBUG(dbgs() << "After reduction:\nStoring SUnits:\n";
1140         stores.dump();
1141         dbgs() << "Loading SUnits:\n";
1142         loads.dump());
1143 }
1144
1145 /// \brief Initialize register live-range state for updating kills.
1146 void ScheduleDAGInstrs::startBlockForKills(MachineBasicBlock *BB) {
1147   // Start with no live registers.
1148   LiveRegs.reset();
1149
1150   // Examine the live-in regs of all successors.
1151   for (const MachineBasicBlock *Succ : BB->successors()) {
1152     for (const auto &LI : Succ->liveins()) {
1153       // Repeat, for reg and all subregs.
1154       for (MCSubRegIterator SubRegs(LI.PhysReg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1155            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1156         LiveRegs.set(*SubRegs);
1157     }
1158   }
1159 }
1160
1161 /// \brief If we change a kill flag on the bundle instruction implicit register
1162 /// operands, then we also need to propagate that to any instructions inside
1163 /// the bundle which had the same kill state.
1164 static void toggleBundleKillFlag(MachineInstr *MI, unsigned Reg,
1165                                  bool NewKillState,
1166                                  const TargetRegisterInfo *TRI) {
1167   if (MI->getOpcode() != TargetOpcode::BUNDLE)
1168     return;
1169
1170   // Walk backwards from the last instruction in the bundle to the first.
1171   // Once we set a kill flag on an instruction, we bail out, as otherwise we
1172   // might set it on too many operands.  We will clear as many flags as we
1173   // can though.
1174   MachineBasicBlock::instr_iterator Begin = MI->getIterator();
1175   MachineBasicBlock::instr_iterator End = getBundleEnd(Begin);
1176   while (Begin != End) {
1177     if (NewKillState) {
1178       if ((--End)->addRegisterKilled(Reg, TRI, /* addIfNotFound= */ false))
1179          return;
1180     } else
1181         (--End)->clearRegisterKills(Reg, TRI);
1182   }
1183 }
1184
1185 bool ScheduleDAGInstrs::toggleKillFlag(MachineInstr *MI, MachineOperand &MO) {
1186   // Setting kill flag...
1187   if (!MO.isKill()) {
1188     MO.setIsKill(true);
1189     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), true, TRI);
1190     return false;
1191   }
1192
1193   // If MO itself is live, clear the kill flag...
1194   if (LiveRegs.test(MO.getReg())) {
1195     MO.setIsKill(false);
1196     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), false, TRI);
1197     return false;
1198   }
1199
1200   // If any subreg of MO is live, then create an imp-def for that
1201   // subreg and keep MO marked as killed.
1202   MO.setIsKill(false);
1203   toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), false, TRI);
1204   bool AllDead = true;
1205   const unsigned SuperReg = MO.getReg();
1206   MachineInstrBuilder MIB(MF, MI);
1207   for (MCSubRegIterator SubRegs(SuperReg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1208     if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1209       MIB.addReg(*SubRegs, RegState::ImplicitDefine);
1210       AllDead = false;
1211     }
1212   }
1213
1214   if(AllDead) {
1215     MO.setIsKill(true);
1216     toggleBundleKillFlag(MI, MO.getReg(), true, TRI);
1217   }
1218   return false;
1219 }
1220
1221 // FIXME: Reuse the LivePhysRegs utility for this.
1222 void ScheduleDAGInstrs::fixupKills(MachineBasicBlock *MBB) {
1223   DEBUG(dbgs() << "Fixup kills for BB#" << MBB->getNumber() << '\n');
1224
1225   LiveRegs.resize(TRI->getNumRegs());
1226   BitVector killedRegs(TRI->getNumRegs());
1227
1228   startBlockForKills(MBB);
1229
1230   // Examine block from end to start...
1231   unsigned Count = MBB->size();
1232   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB->end(), E = MBB->begin();
1233        I != E; --Count) {
1234     MachineInstr &MI = *--I;
1235     if (MI.isDebugValue())
1236       continue;
1237
1238     // Update liveness.  Registers that are defed but not used in this
1239     // instruction are now dead. Mark register and all subregs as they
1240     // are completely defined.
1241     for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1242       MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
1243       if (MO.isRegMask())
1244         LiveRegs.clearBitsNotInMask(MO.getRegMask());
1245       if (!MO.isReg()) continue;
1246       unsigned Reg = MO.getReg();
1247       if (Reg == 0) continue;
1248       if (!MO.isDef()) continue;
1249       // Ignore two-addr defs.
1250       if (MI.isRegTiedToUseOperand(i)) continue;
1251
1252       // Repeat for reg and all subregs.
1253       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1254            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1255         LiveRegs.reset(*SubRegs);
1256     }
1257
1258     // Examine all used registers and set/clear kill flag. When a
1259     // register is used multiple times we only set the kill flag on
1260     // the first use. Don't set kill flags on undef operands.
1261     killedRegs.reset();
1262
1263     // toggleKillFlag can append new operands (implicit defs), so using
1264     // a range-based loop is not safe. The new operands will be appended
1265     // at the end of the operand list and they don't need to be visited,
1266     // so iterating until the currently last operand is ok.
1267     for (unsigned i = 0, e = MI.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1268       MachineOperand &MO = MI.getOperand(i);
1269       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1270       unsigned Reg = MO.getReg();
1271       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1272
1273       bool kill = false;
1274       if (!killedRegs.test(Reg)) {
1275         kill = true;
1276         // A register is not killed if any subregs are live...
1277         for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
1278           if (LiveRegs.test(*SubRegs)) {
1279             kill = false;
1280             break;
1281           }
1282         }
1283
1284         // If subreg is not live, then register is killed if it became
1285         // live in this instruction
1286         if (kill)
1287           kill = !LiveRegs.test(Reg);
1288       }
1289
1290       if (MO.isKill() != kill) {
1291         DEBUG(dbgs() << "Fixing " << MO << " in ");
1292         toggleKillFlag(&MI, MO);
1293         DEBUG(MI.dump());
1294         DEBUG({
1295           if (MI.getOpcode() == TargetOpcode::BUNDLE) {
1296             MachineBasicBlock::instr_iterator Begin = MI.getIterator();
1297             MachineBasicBlock::instr_iterator End = getBundleEnd(Begin);
1298             while (++Begin != End)
1299               DEBUG(Begin->dump());
1300           }
1301         });
1302       }
1303
1304       killedRegs.set(Reg);
1305     }
1306
1307     // Mark any used register (that is not using undef) and subregs as
1308     // now live...
1309     for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
1310       if (!MO.isReg() || !MO.isUse() || MO.isUndef()) continue;
1311       unsigned Reg = MO.getReg();
1312       if ((Reg == 0) || MRI.isReserved(Reg)) continue;
1313
1314       for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, TRI, /*IncludeSelf=*/true);
1315            SubRegs.isValid(); ++SubRegs)
1316         LiveRegs.set(*SubRegs);
1317     }
1318   }
1319 }
1320
1321 void ScheduleDAGInstrs::dumpNode(const SUnit *SU) const {
1322 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1323   SU->getInstr()->dump();
1324 #endif
1325 }
1326
1327 std::string ScheduleDAGInstrs::getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const {
1328   std::string s;
1329   raw_string_ostream oss(s);
1330   if (SU == &EntrySU)
1331     oss << "<entry>";
1332   else if (SU == &ExitSU)
1333     oss << "<exit>";
1334   else
1335     SU->getInstr()->print(oss, /*SkipOpers=*/true);
1336   return oss.str();
1337 }
1338
1339 /// Return the basic block label. It is not necessarilly unique because a block
1340 /// contains multiple scheduling regions. But it is fine for visualization.
1341 std::string ScheduleDAGInstrs::getDAGName() const {
1342   return "dag." + BB->getFullName();
1343 }
1344
1345 //===----------------------------------------------------------------------===//
1346 // SchedDFSResult Implementation
1347 //===----------------------------------------------------------------------===//
1348
1349 namespace llvm {
1350 /// \brief Internal state used to compute SchedDFSResult.
1351 class SchedDFSImpl {
1352   SchedDFSResult &R;
1353
1354   /// Join DAG nodes into equivalence classes by their subtree.
1355   IntEqClasses SubtreeClasses;
1356   /// List PredSU, SuccSU pairs that represent data edges between subtrees.
1357   std::vector<std::pair<const SUnit*, const SUnit*> > ConnectionPairs;
1358
1359   struct RootData {
1360     unsigned NodeID;
1361     unsigned ParentNodeID;  // Parent node (member of the parent subtree).
1362     unsigned SubInstrCount; // Instr count in this tree only, not children.
1363
1364     RootData(unsigned id): NodeID(id),
1365                            ParentNodeID(SchedDFSResult::InvalidSubtreeID),
1366                            SubInstrCount(0) {}
1367
1368     unsigned getSparseSetIndex() const { return NodeID; }
1369   };
1370
1371   SparseSet<RootData> RootSet;
1372
1373 public:
1374   SchedDFSImpl(SchedDFSResult &r): R(r), SubtreeClasses(R.DFSNodeData.size()) {
1375     RootSet.setUniverse(R.DFSNodeData.size());
1376   }
1377
1378   /// Return true if this node been visited by the DFS traversal.
1379   ///
1380   /// During visitPostorderNode the Node's SubtreeID is assigned to the Node
1381   /// ID. Later, SubtreeID is updated but remains valid.
1382   bool isVisited(const SUnit *SU) const {
1383     return R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID
1384       != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID;
1385   }
1386
1387   /// Initialize this node's instruction count. We don't need to flag the node
1388   /// visited until visitPostorder because the DAG cannot have cycles.
1389   void visitPreorder(const SUnit *SU) {
1390     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount =
1391       SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1392   }
1393
1394   /// Called once for each node after all predecessors are visited. Revisit this
1395   /// node's predecessors and potentially join them now that we know the ILP of
1396   /// the other predecessors.
1397   void visitPostorderNode(const SUnit *SU) {
1398     // Mark this node as the root of a subtree. It may be joined with its
1399     // successors later.
1400     R.DFSNodeData[SU->NodeNum].SubtreeID = SU->NodeNum;
1401     RootData RData(SU->NodeNum);
1402     RData.SubInstrCount = SU->getInstr()->isTransient() ? 0 : 1;
1403
1404     // If any predecessors are still in their own subtree, they either cannot be
1405     // joined or are large enough to remain separate. If this parent node's
1406     // total instruction count is not greater than a child subtree by at least
1407     // the subtree limit, then try to join it now since splitting subtrees is
1408     // only useful if multiple high-pressure paths are possible.
1409     unsigned InstrCount = R.DFSNodeData[SU->NodeNum].InstrCount;
1410     for (const SDep &PredDep : SU->Preds) {
1411       if (PredDep.getKind() != SDep::Data)
1412         continue;
1413       unsigned PredNum = PredDep.getSUnit()->NodeNum;
1414       if ((InstrCount - R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount) < R.SubtreeLimit)
1415         joinPredSubtree(PredDep, SU, /*CheckLimit=*/false);
1416
1417       // Either link or merge the TreeData entry from the child to the parent.
1418       if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID == PredNum) {
1419         // If the predecessor's parent is invalid, this is a tree edge and the
1420         // current node is the parent.
1421         if (RootSet[PredNum].ParentNodeID == SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1422           RootSet[PredNum].ParentNodeID = SU->NodeNum;
1423       }
1424       else if (RootSet.count(PredNum)) {
1425         // The predecessor is not a root, but is still in the root set. This
1426         // must be the new parent that it was just joined to. Note that
1427         // RootSet[PredNum].ParentNodeID may either be invalid or may still be
1428         // set to the original parent.
1429         RData.SubInstrCount += RootSet[PredNum].SubInstrCount;
1430         RootSet.erase(PredNum);
1431       }
1432     }
1433     RootSet[SU->NodeNum] = RData;
1434   }
1435
1436   /// Called once for each tree edge after calling visitPostOrderNode on the
1437   /// predecessor. Increment the parent node's instruction count and
1438   /// preemptively join this subtree to its parent's if it is small enough.
1439   void visitPostorderEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1440     R.DFSNodeData[Succ->NodeNum].InstrCount
1441       += R.DFSNodeData[PredDep.getSUnit()->NodeNum].InstrCount;
1442     joinPredSubtree(PredDep, Succ);
1443   }
1444
1445   /// Add a connection for cross edges.
1446   void visitCrossEdge(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ) {
1447     ConnectionPairs.push_back(std::make_pair(PredDep.getSUnit(), Succ));
1448   }
1449
1450   /// Set each node's subtree ID to the representative ID and record connections
1451   /// between trees.
1452   void finalize() {
1453     SubtreeClasses.compress();
1454     R.DFSTreeData.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1455     assert(SubtreeClasses.getNumClasses() == RootSet.size()
1456            && "number of roots should match trees");
1457     for (const RootData &Root : RootSet) {
1458       unsigned TreeID = SubtreeClasses[Root.NodeID];
1459       if (Root.ParentNodeID != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID)
1460         R.DFSTreeData[TreeID].ParentTreeID = SubtreeClasses[Root.ParentNodeID];
1461       R.DFSTreeData[TreeID].SubInstrCount = Root.SubInstrCount;
1462       // Note that SubInstrCount may be greater than InstrCount if we joined
1463       // subtrees across a cross edge. InstrCount will be attributed to the
1464       // original parent, while SubInstrCount will be attributed to the joined
1465       // parent.
1466     }
1467     R.SubtreeConnections.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1468     R.SubtreeConnectLevels.resize(SubtreeClasses.getNumClasses());
1469     DEBUG(dbgs() << R.getNumSubtrees() << " subtrees:\n");
1470     for (unsigned Idx = 0, End = R.DFSNodeData.size(); Idx != End; ++Idx) {
1471       R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID = SubtreeClasses[Idx];
1472       DEBUG(dbgs() << "  SU(" << Idx << ") in tree "
1473             << R.DFSNodeData[Idx].SubtreeID << '\n');
1474     }
1475     for (const std::pair<const SUnit*, const SUnit*> &P : ConnectionPairs) {
1476       unsigned PredTree = SubtreeClasses[P.first->NodeNum];
1477       unsigned SuccTree = SubtreeClasses[P.second->NodeNum];
1478       if (PredTree == SuccTree)
1479         continue;
1480       unsigned Depth = P.first->getDepth();
1481       addConnection(PredTree, SuccTree, Depth);
1482       addConnection(SuccTree, PredTree, Depth);
1483     }
1484   }
1485
1486 protected:
1487   /// Join the predecessor subtree with the successor that is its DFS
1488   /// parent. Apply some heuristics before joining.
1489   bool joinPredSubtree(const SDep &PredDep, const SUnit *Succ,
1490                        bool CheckLimit = true) {
1491     assert(PredDep.getKind() == SDep::Data && "Subtrees are for data edges");
1492
1493     // Check if the predecessor is already joined.
1494     const SUnit *PredSU = PredDep.getSUnit();
1495     unsigned PredNum = PredSU->NodeNum;
1496     if (R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID != PredNum)
1497       return false;
1498
1499     // Four is the magic number of successors before a node is considered a
1500     // pinch point.
1501     unsigned NumDataSucs = 0;
1502     for (const SDep &SuccDep : PredSU->Succs) {
1503       if (SuccDep.getKind() == SDep::Data) {
1504         if (++NumDataSucs >= 4)
1505           return false;
1506       }
1507     }
1508     if (CheckLimit && R.DFSNodeData[PredNum].InstrCount > R.SubtreeLimit)
1509       return false;
1510     R.DFSNodeData[PredNum].SubtreeID = Succ->NodeNum;
1511     SubtreeClasses.join(Succ->NodeNum, PredNum);
1512     return true;
1513   }
1514
1515   /// Called by finalize() to record a connection between trees.
1516   void addConnection(unsigned FromTree, unsigned ToTree, unsigned Depth) {
1517     if (!Depth)
1518       return;
1519
1520     do {
1521       SmallVectorImpl<SchedDFSResult::Connection> &Connections =
1522         R.SubtreeConnections[FromTree];
1523       for (SchedDFSResult::Connection &C : Connections) {
1524         if (C.TreeID == ToTree) {
1525           C.Level = std::max(C.Level, Depth);
1526           return;
1527         }
1528       }
1529       Connections.push_back(SchedDFSResult::Connection(ToTree, Depth));
1530       FromTree = R.DFSTreeData[FromTree].ParentTreeID;
1531     } while (FromTree != SchedDFSResult::InvalidSubtreeID);
1532   }
1533 };
1534 } // namespace llvm
1535
1536 namespace {
1537 /// \brief Manage the stack used by a reverse depth-first search over the DAG.
1538 class SchedDAGReverseDFS {
1539   std::vector<std::pair<const SUnit*, SUnit::const_pred_iterator> > DFSStack;
1540 public:
1541   bool isComplete() const { return DFSStack.empty(); }
1542
1543   void follow(const SUnit *SU) {
1544     DFSStack.push_back(std::make_pair(SU, SU->Preds.begin()));
1545   }
1546   void advance() { ++DFSStack.back().second; }
1547
1548   const SDep *backtrack() {
1549     DFSStack.pop_back();
1550     return DFSStack.empty() ? nullptr : std::prev(DFSStack.back().second);
1551   }
1552
1553   const SUnit *getCurr() const { return DFSStack.back().first; }
1554
1555   SUnit::const_pred_iterator getPred() const { return DFSStack.back().second; }
1556
1557   SUnit::const_pred_iterator getPredEnd() const {
1558     return getCurr()->Preds.end();
1559   }
1560 };
1561 } // anonymous
1562
1563 static bool hasDataSucc(const SUnit *SU) {
1564   for (const SDep &SuccDep : SU->Succs) {
1565     if (SuccDep.getKind() == SDep::Data &&
1566         !SuccDep.getSUnit()->isBoundaryNode())
1567       return true;
1568   }
1569   return false;
1570 }
1571
1572 /// Compute an ILP metric for all nodes in the subDAG reachable via depth-first
1573 /// search from this root.
1574 void SchedDFSResult::compute(ArrayRef<SUnit> SUnits) {
1575   if (!IsBottomUp)
1576     llvm_unreachable("Top-down ILP metric is unimplemnted");
1577
1578   SchedDFSImpl Impl(*this);
1579   for (const SUnit &SU : SUnits) {
1580     if (Impl.isVisited(&SU) || hasDataSucc(&SU))
1581       continue;
1582
1583     SchedDAGReverseDFS DFS;
1584     Impl.visitPreorder(&SU);
1585     DFS.follow(&SU);
1586     for (;;) {
1587       // Traverse the leftmost path as far as possible.
1588       while (DFS.getPred() != DFS.getPredEnd()) {
1589         const SDep &PredDep = *DFS.getPred();
1590         DFS.advance();
1591         // Ignore non-data edges.
1592         if (PredDep.getKind() != SDep::Data
1593             || PredDep.getSUnit()->isBoundaryNode()) {
1594           continue;
1595         }
1596         // An already visited edge is a cross edge, assuming an acyclic DAG.
1597         if (Impl.isVisited(PredDep.getSUnit())) {
1598           Impl.visitCrossEdge(PredDep, DFS.getCurr());
1599           continue;
1600         }
1601         Impl.visitPreorder(PredDep.getSUnit());
1602         DFS.follow(PredDep.getSUnit());
1603       }
1604       // Visit the top of the stack in postorder and backtrack.
1605       const SUnit *Child = DFS.getCurr();
1606       const SDep *PredDep = DFS.backtrack();
1607       Impl.visitPostorderNode(Child);
1608       if (PredDep)
1609         Impl.visitPostorderEdge(*PredDep, DFS.getCurr());
1610       if (DFS.isComplete())
1611         break;
1612     }
1613   }
1614   Impl.finalize();
1615 }
1616
1617 /// The root of the given SubtreeID was just scheduled. For all subtrees
1618 /// connected to this tree, record the depth of the connection so that the
1619 /// nearest connected subtrees can be prioritized.
1620 void SchedDFSResult::scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
1621   for (const Connection &C : SubtreeConnections[SubtreeID]) {
1622     SubtreeConnectLevels[C.TreeID] =
1623       std::max(SubtreeConnectLevels[C.TreeID], C.Level);
1624     DEBUG(dbgs() << "  Tree: " << C.TreeID
1625           << " @" << SubtreeConnectLevels[C.TreeID] << '\n');
1626   }
1627 }
1628
1629 LLVM_DUMP_METHOD
1630 void ILPValue::print(raw_ostream &OS) const {
1631   OS << InstrCount << " / " << Length << " = ";
1632   if (!Length)
1633     OS << "BADILP";
1634   else
1635     OS << format("%g", ((double)InstrCount / Length));
1636 }
1637
1638 LLVM_DUMP_METHOD
1639 void ILPValue::dump() const {
1640   dbgs() << *this << '\n';
1641 }
1642
1643 namespace llvm {
1644
1645 LLVM_DUMP_METHOD
1646 raw_ostream &operator<<(raw_ostream &OS, const ILPValue &Val) {
1647   Val.print(OS);
1648   return OS;
1649 }
1650
1651 } // namespace llvm