]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Target/Hexagon/HexagonVLIWPacketizer.cpp
Merge compiler-rt trunk r300890, and update build glue.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm / lib / Target / Hexagon / HexagonVLIWPacketizer.cpp
1 //===----- HexagonPacketizer.cpp - vliw packetizer ---------------------===//
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 a simple VLIW packetizer using DFA. The packetizer works on
11 // machine basic blocks. For each instruction I in BB, the packetizer consults
12 // the DFA to see if machine resources are available to execute I. If so, the
13 // packetizer checks if I depends on any instruction J in the current packet.
14 // If no dependency is found, I is added to current packet and machine resource
15 // is marked as taken. If any dependency is found, a target API call is made to
16 // prune the dependence.
17 //
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19 #include "HexagonRegisterInfo.h"
20 #include "HexagonSubtarget.h"
21 #include "HexagonTargetMachine.h"
22 #include "HexagonVLIWPacketizer.h"
23 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
28 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
29 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
30 #include "llvm/Support/Debug.h"
31
32 using namespace llvm;
33
34 #define DEBUG_TYPE "packets"
35
36 static cl::opt<bool> DisablePacketizer("disable-packetizer", cl::Hidden,
37   cl::ZeroOrMore, cl::init(false),
38   cl::desc("Disable Hexagon packetizer pass"));
39
40 static cl::opt<bool> PacketizeVolatiles("hexagon-packetize-volatiles",
41   cl::ZeroOrMore, cl::Hidden, cl::init(true),
42   cl::desc("Allow non-solo packetization of volatile memory references"));
43
44 static cl::opt<bool> EnableGenAllInsnClass("enable-gen-insn", cl::init(false),
45   cl::Hidden, cl::ZeroOrMore, cl::desc("Generate all instruction with TC"));
46
47 static cl::opt<bool> DisableVecDblNVStores("disable-vecdbl-nv-stores",
48   cl::init(false), cl::Hidden, cl::ZeroOrMore,
49   cl::desc("Disable vector double new-value-stores"));
50
51 extern cl::opt<bool> ScheduleInlineAsm;
52
53 namespace llvm {
54   FunctionPass *createHexagonPacketizer();
55   void initializeHexagonPacketizerPass(PassRegistry&);
56 }
57
58
59 namespace {
60   class HexagonPacketizer : public MachineFunctionPass {
61   public:
62     static char ID;
63     HexagonPacketizer() : MachineFunctionPass(ID) {
64       initializeHexagonPacketizerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
65     }
66
67     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
68       AU.setPreservesCFG();
69       AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
70       AU.addRequired<MachineBranchProbabilityInfo>();
71       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
72       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
73       AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
74       AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
75       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
76     }
77     StringRef getPassName() const override { return "Hexagon Packetizer"; }
78     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
79     MachineFunctionProperties getRequiredProperties() const override {
80       return MachineFunctionProperties().set(
81           MachineFunctionProperties::Property::NoVRegs);
82     }
83
84   private:
85     const HexagonInstrInfo *HII;
86     const HexagonRegisterInfo *HRI;
87   };
88
89   char HexagonPacketizer::ID = 0;
90 }
91
92 INITIALIZE_PASS_BEGIN(HexagonPacketizer, "packets", "Hexagon Packetizer",
93                       false, false)
94 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
95 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineBranchProbabilityInfo)
96 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
97 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
98 INITIALIZE_PASS_END(HexagonPacketizer, "packets", "Hexagon Packetizer",
99                     false, false)
100
101 HexagonPacketizerList::HexagonPacketizerList(MachineFunction &MF,
102       MachineLoopInfo &MLI, AliasAnalysis *AA,
103       const MachineBranchProbabilityInfo *MBPI)
104     : VLIWPacketizerList(MF, MLI, AA), MBPI(MBPI), MLI(&MLI) {
105   HII = MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>().getInstrInfo();
106   HRI = MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>().getRegisterInfo();
107
108   addMutation(make_unique<HexagonSubtarget::HexagonDAGMutation>());
109 }
110
111 // Check if FirstI modifies a register that SecondI reads.
112 static bool hasWriteToReadDep(const MachineInstr &FirstI,
113                               const MachineInstr &SecondI,
114                               const TargetRegisterInfo *TRI) {
115   for (auto &MO : FirstI.operands()) {
116     if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
117       continue;
118     unsigned R = MO.getReg();
119     if (SecondI.readsRegister(R, TRI))
120       return true;
121   }
122   return false;
123 }
124
125
126 static MachineBasicBlock::iterator moveInstrOut(MachineInstr &MI,
127       MachineBasicBlock::iterator BundleIt, bool Before) {
128   MachineBasicBlock::instr_iterator InsertPt;
129   if (Before)
130     InsertPt = BundleIt.getInstrIterator();
131   else
132     InsertPt = std::next(BundleIt).getInstrIterator();
133
134   MachineBasicBlock &B = *MI.getParent();
135   // The instruction should at least be bundled with the preceding instruction
136   // (there will always be one, i.e. BUNDLE, if nothing else).
137   assert(MI.isBundledWithPred());
138   if (MI.isBundledWithSucc()) {
139     MI.clearFlag(MachineInstr::BundledSucc);
140     MI.clearFlag(MachineInstr::BundledPred);
141   } else {
142     // If it's not bundled with the successor (i.e. it is the last one
143     // in the bundle), then we can simply unbundle it from the predecessor,
144     // which will take care of updating the predecessor's flag.
145     MI.unbundleFromPred();
146   }
147   B.splice(InsertPt, &B, MI.getIterator());
148
149   // Get the size of the bundle without asserting.
150   MachineBasicBlock::const_instr_iterator I = BundleIt.getInstrIterator();
151   MachineBasicBlock::const_instr_iterator E = B.instr_end();
152   unsigned Size = 0;
153   for (++I; I != E && I->isBundledWithPred(); ++I)
154     ++Size;
155
156   // If there are still two or more instructions, then there is nothing
157   // else to be done.
158   if (Size > 1)
159     return BundleIt;
160
161   // Otherwise, extract the single instruction out and delete the bundle.
162   MachineBasicBlock::iterator NextIt = std::next(BundleIt);
163   MachineInstr &SingleI = *BundleIt->getNextNode();
164   SingleI.unbundleFromPred();
165   assert(!SingleI.isBundledWithSucc());
166   BundleIt->eraseFromParent();
167   return NextIt;
168 }
169
170
171 bool HexagonPacketizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
172   if (DisablePacketizer || skipFunction(*MF.getFunction()))
173     return false;
174
175   HII = MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>().getInstrInfo();
176   HRI = MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>().getRegisterInfo();
177   auto &MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
178   auto *AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
179   auto *MBPI = &getAnalysis<MachineBranchProbabilityInfo>();
180
181   if (EnableGenAllInsnClass)
182     HII->genAllInsnTimingClasses(MF);
183
184   // Instantiate the packetizer.
185   HexagonPacketizerList Packetizer(MF, MLI, AA, MBPI);
186
187   // DFA state table should not be empty.
188   assert(Packetizer.getResourceTracker() && "Empty DFA table!");
189
190   //
191   // Loop over all basic blocks and remove KILL pseudo-instructions
192   // These instructions confuse the dependence analysis. Consider:
193   // D0 = ...   (Insn 0)
194   // R0 = KILL R0, D0 (Insn 1)
195   // R0 = ... (Insn 2)
196   // Here, Insn 1 will result in the dependence graph not emitting an output
197   // dependence between Insn 0 and Insn 2. This can lead to incorrect
198   // packetization
199   //
200   for (auto &MB : MF) {
201     auto End = MB.end();
202     auto MI = MB.begin();
203     while (MI != End) {
204       auto NextI = std::next(MI);
205       if (MI->isKill()) {
206         MB.erase(MI);
207         End = MB.end();
208       }
209       MI = NextI;
210     }
211   }
212
213   // Loop over all of the basic blocks.
214   for (auto &MB : MF) {
215     auto Begin = MB.begin(), End = MB.end();
216     while (Begin != End) {
217       // First the first non-boundary starting from the end of the last
218       // scheduling region.
219       MachineBasicBlock::iterator RB = Begin;
220       while (RB != End && HII->isSchedulingBoundary(*RB, &MB, MF))
221         ++RB;
222       // First the first boundary starting from the beginning of the new
223       // region.
224       MachineBasicBlock::iterator RE = RB;
225       while (RE != End && !HII->isSchedulingBoundary(*RE, &MB, MF))
226         ++RE;
227       // Add the scheduling boundary if it's not block end.
228       if (RE != End)
229         ++RE;
230       // If RB == End, then RE == End.
231       if (RB != End)
232         Packetizer.PacketizeMIs(&MB, RB, RE);
233
234       Begin = RE;
235     }
236   }
237
238   Packetizer.unpacketizeSoloInstrs(MF);
239   return true;
240 }
241
242
243 // Reserve resources for a constant extender. Trigger an assertion if the
244 // reservation fails.
245 void HexagonPacketizerList::reserveResourcesForConstExt() {
246   if (!tryAllocateResourcesForConstExt(true))
247     llvm_unreachable("Resources not available");
248 }
249
250 bool HexagonPacketizerList::canReserveResourcesForConstExt() {
251   return tryAllocateResourcesForConstExt(false);
252 }
253
254 // Allocate resources (i.e. 4 bytes) for constant extender. If succeeded,
255 // return true, otherwise, return false.
256 bool HexagonPacketizerList::tryAllocateResourcesForConstExt(bool Reserve) {
257   auto *ExtMI = MF.CreateMachineInstr(HII->get(Hexagon::A4_ext), DebugLoc());
258   bool Avail = ResourceTracker->canReserveResources(*ExtMI);
259   if (Reserve && Avail)
260     ResourceTracker->reserveResources(*ExtMI);
261   MF.DeleteMachineInstr(ExtMI);
262   return Avail;
263 }
264
265
266 bool HexagonPacketizerList::isCallDependent(const MachineInstr &MI,
267       SDep::Kind DepType, unsigned DepReg) {
268   // Check for LR dependence.
269   if (DepReg == HRI->getRARegister())
270     return true;
271
272   if (HII->isDeallocRet(MI))
273     if (DepReg == HRI->getFrameRegister() || DepReg == HRI->getStackRegister())
274       return true;
275
276   // Check if this is a predicate dependence.
277   const TargetRegisterClass* RC = HRI->getMinimalPhysRegClass(DepReg);
278   if (RC == &Hexagon::PredRegsRegClass)
279     return true;
280
281   // Assumes that the first operand of the CALLr is the function address.
282   if (HII->isIndirectCall(MI) && (DepType == SDep::Data)) {
283     const MachineOperand MO = MI.getOperand(0);
284     if (MO.isReg() && MO.isUse() && (MO.getReg() == DepReg))
285       return true;
286   }
287
288   if (HII->isJumpR(MI)) {
289     const MachineOperand &MO = HII->isPredicated(MI) ? MI.getOperand(1)
290                                                      : MI.getOperand(0);
291     assert(MO.isReg() && MO.isUse());
292     if (MO.getReg() == DepReg)
293       return true;
294   }
295   return false;
296 }
297
298 static bool isRegDependence(const SDep::Kind DepType) {
299   return DepType == SDep::Data || DepType == SDep::Anti ||
300          DepType == SDep::Output;
301 }
302
303 static bool isDirectJump(const MachineInstr &MI) {
304   return MI.getOpcode() == Hexagon::J2_jump;
305 }
306
307 static bool isSchedBarrier(const MachineInstr &MI) {
308   switch (MI.getOpcode()) {
309   case Hexagon::Y2_barrier:
310     return true;
311   }
312   return false;
313 }
314
315 static bool isControlFlow(const MachineInstr &MI) {
316   return MI.getDesc().isTerminator() || MI.getDesc().isCall();
317 }
318
319
320 /// Returns true if the instruction modifies a callee-saved register.
321 static bool doesModifyCalleeSavedReg(const MachineInstr &MI,
322                                      const TargetRegisterInfo *TRI) {
323   const MachineFunction &MF = *MI.getParent()->getParent();
324   for (auto *CSR = TRI->getCalleeSavedRegs(&MF); CSR && *CSR; ++CSR)
325     if (MI.modifiesRegister(*CSR, TRI))
326       return true;
327   return false;
328 }
329
330 // Returns true if an instruction can be promoted to .new predicate or
331 // new-value store.
332 bool HexagonPacketizerList::isNewifiable(const MachineInstr &MI,
333       const TargetRegisterClass *NewRC) {
334   // Vector stores can be predicated, and can be new-value stores, but
335   // they cannot be predicated on a .new predicate value.
336   if (NewRC == &Hexagon::PredRegsRegClass)
337     if (HII->isV60VectorInstruction(MI) && MI.mayStore())
338       return false;
339   return HII->isCondInst(MI) || HII->isJumpR(MI) || MI.isReturn() ||
340          HII->mayBeNewStore(MI);
341 }
342
343 // Promote an instructiont to its .cur form.
344 // At this time, we have already made a call to canPromoteToDotCur and made
345 // sure that it can *indeed* be promoted.
346 bool HexagonPacketizerList::promoteToDotCur(MachineInstr &MI,
347       SDep::Kind DepType, MachineBasicBlock::iterator &MII,
348       const TargetRegisterClass* RC) {
349   assert(DepType == SDep::Data);
350   int CurOpcode = HII->getDotCurOp(MI);
351   MI.setDesc(HII->get(CurOpcode));
352   return true;
353 }
354
355 void HexagonPacketizerList::cleanUpDotCur() {
356   MachineInstr *MI = nullptr;
357   for (auto BI : CurrentPacketMIs) {
358     DEBUG(dbgs() << "Cleanup packet has "; BI->dump(););
359     if (BI->getOpcode() == Hexagon::V6_vL32b_cur_ai) {
360       MI = BI;
361       continue;
362     }
363     if (MI) {
364       for (auto &MO : BI->operands())
365         if (MO.isReg() && MO.getReg() == MI->getOperand(0).getReg())
366           return;
367     }
368   }
369   if (!MI)
370     return;
371   // We did not find a use of the CUR, so de-cur it.
372   MI->setDesc(HII->get(Hexagon::V6_vL32b_ai));
373   DEBUG(dbgs() << "Demoted CUR "; MI->dump(););
374 }
375
376 // Check to see if an instruction can be dot cur.
377 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToDotCur(const MachineInstr &MI,
378       const SUnit *PacketSU, unsigned DepReg, MachineBasicBlock::iterator &MII,
379       const TargetRegisterClass *RC) {
380   if (!HII->isV60VectorInstruction(MI))
381     return false;
382   if (!HII->isV60VectorInstruction(*MII))
383     return false;
384
385   // Already a dot new instruction.
386   if (HII->isDotCurInst(MI) && !HII->mayBeCurLoad(MI))
387     return false;
388
389   if (!HII->mayBeCurLoad(MI))
390     return false;
391
392   // The "cur value" cannot come from inline asm.
393   if (PacketSU->getInstr()->isInlineAsm())
394     return false;
395
396   // Make sure candidate instruction uses cur.
397   DEBUG(dbgs() << "Can we DOT Cur Vector MI\n";
398         MI.dump();
399         dbgs() << "in packet\n";);
400   MachineInstr &MJ = *MII;
401   DEBUG({
402     dbgs() << "Checking CUR against ";
403     MJ.dump();
404   });
405   unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
406   bool FoundMatch = false;
407   for (auto &MO : MJ.operands())
408     if (MO.isReg() && MO.getReg() == DestReg)
409       FoundMatch = true;
410   if (!FoundMatch)
411     return false;
412
413   // Check for existing uses of a vector register within the packet which
414   // would be affected by converting a vector load into .cur formt.
415   for (auto BI : CurrentPacketMIs) {
416     DEBUG(dbgs() << "packet has "; BI->dump(););
417     if (BI->readsRegister(DepReg, MF.getSubtarget().getRegisterInfo()))
418       return false;
419   }
420
421   DEBUG(dbgs() << "Can Dot CUR MI\n"; MI.dump(););
422   // We can convert the opcode into a .cur.
423   return true;
424 }
425
426 // Promote an instruction to its .new form. At this time, we have already
427 // made a call to canPromoteToDotNew and made sure that it can *indeed* be
428 // promoted.
429 bool HexagonPacketizerList::promoteToDotNew(MachineInstr &MI,
430       SDep::Kind DepType, MachineBasicBlock::iterator &MII,
431       const TargetRegisterClass* RC) {
432   assert (DepType == SDep::Data);
433   int NewOpcode;
434   if (RC == &Hexagon::PredRegsRegClass)
435     NewOpcode = HII->getDotNewPredOp(MI, MBPI);
436   else
437     NewOpcode = HII->getDotNewOp(MI);
438   MI.setDesc(HII->get(NewOpcode));
439   return true;
440 }
441
442 bool HexagonPacketizerList::demoteToDotOld(MachineInstr &MI) {
443   int NewOpcode = HII->getDotOldOp(MI);
444   MI.setDesc(HII->get(NewOpcode));
445   return true;
446 }
447
448 bool HexagonPacketizerList::useCallersSP(MachineInstr &MI) {
449   unsigned Opc = MI.getOpcode();
450   switch (Opc) {
451     case Hexagon::S2_storerd_io:
452     case Hexagon::S2_storeri_io:
453     case Hexagon::S2_storerh_io:
454     case Hexagon::S2_storerb_io:
455       break;
456     default:
457       llvm_unreachable("Unexpected instruction");
458   }
459   unsigned FrameSize = MF.getFrameInfo().getStackSize();
460   MachineOperand &Off = MI.getOperand(1);
461   int64_t NewOff = Off.getImm() - (FrameSize + HEXAGON_LRFP_SIZE);
462   if (HII->isValidOffset(Opc, NewOff)) {
463     Off.setImm(NewOff);
464     return true;
465   }
466   return false;
467 }
468
469 void HexagonPacketizerList::useCalleesSP(MachineInstr &MI) {
470   unsigned Opc = MI.getOpcode();
471   switch (Opc) {
472     case Hexagon::S2_storerd_io:
473     case Hexagon::S2_storeri_io:
474     case Hexagon::S2_storerh_io:
475     case Hexagon::S2_storerb_io:
476       break;
477     default:
478       llvm_unreachable("Unexpected instruction");
479   }
480   unsigned FrameSize = MF.getFrameInfo().getStackSize();
481   MachineOperand &Off = MI.getOperand(1);
482   Off.setImm(Off.getImm() + FrameSize + HEXAGON_LRFP_SIZE);
483 }
484
485 enum PredicateKind {
486   PK_False,
487   PK_True,
488   PK_Unknown
489 };
490
491 /// Returns true if an instruction is predicated on p0 and false if it's
492 /// predicated on !p0.
493 static PredicateKind getPredicateSense(const MachineInstr &MI,
494                                        const HexagonInstrInfo *HII) {
495   if (!HII->isPredicated(MI))
496     return PK_Unknown;
497   if (HII->isPredicatedTrue(MI))
498     return PK_True;
499   return PK_False;
500 }
501
502 static const MachineOperand &getPostIncrementOperand(const MachineInstr &MI,
503       const HexagonInstrInfo *HII) {
504   assert(HII->isPostIncrement(MI) && "Not a post increment operation.");
505 #ifndef NDEBUG
506   // Post Increment means duplicates. Use dense map to find duplicates in the
507   // list. Caution: Densemap initializes with the minimum of 64 buckets,
508   // whereas there are at most 5 operands in the post increment.
509   DenseSet<unsigned> DefRegsSet;
510   for (auto &MO : MI.operands())
511     if (MO.isReg() && MO.isDef())
512       DefRegsSet.insert(MO.getReg());
513
514   for (auto &MO : MI.operands())
515     if (MO.isReg() && MO.isUse() && DefRegsSet.count(MO.getReg()))
516       return MO;
517 #else
518   if (MI.mayLoad()) {
519     const MachineOperand &Op1 = MI.getOperand(1);
520     // The 2nd operand is always the post increment operand in load.
521     assert(Op1.isReg() && "Post increment operand has be to a register.");
522     return Op1;
523   }
524   if (MI.getDesc().mayStore()) {
525     const MachineOperand &Op0 = MI.getOperand(0);
526     // The 1st operand is always the post increment operand in store.
527     assert(Op0.isReg() && "Post increment operand has be to a register.");
528     return Op0;
529   }
530 #endif
531   // we should never come here.
532   llvm_unreachable("mayLoad or mayStore not set for Post Increment operation");
533 }
534
535 // Get the value being stored.
536 static const MachineOperand& getStoreValueOperand(const MachineInstr &MI) {
537   // value being stored is always the last operand.
538   return MI.getOperand(MI.getNumOperands()-1);
539 }
540
541 static bool isLoadAbsSet(const MachineInstr &MI) {
542   unsigned Opc = MI.getOpcode();
543   switch (Opc) {
544     case Hexagon::L4_loadrd_ap:
545     case Hexagon::L4_loadrb_ap:
546     case Hexagon::L4_loadrh_ap:
547     case Hexagon::L4_loadrub_ap:
548     case Hexagon::L4_loadruh_ap:
549     case Hexagon::L4_loadri_ap:
550       return true;
551   }
552   return false;
553 }
554
555 static const MachineOperand &getAbsSetOperand(const MachineInstr &MI) {
556   assert(isLoadAbsSet(MI));
557   return MI.getOperand(1);
558 }
559
560
561 // Can be new value store?
562 // Following restrictions are to be respected in convert a store into
563 // a new value store.
564 // 1. If an instruction uses auto-increment, its address register cannot
565 //    be a new-value register. Arch Spec 5.4.2.1
566 // 2. If an instruction uses absolute-set addressing mode, its address
567 //    register cannot be a new-value register. Arch Spec 5.4.2.1.
568 // 3. If an instruction produces a 64-bit result, its registers cannot be used
569 //    as new-value registers. Arch Spec 5.4.2.2.
570 // 4. If the instruction that sets the new-value register is conditional, then
571 //    the instruction that uses the new-value register must also be conditional,
572 //    and both must always have their predicates evaluate identically.
573 //    Arch Spec 5.4.2.3.
574 // 5. There is an implied restriction that a packet cannot have another store,
575 //    if there is a new value store in the packet. Corollary: if there is
576 //    already a store in a packet, there can not be a new value store.
577 //    Arch Spec: 3.4.4.2
578 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToNewValueStore(const MachineInstr &MI,
579       const MachineInstr &PacketMI, unsigned DepReg) {
580   // Make sure we are looking at the store, that can be promoted.
581   if (!HII->mayBeNewStore(MI))
582     return false;
583
584   // Make sure there is dependency and can be new value'd.
585   const MachineOperand &Val = getStoreValueOperand(MI);
586   if (Val.isReg() && Val.getReg() != DepReg)
587     return false;
588
589   const MCInstrDesc& MCID = PacketMI.getDesc();
590
591   // First operand is always the result.
592   const TargetRegisterClass *PacketRC = HII->getRegClass(MCID, 0, HRI, MF);
593   // Double regs can not feed into new value store: PRM section: 5.4.2.2.
594   if (PacketRC == &Hexagon::DoubleRegsRegClass)
595     return false;
596
597   // New-value stores are of class NV (slot 0), dual stores require class ST
598   // in slot 0 (PRM 5.5).
599   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
600     SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(I)->second;
601     if (PacketSU->getInstr()->mayStore())
602       return false;
603   }
604
605   // Make sure it's NOT the post increment register that we are going to
606   // new value.
607   if (HII->isPostIncrement(MI) &&
608       getPostIncrementOperand(MI, HII).getReg() == DepReg) {
609     return false;
610   }
611
612   if (HII->isPostIncrement(PacketMI) && PacketMI.mayLoad() &&
613       getPostIncrementOperand(PacketMI, HII).getReg() == DepReg) {
614     // If source is post_inc, or absolute-set addressing, it can not feed
615     // into new value store
616     //   r3 = memw(r2++#4)
617     //   memw(r30 + #-1404) = r2.new -> can not be new value store
618     // arch spec section: 5.4.2.1.
619     return false;
620   }
621
622   if (isLoadAbsSet(PacketMI) && getAbsSetOperand(PacketMI).getReg() == DepReg)
623     return false;
624
625   // If the source that feeds the store is predicated, new value store must
626   // also be predicated.
627   if (HII->isPredicated(PacketMI)) {
628     if (!HII->isPredicated(MI))
629       return false;
630
631     // Check to make sure that they both will have their predicates
632     // evaluate identically.
633     unsigned predRegNumSrc = 0;
634     unsigned predRegNumDst = 0;
635     const TargetRegisterClass* predRegClass = nullptr;
636
637     // Get predicate register used in the source instruction.
638     for (auto &MO : PacketMI.operands()) {
639       if (!MO.isReg())
640         continue;
641       predRegNumSrc = MO.getReg();
642       predRegClass = HRI->getMinimalPhysRegClass(predRegNumSrc);
643       if (predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass)
644         break;
645     }
646     assert((predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass) &&
647         "predicate register not found in a predicated PacketMI instruction");
648
649     // Get predicate register used in new-value store instruction.
650     for (auto &MO : MI.operands()) {
651       if (!MO.isReg())
652         continue;
653       predRegNumDst = MO.getReg();
654       predRegClass = HRI->getMinimalPhysRegClass(predRegNumDst);
655       if (predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass)
656         break;
657     }
658     assert((predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass) &&
659            "predicate register not found in a predicated MI instruction");
660
661     // New-value register producer and user (store) need to satisfy these
662     // constraints:
663     // 1) Both instructions should be predicated on the same register.
664     // 2) If producer of the new-value register is .new predicated then store
665     // should also be .new predicated and if producer is not .new predicated
666     // then store should not be .new predicated.
667     // 3) Both new-value register producer and user should have same predicate
668     // sense, i.e, either both should be negated or both should be non-negated.
669     if (predRegNumDst != predRegNumSrc ||
670         HII->isDotNewInst(PacketMI) != HII->isDotNewInst(MI) ||
671         getPredicateSense(MI, HII) != getPredicateSense(PacketMI, HII))
672       return false;
673   }
674
675   // Make sure that other than the new-value register no other store instruction
676   // register has been modified in the same packet. Predicate registers can be
677   // modified by they should not be modified between the producer and the store
678   // instruction as it will make them both conditional on different values.
679   // We already know this to be true for all the instructions before and
680   // including PacketMI. Howerver, we need to perform the check for the
681   // remaining instructions in the packet.
682
683   unsigned StartCheck = 0;
684
685   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
686     SUnit *TempSU = MIToSUnit.find(I)->second;
687     MachineInstr &TempMI = *TempSU->getInstr();
688
689     // Following condition is true for all the instructions until PacketMI is
690     // reached (StartCheck is set to 0 before the for loop).
691     // StartCheck flag is 1 for all the instructions after PacketMI.
692     if (&TempMI != &PacketMI && !StartCheck) // Start processing only after
693       continue;                              // encountering PacketMI.
694
695     StartCheck = 1;
696     if (&TempMI == &PacketMI) // We don't want to check PacketMI for dependence.
697       continue;
698
699     for (auto &MO : MI.operands())
700       if (MO.isReg() && TempSU->getInstr()->modifiesRegister(MO.getReg(), HRI))
701         return false;
702   }
703
704   // Make sure that for non-POST_INC stores:
705   // 1. The only use of reg is DepReg and no other registers.
706   //    This handles V4 base+index registers.
707   //    The following store can not be dot new.
708   //    Eg.   r0 = add(r0, #3)
709   //          memw(r1+r0<<#2) = r0
710   if (!HII->isPostIncrement(MI)) {
711     for (unsigned opNum = 0; opNum < MI.getNumOperands()-1; opNum++) {
712       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(opNum);
713       if (MO.isReg() && MO.getReg() == DepReg)
714         return false;
715     }
716   }
717
718   // If data definition is because of implicit definition of the register,
719   // do not newify the store. Eg.
720   // %R9<def> = ZXTH %R12, %D6<imp-use>, %R12<imp-def>
721   // S2_storerh_io %R8, 2, %R12<kill>; mem:ST2[%scevgep343]
722   for (auto &MO : PacketMI.operands()) {
723     if (MO.isRegMask() && MO.clobbersPhysReg(DepReg))
724       return false;
725     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isImplicit())
726       continue;
727     unsigned R = MO.getReg();
728     if (R == DepReg || HRI->isSuperRegister(DepReg, R))
729       return false;
730   }
731
732   // Handle imp-use of super reg case. There is a target independent side
733   // change that should prevent this situation but I am handling it for
734   // just-in-case. For example, we cannot newify R2 in the following case:
735   // %R3<def> = A2_tfrsi 0;
736   // S2_storeri_io %R0<kill>, 0, %R2<kill>, %D1<imp-use,kill>;
737   for (auto &MO : MI.operands()) {
738     if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.isImplicit() && MO.getReg() == DepReg)
739       return false;
740   }
741
742   // Can be dot new store.
743   return true;
744 }
745
746 // Can this MI to promoted to either new value store or new value jump.
747 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToNewValue(const MachineInstr &MI,
748       const SUnit *PacketSU, unsigned DepReg,
749       MachineBasicBlock::iterator &MII) {
750   if (!HII->mayBeNewStore(MI))
751     return false;
752
753   // Check to see the store can be new value'ed.
754   MachineInstr &PacketMI = *PacketSU->getInstr();
755   if (canPromoteToNewValueStore(MI, PacketMI, DepReg))
756     return true;
757
758   // Check to see the compare/jump can be new value'ed.
759   // This is done as a pass on its own. Don't need to check it here.
760   return false;
761 }
762
763 static bool isImplicitDependency(const MachineInstr &I, unsigned DepReg) {
764   for (auto &MO : I.operands()) {
765     if (MO.isRegMask() && MO.clobbersPhysReg(DepReg))
766       return true;
767     if (MO.isReg() && MO.isDef() && (MO.getReg() == DepReg) && MO.isImplicit())
768       return true;
769   }
770   return false;
771 }
772
773 // Check to see if an instruction can be dot new
774 // There are three kinds.
775 // 1. dot new on predicate - V2/V3/V4
776 // 2. dot new on stores NV/ST - V4
777 // 3. dot new on jump NV/J - V4 -- This is generated in a pass.
778 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToDotNew(const MachineInstr &MI,
779       const SUnit *PacketSU, unsigned DepReg, MachineBasicBlock::iterator &MII,
780       const TargetRegisterClass* RC) {
781   // Already a dot new instruction.
782   if (HII->isDotNewInst(MI) && !HII->mayBeNewStore(MI))
783     return false;
784
785   if (!isNewifiable(MI, RC))
786     return false;
787
788   const MachineInstr &PI = *PacketSU->getInstr();
789
790   // The "new value" cannot come from inline asm.
791   if (PI.isInlineAsm())
792     return false;
793
794   // IMPLICIT_DEFs won't materialize as real instructions, so .new makes no
795   // sense.
796   if (PI.isImplicitDef())
797     return false;
798
799   // If dependency is trough an implicitly defined register, we should not
800   // newify the use.
801   if (isImplicitDependency(PI, DepReg))
802     return false;
803
804   const MCInstrDesc& MCID = PI.getDesc();
805   const TargetRegisterClass *VecRC = HII->getRegClass(MCID, 0, HRI, MF);
806   if (DisableVecDblNVStores && VecRC == &Hexagon::VecDblRegsRegClass)
807     return false;
808
809   // predicate .new
810   if (RC == &Hexagon::PredRegsRegClass)
811     if (HII->isCondInst(MI) || HII->isJumpR(MI) || MI.isReturn())
812       return HII->predCanBeUsedAsDotNew(PI, DepReg);
813
814   if (RC != &Hexagon::PredRegsRegClass && !HII->mayBeNewStore(MI))
815     return false;
816
817   // Create a dot new machine instruction to see if resources can be
818   // allocated. If not, bail out now.
819   int NewOpcode = HII->getDotNewOp(MI);
820   const MCInstrDesc &D = HII->get(NewOpcode);
821   MachineInstr *NewMI = MF.CreateMachineInstr(D, DebugLoc());
822   bool ResourcesAvailable = ResourceTracker->canReserveResources(*NewMI);
823   MF.DeleteMachineInstr(NewMI);
824   if (!ResourcesAvailable)
825     return false;
826
827   // New Value Store only. New Value Jump generated as a separate pass.
828   if (!canPromoteToNewValue(MI, PacketSU, DepReg, MII))
829     return false;
830
831   return true;
832 }
833
834 // Go through the packet instructions and search for an anti dependency between
835 // them and DepReg from MI. Consider this case:
836 // Trying to add
837 // a) %R1<def> = TFRI_cdNotPt %P3, 2
838 // to this packet:
839 // {
840 //   b) %P0<def> = C2_or %P3<kill>, %P0<kill>
841 //   c) %P3<def> = C2_tfrrp %R23
842 //   d) %R1<def> = C2_cmovenewit %P3, 4
843 //  }
844 // The P3 from a) and d) will be complements after
845 // a)'s P3 is converted to .new form
846 // Anti-dep between c) and b) is irrelevant for this case
847 bool HexagonPacketizerList::restrictingDepExistInPacket(MachineInstr &MI,
848                                                         unsigned DepReg) {
849   SUnit *PacketSUDep = MIToSUnit.find(&MI)->second;
850
851   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
852     // We only care for dependencies to predicated instructions
853     if (!HII->isPredicated(*I))
854       continue;
855
856     // Scheduling Unit for current insn in the packet
857     SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(I)->second;
858
859     // Look at dependencies between current members of the packet and
860     // predicate defining instruction MI. Make sure that dependency is
861     // on the exact register we care about.
862     if (PacketSU->isSucc(PacketSUDep)) {
863       for (unsigned i = 0; i < PacketSU->Succs.size(); ++i) {
864         auto &Dep = PacketSU->Succs[i];
865         if (Dep.getSUnit() == PacketSUDep && Dep.getKind() == SDep::Anti &&
866             Dep.getReg() == DepReg)
867           return true;
868       }
869     }
870   }
871
872   return false;
873 }
874
875
876 /// Gets the predicate register of a predicated instruction.
877 static unsigned getPredicatedRegister(MachineInstr &MI,
878                                       const HexagonInstrInfo *QII) {
879   /// We use the following rule: The first predicate register that is a use is
880   /// the predicate register of a predicated instruction.
881   assert(QII->isPredicated(MI) && "Must be predicated instruction");
882
883   for (auto &Op : MI.operands()) {
884     if (Op.isReg() && Op.getReg() && Op.isUse() &&
885         Hexagon::PredRegsRegClass.contains(Op.getReg()))
886       return Op.getReg();
887   }
888
889   llvm_unreachable("Unknown instruction operand layout");
890   return 0;
891 }
892
893 // Given two predicated instructions, this function detects whether
894 // the predicates are complements.
895 bool HexagonPacketizerList::arePredicatesComplements(MachineInstr &MI1,
896                                                      MachineInstr &MI2) {
897   // If we don't know the predicate sense of the instructions bail out early, we
898   // need it later.
899   if (getPredicateSense(MI1, HII) == PK_Unknown ||
900       getPredicateSense(MI2, HII) == PK_Unknown)
901     return false;
902
903   // Scheduling unit for candidate.
904   SUnit *SU = MIToSUnit[&MI1];
905
906   // One corner case deals with the following scenario:
907   // Trying to add
908   // a) %R24<def> = A2_tfrt %P0, %R25
909   // to this packet:
910   // {
911   //   b) %R25<def> = A2_tfrf %P0, %R24
912   //   c) %P0<def> = C2_cmpeqi %R26, 1
913   // }
914   //
915   // On general check a) and b) are complements, but presence of c) will
916   // convert a) to .new form, and then it is not a complement.
917   // We attempt to detect it by analyzing existing dependencies in the packet.
918
919   // Analyze relationships between all existing members of the packet.
920   // Look for Anti dependecy on the same predicate reg as used in the
921   // candidate.
922   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
923     // Scheduling Unit for current insn in the packet.
924     SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(I)->second;
925
926     // If this instruction in the packet is succeeded by the candidate...
927     if (PacketSU->isSucc(SU)) {
928       for (unsigned i = 0; i < PacketSU->Succs.size(); ++i) {
929         auto Dep = PacketSU->Succs[i];
930         // The corner case exist when there is true data dependency between
931         // candidate and one of current packet members, this dep is on
932         // predicate reg, and there already exist anti dep on the same pred in
933         // the packet.
934         if (Dep.getSUnit() == SU && Dep.getKind() == SDep::Data &&
935             Hexagon::PredRegsRegClass.contains(Dep.getReg())) {
936           // Here I know that I is predicate setting instruction with true
937           // data dep to candidate on the register we care about - c) in the
938           // above example. Now I need to see if there is an anti dependency
939           // from c) to any other instruction in the same packet on the pred
940           // reg of interest.
941           if (restrictingDepExistInPacket(*I, Dep.getReg()))
942             return false;
943         }
944       }
945     }
946   }
947
948   // If the above case does not apply, check regular complement condition.
949   // Check that the predicate register is the same and that the predicate
950   // sense is different We also need to differentiate .old vs. .new: !p0
951   // is not complementary to p0.new.
952   unsigned PReg1 = getPredicatedRegister(MI1, HII);
953   unsigned PReg2 = getPredicatedRegister(MI2, HII);
954   return PReg1 == PReg2 &&
955          Hexagon::PredRegsRegClass.contains(PReg1) &&
956          Hexagon::PredRegsRegClass.contains(PReg2) &&
957          getPredicateSense(MI1, HII) != getPredicateSense(MI2, HII) &&
958          HII->isDotNewInst(MI1) == HII->isDotNewInst(MI2);
959 }
960
961 // Initialize packetizer flags.
962 void HexagonPacketizerList::initPacketizerState() {
963   Dependence = false;
964   PromotedToDotNew = false;
965   GlueToNewValueJump = false;
966   GlueAllocframeStore = false;
967   FoundSequentialDependence = false;
968 }
969
970 // Ignore bundling of pseudo instructions.
971 bool HexagonPacketizerList::ignorePseudoInstruction(const MachineInstr &MI,
972                                                     const MachineBasicBlock *) {
973   if (MI.isDebugValue())
974     return true;
975
976   if (MI.isCFIInstruction())
977     return false;
978
979   // We must print out inline assembly.
980   if (MI.isInlineAsm())
981     return false;
982
983   if (MI.isImplicitDef())
984     return false;
985
986   // We check if MI has any functional units mapped to it. If it doesn't,
987   // we ignore the instruction.
988   const MCInstrDesc& TID = MI.getDesc();
989   auto *IS = ResourceTracker->getInstrItins()->beginStage(TID.getSchedClass());
990   unsigned FuncUnits = IS->getUnits();
991   return !FuncUnits;
992 }
993
994 bool HexagonPacketizerList::isSoloInstruction(const MachineInstr &MI) {
995   if (MI.isEHLabel() || MI.isCFIInstruction())
996     return true;
997
998   // Consider inline asm to not be a solo instruction by default.
999   // Inline asm will be put in a packet temporarily, but then it will be
1000   // removed, and placed outside of the packet (before or after, depending
1001   // on dependencies).  This is to reduce the impact of inline asm as a
1002   // "packet splitting" instruction.
1003   if (MI.isInlineAsm() && !ScheduleInlineAsm)
1004     return true;
1005
1006   // From Hexagon V4 Programmer's Reference Manual 3.4.4 Grouping constraints:
1007   // trap, pause, barrier, icinva, isync, and syncht are solo instructions.
1008   // They must not be grouped with other instructions in a packet.
1009   if (isSchedBarrier(MI))
1010     return true;
1011
1012   if (HII->isSolo(MI))
1013     return true;
1014
1015   if (MI.getOpcode() == Hexagon::A2_nop)
1016     return true;
1017
1018   return false;
1019 }
1020
1021
1022 // Quick check if instructions MI and MJ cannot coexist in the same packet.
1023 // Limit the tests to be "one-way", e.g.  "if MI->isBranch and MJ->isInlineAsm",
1024 // but not the symmetric case: "if MJ->isBranch and MI->isInlineAsm".
1025 // For full test call this function twice:
1026 //   cannotCoexistAsymm(MI, MJ) || cannotCoexistAsymm(MJ, MI)
1027 // Doing the test only one way saves the amount of code in this function,
1028 // since every test would need to be repeated with the MI and MJ reversed.
1029 static bool cannotCoexistAsymm(const MachineInstr &MI, const MachineInstr &MJ,
1030       const HexagonInstrInfo &HII) {
1031   const MachineFunction *MF = MI.getParent()->getParent();
1032   if (MF->getSubtarget<HexagonSubtarget>().hasV60TOpsOnly() &&
1033       HII.isHVXMemWithAIndirect(MI, MJ))
1034     return true;
1035
1036   // An inline asm cannot be together with a branch, because we may not be
1037   // able to remove the asm out after packetizing (i.e. if the asm must be
1038   // moved past the bundle).  Similarly, two asms cannot be together to avoid
1039   // complications when determining their relative order outside of a bundle.
1040   if (MI.isInlineAsm())
1041     return MJ.isInlineAsm() || MJ.isBranch() || MJ.isBarrier() ||
1042            MJ.isCall() || MJ.isTerminator();
1043
1044   switch (MI.getOpcode()) {
1045   case (Hexagon::S2_storew_locked):
1046   case (Hexagon::S4_stored_locked):
1047   case (Hexagon::L2_loadw_locked):
1048   case (Hexagon::L4_loadd_locked):
1049   case (Hexagon::Y4_l2fetch): {
1050     // These instructions can only be grouped with ALU32 or non-floating-point
1051     // XTYPE instructions.  Since there is no convenient way of identifying fp
1052     // XTYPE instructions, only allow grouping with ALU32 for now.
1053     unsigned TJ = HII.getType(MJ);
1054     if (TJ != HexagonII::TypeALU32_2op &&
1055         TJ != HexagonII::TypeALU32_3op &&
1056         TJ != HexagonII::TypeALU32_ADDI)
1057       return true;
1058     break;
1059   }
1060   default:
1061     break;
1062   }
1063
1064   // "False" really means that the quick check failed to determine if
1065   // I and J cannot coexist.
1066   return false;
1067 }
1068
1069
1070 // Full, symmetric check.
1071 bool HexagonPacketizerList::cannotCoexist(const MachineInstr &MI,
1072       const MachineInstr &MJ) {
1073   return cannotCoexistAsymm(MI, MJ, *HII) || cannotCoexistAsymm(MJ, MI, *HII);
1074 }
1075
1076 void HexagonPacketizerList::unpacketizeSoloInstrs(MachineFunction &MF) {
1077   for (auto &B : MF) {
1078     MachineBasicBlock::iterator BundleIt;
1079     MachineBasicBlock::instr_iterator NextI;
1080     for (auto I = B.instr_begin(), E = B.instr_end(); I != E; I = NextI) {
1081       NextI = std::next(I);
1082       MachineInstr &MI = *I;
1083       if (MI.isBundle())
1084         BundleIt = I;
1085       if (!MI.isInsideBundle())
1086         continue;
1087
1088       // Decide on where to insert the instruction that we are pulling out.
1089       // Debug instructions always go before the bundle, but the placement of
1090       // INLINE_ASM depends on potential dependencies.  By default, try to
1091       // put it before the bundle, but if the asm writes to a register that
1092       // other instructions in the bundle read, then we need to place it
1093       // after the bundle (to preserve the bundle semantics).
1094       bool InsertBeforeBundle;
1095       if (MI.isInlineAsm())
1096         InsertBeforeBundle = !hasWriteToReadDep(MI, *BundleIt, HRI);
1097       else if (MI.isDebugValue())
1098         InsertBeforeBundle = true;
1099       else
1100         continue;
1101
1102       BundleIt = moveInstrOut(MI, BundleIt, InsertBeforeBundle);
1103     }
1104   }
1105 }
1106
1107 // Check if a given instruction is of class "system".
1108 static bool isSystemInstr(const MachineInstr &MI) {
1109   unsigned Opc = MI.getOpcode();
1110   switch (Opc) {
1111     case Hexagon::Y2_barrier:
1112     case Hexagon::Y2_dcfetchbo:
1113       return true;
1114   }
1115   return false;
1116 }
1117
1118 bool HexagonPacketizerList::hasDeadDependence(const MachineInstr &I,
1119                                               const MachineInstr &J) {
1120   // The dependence graph may not include edges between dead definitions,
1121   // so without extra checks, we could end up packetizing two instruction
1122   // defining the same (dead) register.
1123   if (I.isCall() || J.isCall())
1124     return false;
1125   if (HII->isPredicated(I) || HII->isPredicated(J))
1126     return false;
1127
1128   BitVector DeadDefs(Hexagon::NUM_TARGET_REGS);
1129   for (auto &MO : I.operands()) {
1130     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isDead())
1131       continue;
1132     DeadDefs[MO.getReg()] = true;
1133   }
1134
1135   for (auto &MO : J.operands()) {
1136     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isDead())
1137       continue;
1138     unsigned R = MO.getReg();
1139     if (R != Hexagon::USR_OVF && DeadDefs[R])
1140       return true;
1141   }
1142   return false;
1143 }
1144
1145 bool HexagonPacketizerList::hasControlDependence(const MachineInstr &I,
1146                                                  const MachineInstr &J) {
1147   // A save callee-save register function call can only be in a packet
1148   // with instructions that don't write to the callee-save registers.
1149   if ((HII->isSaveCalleeSavedRegsCall(I) &&
1150        doesModifyCalleeSavedReg(J, HRI)) ||
1151       (HII->isSaveCalleeSavedRegsCall(J) &&
1152        doesModifyCalleeSavedReg(I, HRI)))
1153     return true;
1154
1155   // Two control flow instructions cannot go in the same packet.
1156   if (isControlFlow(I) && isControlFlow(J))
1157     return true;
1158
1159   // \ref-manual (7.3.4) A loop setup packet in loopN or spNloop0 cannot
1160   // contain a speculative indirect jump,
1161   // a new-value compare jump or a dealloc_return.
1162   auto isBadForLoopN = [this] (const MachineInstr &MI) -> bool {
1163     if (MI.isCall() || HII->isDeallocRet(MI) || HII->isNewValueJump(MI))
1164       return true;
1165     if (HII->isPredicated(MI) && HII->isPredicatedNew(MI) && HII->isJumpR(MI))
1166       return true;
1167     return false;
1168   };
1169
1170   if (HII->isLoopN(I) && isBadForLoopN(J))
1171     return true;
1172   if (HII->isLoopN(J) && isBadForLoopN(I))
1173     return true;
1174
1175   // dealloc_return cannot appear in the same packet as a conditional or
1176   // unconditional jump.
1177   return HII->isDeallocRet(I) &&
1178          (J.isBranch() || J.isCall() || J.isBarrier());
1179 }
1180
1181 bool HexagonPacketizerList::hasRegMaskDependence(const MachineInstr &I,
1182                                                  const MachineInstr &J) {
1183   // Adding I to a packet that has J.
1184
1185   // Regmasks are not reflected in the scheduling dependency graph, so
1186   // we need to check them manually. This code assumes that regmasks only
1187   // occur on calls, and the problematic case is when we add an instruction
1188   // defining a register R to a packet that has a call that clobbers R via
1189   // a regmask. Those cannot be packetized together, because the call will
1190   // be executed last. That's also a reson why it is ok to add a call
1191   // clobbering R to a packet that defines R.
1192
1193   // Look for regmasks in J.
1194   for (const MachineOperand &OpJ : J.operands()) {
1195     if (!OpJ.isRegMask())
1196       continue;
1197     assert((J.isCall() || HII->isTailCall(J)) && "Regmask on a non-call");
1198     for (const MachineOperand &OpI : I.operands()) {
1199       if (OpI.isReg()) {
1200         if (OpJ.clobbersPhysReg(OpI.getReg()))
1201           return true;
1202       } else if (OpI.isRegMask()) {
1203         // Both are regmasks. Assume that they intersect.
1204         return true;
1205       }
1206     }
1207   }
1208   return false;
1209 }
1210
1211 bool HexagonPacketizerList::hasV4SpecificDependence(const MachineInstr &I,
1212                                                     const MachineInstr &J) {
1213   bool SysI = isSystemInstr(I), SysJ = isSystemInstr(J);
1214   bool StoreI = I.mayStore(), StoreJ = J.mayStore();
1215   if ((SysI && StoreJ) || (SysJ && StoreI))
1216     return true;
1217
1218   if (StoreI && StoreJ) {
1219     if (HII->isNewValueInst(J) || HII->isMemOp(J) || HII->isMemOp(I))
1220       return true;
1221   } else {
1222     // A memop cannot be in the same packet with another memop or a store.
1223     // Two stores can be together, but here I and J cannot both be stores.
1224     bool MopStI = HII->isMemOp(I) || StoreI;
1225     bool MopStJ = HII->isMemOp(J) || StoreJ;
1226     if (MopStI && MopStJ)
1227       return true;
1228   }
1229
1230   return (StoreJ && HII->isDeallocRet(I)) || (StoreI && HII->isDeallocRet(J));
1231 }
1232
1233 // SUI is the current instruction that is out side of the current packet.
1234 // SUJ is the current instruction inside the current packet against which that
1235 // SUI will be packetized.
1236 bool HexagonPacketizerList::isLegalToPacketizeTogether(SUnit *SUI, SUnit *SUJ) {
1237   assert(SUI->getInstr() && SUJ->getInstr());
1238   MachineInstr &I = *SUI->getInstr();
1239   MachineInstr &J = *SUJ->getInstr();
1240
1241   // Clear IgnoreDepMIs when Packet starts.
1242   if (CurrentPacketMIs.size() == 1)
1243     IgnoreDepMIs.clear();
1244
1245   MachineBasicBlock::iterator II = I.getIterator();
1246
1247   // Solo instructions cannot go in the packet.
1248   assert(!isSoloInstruction(I) && "Unexpected solo instr!");
1249
1250   if (cannotCoexist(I, J))
1251     return false;
1252
1253   Dependence = hasDeadDependence(I, J) || hasControlDependence(I, J);
1254   if (Dependence)
1255     return false;
1256
1257   // Regmasks are not accounted for in the scheduling graph, so we need
1258   // to explicitly check for dependencies caused by them. They should only
1259   // appear on calls, so it's not too pessimistic to reject all regmask
1260   // dependencies.
1261   Dependence = hasRegMaskDependence(I, J);
1262   if (Dependence)
1263     return false;
1264
1265   // V4 allows dual stores. It does not allow second store, if the first
1266   // store is not in SLOT0. New value store, new value jump, dealloc_return
1267   // and memop always take SLOT0. Arch spec 3.4.4.2.
1268   Dependence = hasV4SpecificDependence(I, J);
1269   if (Dependence)
1270     return false;
1271
1272   // If an instruction feeds new value jump, glue it.
1273   MachineBasicBlock::iterator NextMII = I.getIterator();
1274   ++NextMII;
1275   if (NextMII != I.getParent()->end() && HII->isNewValueJump(*NextMII)) {
1276     MachineInstr &NextMI = *NextMII;
1277
1278     bool secondRegMatch = false;
1279     const MachineOperand &NOp0 = NextMI.getOperand(0);
1280     const MachineOperand &NOp1 = NextMI.getOperand(1);
1281
1282     if (NOp1.isReg() && I.getOperand(0).getReg() == NOp1.getReg())
1283       secondRegMatch = true;
1284
1285     for (auto T : CurrentPacketMIs) {
1286       SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(T)->second;
1287       MachineInstr &PI = *PacketSU->getInstr();
1288       // NVJ can not be part of the dual jump - Arch Spec: section 7.8.
1289       if (PI.isCall()) {
1290         Dependence = true;
1291         break;
1292       }
1293       // Validate:
1294       // 1. Packet does not have a store in it.
1295       // 2. If the first operand of the nvj is newified, and the second
1296       //    operand is also a reg, it (second reg) is not defined in
1297       //    the same packet.
1298       // 3. If the second operand of the nvj is newified, (which means
1299       //    first operand is also a reg), first reg is not defined in
1300       //    the same packet.
1301       if (PI.getOpcode() == Hexagon::S2_allocframe || PI.mayStore() ||
1302           HII->isLoopN(PI)) {
1303         Dependence = true;
1304         break;
1305       }
1306       // Check #2/#3.
1307       const MachineOperand &OpR = secondRegMatch ? NOp0 : NOp1;
1308       if (OpR.isReg() && PI.modifiesRegister(OpR.getReg(), HRI)) {
1309         Dependence = true;
1310         break;
1311       }
1312     }
1313
1314     if (Dependence)
1315       return false;
1316     GlueToNewValueJump = true;
1317   }
1318
1319   // There no dependency between a prolog instruction and its successor.
1320   if (!SUJ->isSucc(SUI))
1321     return true;
1322
1323   for (unsigned i = 0; i < SUJ->Succs.size(); ++i) {
1324     if (FoundSequentialDependence)
1325       break;
1326
1327     if (SUJ->Succs[i].getSUnit() != SUI)
1328       continue;
1329
1330     SDep::Kind DepType = SUJ->Succs[i].getKind();
1331     // For direct calls:
1332     // Ignore register dependences for call instructions for packetization
1333     // purposes except for those due to r31 and predicate registers.
1334     //
1335     // For indirect calls:
1336     // Same as direct calls + check for true dependences to the register
1337     // used in the indirect call.
1338     //
1339     // We completely ignore Order dependences for call instructions.
1340     //
1341     // For returns:
1342     // Ignore register dependences for return instructions like jumpr,
1343     // dealloc return unless we have dependencies on the explicit uses
1344     // of the registers used by jumpr (like r31) or dealloc return
1345     // (like r29 or r30).
1346     unsigned DepReg = 0;
1347     const TargetRegisterClass *RC = nullptr;
1348     if (DepType == SDep::Data) {
1349       DepReg = SUJ->Succs[i].getReg();
1350       RC = HRI->getMinimalPhysRegClass(DepReg);
1351     }
1352
1353     if (I.isCall() || HII->isJumpR(I) || I.isReturn() || HII->isTailCall(I)) {
1354       if (!isRegDependence(DepType))
1355         continue;
1356       if (!isCallDependent(I, DepType, SUJ->Succs[i].getReg()))
1357         continue;
1358     }
1359
1360     if (DepType == SDep::Data) {
1361       if (canPromoteToDotCur(J, SUJ, DepReg, II, RC))
1362         if (promoteToDotCur(J, DepType, II, RC))
1363           continue;
1364     }
1365
1366     // Data dpendence ok if we have load.cur.
1367     if (DepType == SDep::Data && HII->isDotCurInst(J)) {
1368       if (HII->isV60VectorInstruction(I))
1369         continue;
1370     }
1371
1372     // For instructions that can be promoted to dot-new, try to promote.
1373     if (DepType == SDep::Data) {
1374       if (canPromoteToDotNew(I, SUJ, DepReg, II, RC)) {
1375         if (promoteToDotNew(I, DepType, II, RC)) {
1376           PromotedToDotNew = true;
1377           continue;
1378         }
1379       }
1380       if (HII->isNewValueJump(I))
1381         continue;
1382     }
1383
1384     // For predicated instructions, if the predicates are complements then
1385     // there can be no dependence.
1386     if (HII->isPredicated(I) && HII->isPredicated(J) &&
1387         arePredicatesComplements(I, J)) {
1388       // Not always safe to do this translation.
1389       // DAG Builder attempts to reduce dependence edges using transitive
1390       // nature of dependencies. Here is an example:
1391       //
1392       // r0 = tfr_pt ... (1)
1393       // r0 = tfr_pf ... (2)
1394       // r0 = tfr_pt ... (3)
1395       //
1396       // There will be an output dependence between (1)->(2) and (2)->(3).
1397       // However, there is no dependence edge between (1)->(3). This results
1398       // in all 3 instructions going in the same packet. We ignore dependce
1399       // only once to avoid this situation.
1400       auto Itr = find(IgnoreDepMIs, &J);
1401       if (Itr != IgnoreDepMIs.end()) {
1402         Dependence = true;
1403         return false;
1404       }
1405       IgnoreDepMIs.push_back(&I);
1406       continue;
1407     }
1408
1409     // Ignore Order dependences between unconditional direct branches
1410     // and non-control-flow instructions.
1411     if (isDirectJump(I) && !J.isBranch() && !J.isCall() &&
1412         DepType == SDep::Order)
1413       continue;
1414
1415     // Ignore all dependences for jumps except for true and output
1416     // dependences.
1417     if (I.isConditionalBranch() && DepType != SDep::Data &&
1418         DepType != SDep::Output)
1419       continue;
1420
1421     // Ignore output dependences due to superregs. We can write to two
1422     // different subregisters of R1:0 for instance in the same cycle.
1423
1424     // If neither I nor J defines DepReg, then this is a superfluous output
1425     // dependence. The dependence must be of the form:
1426     //   R0 = ...
1427     //   R1 = ...
1428     // and there is an output dependence between the two instructions with
1429     // DepReg = D0.
1430     // We want to ignore these dependences. Ideally, the dependence
1431     // constructor should annotate such dependences. We can then avoid this
1432     // relatively expensive check.
1433     //
1434     if (DepType == SDep::Output) {
1435       // DepReg is the register that's responsible for the dependence.
1436       unsigned DepReg = SUJ->Succs[i].getReg();
1437
1438       // Check if I and J really defines DepReg.
1439       if (!I.definesRegister(DepReg) && !J.definesRegister(DepReg))
1440         continue;
1441       FoundSequentialDependence = true;
1442       break;
1443     }
1444
1445     // For Order dependences:
1446     // 1. On V4 or later, volatile loads/stores can be packetized together,
1447     //    unless other rules prevent is.
1448     // 2. Store followed by a load is not allowed.
1449     // 3. Store followed by a store is only valid on V4 or later.
1450     // 4. Load followed by any memory operation is allowed.
1451     if (DepType == SDep::Order) {
1452       if (!PacketizeVolatiles) {
1453         bool OrdRefs = I.hasOrderedMemoryRef() || J.hasOrderedMemoryRef();
1454         if (OrdRefs) {
1455           FoundSequentialDependence = true;
1456           break;
1457         }
1458       }
1459       // J is first, I is second.
1460       bool LoadJ = J.mayLoad(), StoreJ = J.mayStore();
1461       bool LoadI = I.mayLoad(), StoreI = I.mayStore();
1462       if (StoreJ) {
1463         // Two stores are only allowed on V4+. Load following store is never
1464         // allowed.
1465         if (LoadI) {
1466           FoundSequentialDependence = true;
1467           break;
1468         }
1469       } else if (!LoadJ || (!LoadI && !StoreI)) {
1470         // If J is neither load nor store, assume a dependency.
1471         // If J is a load, but I is neither, also assume a dependency.
1472         FoundSequentialDependence = true;
1473         break;
1474       }
1475       // Store followed by store: not OK on V2.
1476       // Store followed by load: not OK on all.
1477       // Load followed by store: OK on all.
1478       // Load followed by load: OK on all.
1479       continue;
1480     }
1481
1482     // For V4, special case ALLOCFRAME. Even though there is dependency
1483     // between ALLOCFRAME and subsequent store, allow it to be packetized
1484     // in a same packet. This implies that the store is using the caller's
1485     // SP. Hence, offset needs to be updated accordingly.
1486     if (DepType == SDep::Data && J.getOpcode() == Hexagon::S2_allocframe) {
1487       unsigned Opc = I.getOpcode();
1488       switch (Opc) {
1489         case Hexagon::S2_storerd_io:
1490         case Hexagon::S2_storeri_io:
1491         case Hexagon::S2_storerh_io:
1492         case Hexagon::S2_storerb_io:
1493           if (I.getOperand(0).getReg() == HRI->getStackRegister()) {
1494             // Since this store is to be glued with allocframe in the same
1495             // packet, it will use SP of the previous stack frame, i.e.
1496             // caller's SP. Therefore, we need to recalculate offset
1497             // according to this change.
1498             GlueAllocframeStore = useCallersSP(I);
1499             if (GlueAllocframeStore)
1500               continue;
1501           }
1502         default:
1503           break;
1504       }
1505     }
1506
1507     // There are certain anti-dependencies that cannot be ignored.
1508     // Specifically:
1509     //   J2_call ... %R0<imp-def>   ; SUJ
1510     //   R0 = ...                   ; SUI
1511     // Those cannot be packetized together, since the call will observe
1512     // the effect of the assignment to R0.
1513     if ((DepType == SDep::Anti || DepType == SDep::Output) && J.isCall()) {
1514       // Check if I defines any volatile register. We should also check
1515       // registers that the call may read, but these happen to be a
1516       // subset of the volatile register set.
1517       for (const MachineOperand &Op : I.operands()) {
1518         if (Op.isReg() && Op.isDef()) {
1519           unsigned R = Op.getReg();
1520           if (!J.readsRegister(R, HRI) && !J.modifiesRegister(R, HRI))
1521             continue;
1522         } else if (!Op.isRegMask()) {
1523           // If I has a regmask assume dependency.
1524           continue;
1525         }
1526         FoundSequentialDependence = true;
1527         break;
1528       }
1529     }
1530
1531     // Skip over remaining anti-dependences. Two instructions that are
1532     // anti-dependent can share a packet, since in most such cases all
1533     // operands are read before any modifications take place.
1534     // The exceptions are branch and call instructions, since they are
1535     // executed after all other instructions have completed (at least
1536     // conceptually).
1537     if (DepType != SDep::Anti) {
1538       FoundSequentialDependence = true;
1539       break;
1540     }
1541   }
1542
1543   if (FoundSequentialDependence) {
1544     Dependence = true;
1545     return false;
1546   }
1547
1548   return true;
1549 }
1550
1551 bool HexagonPacketizerList::isLegalToPruneDependencies(SUnit *SUI, SUnit *SUJ) {
1552   assert(SUI->getInstr() && SUJ->getInstr());
1553   MachineInstr &I = *SUI->getInstr();
1554   MachineInstr &J = *SUJ->getInstr();
1555
1556   if (cannotCoexist(I, J))
1557     return false;
1558
1559   if (!Dependence)
1560     return true;
1561
1562   // Check if the instruction was promoted to a dot-new. If so, demote it
1563   // back into a dot-old.
1564   if (PromotedToDotNew)
1565     demoteToDotOld(I);
1566
1567   cleanUpDotCur();
1568   // Check if the instruction (must be a store) was glued with an allocframe
1569   // instruction. If so, restore its offset to its original value, i.e. use
1570   // current SP instead of caller's SP.
1571   if (GlueAllocframeStore) {
1572     useCalleesSP(I);
1573     GlueAllocframeStore = false;
1574   }
1575   return false;
1576 }
1577
1578 MachineBasicBlock::iterator
1579 HexagonPacketizerList::addToPacket(MachineInstr &MI) {
1580   MachineBasicBlock::iterator MII = MI.getIterator();
1581   MachineBasicBlock *MBB = MI.getParent();
1582   if (MI.isImplicitDef()) {
1583     unsigned R = MI.getOperand(0).getReg();
1584     if (Hexagon::IntRegsRegClass.contains(R)) {
1585       MCSuperRegIterator S(R, HRI, false);
1586       MI.addOperand(MachineOperand::CreateReg(*S, true, true));
1587     }
1588     return MII;
1589   }
1590   assert(ResourceTracker->canReserveResources(MI));
1591
1592   bool ExtMI = HII->isExtended(MI) || HII->isConstExtended(MI);
1593   bool Good = true;
1594
1595   if (GlueToNewValueJump) {
1596     MachineInstr &NvjMI = *++MII;
1597     // We need to put both instructions in the same packet: MI and NvjMI.
1598     // Either of them can require a constant extender. Try to add both to
1599     // the current packet, and if that fails, end the packet and start a
1600     // new one.
1601     ResourceTracker->reserveResources(MI);
1602     if (ExtMI)
1603       Good = tryAllocateResourcesForConstExt(true);
1604
1605     bool ExtNvjMI = HII->isExtended(NvjMI) || HII->isConstExtended(NvjMI);
1606     if (Good) {
1607       if (ResourceTracker->canReserveResources(NvjMI))
1608         ResourceTracker->reserveResources(NvjMI);
1609       else
1610         Good = false;
1611     }
1612     if (Good && ExtNvjMI)
1613       Good = tryAllocateResourcesForConstExt(true);
1614
1615     if (!Good) {
1616       endPacket(MBB, MI);
1617       assert(ResourceTracker->canReserveResources(MI));
1618       ResourceTracker->reserveResources(MI);
1619       if (ExtMI) {
1620         assert(canReserveResourcesForConstExt());
1621         tryAllocateResourcesForConstExt(true);
1622       }
1623       assert(ResourceTracker->canReserveResources(NvjMI));
1624       ResourceTracker->reserveResources(NvjMI);
1625       if (ExtNvjMI) {
1626         assert(canReserveResourcesForConstExt());
1627         reserveResourcesForConstExt();
1628       }
1629     }
1630     CurrentPacketMIs.push_back(&MI);
1631     CurrentPacketMIs.push_back(&NvjMI);
1632     return MII;
1633   }
1634
1635   ResourceTracker->reserveResources(MI);
1636   if (ExtMI && !tryAllocateResourcesForConstExt(true)) {
1637     endPacket(MBB, MI);
1638     if (PromotedToDotNew)
1639       demoteToDotOld(MI);
1640     if (GlueAllocframeStore) {
1641       useCalleesSP(MI);
1642       GlueAllocframeStore = false;
1643     }
1644     ResourceTracker->reserveResources(MI);
1645     reserveResourcesForConstExt();
1646   }
1647
1648   CurrentPacketMIs.push_back(&MI);
1649   return MII;
1650 }
1651
1652 void HexagonPacketizerList::endPacket(MachineBasicBlock *MBB,
1653                                       MachineBasicBlock::iterator MI) {
1654   OldPacketMIs = CurrentPacketMIs;
1655   VLIWPacketizerList::endPacket(MBB, MI);
1656 }
1657
1658 bool HexagonPacketizerList::shouldAddToPacket(const MachineInstr &MI) {
1659   return !producesStall(MI);
1660 }
1661
1662
1663 // Return true when ConsMI uses a register defined by ProdMI.
1664 static bool isDependent(const MachineInstr &ProdMI,
1665       const MachineInstr &ConsMI) {
1666   if (!ProdMI.getOperand(0).isReg())
1667     return false;
1668   unsigned DstReg = ProdMI.getOperand(0).getReg();
1669
1670   for (auto &Op : ConsMI.operands())
1671     if (Op.isReg() && Op.isUse() && Op.getReg() == DstReg)
1672       // The MIs depend on each other.
1673       return true;
1674
1675   return false;
1676 }
1677
1678 // V60 forward scheduling.
1679 bool HexagonPacketizerList::producesStall(const MachineInstr &I) {
1680   // Check whether the previous packet is in a different loop. If this is the
1681   // case, there is little point in trying to avoid a stall because that would
1682   // favor the rare case (loop entry) over the common case (loop iteration).
1683   //
1684   // TODO: We should really be able to check all the incoming edges if this is
1685   // the first packet in a basic block, so we can avoid stalls from the loop
1686   // backedge.
1687   if (!OldPacketMIs.empty()) {
1688     auto *OldBB = OldPacketMIs.front()->getParent();
1689     auto *ThisBB = I.getParent();
1690     if (MLI->getLoopFor(OldBB) != MLI->getLoopFor(ThisBB))
1691       return false;
1692   }
1693
1694   // Check for stall between two vector instructions.
1695   if (HII->isV60VectorInstruction(I)) {
1696     for (auto J : OldPacketMIs) {
1697       if (!HII->isV60VectorInstruction(*J))
1698         continue;
1699       if (isDependent(*J, I) && !HII->isVecUsableNextPacket(*J, I))
1700         return true;
1701     }
1702     return false;
1703   }
1704
1705   // Check for stall between two scalar instructions. First, check that
1706   // there is no definition of a use in the current packet, because it
1707   // may be a candidate for .new.
1708   for (auto J : CurrentPacketMIs)
1709     if (!HII->isV60VectorInstruction(*J) && isDependent(*J, I))
1710       return false;
1711
1712   // Check for stall between I and instructions in the previous packet.
1713   if (MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>().useBSBScheduling()) {
1714     for (auto J : OldPacketMIs) {
1715       if (HII->isV60VectorInstruction(*J))
1716         continue;
1717       if (!HII->isLateInstrFeedsEarlyInstr(*J, I))
1718         continue;
1719       if (isDependent(*J, I) && !HII->canExecuteInBundle(*J, I))
1720         return true;
1721     }
1722   }
1723
1724   return false;
1725 }
1726
1727
1728 //===----------------------------------------------------------------------===//
1729 //                         Public Constructor Functions
1730 //===----------------------------------------------------------------------===//
1731
1732 FunctionPass *llvm::createHexagonPacketizer() {
1733   return new HexagonPacketizer();
1734 }