]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm/lib/Target/Hexagon/HexagonVLIWPacketizer.cpp
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r304460, and update
[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       // Find 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       // Find 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   // Call-like instructions can be packetized with preceding instructions
277   // that define registers implicitly used or modified by the call. Explicit
278   // uses are still prohibited, as in the case of indirect calls:
279   //   r0 = ...
280   //   J2_jumpr r0
281   if (DepType == SDep::Data) {
282     for (const MachineOperand MO : MI.operands())
283       if (MO.isReg() && MO.getReg() == DepReg && !MO.isImplicit())
284         return true;
285   }
286
287   return false;
288 }
289
290 static bool isRegDependence(const SDep::Kind DepType) {
291   return DepType == SDep::Data || DepType == SDep::Anti ||
292          DepType == SDep::Output;
293 }
294
295 static bool isDirectJump(const MachineInstr &MI) {
296   return MI.getOpcode() == Hexagon::J2_jump;
297 }
298
299 static bool isSchedBarrier(const MachineInstr &MI) {
300   switch (MI.getOpcode()) {
301   case Hexagon::Y2_barrier:
302     return true;
303   }
304   return false;
305 }
306
307 static bool isControlFlow(const MachineInstr &MI) {
308   return MI.getDesc().isTerminator() || MI.getDesc().isCall();
309 }
310
311
312 /// Returns true if the instruction modifies a callee-saved register.
313 static bool doesModifyCalleeSavedReg(const MachineInstr &MI,
314                                      const TargetRegisterInfo *TRI) {
315   const MachineFunction &MF = *MI.getParent()->getParent();
316   for (auto *CSR = TRI->getCalleeSavedRegs(&MF); CSR && *CSR; ++CSR)
317     if (MI.modifiesRegister(*CSR, TRI))
318       return true;
319   return false;
320 }
321
322 // Returns true if an instruction can be promoted to .new predicate or
323 // new-value store.
324 bool HexagonPacketizerList::isNewifiable(const MachineInstr &MI,
325       const TargetRegisterClass *NewRC) {
326   // Vector stores can be predicated, and can be new-value stores, but
327   // they cannot be predicated on a .new predicate value.
328   if (NewRC == &Hexagon::PredRegsRegClass) {
329     if (HII->isHVXVec(MI) && MI.mayStore())
330       return false;
331     return HII->isPredicated(MI) && HII->getDotNewPredOp(MI, nullptr) > 0;
332   }
333   // If the class is not PredRegs, it could only apply to new-value stores.
334   return HII->mayBeNewStore(MI);
335 }
336
337 // Promote an instructiont to its .cur form.
338 // At this time, we have already made a call to canPromoteToDotCur and made
339 // sure that it can *indeed* be promoted.
340 bool HexagonPacketizerList::promoteToDotCur(MachineInstr &MI,
341       SDep::Kind DepType, MachineBasicBlock::iterator &MII,
342       const TargetRegisterClass* RC) {
343   assert(DepType == SDep::Data);
344   int CurOpcode = HII->getDotCurOp(MI);
345   MI.setDesc(HII->get(CurOpcode));
346   return true;
347 }
348
349 void HexagonPacketizerList::cleanUpDotCur() {
350   MachineInstr *MI = nullptr;
351   for (auto BI : CurrentPacketMIs) {
352     DEBUG(dbgs() << "Cleanup packet has "; BI->dump(););
353     if (HII->isDotCurInst(*BI)) {
354       MI = BI;
355       continue;
356     }
357     if (MI) {
358       for (auto &MO : BI->operands())
359         if (MO.isReg() && MO.getReg() == MI->getOperand(0).getReg())
360           return;
361     }
362   }
363   if (!MI)
364     return;
365   // We did not find a use of the CUR, so de-cur it.
366   MI->setDesc(HII->get(HII->getNonDotCurOp(*MI)));
367   DEBUG(dbgs() << "Demoted CUR "; MI->dump(););
368 }
369
370 // Check to see if an instruction can be dot cur.
371 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToDotCur(const MachineInstr &MI,
372       const SUnit *PacketSU, unsigned DepReg, MachineBasicBlock::iterator &MII,
373       const TargetRegisterClass *RC) {
374   if (!HII->isHVXVec(MI))
375     return false;
376   if (!HII->isHVXVec(*MII))
377     return false;
378
379   // Already a dot new instruction.
380   if (HII->isDotCurInst(MI) && !HII->mayBeCurLoad(MI))
381     return false;
382
383   if (!HII->mayBeCurLoad(MI))
384     return false;
385
386   // The "cur value" cannot come from inline asm.
387   if (PacketSU->getInstr()->isInlineAsm())
388     return false;
389
390   // Make sure candidate instruction uses cur.
391   DEBUG(dbgs() << "Can we DOT Cur Vector MI\n";
392         MI.dump();
393         dbgs() << "in packet\n";);
394   MachineInstr &MJ = *MII;
395   DEBUG({
396     dbgs() << "Checking CUR against ";
397     MJ.dump();
398   });
399   unsigned DestReg = MI.getOperand(0).getReg();
400   bool FoundMatch = false;
401   for (auto &MO : MJ.operands())
402     if (MO.isReg() && MO.getReg() == DestReg)
403       FoundMatch = true;
404   if (!FoundMatch)
405     return false;
406
407   // Check for existing uses of a vector register within the packet which
408   // would be affected by converting a vector load into .cur formt.
409   for (auto BI : CurrentPacketMIs) {
410     DEBUG(dbgs() << "packet has "; BI->dump(););
411     if (BI->readsRegister(DepReg, MF.getSubtarget().getRegisterInfo()))
412       return false;
413   }
414
415   DEBUG(dbgs() << "Can Dot CUR MI\n"; MI.dump(););
416   // We can convert the opcode into a .cur.
417   return true;
418 }
419
420 // Promote an instruction to its .new form. At this time, we have already
421 // made a call to canPromoteToDotNew and made sure that it can *indeed* be
422 // promoted.
423 bool HexagonPacketizerList::promoteToDotNew(MachineInstr &MI,
424       SDep::Kind DepType, MachineBasicBlock::iterator &MII,
425       const TargetRegisterClass* RC) {
426   assert (DepType == SDep::Data);
427   int NewOpcode;
428   if (RC == &Hexagon::PredRegsRegClass)
429     NewOpcode = HII->getDotNewPredOp(MI, MBPI);
430   else
431     NewOpcode = HII->getDotNewOp(MI);
432   MI.setDesc(HII->get(NewOpcode));
433   return true;
434 }
435
436 bool HexagonPacketizerList::demoteToDotOld(MachineInstr &MI) {
437   int NewOpcode = HII->getDotOldOp(MI);
438   MI.setDesc(HII->get(NewOpcode));
439   return true;
440 }
441
442 bool HexagonPacketizerList::useCallersSP(MachineInstr &MI) {
443   unsigned Opc = MI.getOpcode();
444   switch (Opc) {
445     case Hexagon::S2_storerd_io:
446     case Hexagon::S2_storeri_io:
447     case Hexagon::S2_storerh_io:
448     case Hexagon::S2_storerb_io:
449       break;
450     default:
451       llvm_unreachable("Unexpected instruction");
452   }
453   unsigned FrameSize = MF.getFrameInfo().getStackSize();
454   MachineOperand &Off = MI.getOperand(1);
455   int64_t NewOff = Off.getImm() - (FrameSize + HEXAGON_LRFP_SIZE);
456   if (HII->isValidOffset(Opc, NewOff)) {
457     Off.setImm(NewOff);
458     return true;
459   }
460   return false;
461 }
462
463 void HexagonPacketizerList::useCalleesSP(MachineInstr &MI) {
464   unsigned Opc = MI.getOpcode();
465   switch (Opc) {
466     case Hexagon::S2_storerd_io:
467     case Hexagon::S2_storeri_io:
468     case Hexagon::S2_storerh_io:
469     case Hexagon::S2_storerb_io:
470       break;
471     default:
472       llvm_unreachable("Unexpected instruction");
473   }
474   unsigned FrameSize = MF.getFrameInfo().getStackSize();
475   MachineOperand &Off = MI.getOperand(1);
476   Off.setImm(Off.getImm() + FrameSize + HEXAGON_LRFP_SIZE);
477 }
478
479 enum PredicateKind {
480   PK_False,
481   PK_True,
482   PK_Unknown
483 };
484
485 /// Returns true if an instruction is predicated on p0 and false if it's
486 /// predicated on !p0.
487 static PredicateKind getPredicateSense(const MachineInstr &MI,
488                                        const HexagonInstrInfo *HII) {
489   if (!HII->isPredicated(MI))
490     return PK_Unknown;
491   if (HII->isPredicatedTrue(MI))
492     return PK_True;
493   return PK_False;
494 }
495
496 static const MachineOperand &getPostIncrementOperand(const MachineInstr &MI,
497       const HexagonInstrInfo *HII) {
498   assert(HII->isPostIncrement(MI) && "Not a post increment operation.");
499 #ifndef NDEBUG
500   // Post Increment means duplicates. Use dense map to find duplicates in the
501   // list. Caution: Densemap initializes with the minimum of 64 buckets,
502   // whereas there are at most 5 operands in the post increment.
503   DenseSet<unsigned> DefRegsSet;
504   for (auto &MO : MI.operands())
505     if (MO.isReg() && MO.isDef())
506       DefRegsSet.insert(MO.getReg());
507
508   for (auto &MO : MI.operands())
509     if (MO.isReg() && MO.isUse() && DefRegsSet.count(MO.getReg()))
510       return MO;
511 #else
512   if (MI.mayLoad()) {
513     const MachineOperand &Op1 = MI.getOperand(1);
514     // The 2nd operand is always the post increment operand in load.
515     assert(Op1.isReg() && "Post increment operand has be to a register.");
516     return Op1;
517   }
518   if (MI.getDesc().mayStore()) {
519     const MachineOperand &Op0 = MI.getOperand(0);
520     // The 1st operand is always the post increment operand in store.
521     assert(Op0.isReg() && "Post increment operand has be to a register.");
522     return Op0;
523   }
524 #endif
525   // we should never come here.
526   llvm_unreachable("mayLoad or mayStore not set for Post Increment operation");
527 }
528
529 // Get the value being stored.
530 static const MachineOperand& getStoreValueOperand(const MachineInstr &MI) {
531   // value being stored is always the last operand.
532   return MI.getOperand(MI.getNumOperands()-1);
533 }
534
535 static bool isLoadAbsSet(const MachineInstr &MI) {
536   unsigned Opc = MI.getOpcode();
537   switch (Opc) {
538     case Hexagon::L4_loadrd_ap:
539     case Hexagon::L4_loadrb_ap:
540     case Hexagon::L4_loadrh_ap:
541     case Hexagon::L4_loadrub_ap:
542     case Hexagon::L4_loadruh_ap:
543     case Hexagon::L4_loadri_ap:
544       return true;
545   }
546   return false;
547 }
548
549 static const MachineOperand &getAbsSetOperand(const MachineInstr &MI) {
550   assert(isLoadAbsSet(MI));
551   return MI.getOperand(1);
552 }
553
554
555 // Can be new value store?
556 // Following restrictions are to be respected in convert a store into
557 // a new value store.
558 // 1. If an instruction uses auto-increment, its address register cannot
559 //    be a new-value register. Arch Spec 5.4.2.1
560 // 2. If an instruction uses absolute-set addressing mode, its address
561 //    register cannot be a new-value register. Arch Spec 5.4.2.1.
562 // 3. If an instruction produces a 64-bit result, its registers cannot be used
563 //    as new-value registers. Arch Spec 5.4.2.2.
564 // 4. If the instruction that sets the new-value register is conditional, then
565 //    the instruction that uses the new-value register must also be conditional,
566 //    and both must always have their predicates evaluate identically.
567 //    Arch Spec 5.4.2.3.
568 // 5. There is an implied restriction that a packet cannot have another store,
569 //    if there is a new value store in the packet. Corollary: if there is
570 //    already a store in a packet, there can not be a new value store.
571 //    Arch Spec: 3.4.4.2
572 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToNewValueStore(const MachineInstr &MI,
573       const MachineInstr &PacketMI, unsigned DepReg) {
574   // Make sure we are looking at the store, that can be promoted.
575   if (!HII->mayBeNewStore(MI))
576     return false;
577
578   // Make sure there is dependency and can be new value'd.
579   const MachineOperand &Val = getStoreValueOperand(MI);
580   if (Val.isReg() && Val.getReg() != DepReg)
581     return false;
582
583   const MCInstrDesc& MCID = PacketMI.getDesc();
584
585   // First operand is always the result.
586   const TargetRegisterClass *PacketRC = HII->getRegClass(MCID, 0, HRI, MF);
587   // Double regs can not feed into new value store: PRM section: 5.4.2.2.
588   if (PacketRC == &Hexagon::DoubleRegsRegClass)
589     return false;
590
591   // New-value stores are of class NV (slot 0), dual stores require class ST
592   // in slot 0 (PRM 5.5).
593   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
594     SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(I)->second;
595     if (PacketSU->getInstr()->mayStore())
596       return false;
597   }
598
599   // Make sure it's NOT the post increment register that we are going to
600   // new value.
601   if (HII->isPostIncrement(MI) &&
602       getPostIncrementOperand(MI, HII).getReg() == DepReg) {
603     return false;
604   }
605
606   if (HII->isPostIncrement(PacketMI) && PacketMI.mayLoad() &&
607       getPostIncrementOperand(PacketMI, HII).getReg() == DepReg) {
608     // If source is post_inc, or absolute-set addressing, it can not feed
609     // into new value store
610     //   r3 = memw(r2++#4)
611     //   memw(r30 + #-1404) = r2.new -> can not be new value store
612     // arch spec section: 5.4.2.1.
613     return false;
614   }
615
616   if (isLoadAbsSet(PacketMI) && getAbsSetOperand(PacketMI).getReg() == DepReg)
617     return false;
618
619   // If the source that feeds the store is predicated, new value store must
620   // also be predicated.
621   if (HII->isPredicated(PacketMI)) {
622     if (!HII->isPredicated(MI))
623       return false;
624
625     // Check to make sure that they both will have their predicates
626     // evaluate identically.
627     unsigned predRegNumSrc = 0;
628     unsigned predRegNumDst = 0;
629     const TargetRegisterClass* predRegClass = nullptr;
630
631     // Get predicate register used in the source instruction.
632     for (auto &MO : PacketMI.operands()) {
633       if (!MO.isReg())
634         continue;
635       predRegNumSrc = MO.getReg();
636       predRegClass = HRI->getMinimalPhysRegClass(predRegNumSrc);
637       if (predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass)
638         break;
639     }
640     assert((predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass) &&
641         "predicate register not found in a predicated PacketMI instruction");
642
643     // Get predicate register used in new-value store instruction.
644     for (auto &MO : MI.operands()) {
645       if (!MO.isReg())
646         continue;
647       predRegNumDst = MO.getReg();
648       predRegClass = HRI->getMinimalPhysRegClass(predRegNumDst);
649       if (predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass)
650         break;
651     }
652     assert((predRegClass == &Hexagon::PredRegsRegClass) &&
653            "predicate register not found in a predicated MI instruction");
654
655     // New-value register producer and user (store) need to satisfy these
656     // constraints:
657     // 1) Both instructions should be predicated on the same register.
658     // 2) If producer of the new-value register is .new predicated then store
659     // should also be .new predicated and if producer is not .new predicated
660     // then store should not be .new predicated.
661     // 3) Both new-value register producer and user should have same predicate
662     // sense, i.e, either both should be negated or both should be non-negated.
663     if (predRegNumDst != predRegNumSrc ||
664         HII->isDotNewInst(PacketMI) != HII->isDotNewInst(MI) ||
665         getPredicateSense(MI, HII) != getPredicateSense(PacketMI, HII))
666       return false;
667   }
668
669   // Make sure that other than the new-value register no other store instruction
670   // register has been modified in the same packet. Predicate registers can be
671   // modified by they should not be modified between the producer and the store
672   // instruction as it will make them both conditional on different values.
673   // We already know this to be true for all the instructions before and
674   // including PacketMI. Howerver, we need to perform the check for the
675   // remaining instructions in the packet.
676
677   unsigned StartCheck = 0;
678
679   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
680     SUnit *TempSU = MIToSUnit.find(I)->second;
681     MachineInstr &TempMI = *TempSU->getInstr();
682
683     // Following condition is true for all the instructions until PacketMI is
684     // reached (StartCheck is set to 0 before the for loop).
685     // StartCheck flag is 1 for all the instructions after PacketMI.
686     if (&TempMI != &PacketMI && !StartCheck) // Start processing only after
687       continue;                              // encountering PacketMI.
688
689     StartCheck = 1;
690     if (&TempMI == &PacketMI) // We don't want to check PacketMI for dependence.
691       continue;
692
693     for (auto &MO : MI.operands())
694       if (MO.isReg() && TempSU->getInstr()->modifiesRegister(MO.getReg(), HRI))
695         return false;
696   }
697
698   // Make sure that for non-POST_INC stores:
699   // 1. The only use of reg is DepReg and no other registers.
700   //    This handles V4 base+index registers.
701   //    The following store can not be dot new.
702   //    Eg.   r0 = add(r0, #3)
703   //          memw(r1+r0<<#2) = r0
704   if (!HII->isPostIncrement(MI)) {
705     for (unsigned opNum = 0; opNum < MI.getNumOperands()-1; opNum++) {
706       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(opNum);
707       if (MO.isReg() && MO.getReg() == DepReg)
708         return false;
709     }
710   }
711
712   // If data definition is because of implicit definition of the register,
713   // do not newify the store. Eg.
714   // %R9<def> = ZXTH %R12, %D6<imp-use>, %R12<imp-def>
715   // S2_storerh_io %R8, 2, %R12<kill>; mem:ST2[%scevgep343]
716   for (auto &MO : PacketMI.operands()) {
717     if (MO.isRegMask() && MO.clobbersPhysReg(DepReg))
718       return false;
719     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isImplicit())
720       continue;
721     unsigned R = MO.getReg();
722     if (R == DepReg || HRI->isSuperRegister(DepReg, R))
723       return false;
724   }
725
726   // Handle imp-use of super reg case. There is a target independent side
727   // change that should prevent this situation but I am handling it for
728   // just-in-case. For example, we cannot newify R2 in the following case:
729   // %R3<def> = A2_tfrsi 0;
730   // S2_storeri_io %R0<kill>, 0, %R2<kill>, %D1<imp-use,kill>;
731   for (auto &MO : MI.operands()) {
732     if (MO.isReg() && MO.isUse() && MO.isImplicit() && MO.getReg() == DepReg)
733       return false;
734   }
735
736   // Can be dot new store.
737   return true;
738 }
739
740 // Can this MI to promoted to either new value store or new value jump.
741 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToNewValue(const MachineInstr &MI,
742       const SUnit *PacketSU, unsigned DepReg,
743       MachineBasicBlock::iterator &MII) {
744   if (!HII->mayBeNewStore(MI))
745     return false;
746
747   // Check to see the store can be new value'ed.
748   MachineInstr &PacketMI = *PacketSU->getInstr();
749   if (canPromoteToNewValueStore(MI, PacketMI, DepReg))
750     return true;
751
752   // Check to see the compare/jump can be new value'ed.
753   // This is done as a pass on its own. Don't need to check it here.
754   return false;
755 }
756
757 static bool isImplicitDependency(const MachineInstr &I, bool CheckDef,
758       unsigned DepReg) {
759   for (auto &MO : I.operands()) {
760     if (CheckDef && MO.isRegMask() && MO.clobbersPhysReg(DepReg))
761       return true;
762     if (!MO.isReg() || MO.getReg() != DepReg || !MO.isImplicit())
763       continue;
764     if (CheckDef == MO.isDef())
765       return true;
766   }
767   return false;
768 }
769
770 // Check to see if an instruction can be dot new
771 // There are three kinds.
772 // 1. dot new on predicate - V2/V3/V4
773 // 2. dot new on stores NV/ST - V4
774 // 3. dot new on jump NV/J - V4 -- This is generated in a pass.
775 bool HexagonPacketizerList::canPromoteToDotNew(const MachineInstr &MI,
776       const SUnit *PacketSU, unsigned DepReg, MachineBasicBlock::iterator &MII,
777       const TargetRegisterClass* RC) {
778   // Already a dot new instruction.
779   if (HII->isDotNewInst(MI) && !HII->mayBeNewStore(MI))
780     return false;
781
782   if (!isNewifiable(MI, RC))
783     return false;
784
785   const MachineInstr &PI = *PacketSU->getInstr();
786
787   // The "new value" cannot come from inline asm.
788   if (PI.isInlineAsm())
789     return false;
790
791   // IMPLICIT_DEFs won't materialize as real instructions, so .new makes no
792   // sense.
793   if (PI.isImplicitDef())
794     return false;
795
796   // If dependency is trough an implicitly defined register, we should not
797   // newify the use.
798   if (isImplicitDependency(PI, true, DepReg) ||
799       isImplicitDependency(MI, false, DepReg))
800     return false;
801
802   const MCInstrDesc& MCID = PI.getDesc();
803   const TargetRegisterClass *VecRC = HII->getRegClass(MCID, 0, HRI, MF);
804   if (DisableVecDblNVStores && VecRC == &Hexagon::VecDblRegsRegClass)
805     return false;
806
807   // predicate .new
808   if (RC == &Hexagon::PredRegsRegClass)
809     return HII->predCanBeUsedAsDotNew(PI, DepReg);
810
811   if (RC != &Hexagon::PredRegsRegClass && !HII->mayBeNewStore(MI))
812     return false;
813
814   // Create a dot new machine instruction to see if resources can be
815   // allocated. If not, bail out now.
816   int NewOpcode = HII->getDotNewOp(MI);
817   const MCInstrDesc &D = HII->get(NewOpcode);
818   MachineInstr *NewMI = MF.CreateMachineInstr(D, DebugLoc());
819   bool ResourcesAvailable = ResourceTracker->canReserveResources(*NewMI);
820   MF.DeleteMachineInstr(NewMI);
821   if (!ResourcesAvailable)
822     return false;
823
824   // New Value Store only. New Value Jump generated as a separate pass.
825   if (!canPromoteToNewValue(MI, PacketSU, DepReg, MII))
826     return false;
827
828   return true;
829 }
830
831 // Go through the packet instructions and search for an anti dependency between
832 // them and DepReg from MI. Consider this case:
833 // Trying to add
834 // a) %R1<def> = TFRI_cdNotPt %P3, 2
835 // to this packet:
836 // {
837 //   b) %P0<def> = C2_or %P3<kill>, %P0<kill>
838 //   c) %P3<def> = C2_tfrrp %R23
839 //   d) %R1<def> = C2_cmovenewit %P3, 4
840 //  }
841 // The P3 from a) and d) will be complements after
842 // a)'s P3 is converted to .new form
843 // Anti-dep between c) and b) is irrelevant for this case
844 bool HexagonPacketizerList::restrictingDepExistInPacket(MachineInstr &MI,
845                                                         unsigned DepReg) {
846   SUnit *PacketSUDep = MIToSUnit.find(&MI)->second;
847
848   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
849     // We only care for dependencies to predicated instructions
850     if (!HII->isPredicated(*I))
851       continue;
852
853     // Scheduling Unit for current insn in the packet
854     SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(I)->second;
855
856     // Look at dependencies between current members of the packet and
857     // predicate defining instruction MI. Make sure that dependency is
858     // on the exact register we care about.
859     if (PacketSU->isSucc(PacketSUDep)) {
860       for (unsigned i = 0; i < PacketSU->Succs.size(); ++i) {
861         auto &Dep = PacketSU->Succs[i];
862         if (Dep.getSUnit() == PacketSUDep && Dep.getKind() == SDep::Anti &&
863             Dep.getReg() == DepReg)
864           return true;
865       }
866     }
867   }
868
869   return false;
870 }
871
872
873 /// Gets the predicate register of a predicated instruction.
874 static unsigned getPredicatedRegister(MachineInstr &MI,
875                                       const HexagonInstrInfo *QII) {
876   /// We use the following rule: The first predicate register that is a use is
877   /// the predicate register of a predicated instruction.
878   assert(QII->isPredicated(MI) && "Must be predicated instruction");
879
880   for (auto &Op : MI.operands()) {
881     if (Op.isReg() && Op.getReg() && Op.isUse() &&
882         Hexagon::PredRegsRegClass.contains(Op.getReg()))
883       return Op.getReg();
884   }
885
886   llvm_unreachable("Unknown instruction operand layout");
887   return 0;
888 }
889
890 // Given two predicated instructions, this function detects whether
891 // the predicates are complements.
892 bool HexagonPacketizerList::arePredicatesComplements(MachineInstr &MI1,
893                                                      MachineInstr &MI2) {
894   // If we don't know the predicate sense of the instructions bail out early, we
895   // need it later.
896   if (getPredicateSense(MI1, HII) == PK_Unknown ||
897       getPredicateSense(MI2, HII) == PK_Unknown)
898     return false;
899
900   // Scheduling unit for candidate.
901   SUnit *SU = MIToSUnit[&MI1];
902
903   // One corner case deals with the following scenario:
904   // Trying to add
905   // a) %R24<def> = A2_tfrt %P0, %R25
906   // to this packet:
907   // {
908   //   b) %R25<def> = A2_tfrf %P0, %R24
909   //   c) %P0<def> = C2_cmpeqi %R26, 1
910   // }
911   //
912   // On general check a) and b) are complements, but presence of c) will
913   // convert a) to .new form, and then it is not a complement.
914   // We attempt to detect it by analyzing existing dependencies in the packet.
915
916   // Analyze relationships between all existing members of the packet.
917   // Look for Anti dependecy on the same predicate reg as used in the
918   // candidate.
919   for (auto I : CurrentPacketMIs) {
920     // Scheduling Unit for current insn in the packet.
921     SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(I)->second;
922
923     // If this instruction in the packet is succeeded by the candidate...
924     if (PacketSU->isSucc(SU)) {
925       for (unsigned i = 0; i < PacketSU->Succs.size(); ++i) {
926         auto Dep = PacketSU->Succs[i];
927         // The corner case exist when there is true data dependency between
928         // candidate and one of current packet members, this dep is on
929         // predicate reg, and there already exist anti dep on the same pred in
930         // the packet.
931         if (Dep.getSUnit() == SU && Dep.getKind() == SDep::Data &&
932             Hexagon::PredRegsRegClass.contains(Dep.getReg())) {
933           // Here I know that I is predicate setting instruction with true
934           // data dep to candidate on the register we care about - c) in the
935           // above example. Now I need to see if there is an anti dependency
936           // from c) to any other instruction in the same packet on the pred
937           // reg of interest.
938           if (restrictingDepExistInPacket(*I, Dep.getReg()))
939             return false;
940         }
941       }
942     }
943   }
944
945   // If the above case does not apply, check regular complement condition.
946   // Check that the predicate register is the same and that the predicate
947   // sense is different We also need to differentiate .old vs. .new: !p0
948   // is not complementary to p0.new.
949   unsigned PReg1 = getPredicatedRegister(MI1, HII);
950   unsigned PReg2 = getPredicatedRegister(MI2, HII);
951   return PReg1 == PReg2 &&
952          Hexagon::PredRegsRegClass.contains(PReg1) &&
953          Hexagon::PredRegsRegClass.contains(PReg2) &&
954          getPredicateSense(MI1, HII) != getPredicateSense(MI2, HII) &&
955          HII->isDotNewInst(MI1) == HII->isDotNewInst(MI2);
956 }
957
958 // Initialize packetizer flags.
959 void HexagonPacketizerList::initPacketizerState() {
960   Dependence = false;
961   PromotedToDotNew = false;
962   GlueToNewValueJump = false;
963   GlueAllocframeStore = false;
964   FoundSequentialDependence = false;
965 }
966
967 // Ignore bundling of pseudo instructions.
968 bool HexagonPacketizerList::ignorePseudoInstruction(const MachineInstr &MI,
969                                                     const MachineBasicBlock *) {
970   if (MI.isDebugValue())
971     return true;
972
973   if (MI.isCFIInstruction())
974     return false;
975
976   // We must print out inline assembly.
977   if (MI.isInlineAsm())
978     return false;
979
980   if (MI.isImplicitDef())
981     return false;
982
983   // We check if MI has any functional units mapped to it. If it doesn't,
984   // we ignore the instruction.
985   const MCInstrDesc& TID = MI.getDesc();
986   auto *IS = ResourceTracker->getInstrItins()->beginStage(TID.getSchedClass());
987   unsigned FuncUnits = IS->getUnits();
988   return !FuncUnits;
989 }
990
991 bool HexagonPacketizerList::isSoloInstruction(const MachineInstr &MI) {
992   if (MI.isEHLabel() || MI.isCFIInstruction())
993     return true;
994
995   // Consider inline asm to not be a solo instruction by default.
996   // Inline asm will be put in a packet temporarily, but then it will be
997   // removed, and placed outside of the packet (before or after, depending
998   // on dependencies).  This is to reduce the impact of inline asm as a
999   // "packet splitting" instruction.
1000   if (MI.isInlineAsm() && !ScheduleInlineAsm)
1001     return true;
1002
1003   // From Hexagon V4 Programmer's Reference Manual 3.4.4 Grouping constraints:
1004   // trap, pause, barrier, icinva, isync, and syncht are solo instructions.
1005   // They must not be grouped with other instructions in a packet.
1006   if (isSchedBarrier(MI))
1007     return true;
1008
1009   if (HII->isSolo(MI))
1010     return true;
1011
1012   if (MI.getOpcode() == Hexagon::A2_nop)
1013     return true;
1014
1015   return false;
1016 }
1017
1018
1019 // Quick check if instructions MI and MJ cannot coexist in the same packet.
1020 // Limit the tests to be "one-way", e.g.  "if MI->isBranch and MJ->isInlineAsm",
1021 // but not the symmetric case: "if MJ->isBranch and MI->isInlineAsm".
1022 // For full test call this function twice:
1023 //   cannotCoexistAsymm(MI, MJ) || cannotCoexistAsymm(MJ, MI)
1024 // Doing the test only one way saves the amount of code in this function,
1025 // since every test would need to be repeated with the MI and MJ reversed.
1026 static bool cannotCoexistAsymm(const MachineInstr &MI, const MachineInstr &MJ,
1027       const HexagonInstrInfo &HII) {
1028   const MachineFunction *MF = MI.getParent()->getParent();
1029   if (MF->getSubtarget<HexagonSubtarget>().hasV60TOpsOnly() &&
1030       HII.isHVXMemWithAIndirect(MI, MJ))
1031     return true;
1032
1033   // An inline asm cannot be together with a branch, because we may not be
1034   // able to remove the asm out after packetizing (i.e. if the asm must be
1035   // moved past the bundle).  Similarly, two asms cannot be together to avoid
1036   // complications when determining their relative order outside of a bundle.
1037   if (MI.isInlineAsm())
1038     return MJ.isInlineAsm() || MJ.isBranch() || MJ.isBarrier() ||
1039            MJ.isCall() || MJ.isTerminator();
1040
1041   switch (MI.getOpcode()) {
1042   case (Hexagon::S2_storew_locked):
1043   case (Hexagon::S4_stored_locked):
1044   case (Hexagon::L2_loadw_locked):
1045   case (Hexagon::L4_loadd_locked):
1046   case (Hexagon::Y4_l2fetch): {
1047     // These instructions can only be grouped with ALU32 or non-floating-point
1048     // XTYPE instructions.  Since there is no convenient way of identifying fp
1049     // XTYPE instructions, only allow grouping with ALU32 for now.
1050     unsigned TJ = HII.getType(MJ);
1051     if (TJ != HexagonII::TypeALU32_2op &&
1052         TJ != HexagonII::TypeALU32_3op &&
1053         TJ != HexagonII::TypeALU32_ADDI)
1054       return true;
1055     break;
1056   }
1057   default:
1058     break;
1059   }
1060
1061   // "False" really means that the quick check failed to determine if
1062   // I and J cannot coexist.
1063   return false;
1064 }
1065
1066
1067 // Full, symmetric check.
1068 bool HexagonPacketizerList::cannotCoexist(const MachineInstr &MI,
1069       const MachineInstr &MJ) {
1070   return cannotCoexistAsymm(MI, MJ, *HII) || cannotCoexistAsymm(MJ, MI, *HII);
1071 }
1072
1073 void HexagonPacketizerList::unpacketizeSoloInstrs(MachineFunction &MF) {
1074   for (auto &B : MF) {
1075     MachineBasicBlock::iterator BundleIt;
1076     MachineBasicBlock::instr_iterator NextI;
1077     for (auto I = B.instr_begin(), E = B.instr_end(); I != E; I = NextI) {
1078       NextI = std::next(I);
1079       MachineInstr &MI = *I;
1080       if (MI.isBundle())
1081         BundleIt = I;
1082       if (!MI.isInsideBundle())
1083         continue;
1084
1085       // Decide on where to insert the instruction that we are pulling out.
1086       // Debug instructions always go before the bundle, but the placement of
1087       // INLINE_ASM depends on potential dependencies.  By default, try to
1088       // put it before the bundle, but if the asm writes to a register that
1089       // other instructions in the bundle read, then we need to place it
1090       // after the bundle (to preserve the bundle semantics).
1091       bool InsertBeforeBundle;
1092       if (MI.isInlineAsm())
1093         InsertBeforeBundle = !hasWriteToReadDep(MI, *BundleIt, HRI);
1094       else if (MI.isDebugValue())
1095         InsertBeforeBundle = true;
1096       else
1097         continue;
1098
1099       BundleIt = moveInstrOut(MI, BundleIt, InsertBeforeBundle);
1100     }
1101   }
1102 }
1103
1104 // Check if a given instruction is of class "system".
1105 static bool isSystemInstr(const MachineInstr &MI) {
1106   unsigned Opc = MI.getOpcode();
1107   switch (Opc) {
1108     case Hexagon::Y2_barrier:
1109     case Hexagon::Y2_dcfetchbo:
1110       return true;
1111   }
1112   return false;
1113 }
1114
1115 bool HexagonPacketizerList::hasDeadDependence(const MachineInstr &I,
1116                                               const MachineInstr &J) {
1117   // The dependence graph may not include edges between dead definitions,
1118   // so without extra checks, we could end up packetizing two instruction
1119   // defining the same (dead) register.
1120   if (I.isCall() || J.isCall())
1121     return false;
1122   if (HII->isPredicated(I) || HII->isPredicated(J))
1123     return false;
1124
1125   BitVector DeadDefs(Hexagon::NUM_TARGET_REGS);
1126   for (auto &MO : I.operands()) {
1127     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isDead())
1128       continue;
1129     DeadDefs[MO.getReg()] = true;
1130   }
1131
1132   for (auto &MO : J.operands()) {
1133     if (!MO.isReg() || !MO.isDef() || !MO.isDead())
1134       continue;
1135     unsigned R = MO.getReg();
1136     if (R != Hexagon::USR_OVF && DeadDefs[R])
1137       return true;
1138   }
1139   return false;
1140 }
1141
1142 bool HexagonPacketizerList::hasControlDependence(const MachineInstr &I,
1143                                                  const MachineInstr &J) {
1144   // A save callee-save register function call can only be in a packet
1145   // with instructions that don't write to the callee-save registers.
1146   if ((HII->isSaveCalleeSavedRegsCall(I) &&
1147        doesModifyCalleeSavedReg(J, HRI)) ||
1148       (HII->isSaveCalleeSavedRegsCall(J) &&
1149        doesModifyCalleeSavedReg(I, HRI)))
1150     return true;
1151
1152   // Two control flow instructions cannot go in the same packet.
1153   if (isControlFlow(I) && isControlFlow(J))
1154     return true;
1155
1156   // \ref-manual (7.3.4) A loop setup packet in loopN or spNloop0 cannot
1157   // contain a speculative indirect jump,
1158   // a new-value compare jump or a dealloc_return.
1159   auto isBadForLoopN = [this] (const MachineInstr &MI) -> bool {
1160     if (MI.isCall() || HII->isDeallocRet(MI) || HII->isNewValueJump(MI))
1161       return true;
1162     if (HII->isPredicated(MI) && HII->isPredicatedNew(MI) && HII->isJumpR(MI))
1163       return true;
1164     return false;
1165   };
1166
1167   if (HII->isLoopN(I) && isBadForLoopN(J))
1168     return true;
1169   if (HII->isLoopN(J) && isBadForLoopN(I))
1170     return true;
1171
1172   // dealloc_return cannot appear in the same packet as a conditional or
1173   // unconditional jump.
1174   return HII->isDeallocRet(I) &&
1175          (J.isBranch() || J.isCall() || J.isBarrier());
1176 }
1177
1178 bool HexagonPacketizerList::hasRegMaskDependence(const MachineInstr &I,
1179                                                  const MachineInstr &J) {
1180   // Adding I to a packet that has J.
1181
1182   // Regmasks are not reflected in the scheduling dependency graph, so
1183   // we need to check them manually. This code assumes that regmasks only
1184   // occur on calls, and the problematic case is when we add an instruction
1185   // defining a register R to a packet that has a call that clobbers R via
1186   // a regmask. Those cannot be packetized together, because the call will
1187   // be executed last. That's also a reson why it is ok to add a call
1188   // clobbering R to a packet that defines R.
1189
1190   // Look for regmasks in J.
1191   for (const MachineOperand &OpJ : J.operands()) {
1192     if (!OpJ.isRegMask())
1193       continue;
1194     assert((J.isCall() || HII->isTailCall(J)) && "Regmask on a non-call");
1195     for (const MachineOperand &OpI : I.operands()) {
1196       if (OpI.isReg()) {
1197         if (OpJ.clobbersPhysReg(OpI.getReg()))
1198           return true;
1199       } else if (OpI.isRegMask()) {
1200         // Both are regmasks. Assume that they intersect.
1201         return true;
1202       }
1203     }
1204   }
1205   return false;
1206 }
1207
1208 bool HexagonPacketizerList::hasV4SpecificDependence(const MachineInstr &I,
1209                                                     const MachineInstr &J) {
1210   bool SysI = isSystemInstr(I), SysJ = isSystemInstr(J);
1211   bool StoreI = I.mayStore(), StoreJ = J.mayStore();
1212   if ((SysI && StoreJ) || (SysJ && StoreI))
1213     return true;
1214
1215   if (StoreI && StoreJ) {
1216     if (HII->isNewValueInst(J) || HII->isMemOp(J) || HII->isMemOp(I))
1217       return true;
1218   } else {
1219     // A memop cannot be in the same packet with another memop or a store.
1220     // Two stores can be together, but here I and J cannot both be stores.
1221     bool MopStI = HII->isMemOp(I) || StoreI;
1222     bool MopStJ = HII->isMemOp(J) || StoreJ;
1223     if (MopStI && MopStJ)
1224       return true;
1225   }
1226
1227   return (StoreJ && HII->isDeallocRet(I)) || (StoreI && HII->isDeallocRet(J));
1228 }
1229
1230 // SUI is the current instruction that is out side of the current packet.
1231 // SUJ is the current instruction inside the current packet against which that
1232 // SUI will be packetized.
1233 bool HexagonPacketizerList::isLegalToPacketizeTogether(SUnit *SUI, SUnit *SUJ) {
1234   assert(SUI->getInstr() && SUJ->getInstr());
1235   MachineInstr &I = *SUI->getInstr();
1236   MachineInstr &J = *SUJ->getInstr();
1237
1238   // Clear IgnoreDepMIs when Packet starts.
1239   if (CurrentPacketMIs.size() == 1)
1240     IgnoreDepMIs.clear();
1241
1242   MachineBasicBlock::iterator II = I.getIterator();
1243
1244   // Solo instructions cannot go in the packet.
1245   assert(!isSoloInstruction(I) && "Unexpected solo instr!");
1246
1247   if (cannotCoexist(I, J))
1248     return false;
1249
1250   Dependence = hasDeadDependence(I, J) || hasControlDependence(I, J);
1251   if (Dependence)
1252     return false;
1253
1254   // Regmasks are not accounted for in the scheduling graph, so we need
1255   // to explicitly check for dependencies caused by them. They should only
1256   // appear on calls, so it's not too pessimistic to reject all regmask
1257   // dependencies.
1258   Dependence = hasRegMaskDependence(I, J);
1259   if (Dependence)
1260     return false;
1261
1262   // V4 allows dual stores. It does not allow second store, if the first
1263   // store is not in SLOT0. New value store, new value jump, dealloc_return
1264   // and memop always take SLOT0. Arch spec 3.4.4.2.
1265   Dependence = hasV4SpecificDependence(I, J);
1266   if (Dependence)
1267     return false;
1268
1269   // If an instruction feeds new value jump, glue it.
1270   MachineBasicBlock::iterator NextMII = I.getIterator();
1271   ++NextMII;
1272   if (NextMII != I.getParent()->end() && HII->isNewValueJump(*NextMII)) {
1273     MachineInstr &NextMI = *NextMII;
1274
1275     bool secondRegMatch = false;
1276     const MachineOperand &NOp0 = NextMI.getOperand(0);
1277     const MachineOperand &NOp1 = NextMI.getOperand(1);
1278
1279     if (NOp1.isReg() && I.getOperand(0).getReg() == NOp1.getReg())
1280       secondRegMatch = true;
1281
1282     for (auto T : CurrentPacketMIs) {
1283       SUnit *PacketSU = MIToSUnit.find(T)->second;
1284       MachineInstr &PI = *PacketSU->getInstr();
1285       // NVJ can not be part of the dual jump - Arch Spec: section 7.8.
1286       if (PI.isCall()) {
1287         Dependence = true;
1288         break;
1289       }
1290       // Validate:
1291       // 1. Packet does not have a store in it.
1292       // 2. If the first operand of the nvj is newified, and the second
1293       //    operand is also a reg, it (second reg) is not defined in
1294       //    the same packet.
1295       // 3. If the second operand of the nvj is newified, (which means
1296       //    first operand is also a reg), first reg is not defined in
1297       //    the same packet.
1298       if (PI.getOpcode() == Hexagon::S2_allocframe || PI.mayStore() ||
1299           HII->isLoopN(PI)) {
1300         Dependence = true;
1301         break;
1302       }
1303       // Check #2/#3.
1304       const MachineOperand &OpR = secondRegMatch ? NOp0 : NOp1;
1305       if (OpR.isReg() && PI.modifiesRegister(OpR.getReg(), HRI)) {
1306         Dependence = true;
1307         break;
1308       }
1309     }
1310
1311     if (Dependence)
1312       return false;
1313     GlueToNewValueJump = true;
1314   }
1315
1316   // There no dependency between a prolog instruction and its successor.
1317   if (!SUJ->isSucc(SUI))
1318     return true;
1319
1320   for (unsigned i = 0; i < SUJ->Succs.size(); ++i) {
1321     if (FoundSequentialDependence)
1322       break;
1323
1324     if (SUJ->Succs[i].getSUnit() != SUI)
1325       continue;
1326
1327     SDep::Kind DepType = SUJ->Succs[i].getKind();
1328     // For direct calls:
1329     // Ignore register dependences for call instructions for packetization
1330     // purposes except for those due to r31 and predicate registers.
1331     //
1332     // For indirect calls:
1333     // Same as direct calls + check for true dependences to the register
1334     // used in the indirect call.
1335     //
1336     // We completely ignore Order dependences for call instructions.
1337     //
1338     // For returns:
1339     // Ignore register dependences for return instructions like jumpr,
1340     // dealloc return unless we have dependencies on the explicit uses
1341     // of the registers used by jumpr (like r31) or dealloc return
1342     // (like r29 or r30).
1343     unsigned DepReg = 0;
1344     const TargetRegisterClass *RC = nullptr;
1345     if (DepType == SDep::Data) {
1346       DepReg = SUJ->Succs[i].getReg();
1347       RC = HRI->getMinimalPhysRegClass(DepReg);
1348     }
1349
1350     if (I.isCall() || HII->isJumpR(I) || I.isReturn() || HII->isTailCall(I)) {
1351       if (!isRegDependence(DepType))
1352         continue;
1353       if (!isCallDependent(I, DepType, SUJ->Succs[i].getReg()))
1354         continue;
1355     }
1356
1357     if (DepType == SDep::Data) {
1358       if (canPromoteToDotCur(J, SUJ, DepReg, II, RC))
1359         if (promoteToDotCur(J, DepType, II, RC))
1360           continue;
1361     }
1362
1363     // Data dpendence ok if we have load.cur.
1364     if (DepType == SDep::Data && HII->isDotCurInst(J)) {
1365       if (HII->isHVXVec(I))
1366         continue;
1367     }
1368
1369     // For instructions that can be promoted to dot-new, try to promote.
1370     if (DepType == SDep::Data) {
1371       if (canPromoteToDotNew(I, SUJ, DepReg, II, RC)) {
1372         if (promoteToDotNew(I, DepType, II, RC)) {
1373           PromotedToDotNew = true;
1374           if (cannotCoexist(I, J))
1375             FoundSequentialDependence = true;
1376           continue;
1377         }
1378       }
1379       if (HII->isNewValueJump(I))
1380         continue;
1381     }
1382
1383     // For predicated instructions, if the predicates are complements then
1384     // there can be no dependence.
1385     if (HII->isPredicated(I) && HII->isPredicated(J) &&
1386         arePredicatesComplements(I, J)) {
1387       // Not always safe to do this translation.
1388       // DAG Builder attempts to reduce dependence edges using transitive
1389       // nature of dependencies. Here is an example:
1390       //
1391       // r0 = tfr_pt ... (1)
1392       // r0 = tfr_pf ... (2)
1393       // r0 = tfr_pt ... (3)
1394       //
1395       // There will be an output dependence between (1)->(2) and (2)->(3).
1396       // However, there is no dependence edge between (1)->(3). This results
1397       // in all 3 instructions going in the same packet. We ignore dependce
1398       // only once to avoid this situation.
1399       auto Itr = find(IgnoreDepMIs, &J);
1400       if (Itr != IgnoreDepMIs.end()) {
1401         Dependence = true;
1402         return false;
1403       }
1404       IgnoreDepMIs.push_back(&I);
1405       continue;
1406     }
1407
1408     // Ignore Order dependences between unconditional direct branches
1409     // and non-control-flow instructions.
1410     if (isDirectJump(I) && !J.isBranch() && !J.isCall() &&
1411         DepType == SDep::Order)
1412       continue;
1413
1414     // Ignore all dependences for jumps except for true and output
1415     // dependences.
1416     if (I.isConditionalBranch() && DepType != SDep::Data &&
1417         DepType != SDep::Output)
1418       continue;
1419
1420     if (DepType == SDep::Output) {
1421       FoundSequentialDependence = true;
1422       break;
1423     }
1424
1425     // For Order dependences:
1426     // 1. On V4 or later, volatile loads/stores can be packetized together,
1427     //    unless other rules prevent is.
1428     // 2. Store followed by a load is not allowed.
1429     // 3. Store followed by a store is only valid on V4 or later.
1430     // 4. Load followed by any memory operation is allowed.
1431     if (DepType == SDep::Order) {
1432       if (!PacketizeVolatiles) {
1433         bool OrdRefs = I.hasOrderedMemoryRef() || J.hasOrderedMemoryRef();
1434         if (OrdRefs) {
1435           FoundSequentialDependence = true;
1436           break;
1437         }
1438       }
1439       // J is first, I is second.
1440       bool LoadJ = J.mayLoad(), StoreJ = J.mayStore();
1441       bool LoadI = I.mayLoad(), StoreI = I.mayStore();
1442       if (StoreJ) {
1443         // Two stores are only allowed on V4+. Load following store is never
1444         // allowed.
1445         if (LoadI) {
1446           FoundSequentialDependence = true;
1447           break;
1448         }
1449       } else if (!LoadJ || (!LoadI && !StoreI)) {
1450         // If J is neither load nor store, assume a dependency.
1451         // If J is a load, but I is neither, also assume a dependency.
1452         FoundSequentialDependence = true;
1453         break;
1454       }
1455       // Store followed by store: not OK on V2.
1456       // Store followed by load: not OK on all.
1457       // Load followed by store: OK on all.
1458       // Load followed by load: OK on all.
1459       continue;
1460     }
1461
1462     // For V4, special case ALLOCFRAME. Even though there is dependency
1463     // between ALLOCFRAME and subsequent store, allow it to be packetized
1464     // in a same packet. This implies that the store is using the caller's
1465     // SP. Hence, offset needs to be updated accordingly.
1466     if (DepType == SDep::Data && J.getOpcode() == Hexagon::S2_allocframe) {
1467       unsigned Opc = I.getOpcode();
1468       switch (Opc) {
1469         case Hexagon::S2_storerd_io:
1470         case Hexagon::S2_storeri_io:
1471         case Hexagon::S2_storerh_io:
1472         case Hexagon::S2_storerb_io:
1473           if (I.getOperand(0).getReg() == HRI->getStackRegister()) {
1474             // Since this store is to be glued with allocframe in the same
1475             // packet, it will use SP of the previous stack frame, i.e.
1476             // caller's SP. Therefore, we need to recalculate offset
1477             // according to this change.
1478             GlueAllocframeStore = useCallersSP(I);
1479             if (GlueAllocframeStore)
1480               continue;
1481           }
1482         default:
1483           break;
1484       }
1485     }
1486
1487     // There are certain anti-dependencies that cannot be ignored.
1488     // Specifically:
1489     //   J2_call ... %R0<imp-def>   ; SUJ
1490     //   R0 = ...                   ; SUI
1491     // Those cannot be packetized together, since the call will observe
1492     // the effect of the assignment to R0.
1493     if ((DepType == SDep::Anti || DepType == SDep::Output) && J.isCall()) {
1494       // Check if I defines any volatile register. We should also check
1495       // registers that the call may read, but these happen to be a
1496       // subset of the volatile register set.
1497       for (const MachineOperand &Op : I.operands()) {
1498         if (Op.isReg() && Op.isDef()) {
1499           unsigned R = Op.getReg();
1500           if (!J.readsRegister(R, HRI) && !J.modifiesRegister(R, HRI))
1501             continue;
1502         } else if (!Op.isRegMask()) {
1503           // If I has a regmask assume dependency.
1504           continue;
1505         }
1506         FoundSequentialDependence = true;
1507         break;
1508       }
1509     }
1510
1511     // Skip over remaining anti-dependences. Two instructions that are
1512     // anti-dependent can share a packet, since in most such cases all
1513     // operands are read before any modifications take place.
1514     // The exceptions are branch and call instructions, since they are
1515     // executed after all other instructions have completed (at least
1516     // conceptually).
1517     if (DepType != SDep::Anti) {
1518       FoundSequentialDependence = true;
1519       break;
1520     }
1521   }
1522
1523   if (FoundSequentialDependence) {
1524     Dependence = true;
1525     return false;
1526   }
1527
1528   return true;
1529 }
1530
1531 bool HexagonPacketizerList::isLegalToPruneDependencies(SUnit *SUI, SUnit *SUJ) {
1532   assert(SUI->getInstr() && SUJ->getInstr());
1533   MachineInstr &I = *SUI->getInstr();
1534   MachineInstr &J = *SUJ->getInstr();
1535
1536   bool Coexist = !cannotCoexist(I, J);
1537
1538   if (Coexist && !Dependence)
1539     return true;
1540
1541   // Check if the instruction was promoted to a dot-new. If so, demote it
1542   // back into a dot-old.
1543   if (PromotedToDotNew)
1544     demoteToDotOld(I);
1545
1546   cleanUpDotCur();
1547   // Check if the instruction (must be a store) was glued with an allocframe
1548   // instruction. If so, restore its offset to its original value, i.e. use
1549   // current SP instead of caller's SP.
1550   if (GlueAllocframeStore) {
1551     useCalleesSP(I);
1552     GlueAllocframeStore = false;
1553   }
1554   return false;
1555 }
1556
1557 MachineBasicBlock::iterator
1558 HexagonPacketizerList::addToPacket(MachineInstr &MI) {
1559   MachineBasicBlock::iterator MII = MI.getIterator();
1560   MachineBasicBlock *MBB = MI.getParent();
1561
1562   if (CurrentPacketMIs.size() == 0)
1563     PacketStalls = false;
1564   PacketStalls |= producesStall(MI);
1565
1566   if (MI.isImplicitDef())
1567     return MII;
1568   assert(ResourceTracker->canReserveResources(MI));
1569
1570   bool ExtMI = HII->isExtended(MI) || HII->isConstExtended(MI);
1571   bool Good = true;
1572
1573   if (GlueToNewValueJump) {
1574     MachineInstr &NvjMI = *++MII;
1575     // We need to put both instructions in the same packet: MI and NvjMI.
1576     // Either of them can require a constant extender. Try to add both to
1577     // the current packet, and if that fails, end the packet and start a
1578     // new one.
1579     ResourceTracker->reserveResources(MI);
1580     if (ExtMI)
1581       Good = tryAllocateResourcesForConstExt(true);
1582
1583     bool ExtNvjMI = HII->isExtended(NvjMI) || HII->isConstExtended(NvjMI);
1584     if (Good) {
1585       if (ResourceTracker->canReserveResources(NvjMI))
1586         ResourceTracker->reserveResources(NvjMI);
1587       else
1588         Good = false;
1589     }
1590     if (Good && ExtNvjMI)
1591       Good = tryAllocateResourcesForConstExt(true);
1592
1593     if (!Good) {
1594       endPacket(MBB, MI);
1595       assert(ResourceTracker->canReserveResources(MI));
1596       ResourceTracker->reserveResources(MI);
1597       if (ExtMI) {
1598         assert(canReserveResourcesForConstExt());
1599         tryAllocateResourcesForConstExt(true);
1600       }
1601       assert(ResourceTracker->canReserveResources(NvjMI));
1602       ResourceTracker->reserveResources(NvjMI);
1603       if (ExtNvjMI) {
1604         assert(canReserveResourcesForConstExt());
1605         reserveResourcesForConstExt();
1606       }
1607     }
1608     CurrentPacketMIs.push_back(&MI);
1609     CurrentPacketMIs.push_back(&NvjMI);
1610     return MII;
1611   }
1612
1613   ResourceTracker->reserveResources(MI);
1614   if (ExtMI && !tryAllocateResourcesForConstExt(true)) {
1615     endPacket(MBB, MI);
1616     if (PromotedToDotNew)
1617       demoteToDotOld(MI);
1618     if (GlueAllocframeStore) {
1619       useCalleesSP(MI);
1620       GlueAllocframeStore = false;
1621     }
1622     ResourceTracker->reserveResources(MI);
1623     reserveResourcesForConstExt();
1624   }
1625
1626   CurrentPacketMIs.push_back(&MI);
1627   return MII;
1628 }
1629
1630 void HexagonPacketizerList::endPacket(MachineBasicBlock *MBB,
1631                                       MachineBasicBlock::iterator MI) {
1632   OldPacketMIs = CurrentPacketMIs;
1633   VLIWPacketizerList::endPacket(MBB, MI);
1634 }
1635
1636 bool HexagonPacketizerList::shouldAddToPacket(const MachineInstr &MI) {
1637   return !producesStall(MI);
1638 }
1639
1640
1641 // V60 forward scheduling.
1642 bool HexagonPacketizerList::producesStall(const MachineInstr &I) {
1643   // If the packet already stalls, then ignore the stall from a subsequent
1644   // instruction in the same packet.
1645   if (PacketStalls)
1646     return false;
1647
1648   // Check whether the previous packet is in a different loop. If this is the
1649   // case, there is little point in trying to avoid a stall because that would
1650   // favor the rare case (loop entry) over the common case (loop iteration).
1651   //
1652   // TODO: We should really be able to check all the incoming edges if this is
1653   // the first packet in a basic block, so we can avoid stalls from the loop
1654   // backedge.
1655   if (!OldPacketMIs.empty()) {
1656     auto *OldBB = OldPacketMIs.front()->getParent();
1657     auto *ThisBB = I.getParent();
1658     if (MLI->getLoopFor(OldBB) != MLI->getLoopFor(ThisBB))
1659       return false;
1660   }
1661
1662   SUnit *SUI = MIToSUnit[const_cast<MachineInstr *>(&I)];
1663
1664   // Check if the latency is 0 between this instruction and any instruction
1665   // in the current packet. If so, we disregard any potential stalls due to
1666   // the instructions in the previous packet. Most of the instruction pairs
1667   // that can go together in the same packet have 0 latency between them.
1668   // Only exceptions are newValueJumps as they're generated much later and
1669   // the latencies can't be changed at that point. Another is .cur
1670   // instructions if its consumer has a 0 latency successor (such as .new).
1671   // In this case, the latency between .cur and the consumer stays non-zero
1672   // even though we can have  both .cur and .new in the same packet. Changing
1673   // the latency to 0 is not an option as it causes software pipeliner to
1674   // not pipeline in some cases.
1675
1676   // For Example:
1677   // {
1678   //   I1:  v6.cur = vmem(r0++#1)
1679   //   I2:  v7 = valign(v6,v4,r2)
1680   //   I3:  vmem(r5++#1) = v7.new
1681   // }
1682   // Here I2 and I3 has 0 cycle latency, but I1 and I2 has 2.
1683
1684   for (auto J : CurrentPacketMIs) {
1685     SUnit *SUJ = MIToSUnit[J];
1686     for (auto &Pred : SUI->Preds)
1687       if (Pred.getSUnit() == SUJ &&
1688           (Pred.getLatency() == 0 || HII->isNewValueJump(I) ||
1689            HII->isToBeScheduledASAP(*J, I)))
1690         return false;
1691   }
1692
1693   // Check if the latency is greater than one between this instruction and any
1694   // instruction in the previous packet.
1695   for (auto J : OldPacketMIs) {
1696     SUnit *SUJ = MIToSUnit[J];
1697     for (auto &Pred : SUI->Preds)
1698       if (Pred.getSUnit() == SUJ && Pred.getLatency() > 1)
1699         return true;
1700   }
1701
1702   // Check if the latency is greater than one between this instruction and any
1703   // instruction in the previous packet.
1704   for (auto J : OldPacketMIs) {
1705     SUnit *SUJ = MIToSUnit[J];
1706     for (auto &Pred : SUI->Preds)
1707       if (Pred.getSUnit() == SUJ && Pred.getLatency() > 1)
1708         return true;
1709   }
1710
1711   return false;
1712 }
1713
1714 //===----------------------------------------------------------------------===//
1715 //                         Public Constructor Functions
1716 //===----------------------------------------------------------------------===//
1717
1718 FunctionPass *llvm::createHexagonPacketizer() {
1719   return new HexagonPacketizer();
1720 }