]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - contrib/llvm-project/llvm/lib/CodeGen/MachineScheduler.cpp
MFC r355940:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / contrib / llvm-project / llvm / lib / CodeGen / MachineScheduler.cpp
1 //===- MachineScheduler.cpp - Machine Instruction Scheduler ---------------===//
2 //
3 // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4 // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5 // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6 //
7 //===----------------------------------------------------------------------===//
8 //
9 // MachineScheduler schedules machine instructions after phi elimination. It
10 // preserves LiveIntervals so it can be invoked before register allocation.
11 //
12 //===----------------------------------------------------------------------===//
13
14 #include "llvm/CodeGen/MachineScheduler.h"
15 #include "llvm/ADT/ArrayRef.h"
16 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
17 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
18 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
19 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
20 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
21 #include "llvm/ADT/iterator_range.h"
22 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
23 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
24 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervals.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
26 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
27 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
28 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
29 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
30 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
31 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
32 #include "llvm/CodeGen/MachinePassRegistry.h"
33 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
34 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
35 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
36 #include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
37 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAG.h"
38 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
39 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGMutation.h"
40 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
41 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
42 #include "llvm/CodeGen/SlotIndexes.h"
43 #include "llvm/CodeGen/TargetFrameLowering.h"
44 #include "llvm/CodeGen/TargetInstrInfo.h"
45 #include "llvm/CodeGen/TargetLowering.h"
46 #include "llvm/CodeGen/TargetPassConfig.h"
47 #include "llvm/CodeGen/TargetRegisterInfo.h"
48 #include "llvm/CodeGen/TargetSchedule.h"
49 #include "llvm/CodeGen/TargetSubtargetInfo.h"
50 #include "llvm/Config/llvm-config.h"
51 #include "llvm/MC/LaneBitmask.h"
52 #include "llvm/Pass.h"
53 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
54 #include "llvm/Support/Compiler.h"
55 #include "llvm/Support/Debug.h"
56 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
57 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
58 #include "llvm/Support/MachineValueType.h"
59 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
60 #include <algorithm>
61 #include <cassert>
62 #include <cstdint>
63 #include <iterator>
64 #include <limits>
65 #include <memory>
66 #include <string>
67 #include <tuple>
68 #include <utility>
69 #include <vector>
70
71 using namespace llvm;
72
73 #define DEBUG_TYPE "machine-scheduler"
74
75 namespace llvm {
76
77 cl::opt<bool> ForceTopDown("misched-topdown", cl::Hidden,
78                            cl::desc("Force top-down list scheduling"));
79 cl::opt<bool> ForceBottomUp("misched-bottomup", cl::Hidden,
80                             cl::desc("Force bottom-up list scheduling"));
81 cl::opt<bool>
82 DumpCriticalPathLength("misched-dcpl", cl::Hidden,
83                        cl::desc("Print critical path length to stdout"));
84
85 } // end namespace llvm
86
87 #ifndef NDEBUG
88 static cl::opt<bool> ViewMISchedDAGs("view-misched-dags", cl::Hidden,
89   cl::desc("Pop up a window to show MISched dags after they are processed"));
90
91 /// In some situations a few uninteresting nodes depend on nearly all other
92 /// nodes in the graph, provide a cutoff to hide them.
93 static cl::opt<unsigned> ViewMISchedCutoff("view-misched-cutoff", cl::Hidden,
94   cl::desc("Hide nodes with more predecessor/successor than cutoff"));
95
96 static cl::opt<unsigned> MISchedCutoff("misched-cutoff", cl::Hidden,
97   cl::desc("Stop scheduling after N instructions"), cl::init(~0U));
98
99 static cl::opt<std::string> SchedOnlyFunc("misched-only-func", cl::Hidden,
100   cl::desc("Only schedule this function"));
101 static cl::opt<unsigned> SchedOnlyBlock("misched-only-block", cl::Hidden,
102                                         cl::desc("Only schedule this MBB#"));
103 static cl::opt<bool> PrintDAGs("misched-print-dags", cl::Hidden,
104                               cl::desc("Print schedule DAGs"));
105 #else
106 static const bool ViewMISchedDAGs = false;
107 static const bool PrintDAGs = false;
108 #endif // NDEBUG
109
110 /// Avoid quadratic complexity in unusually large basic blocks by limiting the
111 /// size of the ready lists.
112 static cl::opt<unsigned> ReadyListLimit("misched-limit", cl::Hidden,
113   cl::desc("Limit ready list to N instructions"), cl::init(256));
114
115 static cl::opt<bool> EnableRegPressure("misched-regpressure", cl::Hidden,
116   cl::desc("Enable register pressure scheduling."), cl::init(true));
117
118 static cl::opt<bool> EnableCyclicPath("misched-cyclicpath", cl::Hidden,
119   cl::desc("Enable cyclic critical path analysis."), cl::init(true));
120
121 static cl::opt<bool> EnableMemOpCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
122                                         cl::desc("Enable memop clustering."),
123                                         cl::init(true));
124
125 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
126   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
127
128 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
129 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
130
131 // Pin the vtables to this file.
132 void MachineSchedStrategy::anchor() {}
133
134 void ScheduleDAGMutation::anchor() {}
135
136 //===----------------------------------------------------------------------===//
137 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
138 //===----------------------------------------------------------------------===//
139
140 MachineSchedContext::MachineSchedContext() {
141   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
142 }
143
144 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
145   delete RegClassInfo;
146 }
147
148 namespace {
149
150 /// Base class for a machine scheduler class that can run at any point.
151 class MachineSchedulerBase : public MachineSchedContext,
152                              public MachineFunctionPass {
153 public:
154   MachineSchedulerBase(char &ID): MachineFunctionPass(ID) {}
155
156   void print(raw_ostream &O, const Module* = nullptr) const override;
157
158 protected:
159   void scheduleRegions(ScheduleDAGInstrs &Scheduler, bool FixKillFlags);
160 };
161
162 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
163 class MachineScheduler : public MachineSchedulerBase {
164 public:
165   MachineScheduler();
166
167   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
168
169   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
170
171   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
172
173 protected:
174   ScheduleDAGInstrs *createMachineScheduler();
175 };
176
177 /// PostMachineScheduler runs after shortly before code emission.
178 class PostMachineScheduler : public MachineSchedulerBase {
179 public:
180   PostMachineScheduler();
181
182   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override;
183
184   bool runOnMachineFunction(MachineFunction&) override;
185
186   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
187
188 protected:
189   ScheduleDAGInstrs *createPostMachineScheduler();
190 };
191
192 } // end anonymous namespace
193
194 char MachineScheduler::ID = 0;
195
196 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
197
198 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, DEBUG_TYPE,
199                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
200 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(AAResultsWrapperPass)
201 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
202 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
203 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
204 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, DEBUG_TYPE,
205                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
206
207 MachineScheduler::MachineScheduler() : MachineSchedulerBase(ID) {
208   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
209 }
210
211 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
212   AU.setPreservesCFG();
213   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
214   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
215   AU.addRequired<AAResultsWrapperPass>();
216   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
217   AU.addRequired<SlotIndexes>();
218   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
219   AU.addRequired<LiveIntervals>();
220   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
221   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
222 }
223
224 char PostMachineScheduler::ID = 0;
225
226 char &llvm::PostMachineSchedulerID = PostMachineScheduler::ID;
227
228 INITIALIZE_PASS(PostMachineScheduler, "postmisched",
229                 "PostRA Machine Instruction Scheduler", false, false)
230
231 PostMachineScheduler::PostMachineScheduler() : MachineSchedulerBase(ID) {
232   initializePostMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
233 }
234
235 void PostMachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
236   AU.setPreservesCFG();
237   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
238   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
239   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
240   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
241 }
242
243 MachinePassRegistry<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor>
244     MachineSchedRegistry::Registry;
245
246 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
247 /// is overridden on the command line.
248 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
249   return nullptr;
250 }
251
252 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
253 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
254                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry>>
255 MachineSchedOpt("misched",
256                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
257                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
258
259 static MachineSchedRegistry
260 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
261                      useDefaultMachineSched);
262
263 static cl::opt<bool> EnableMachineSched(
264     "enable-misched",
265     cl::desc("Enable the machine instruction scheduling pass."), cl::init(true),
266     cl::Hidden);
267
268 static cl::opt<bool> EnablePostRAMachineSched(
269     "enable-post-misched",
270     cl::desc("Enable the post-ra machine instruction scheduling pass."),
271     cl::init(true), cl::Hidden);
272
273 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
274 static MachineBasicBlock::const_iterator
275 priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
276               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
277   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
278   while (--I != Beg) {
279     if (!I->isDebugInstr())
280       break;
281   }
282   return I;
283 }
284
285 /// Non-const version.
286 static MachineBasicBlock::iterator
287 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
288               MachineBasicBlock::const_iterator Beg) {
289   return priorNonDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), Beg)
290       .getNonConstIterator();
291 }
292
293 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
294 /// non-debug instruction.
295 static MachineBasicBlock::const_iterator
296 nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator I,
297             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
298   for(; I != End; ++I) {
299     if (!I->isDebugInstr())
300       break;
301   }
302   return I;
303 }
304
305 /// Non-const version.
306 static MachineBasicBlock::iterator
307 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I,
308             MachineBasicBlock::const_iterator End) {
309   return nextIfDebug(MachineBasicBlock::const_iterator(I), End)
310       .getNonConstIterator();
311 }
312
313 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs that will be owned by the caller.
314 ScheduleDAGInstrs *MachineScheduler::createMachineScheduler() {
315   // Select the scheduler, or set the default.
316   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
317   if (Ctor != useDefaultMachineSched)
318     return Ctor(this);
319
320   // Get the default scheduler set by the target for this function.
321   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createMachineScheduler(this);
322   if (Scheduler)
323     return Scheduler;
324
325   // Default to GenericScheduler.
326   return createGenericSchedLive(this);
327 }
328
329 /// Instantiate a ScheduleDAGInstrs for PostRA scheduling that will be owned by
330 /// the caller. We don't have a command line option to override the postRA
331 /// scheduler. The Target must configure it.
332 ScheduleDAGInstrs *PostMachineScheduler::createPostMachineScheduler() {
333   // Get the postRA scheduler set by the target for this function.
334   ScheduleDAGInstrs *Scheduler = PassConfig->createPostMachineScheduler(this);
335   if (Scheduler)
336     return Scheduler;
337
338   // Default to GenericScheduler.
339   return createGenericSchedPostRA(this);
340 }
341
342 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
343 ///
344 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
345 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
346 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
347 /// scheduling regions bottom-up.
348 ///
349 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
350 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
351 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
352 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boundary instructions
353 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
354 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
355 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
356 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
357 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
358 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
359   if (skipFunction(mf.getFunction()))
360     return false;
361
362   if (EnableMachineSched.getNumOccurrences()) {
363     if (!EnableMachineSched)
364       return false;
365   } else if (!mf.getSubtarget().enableMachineScheduler())
366     return false;
367
368   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Before MISched:\n"; mf.print(dbgs()));
369
370   // Initialize the context of the pass.
371   MF = &mf;
372   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
373   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
374   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
375   AA = &getAnalysis<AAResultsWrapperPass>().getAAResults();
376
377   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
378
379   if (VerifyScheduling) {
380     LLVM_DEBUG(LIS->dump());
381     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
382   }
383   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
384
385   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
386   // optimization level.
387   std::unique_ptr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createMachineScheduler());
388   scheduleRegions(*Scheduler, false);
389
390   LLVM_DEBUG(LIS->dump());
391   if (VerifyScheduling)
392     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
393   return true;
394 }
395
396 bool PostMachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
397   if (skipFunction(mf.getFunction()))
398     return false;
399
400   if (EnablePostRAMachineSched.getNumOccurrences()) {
401     if (!EnablePostRAMachineSched)
402       return false;
403   } else if (!mf.getSubtarget().enablePostRAScheduler()) {
404     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Subtarget disables post-MI-sched.\n");
405     return false;
406   }
407   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Before post-MI-sched:\n"; mf.print(dbgs()));
408
409   // Initialize the context of the pass.
410   MF = &mf;
411   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
412   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
413
414   if (VerifyScheduling)
415     MF->verify(this, "Before post machine scheduling.");
416
417   // Instantiate the selected scheduler for this target, function, and
418   // optimization level.
419   std::unique_ptr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(createPostMachineScheduler());
420   scheduleRegions(*Scheduler, true);
421
422   if (VerifyScheduling)
423     MF->verify(this, "After post machine scheduling.");
424   return true;
425 }
426
427 /// Return true of the given instruction should not be included in a scheduling
428 /// region.
429 ///
430 /// MachineScheduler does not currently support scheduling across calls. To
431 /// handle calls, the DAG builder needs to be modified to create register
432 /// anti/output dependencies on the registers clobbered by the call's regmask
433 /// operand. In PreRA scheduling, the stack pointer adjustment already prevents
434 /// scheduling across calls. In PostRA scheduling, we need the isCall to enforce
435 /// the boundary, but there would be no benefit to postRA scheduling across
436 /// calls this late anyway.
437 static bool isSchedBoundary(MachineBasicBlock::iterator MI,
438                             MachineBasicBlock *MBB,
439                             MachineFunction *MF,
440                             const TargetInstrInfo *TII) {
441   return MI->isCall() || TII->isSchedulingBoundary(*MI, MBB, *MF);
442 }
443
444 /// A region of an MBB for scheduling.
445 namespace {
446 struct SchedRegion {
447   /// RegionBegin is the first instruction in the scheduling region, and
448   /// RegionEnd is either MBB->end() or the scheduling boundary after the
449   /// last instruction in the scheduling region. These iterators cannot refer
450   /// to instructions outside of the identified scheduling region because
451   /// those may be reordered before scheduling this region.
452   MachineBasicBlock::iterator RegionBegin;
453   MachineBasicBlock::iterator RegionEnd;
454   unsigned NumRegionInstrs;
455
456   SchedRegion(MachineBasicBlock::iterator B, MachineBasicBlock::iterator E,
457               unsigned N) :
458     RegionBegin(B), RegionEnd(E), NumRegionInstrs(N) {}
459 };
460 } // end anonymous namespace
461
462 using MBBRegionsVector = SmallVector<SchedRegion, 16>;
463
464 static void
465 getSchedRegions(MachineBasicBlock *MBB,
466                 MBBRegionsVector &Regions,
467                 bool RegionsTopDown) {
468   MachineFunction *MF = MBB->getParent();
469   const TargetInstrInfo *TII = MF->getSubtarget().getInstrInfo();
470
471   MachineBasicBlock::iterator I = nullptr;
472   for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
473       RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = I) {
474
475     // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
476     if (RegionEnd != MBB->end() ||
477         isSchedBoundary(&*std::prev(RegionEnd), &*MBB, MF, TII)) {
478       --RegionEnd;
479     }
480
481     // The next region starts above the previous region. Look backward in the
482     // instruction stream until we find the nearest boundary.
483     unsigned NumRegionInstrs = 0;
484     I = RegionEnd;
485     for (;I != MBB->begin(); --I) {
486       MachineInstr &MI = *std::prev(I);
487       if (isSchedBoundary(&MI, &*MBB, MF, TII))
488         break;
489       if (!MI.isDebugInstr()) {
490         // MBB::size() uses instr_iterator to count. Here we need a bundle to
491         // count as a single instruction.
492         ++NumRegionInstrs;
493       }
494     }
495
496     // It's possible we found a scheduling region that only has debug
497     // instructions. Don't bother scheduling these.
498     if (NumRegionInstrs != 0)
499       Regions.push_back(SchedRegion(I, RegionEnd, NumRegionInstrs));
500   }
501
502   if (RegionsTopDown)
503     std::reverse(Regions.begin(), Regions.end());
504 }
505
506 /// Main driver for both MachineScheduler and PostMachineScheduler.
507 void MachineSchedulerBase::scheduleRegions(ScheduleDAGInstrs &Scheduler,
508                                            bool FixKillFlags) {
509   // Visit all machine basic blocks.
510   //
511   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
512   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
513   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
514        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
515
516     Scheduler.startBlock(&*MBB);
517
518 #ifndef NDEBUG
519     if (SchedOnlyFunc.getNumOccurrences() && SchedOnlyFunc != MF->getName())
520       continue;
521     if (SchedOnlyBlock.getNumOccurrences()
522         && (int)SchedOnlyBlock != MBB->getNumber())
523       continue;
524 #endif
525
526     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd). RegionEnd
527     // points to the scheduling boundary at the bottom of the region. The DAG
528     // does not include RegionEnd, but the region does (i.e. the next
529     // RegionEnd is above the previous RegionBegin). If the current block has
530     // no terminator then RegionEnd == MBB->end() for the bottom region.
531     //
532     // All the regions of MBB are first found and stored in MBBRegions, which
533     // will be processed (MBB) top-down if initialized with true.
534     //
535     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
536     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
537     // 'RegionEnd' are invalid across these calls. Instructions must not be
538     // added to other regions than the current one without updating MBBRegions.
539
540     MBBRegionsVector MBBRegions;
541     getSchedRegions(&*MBB, MBBRegions, Scheduler.doMBBSchedRegionsTopDown());
542     for (MBBRegionsVector::iterator R = MBBRegions.begin();
543          R != MBBRegions.end(); ++R) {
544       MachineBasicBlock::iterator I = R->RegionBegin;
545       MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = R->RegionEnd;
546       unsigned NumRegionInstrs = R->NumRegionInstrs;
547
548       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
549       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
550       Scheduler.enterRegion(&*MBB, I, RegionEnd, NumRegionInstrs);
551
552       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
553       if (I == RegionEnd || I == std::prev(RegionEnd)) {
554         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
555         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
556         Scheduler.exitRegion();
557         continue;
558       }
559       LLVM_DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
560       LLVM_DEBUG(dbgs() << MF->getName() << ":" << printMBBReference(*MBB)
561                         << " " << MBB->getName() << "\n  From: " << *I
562                         << "    To: ";
563                  if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
564                  else dbgs() << "End";
565                  dbgs() << " RegionInstrs: " << NumRegionInstrs << '\n');
566       if (DumpCriticalPathLength) {
567         errs() << MF->getName();
568         errs() << ":%bb. " << MBB->getNumber();
569         errs() << " " << MBB->getName() << " \n";
570       }
571
572       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
573       // This invalidates the original region iterators.
574       Scheduler.schedule();
575
576       // Close the current region.
577       Scheduler.exitRegion();
578     }
579     Scheduler.finishBlock();
580     // FIXME: Ideally, no further passes should rely on kill flags. However,
581     // thumb2 size reduction is currently an exception, so the PostMIScheduler
582     // needs to do this.
583     if (FixKillFlags)
584       Scheduler.fixupKills(*MBB);
585   }
586   Scheduler.finalizeSchedule();
587 }
588
589 void MachineSchedulerBase::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
590   // unimplemented
591 }
592
593 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
594 LLVM_DUMP_METHOD void ReadyQueue::dump() const {
595   dbgs() << "Queue " << Name << ": ";
596   for (const SUnit *SU : Queue)
597     dbgs() << SU->NodeNum << " ";
598   dbgs() << "\n";
599 }
600 #endif
601
602 //===----------------------------------------------------------------------===//
603 // ScheduleDAGMI - Basic machine instruction scheduling. This is
604 // independent of PreRA/PostRA scheduling and involves no extra book-keeping for
605 // virtual registers.
606 // ===----------------------------------------------------------------------===/
607
608 // Provide a vtable anchor.
609 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() = default;
610
611 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
612 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
613 ///
614 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
615 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
616   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
617
618   if (SuccEdge->isWeak()) {
619     --SuccSU->WeakPredsLeft;
620     if (SuccEdge->isCluster())
621       NextClusterSucc = SuccSU;
622     return;
623   }
624 #ifndef NDEBUG
625   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
626     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
627     dumpNode(*SuccSU);
628     dbgs() << " has been released too many times!\n";
629     llvm_unreachable(nullptr);
630   }
631 #endif
632   // SU->TopReadyCycle was set to CurrCycle when it was scheduled. However,
633   // CurrCycle may have advanced since then.
634   if (SuccSU->TopReadyCycle < SU->TopReadyCycle + SuccEdge->getLatency())
635     SuccSU->TopReadyCycle = SU->TopReadyCycle + SuccEdge->getLatency();
636
637   --SuccSU->NumPredsLeft;
638   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
639     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
640 }
641
642 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
643 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
644   for (SDep &Succ : SU->Succs)
645     releaseSucc(SU, &Succ);
646 }
647
648 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
649 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
650 ///
651 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
652 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
653   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
654
655   if (PredEdge->isWeak()) {
656     --PredSU->WeakSuccsLeft;
657     if (PredEdge->isCluster())
658       NextClusterPred = PredSU;
659     return;
660   }
661 #ifndef NDEBUG
662   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
663     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
664     dumpNode(*PredSU);
665     dbgs() << " has been released too many times!\n";
666     llvm_unreachable(nullptr);
667   }
668 #endif
669   // SU->BotReadyCycle was set to CurrCycle when it was scheduled. However,
670   // CurrCycle may have advanced since then.
671   if (PredSU->BotReadyCycle < SU->BotReadyCycle + PredEdge->getLatency())
672     PredSU->BotReadyCycle = SU->BotReadyCycle + PredEdge->getLatency();
673
674   --PredSU->NumSuccsLeft;
675   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
676     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
677 }
678
679 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
680 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
681   for (SDep &Pred : SU->Preds)
682     releasePred(SU, &Pred);
683 }
684
685 void ScheduleDAGMI::startBlock(MachineBasicBlock *bb) {
686   ScheduleDAGInstrs::startBlock(bb);
687   SchedImpl->enterMBB(bb);
688 }
689
690 void ScheduleDAGMI::finishBlock() {
691   SchedImpl->leaveMBB();
692   ScheduleDAGInstrs::finishBlock();
693 }
694
695 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
696 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
697 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
698 /// that don't get scheduled.
699 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
700                                      MachineBasicBlock::iterator begin,
701                                      MachineBasicBlock::iterator end,
702                                      unsigned regioninstrs)
703 {
704   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
705
706   SchedImpl->initPolicy(begin, end, regioninstrs);
707 }
708
709 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
710 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
711 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(
712   MachineInstr *MI, MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
713   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
714   if (&*RegionBegin == MI)
715     ++RegionBegin;
716
717   // Update the instruction stream.
718   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
719
720   // Update LiveIntervals
721   if (LIS)
722     LIS->handleMove(*MI, /*UpdateFlags=*/true);
723
724   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
725   if (RegionBegin == InsertPos)
726     RegionBegin = MI;
727 }
728
729 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
730 #ifndef NDEBUG
731   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
732     CurrentTop = CurrentBottom;
733     return false;
734   }
735   ++NumInstrsScheduled;
736 #endif
737   return true;
738 }
739
740 /// Per-region scheduling driver, called back from
741 /// MachineScheduler::runOnMachineFunction. This is a simplified driver that
742 /// does not consider liveness or register pressure. It is useful for PostRA
743 /// scheduling and potentially other custom schedulers.
744 void ScheduleDAGMI::schedule() {
745   LLVM_DEBUG(dbgs() << "ScheduleDAGMI::schedule starting\n");
746   LLVM_DEBUG(SchedImpl->dumpPolicy());
747
748   // Build the DAG.
749   buildSchedGraph(AA);
750
751   postprocessDAG();
752
753   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
754   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
755
756   LLVM_DEBUG(dump());
757   if (PrintDAGs) dump();
758   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
759
760   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
761   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
762   SchedImpl->initialize(this);
763
764   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
765   initQueues(TopRoots, BotRoots);
766
767   bool IsTopNode = false;
768   while (true) {
769     LLVM_DEBUG(dbgs() << "** ScheduleDAGMI::schedule picking next node\n");
770     SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode);
771     if (!SU) break;
772
773     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
774     if (!checkSchedLimit())
775       break;
776
777     MachineInstr *MI = SU->getInstr();
778     if (IsTopNode) {
779       assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
780       if (&*CurrentTop == MI)
781         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
782       else
783         moveInstruction(MI, CurrentTop);
784     } else {
785       assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
786       MachineBasicBlock::iterator priorII =
787         priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
788       if (&*priorII == MI)
789         CurrentBottom = priorII;
790       else {
791         if (&*CurrentTop == MI)
792           CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
793         moveInstruction(MI, CurrentBottom);
794         CurrentBottom = MI;
795       }
796     }
797     // Notify the scheduling strategy before updating the DAG.
798     // This sets the scheduled node's ReadyCycle to CurrCycle. When updateQueues
799     // runs, it can then use the accurate ReadyCycle time to determine whether
800     // newly released nodes can move to the readyQ.
801     SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
802
803     updateQueues(SU, IsTopNode);
804   }
805   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
806
807   placeDebugValues();
808
809   LLVM_DEBUG({
810     dbgs() << "*** Final schedule for "
811            << printMBBReference(*begin()->getParent()) << " ***\n";
812     dumpSchedule();
813     dbgs() << '\n';
814   });
815 }
816
817 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
818 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
819   for (auto &m : Mutations)
820     m->apply(this);
821 }
822
823 void ScheduleDAGMI::
824 findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
825                       SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
826   for (SUnit &SU : SUnits) {
827     assert(!SU.isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
828
829     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
830     SU.biasCriticalPath();
831
832     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
833     if (!SU.NumPredsLeft)
834       TopRoots.push_back(&SU);
835     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
836     if (!SU.NumSuccsLeft)
837       BotRoots.push_back(&SU);
838   }
839   ExitSU.biasCriticalPath();
840 }
841
842 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
843 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
844                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
845   NextClusterSucc = nullptr;
846   NextClusterPred = nullptr;
847
848   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
849   //
850   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
851   // Release top roots in forward order.
852   for (SUnit *SU : TopRoots)
853     SchedImpl->releaseTopNode(SU);
854
855   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
856   // first. This is more natural and slightly more efficient.
857   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
858          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
859     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
860   }
861
862   releaseSuccessors(&EntrySU);
863   releasePredecessors(&ExitSU);
864
865   SchedImpl->registerRoots();
866
867   // Advance past initial DebugValues.
868   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
869   CurrentBottom = RegionEnd;
870 }
871
872 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
873 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
874   // Release dependent instructions for scheduling.
875   if (IsTopNode)
876     releaseSuccessors(SU);
877   else
878     releasePredecessors(SU);
879
880   SU->isScheduled = true;
881 }
882
883 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
884 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
885   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
886   if (FirstDbgValue) {
887     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
888     RegionBegin = FirstDbgValue;
889   }
890
891   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *>>::iterator
892          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
893     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *std::prev(DI);
894     MachineInstr *DbgValue = P.first;
895     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
896     if (&*RegionBegin == DbgValue)
897       ++RegionBegin;
898     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
899     if (OrigPrevMI == std::prev(RegionEnd))
900       RegionEnd = DbgValue;
901   }
902   DbgValues.clear();
903   FirstDbgValue = nullptr;
904 }
905
906 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
907 LLVM_DUMP_METHOD void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
908   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
909     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
910       dumpNode(*SU);
911     else
912       dbgs() << "Missing SUnit\n";
913   }
914 }
915 #endif
916
917 //===----------------------------------------------------------------------===//
918 // ScheduleDAGMILive - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
919 // preservation.
920 //===----------------------------------------------------------------------===//
921
922 ScheduleDAGMILive::~ScheduleDAGMILive() {
923   delete DFSResult;
924 }
925
926 void ScheduleDAGMILive::collectVRegUses(SUnit &SU) {
927   const MachineInstr &MI = *SU.getInstr();
928   for (const MachineOperand &MO : MI.operands()) {
929     if (!MO.isReg())
930       continue;
931     if (!MO.readsReg())
932       continue;
933     if (TrackLaneMasks && !MO.isUse())
934       continue;
935
936     unsigned Reg = MO.getReg();
937     if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
938       continue;
939
940     // Ignore re-defs.
941     if (TrackLaneMasks) {
942       bool FoundDef = false;
943       for (const MachineOperand &MO2 : MI.operands()) {
944         if (MO2.isReg() && MO2.isDef() && MO2.getReg() == Reg && !MO2.isDead()) {
945           FoundDef = true;
946           break;
947         }
948       }
949       if (FoundDef)
950         continue;
951     }
952
953     // Record this local VReg use.
954     VReg2SUnitMultiMap::iterator UI = VRegUses.find(Reg);
955     for (; UI != VRegUses.end(); ++UI) {
956       if (UI->SU == &SU)
957         break;
958     }
959     if (UI == VRegUses.end())
960       VRegUses.insert(VReg2SUnit(Reg, LaneBitmask::getNone(), &SU));
961   }
962 }
963
964 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
965 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
966 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
967 /// that don't get scheduled.
968 void ScheduleDAGMILive::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
969                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
970                                 MachineBasicBlock::iterator end,
971                                 unsigned regioninstrs)
972 {
973   // ScheduleDAGMI initializes SchedImpl's per-region policy.
974   ScheduleDAGMI::enterRegion(bb, begin, end, regioninstrs);
975
976   // For convenience remember the end of the liveness region.
977   LiveRegionEnd = (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : std::next(RegionEnd);
978
979   SUPressureDiffs.clear();
980
981   ShouldTrackPressure = SchedImpl->shouldTrackPressure();
982   ShouldTrackLaneMasks = SchedImpl->shouldTrackLaneMasks();
983
984   assert((!ShouldTrackLaneMasks || ShouldTrackPressure) &&
985          "ShouldTrackLaneMasks requires ShouldTrackPressure");
986 }
987
988 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
989 // scheduled regions.
990 void ScheduleDAGMILive::initRegPressure() {
991   VRegUses.clear();
992   VRegUses.setUniverse(MRI.getNumVirtRegs());
993   for (SUnit &SU : SUnits)
994     collectVRegUses(SU);
995
996   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin,
997                     ShouldTrackLaneMasks, false);
998   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd,
999                     ShouldTrackLaneMasks, false);
1000
1001   // Close the RPTracker to finalize live ins.
1002   RPTracker.closeRegion();
1003
1004   LLVM_DEBUG(RPTracker.dump());
1005
1006   // Initialize the live ins and live outs.
1007   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
1008   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
1009
1010   // Close one end of the tracker so we can call
1011   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
1012   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
1013   TopRPTracker.closeTop();
1014   BotRPTracker.closeBottom();
1015
1016   BotRPTracker.initLiveThru(RPTracker);
1017   if (!BotRPTracker.getLiveThru().empty()) {
1018     TopRPTracker.initLiveThru(BotRPTracker.getLiveThru());
1019     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Live Thru: ";
1020                dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getLiveThru(), TRI));
1021   };
1022
1023   // For each live out vreg reduce the pressure change associated with other
1024   // uses of the same vreg below the live-out reaching def.
1025   updatePressureDiffs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
1026
1027   // Account for liveness generated by the region boundary.
1028   if (LiveRegionEnd != RegionEnd) {
1029     SmallVector<RegisterMaskPair, 8> LiveUses;
1030     BotRPTracker.recede(&LiveUses);
1031     updatePressureDiffs(LiveUses);
1032   }
1033
1034   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Top Pressure:\n";
1035              dumpRegSetPressure(TopRPTracker.getRegSetPressureAtPos(), TRI);
1036              dbgs() << "Bottom Pressure:\n";
1037              dumpRegSetPressure(BotRPTracker.getRegSetPressureAtPos(), TRI););
1038
1039   assert((BotRPTracker.getPos() == RegionEnd ||
1040           (RegionEnd->isDebugInstr() &&
1041            BotRPTracker.getPos() == priorNonDebug(RegionEnd, RegionBegin))) &&
1042          "Can't find the region bottom");
1043
1044   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
1045   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
1046   RegionCriticalPSets.clear();
1047   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
1048     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
1049   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
1050     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(i);
1051     if (RegionPressure[i] > Limit) {
1052       LLVM_DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i) << " Limit " << Limit
1053                         << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
1054       RegionCriticalPSets.push_back(PressureChange(i));
1055     }
1056   }
1057   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
1058              for (const PressureChange &RCPS
1059                   : RegionCriticalPSets) dbgs()
1060              << TRI->getRegPressureSetName(RCPS.getPSet()) << " ";
1061              dbgs() << "\n");
1062 }
1063
1064 void ScheduleDAGMILive::
1065 updateScheduledPressure(const SUnit *SU,
1066                         const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
1067   const PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
1068   unsigned CritIdx = 0, CritEnd = RegionCriticalPSets.size();
1069   for (const PressureChange &PC : PDiff) {
1070     if (!PC.isValid())
1071       break;
1072     unsigned ID = PC.getPSet();
1073     while (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() < ID)
1074       ++CritIdx;
1075     if (CritIdx != CritEnd && RegionCriticalPSets[CritIdx].getPSet() == ID) {
1076       if ((int)NewMaxPressure[ID] > RegionCriticalPSets[CritIdx].getUnitInc()
1077           && NewMaxPressure[ID] <= (unsigned)std::numeric_limits<int16_t>::max())
1078         RegionCriticalPSets[CritIdx].setUnitInc(NewMaxPressure[ID]);
1079     }
1080     unsigned Limit = RegClassInfo->getRegPressureSetLimit(ID);
1081     if (NewMaxPressure[ID] >= Limit - 2) {
1082       LLVM_DEBUG(dbgs() << "  " << TRI->getRegPressureSetName(ID) << ": "
1083                         << NewMaxPressure[ID]
1084                         << ((NewMaxPressure[ID] > Limit) ? " > " : " <= ")
1085                         << Limit << "(+ " << BotRPTracker.getLiveThru()[ID]
1086                         << " livethru)\n");
1087     }
1088   }
1089 }
1090
1091 /// Update the PressureDiff array for liveness after scheduling this
1092 /// instruction.
1093 void ScheduleDAGMILive::updatePressureDiffs(
1094     ArrayRef<RegisterMaskPair> LiveUses) {
1095   for (const RegisterMaskPair &P : LiveUses) {
1096     unsigned Reg = P.RegUnit;
1097     /// FIXME: Currently assuming single-use physregs.
1098     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
1099       continue;
1100
1101     if (ShouldTrackLaneMasks) {
1102       // If the register has just become live then other uses won't change
1103       // this fact anymore => decrement pressure.
1104       // If the register has just become dead then other uses make it come
1105       // back to life => increment pressure.
1106       bool Decrement = P.LaneMask.any();
1107
1108       for (const VReg2SUnit &V2SU
1109            : make_range(VRegUses.find(Reg), VRegUses.end())) {
1110         SUnit &SU = *V2SU.SU;
1111         if (SU.isScheduled || &SU == &ExitSU)
1112           continue;
1113
1114         PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(&SU);
1115         PDiff.addPressureChange(Reg, Decrement, &MRI);
1116         LLVM_DEBUG(dbgs() << "  UpdateRegP: SU(" << SU.NodeNum << ") "
1117                           << printReg(Reg, TRI) << ':'
1118                           << PrintLaneMask(P.LaneMask) << ' ' << *SU.getInstr();
1119                    dbgs() << "              to "; PDiff.dump(*TRI););
1120       }
1121     } else {
1122       assert(P.LaneMask.any());
1123       LLVM_DEBUG(dbgs() << "  LiveReg: " << printVRegOrUnit(Reg, TRI) << "\n");
1124       // This may be called before CurrentBottom has been initialized. However,
1125       // BotRPTracker must have a valid position. We want the value live into the
1126       // instruction or live out of the block, so ask for the previous
1127       // instruction's live-out.
1128       const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
1129       VNInfo *VNI;
1130       MachineBasicBlock::const_iterator I =
1131         nextIfDebug(BotRPTracker.getPos(), BB->end());
1132       if (I == BB->end())
1133         VNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
1134       else {
1135         LiveQueryResult LRQ = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(*I));
1136         VNI = LRQ.valueIn();
1137       }
1138       // RegisterPressureTracker guarantees that readsReg is true for LiveUses.
1139       assert(VNI && "No live value at use.");
1140       for (const VReg2SUnit &V2SU
1141            : make_range(VRegUses.find(Reg), VRegUses.end())) {
1142         SUnit *SU = V2SU.SU;
1143         // If this use comes before the reaching def, it cannot be a last use,
1144         // so decrease its pressure change.
1145         if (!SU->isScheduled && SU != &ExitSU) {
1146           LiveQueryResult LRQ =
1147               LI.Query(LIS->getInstructionIndex(*SU->getInstr()));
1148           if (LRQ.valueIn() == VNI) {
1149             PressureDiff &PDiff = getPressureDiff(SU);
1150             PDiff.addPressureChange(Reg, true, &MRI);
1151             LLVM_DEBUG(dbgs() << "  UpdateRegP: SU(" << SU->NodeNum << ") "
1152                               << *SU->getInstr();
1153                        dbgs() << "              to "; PDiff.dump(*TRI););
1154           }
1155         }
1156       }
1157     }
1158   }
1159 }
1160
1161 void ScheduleDAGMILive::dump() const {
1162 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
1163   if (EntrySU.getInstr() != nullptr)
1164     dumpNodeAll(EntrySU);
1165   for (const SUnit &SU : SUnits) {
1166     dumpNodeAll(SU);
1167     if (ShouldTrackPressure) {
1168       dbgs() << "  Pressure Diff      : ";
1169       getPressureDiff(&SU).dump(*TRI);
1170     }
1171     dbgs() << "  Single Issue       : ";
1172     if (SchedModel.mustBeginGroup(SU.getInstr()) &&
1173         SchedModel.mustEndGroup(SU.getInstr()))
1174       dbgs() << "true;";
1175     else
1176       dbgs() << "false;";
1177     dbgs() << '\n';
1178   }
1179   if (ExitSU.getInstr() != nullptr)
1180     dumpNodeAll(ExitSU);
1181 #endif
1182 }
1183
1184 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
1185 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
1186 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
1187 ///
1188 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
1189 /// so that it can be easily extended by experimental schedulers. Generally,
1190 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
1191 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
1192 /// ScheduleDAGMILive then it will want to override this virtual method in order
1193 /// to update any specialized state.
1194 void ScheduleDAGMILive::schedule() {
1195   LLVM_DEBUG(dbgs() << "ScheduleDAGMILive::schedule starting\n");
1196   LLVM_DEBUG(SchedImpl->dumpPolicy());
1197   buildDAGWithRegPressure();
1198
1199   postprocessDAG();
1200
1201   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
1202   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
1203
1204   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
1205   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
1206   SchedImpl->initialize(this);
1207
1208   LLVM_DEBUG(dump());
1209   if (PrintDAGs) dump();
1210   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
1211
1212   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
1213   initQueues(TopRoots, BotRoots);
1214
1215   bool IsTopNode = false;
1216   while (true) {
1217     LLVM_DEBUG(dbgs() << "** ScheduleDAGMILive::schedule picking next node\n");
1218     SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode);
1219     if (!SU) break;
1220
1221     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
1222     if (!checkSchedLimit())
1223       break;
1224
1225     scheduleMI(SU, IsTopNode);
1226
1227     if (DFSResult) {
1228       unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
1229       if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
1230         ScheduledTrees.set(SubtreeID);
1231         DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
1232         SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
1233       }
1234     }
1235
1236     // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
1237     SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
1238
1239     updateQueues(SU, IsTopNode);
1240   }
1241   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
1242
1243   placeDebugValues();
1244
1245   LLVM_DEBUG({
1246     dbgs() << "*** Final schedule for "
1247            << printMBBReference(*begin()->getParent()) << " ***\n";
1248     dumpSchedule();
1249     dbgs() << '\n';
1250   });
1251 }
1252
1253 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
1254 void ScheduleDAGMILive::buildDAGWithRegPressure() {
1255   if (!ShouldTrackPressure) {
1256     RPTracker.reset();
1257     RegionCriticalPSets.clear();
1258     buildSchedGraph(AA);
1259     return;
1260   }
1261
1262   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
1263   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd,
1264                  ShouldTrackLaneMasks, /*TrackUntiedDefs=*/true);
1265
1266   // Account for liveness generate by the region boundary.
1267   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
1268     RPTracker.recede();
1269
1270   // Build the DAG, and compute current register pressure.
1271   buildSchedGraph(AA, &RPTracker, &SUPressureDiffs, LIS, ShouldTrackLaneMasks);
1272
1273   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
1274   initRegPressure();
1275 }
1276
1277 void ScheduleDAGMILive::computeDFSResult() {
1278   if (!DFSResult)
1279     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
1280   DFSResult->clear();
1281   ScheduledTrees.clear();
1282   DFSResult->resize(SUnits.size());
1283   DFSResult->compute(SUnits);
1284   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
1285 }
1286
1287 /// Compute the max cyclic critical path through the DAG. The scheduling DAG
1288 /// only provides the critical path for single block loops. To handle loops that
1289 /// span blocks, we could use the vreg path latencies provided by
1290 /// MachineTraceMetrics instead. However, MachineTraceMetrics is not currently
1291 /// available for use in the scheduler.
1292 ///
1293 /// The cyclic path estimation identifies a def-use pair that crosses the back
1294 /// edge and considers the depth and height of the nodes. For example, consider
1295 /// the following instruction sequence where each instruction has unit latency
1296 /// and defines an epomymous virtual register:
1297 ///
1298 /// a->b(a,c)->c(b)->d(c)->exit
1299 ///
1300 /// The cyclic critical path is a two cycles: b->c->b
1301 /// The acyclic critical path is four cycles: a->b->c->d->exit
1302 /// LiveOutHeight = height(c) = len(c->d->exit) = 2
1303 /// LiveOutDepth = depth(c) + 1 = len(a->b->c) + 1 = 3
1304 /// LiveInHeight = height(b) + 1 = len(b->c->d->exit) + 1 = 4
1305 /// LiveInDepth = depth(b) = len(a->b) = 1
1306 ///
1307 /// LiveOutDepth - LiveInDepth = 3 - 1 = 2
1308 /// LiveInHeight - LiveOutHeight = 4 - 2 = 2
1309 /// CyclicCriticalPath = min(2, 2) = 2
1310 ///
1311 /// This could be relevant to PostRA scheduling, but is currently implemented
1312 /// assuming LiveIntervals.
1313 unsigned ScheduleDAGMILive::computeCyclicCriticalPath() {
1314   // This only applies to single block loop.
1315   if (!BB->isSuccessor(BB))
1316     return 0;
1317
1318   unsigned MaxCyclicLatency = 0;
1319   // Visit each live out vreg def to find def/use pairs that cross iterations.
1320   for (const RegisterMaskPair &P : RPTracker.getPressure().LiveOutRegs) {
1321     unsigned Reg = P.RegUnit;
1322     if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
1323         continue;
1324     const LiveInterval &LI = LIS->getInterval(Reg);
1325     const VNInfo *DefVNI = LI.getVNInfoBefore(LIS->getMBBEndIdx(BB));
1326     if (!DefVNI)
1327       continue;
1328
1329     MachineInstr *DefMI = LIS->getInstructionFromIndex(DefVNI->def);
1330     const SUnit *DefSU = getSUnit(DefMI);
1331     if (!DefSU)
1332       continue;
1333
1334     unsigned LiveOutHeight = DefSU->getHeight();
1335     unsigned LiveOutDepth = DefSU->getDepth() + DefSU->Latency;
1336     // Visit all local users of the vreg def.
1337     for (const VReg2SUnit &V2SU
1338          : make_range(VRegUses.find(Reg), VRegUses.end())) {
1339       SUnit *SU = V2SU.SU;
1340       if (SU == &ExitSU)
1341         continue;
1342
1343       // Only consider uses of the phi.
1344       LiveQueryResult LRQ = LI.Query(LIS->getInstructionIndex(*SU->getInstr()));
1345       if (!LRQ.valueIn()->isPHIDef())
1346         continue;
1347
1348       // Assume that a path spanning two iterations is a cycle, which could
1349       // overestimate in strange cases. This allows cyclic latency to be
1350       // estimated as the minimum slack of the vreg's depth or height.
1351       unsigned CyclicLatency = 0;
1352       if (LiveOutDepth > SU->getDepth())
1353         CyclicLatency = LiveOutDepth - SU->getDepth();
1354
1355       unsigned LiveInHeight = SU->getHeight() + DefSU->Latency;
1356       if (LiveInHeight > LiveOutHeight) {
1357         if (LiveInHeight - LiveOutHeight < CyclicLatency)
1358           CyclicLatency = LiveInHeight - LiveOutHeight;
1359       } else
1360         CyclicLatency = 0;
1361
1362       LLVM_DEBUG(dbgs() << "Cyclic Path: SU(" << DefSU->NodeNum << ") -> SU("
1363                         << SU->NodeNum << ") = " << CyclicLatency << "c\n");
1364       if (CyclicLatency > MaxCyclicLatency)
1365         MaxCyclicLatency = CyclicLatency;
1366     }
1367   }
1368   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Cyclic Critical Path: " << MaxCyclicLatency << "c\n");
1369   return MaxCyclicLatency;
1370 }
1371
1372 /// Release ExitSU predecessors and setup scheduler queues. Re-position
1373 /// the Top RP tracker in case the region beginning has changed.
1374 void ScheduleDAGMILive::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
1375                                    ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
1376   ScheduleDAGMI::initQueues(TopRoots, BotRoots);
1377   if (ShouldTrackPressure) {
1378     assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
1379     TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
1380   }
1381 }
1382
1383 /// Move an instruction and update register pressure.
1384 void ScheduleDAGMILive::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
1385   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
1386   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
1387
1388   if (IsTopNode) {
1389     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
1390     if (&*CurrentTop == MI)
1391       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
1392     else {
1393       moveInstruction(MI, CurrentTop);
1394       TopRPTracker.setPos(MI);
1395     }
1396
1397     if (ShouldTrackPressure) {
1398       // Update top scheduled pressure.
1399       RegisterOperands RegOpers;
1400       RegOpers.collect(*MI, *TRI, MRI, ShouldTrackLaneMasks, false);
1401       if (ShouldTrackLaneMasks) {
1402         // Adjust liveness and add missing dead+read-undef flags.
1403         SlotIndex SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(*MI).getRegSlot();
1404         RegOpers.adjustLaneLiveness(*LIS, MRI, SlotIdx, MI);
1405       } else {
1406         // Adjust for missing dead-def flags.
1407         RegOpers.detectDeadDefs(*MI, *LIS);
1408       }
1409
1410       TopRPTracker.advance(RegOpers);
1411       assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
1412       LLVM_DEBUG(dbgs() << "Top Pressure:\n"; dumpRegSetPressure(
1413                      TopRPTracker.getRegSetPressureAtPos(), TRI););
1414
1415       updateScheduledPressure(SU, TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
1416     }
1417   } else {
1418     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
1419     MachineBasicBlock::iterator priorII =
1420       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
1421     if (&*priorII == MI)
1422       CurrentBottom = priorII;
1423     else {
1424       if (&*CurrentTop == MI) {
1425         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
1426         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
1427       }
1428       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
1429       CurrentBottom = MI;
1430       BotRPTracker.setPos(CurrentBottom);
1431     }
1432     if (ShouldTrackPressure) {
1433       RegisterOperands RegOpers;
1434       RegOpers.collect(*MI, *TRI, MRI, ShouldTrackLaneMasks, false);
1435       if (ShouldTrackLaneMasks) {
1436         // Adjust liveness and add missing dead+read-undef flags.
1437         SlotIndex SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(*MI).getRegSlot();
1438         RegOpers.adjustLaneLiveness(*LIS, MRI, SlotIdx, MI);
1439       } else {
1440         // Adjust for missing dead-def flags.
1441         RegOpers.detectDeadDefs(*MI, *LIS);
1442       }
1443
1444       if (BotRPTracker.getPos() != CurrentBottom)
1445         BotRPTracker.recedeSkipDebugValues();
1446       SmallVector<RegisterMaskPair, 8> LiveUses;
1447       BotRPTracker.recede(RegOpers, &LiveUses);
1448       assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
1449       LLVM_DEBUG(dbgs() << "Bottom Pressure:\n"; dumpRegSetPressure(
1450                      BotRPTracker.getRegSetPressureAtPos(), TRI););
1451
1452       updateScheduledPressure(SU, BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
1453       updatePressureDiffs(LiveUses);
1454     }
1455   }
1456 }
1457
1458 //===----------------------------------------------------------------------===//
1459 // BaseMemOpClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads or stores.
1460 //===----------------------------------------------------------------------===//
1461
1462 namespace {
1463
1464 /// Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
1465 /// loads or between neighboring stores.
1466 class BaseMemOpClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
1467   struct MemOpInfo {
1468     SUnit *SU;
1469     const MachineOperand *BaseOp;
1470     int64_t Offset;
1471
1472     MemOpInfo(SUnit *su, const MachineOperand *Op, int64_t ofs)
1473         : SU(su), BaseOp(Op), Offset(ofs) {}
1474
1475     bool operator<(const MemOpInfo &RHS) const {
1476       if (BaseOp->getType() != RHS.BaseOp->getType())
1477         return BaseOp->getType() < RHS.BaseOp->getType();
1478
1479       if (BaseOp->isReg())
1480         return std::make_tuple(BaseOp->getReg(), Offset, SU->NodeNum) <
1481                std::make_tuple(RHS.BaseOp->getReg(), RHS.Offset,
1482                                RHS.SU->NodeNum);
1483       if (BaseOp->isFI()) {
1484         const MachineFunction &MF =
1485             *BaseOp->getParent()->getParent()->getParent();
1486         const TargetFrameLowering &TFI = *MF.getSubtarget().getFrameLowering();
1487         bool StackGrowsDown = TFI.getStackGrowthDirection() ==
1488                               TargetFrameLowering::StackGrowsDown;
1489         // Can't use tuple comparison here since we might need to use a
1490         // different order when the stack grows down.
1491         if (BaseOp->getIndex() != RHS.BaseOp->getIndex())
1492           return StackGrowsDown ? BaseOp->getIndex() > RHS.BaseOp->getIndex()
1493                                 : BaseOp->getIndex() < RHS.BaseOp->getIndex();
1494
1495         if (Offset != RHS.Offset)
1496           return StackGrowsDown ? Offset > RHS.Offset : Offset < RHS.Offset;
1497
1498         return SU->NodeNum < RHS.SU->NodeNum;
1499       }
1500
1501       llvm_unreachable("MemOpClusterMutation only supports register or frame "
1502                        "index bases.");
1503     }
1504   };
1505
1506   const TargetInstrInfo *TII;
1507   const TargetRegisterInfo *TRI;
1508   bool IsLoad;
1509
1510 public:
1511   BaseMemOpClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
1512                            const TargetRegisterInfo *tri, bool IsLoad)
1513       : TII(tii), TRI(tri), IsLoad(IsLoad) {}
1514
1515   void apply(ScheduleDAGInstrs *DAGInstrs) override;
1516
1517 protected:
1518   void clusterNeighboringMemOps(ArrayRef<SUnit *> MemOps, ScheduleDAGInstrs *DAG);
1519 };
1520
1521 class StoreClusterMutation : public BaseMemOpClusterMutation {
1522 public:
1523   StoreClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
1524                        const TargetRegisterInfo *tri)
1525       : BaseMemOpClusterMutation(tii, tri, false) {}
1526 };
1527
1528 class LoadClusterMutation : public BaseMemOpClusterMutation {
1529 public:
1530   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii, const TargetRegisterInfo *tri)
1531       : BaseMemOpClusterMutation(tii, tri, true) {}
1532 };
1533
1534 } // end anonymous namespace
1535
1536 namespace llvm {
1537
1538 std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>
1539 createLoadClusterDAGMutation(const TargetInstrInfo *TII,
1540                              const TargetRegisterInfo *TRI) {
1541   return EnableMemOpCluster ? llvm::make_unique<LoadClusterMutation>(TII, TRI)
1542                             : nullptr;
1543 }
1544
1545 std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>
1546 createStoreClusterDAGMutation(const TargetInstrInfo *TII,
1547                               const TargetRegisterInfo *TRI) {
1548   return EnableMemOpCluster ? llvm::make_unique<StoreClusterMutation>(TII, TRI)
1549                             : nullptr;
1550 }
1551
1552 } // end namespace llvm
1553
1554 void BaseMemOpClusterMutation::clusterNeighboringMemOps(
1555     ArrayRef<SUnit *> MemOps, ScheduleDAGInstrs *DAG) {
1556   SmallVector<MemOpInfo, 32> MemOpRecords;
1557   for (SUnit *SU : MemOps) {
1558     const MachineOperand *BaseOp;
1559     int64_t Offset;
1560     if (TII->getMemOperandWithOffset(*SU->getInstr(), BaseOp, Offset, TRI))
1561       MemOpRecords.push_back(MemOpInfo(SU, BaseOp, Offset));
1562   }
1563   if (MemOpRecords.size() < 2)
1564     return;
1565
1566   llvm::sort(MemOpRecords);
1567   unsigned ClusterLength = 1;
1568   for (unsigned Idx = 0, End = MemOpRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
1569     SUnit *SUa = MemOpRecords[Idx].SU;
1570     SUnit *SUb = MemOpRecords[Idx+1].SU;
1571     if (TII->shouldClusterMemOps(*MemOpRecords[Idx].BaseOp,
1572                                  *MemOpRecords[Idx + 1].BaseOp,
1573                                  ClusterLength) &&
1574         DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
1575       LLVM_DEBUG(dbgs() << "Cluster ld/st SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
1576                         << SUb->NodeNum << ")\n");
1577       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
1578       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
1579       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
1580       // loads should have effectively the same inputs.
1581       for (const SDep &Succ : SUa->Succs) {
1582         if (Succ.getSUnit() == SUb)
1583           continue;
1584         LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << Succ.getSUnit()->NodeNum
1585                           << ")\n");
1586         DAG->addEdge(Succ.getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
1587       }
1588       ++ClusterLength;
1589     } else
1590       ClusterLength = 1;
1591   }
1592 }
1593
1594 /// Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
1595 void BaseMemOpClusterMutation::apply(ScheduleDAGInstrs *DAG) {
1596   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
1597   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
1598   // Map each store chain to a set of dependent MemOps.
1599   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
1600   for (SUnit &SU : DAG->SUnits) {
1601     if ((IsLoad && !SU.getInstr()->mayLoad()) ||
1602         (!IsLoad && !SU.getInstr()->mayStore()))
1603       continue;
1604
1605     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
1606     for (const SDep &Pred : SU.Preds) {
1607       if (Pred.isCtrl()) {
1608         ChainPredID = Pred.getSUnit()->NodeNum;
1609         break;
1610       }
1611     }
1612     // Check if this chain-like pred has been seen
1613     // before. ChainPredID==MaxNodeID at the top of the schedule.
1614     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
1615     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
1616       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
1617     if (Result.second)
1618       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
1619     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(&SU);
1620   }
1621
1622   // Iterate over the store chains.
1623   for (auto &SCD : StoreChainDependents)
1624     clusterNeighboringMemOps(SCD, DAG);
1625 }
1626
1627 //===----------------------------------------------------------------------===//
1628 // CopyConstrain - DAG post-processing to encourage copy elimination.
1629 //===----------------------------------------------------------------------===//
1630
1631 namespace {
1632
1633 /// Post-process the DAG to create weak edges from all uses of a copy to
1634 /// the one use that defines the copy's source vreg, most likely an induction
1635 /// variable increment.
1636 class CopyConstrain : public ScheduleDAGMutation {
1637   // Transient state.
1638   SlotIndex RegionBeginIdx;
1639
1640   // RegionEndIdx is the slot index of the last non-debug instruction in the
1641   // scheduling region. So we may have RegionBeginIdx == RegionEndIdx.
1642   SlotIndex RegionEndIdx;
1643
1644 public:
1645   CopyConstrain(const TargetInstrInfo *, const TargetRegisterInfo *) {}
1646
1647   void apply(ScheduleDAGInstrs *DAGInstrs) override;
1648
1649 protected:
1650   void constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMILive *DAG);
1651 };
1652
1653 } // end anonymous namespace
1654
1655 namespace llvm {
1656
1657 std::unique_ptr<ScheduleDAGMutation>
1658 createCopyConstrainDAGMutation(const TargetInstrInfo *TII,
1659                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
1660   return llvm::make_unique<CopyConstrain>(TII, TRI);
1661 }
1662
1663 } // end namespace llvm
1664
1665 /// constrainLocalCopy handles two possibilities:
1666 /// 1) Local src:
1667 /// I0:     = dst
1668 /// I1: src = ...
1669 /// I2:     = dst
1670 /// I3: dst = src (copy)
1671 /// (create pred->succ edges I0->I1, I2->I1)
1672 ///
1673 /// 2) Local copy:
1674 /// I0: dst = src (copy)
1675 /// I1:     = dst
1676 /// I2: src = ...
1677 /// I3:     = dst
1678 /// (create pred->succ edges I1->I2, I3->I2)
1679 ///
1680 /// Although the MachineScheduler is currently constrained to single blocks,
1681 /// this algorithm should handle extended blocks. An EBB is a set of
1682 /// contiguously numbered blocks such that the previous block in the EBB is
1683 /// always the single predecessor.
1684 void CopyConstrain::constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMILive *DAG) {
1685   LiveIntervals *LIS = DAG->getLIS();
1686   MachineInstr *Copy = CopySU->getInstr();
1687
1688   // Check for pure vreg copies.
1689   const MachineOperand &SrcOp = Copy->getOperand(1);
1690   unsigned SrcReg = SrcOp.getReg();
1691   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg) || !SrcOp.readsReg())
1692     return;
1693
1694   const MachineOperand &DstOp = Copy->getOperand(0);
1695   unsigned DstReg = DstOp.getReg();
1696   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg) || DstOp.isDead())
1697     return;
1698
1699   // Check if either the dest or source is local. If it's live across a back
1700   // edge, it's not local. Note that if both vregs are live across the back
1701   // edge, we cannot successfully contrain the copy without cyclic scheduling.
1702   // If both the copy's source and dest are local live intervals, then we
1703   // should treat the dest as the global for the purpose of adding
1704   // constraints. This adds edges from source's other uses to the copy.
1705   unsigned LocalReg = SrcReg;
1706   unsigned GlobalReg = DstReg;
1707   LiveInterval *LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1708   if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx)) {
1709     LocalReg = DstReg;
1710     GlobalReg = SrcReg;
1711     LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
1712     if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx))
1713       return;
1714   }
1715   LiveInterval *GlobalLI = &LIS->getInterval(GlobalReg);
1716
1717   // Find the global segment after the start of the local LI.
1718   LiveInterval::iterator GlobalSegment = GlobalLI->find(LocalLI->beginIndex());
1719   // If GlobalLI does not overlap LocalLI->start, then a copy directly feeds a
1720   // local live range. We could create edges from other global uses to the local
1721   // start, but the coalescer should have already eliminated these cases, so
1722   // don't bother dealing with it.
1723   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1724     return;
1725
1726   // If GlobalSegment is killed at the LocalLI->start, the call to find()
1727   // returned the next global segment. But if GlobalSegment overlaps with
1728   // LocalLI->start, then advance to the next segment. If a hole in GlobalLI
1729   // exists in LocalLI's vicinity, GlobalSegment will be the end of the hole.
1730   if (GlobalSegment->contains(LocalLI->beginIndex()))
1731     ++GlobalSegment;
1732
1733   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1734     return;
1735
1736   // Check if GlobalLI contains a hole in the vicinity of LocalLI.
1737   if (GlobalSegment != GlobalLI->begin()) {
1738     // Two address defs have no hole.
1739     if (SlotIndex::isSameInstr(std::prev(GlobalSegment)->end,
1740                                GlobalSegment->start)) {
1741       return;
1742     }
1743     // If the prior global segment may be defined by the same two-address
1744     // instruction that also defines LocalLI, then can't make a hole here.
1745     if (SlotIndex::isSameInstr(std::prev(GlobalSegment)->start,
1746                                LocalLI->beginIndex())) {
1747       return;
1748     }
1749     // If GlobalLI has a prior segment, it must be live into the EBB. Otherwise
1750     // it would be a disconnected component in the live range.
1751     assert(std::prev(GlobalSegment)->start < LocalLI->beginIndex() &&
1752            "Disconnected LRG within the scheduling region.");
1753   }
1754   MachineInstr *GlobalDef = LIS->getInstructionFromIndex(GlobalSegment->start);
1755   if (!GlobalDef)
1756     return;
1757
1758   SUnit *GlobalSU = DAG->getSUnit(GlobalDef);
1759   if (!GlobalSU)
1760     return;
1761
1762   // GlobalDef is the bottom of the GlobalLI hole. Open the hole by
1763   // constraining the uses of the last local def to precede GlobalDef.
1764   SmallVector<SUnit*,8> LocalUses;
1765   const VNInfo *LastLocalVN = LocalLI->getVNInfoBefore(LocalLI->endIndex());
1766   MachineInstr *LastLocalDef = LIS->getInstructionFromIndex(LastLocalVN->def);
1767   SUnit *LastLocalSU = DAG->getSUnit(LastLocalDef);
1768   for (const SDep &Succ : LastLocalSU->Succs) {
1769     if (Succ.getKind() != SDep::Data || Succ.getReg() != LocalReg)
1770       continue;
1771     if (Succ.getSUnit() == GlobalSU)
1772       continue;
1773     if (!DAG->canAddEdge(GlobalSU, Succ.getSUnit()))
1774       return;
1775     LocalUses.push_back(Succ.getSUnit());
1776   }
1777   // Open the top of the GlobalLI hole by constraining any earlier global uses
1778   // to precede the start of LocalLI.
1779   SmallVector<SUnit*,8> GlobalUses;
1780   MachineInstr *FirstLocalDef =
1781     LIS->getInstructionFromIndex(LocalLI->beginIndex());
1782   SUnit *FirstLocalSU = DAG->getSUnit(FirstLocalDef);
1783   for (const SDep &Pred : GlobalSU->Preds) {
1784     if (Pred.getKind() != SDep::Anti || Pred.getReg() != GlobalReg)
1785       continue;
1786     if (Pred.getSUnit() == FirstLocalSU)
1787       continue;
1788     if (!DAG->canAddEdge(FirstLocalSU, Pred.getSUnit()))
1789       return;
1790     GlobalUses.push_back(Pred.getSUnit());
1791   }
1792   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Constraining copy SU(" << CopySU->NodeNum << ")\n");
1793   // Add the weak edges.
1794   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1795          I = LocalUses.begin(), E = LocalUses.end(); I != E; ++I) {
1796     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Local use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1797                       << GlobalSU->NodeNum << ")\n");
1798     DAG->addEdge(GlobalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1799   }
1800   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1801          I = GlobalUses.begin(), E = GlobalUses.end(); I != E; ++I) {
1802     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Global use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1803                       << FirstLocalSU->NodeNum << ")\n");
1804     DAG->addEdge(FirstLocalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1805   }
1806 }
1807
1808 /// Callback from DAG postProcessing to create weak edges to encourage
1809 /// copy elimination.
1810 void CopyConstrain::apply(ScheduleDAGInstrs *DAGInstrs) {
1811   ScheduleDAGMI *DAG = static_cast<ScheduleDAGMI*>(DAGInstrs);
1812   assert(DAG->hasVRegLiveness() && "Expect VRegs with LiveIntervals");
1813
1814   MachineBasicBlock::iterator FirstPos = nextIfDebug(DAG->begin(), DAG->end());
1815   if (FirstPos == DAG->end())
1816     return;
1817   RegionBeginIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(*FirstPos);
1818   RegionEndIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(
1819       *priorNonDebug(DAG->end(), DAG->begin()));
1820
1821   for (SUnit &SU : DAG->SUnits) {
1822     if (!SU.getInstr()->isCopy())
1823       continue;
1824
1825     constrainLocalCopy(&SU, static_cast<ScheduleDAGMILive*>(DAG));
1826   }
1827 }
1828
1829 //===----------------------------------------------------------------------===//
1830 // MachineSchedStrategy helpers used by GenericScheduler, GenericPostScheduler
1831 // and possibly other custom schedulers.
1832 //===----------------------------------------------------------------------===//
1833
1834 static const unsigned InvalidCycle = ~0U;
1835
1836 SchedBoundary::~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1837
1838 /// Given a Count of resource usage and a Latency value, return true if a
1839 /// SchedBoundary becomes resource limited.
1840 /// If we are checking after scheduling a node, we should return true when
1841 /// we just reach the resource limit.
1842 static bool checkResourceLimit(unsigned LFactor, unsigned Count,
1843                                unsigned Latency, bool AfterSchedNode) {
1844   int ResCntFactor = (int)(Count - (Latency * LFactor));
1845   if (AfterSchedNode)
1846     return ResCntFactor >= (int)LFactor;
1847   else
1848     return ResCntFactor > (int)LFactor;
1849 }
1850
1851 void SchedBoundary::reset() {
1852   // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1853   // Destroying and reconstructing it is very expensive though. So keep
1854   // invalid, placeholder HazardRecs.
1855   if (HazardRec && HazardRec->isEnabled()) {
1856     delete HazardRec;
1857     HazardRec = nullptr;
1858   }
1859   Available.clear();
1860   Pending.clear();
1861   CheckPending = false;
1862   CurrCycle = 0;
1863   CurrMOps = 0;
1864   MinReadyCycle = std::numeric_limits<unsigned>::max();
1865   ExpectedLatency = 0;
1866   DependentLatency = 0;
1867   RetiredMOps = 0;
1868   MaxExecutedResCount = 0;
1869   ZoneCritResIdx = 0;
1870   IsResourceLimited = false;
1871   ReservedCycles.clear();
1872   ReservedCyclesIndex.clear();
1873 #ifndef NDEBUG
1874   // Track the maximum number of stall cycles that could arise either from the
1875   // latency of a DAG edge or the number of cycles that a processor resource is
1876   // reserved (SchedBoundary::ReservedCycles).
1877   MaxObservedStall = 0;
1878 #endif
1879   // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1880   ExecutedResCounts.resize(1);
1881   assert(!ExecutedResCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1882 }
1883
1884 void SchedRemainder::
1885 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1886   reset();
1887   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1888     return;
1889   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1890   for (SUnit &SU : DAG->SUnits) {
1891     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&SU);
1892     RemIssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(SU.getInstr(), SC)
1893       * SchedModel->getMicroOpFactor();
1894     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1895            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1896            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1897       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1898       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1899       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1900     }
1901   }
1902 }
1903
1904 void SchedBoundary::
1905 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1906   reset();
1907   DAG = dag;
1908   SchedModel = smodel;
1909   Rem = rem;
1910   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1911     unsigned ResourceCount = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1912     ReservedCyclesIndex.resize(ResourceCount);
1913     ExecutedResCounts.resize(ResourceCount);
1914     unsigned NumUnits = 0;
1915
1916     for (unsigned i = 0; i < ResourceCount; ++i) {
1917       ReservedCyclesIndex[i] = NumUnits;
1918       NumUnits += SchedModel->getProcResource(i)->NumUnits;
1919     }
1920
1921     ReservedCycles.resize(NumUnits, InvalidCycle);
1922   }
1923 }
1924
1925 /// Compute the stall cycles based on this SUnit's ready time. Heuristics treat
1926 /// these "soft stalls" differently than the hard stall cycles based on CPU
1927 /// resources and computed by checkHazard(). A fully in-order model
1928 /// (MicroOpBufferSize==0) will not make use of this since instructions are not
1929 /// available for scheduling until they are ready. However, a weaker in-order
1930 /// model may use this for heuristics. For example, if a processor has in-order
1931 /// behavior when reading certain resources, this may come into play.
1932 unsigned SchedBoundary::getLatencyStallCycles(SUnit *SU) {
1933   if (!SU->isUnbuffered)
1934     return 0;
1935
1936   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
1937   if (ReadyCycle > CurrCycle)
1938     return ReadyCycle - CurrCycle;
1939   return 0;
1940 }
1941
1942 /// Compute the next cycle at which the given processor resource unit
1943 /// can be scheduled.
1944 unsigned SchedBoundary::getNextResourceCycleByInstance(unsigned InstanceIdx,
1945                                                        unsigned Cycles) {
1946   unsigned NextUnreserved = ReservedCycles[InstanceIdx];
1947   // If this resource has never been used, always return cycle zero.
1948   if (NextUnreserved == InvalidCycle)
1949     return 0;
1950   // For bottom-up scheduling add the cycles needed for the current operation.
1951   if (!isTop())
1952     NextUnreserved += Cycles;
1953   return NextUnreserved;
1954 }
1955
1956 /// Compute the next cycle at which the given processor resource can be
1957 /// scheduled.  Returns the next cycle and the index of the processor resource
1958 /// instance in the reserved cycles vector.
1959 std::pair<unsigned, unsigned>
1960 SchedBoundary::getNextResourceCycle(unsigned PIdx, unsigned Cycles) {
1961   unsigned MinNextUnreserved = InvalidCycle;
1962   unsigned InstanceIdx = 0;
1963   unsigned StartIndex = ReservedCyclesIndex[PIdx];
1964   unsigned NumberOfInstances = SchedModel->getProcResource(PIdx)->NumUnits;
1965   assert(NumberOfInstances > 0 &&
1966          "Cannot have zero instances of a ProcResource");
1967
1968   for (unsigned I = StartIndex, End = StartIndex + NumberOfInstances; I < End;
1969        ++I) {
1970     unsigned NextUnreserved = getNextResourceCycleByInstance(I, Cycles);
1971     if (MinNextUnreserved > NextUnreserved) {
1972       InstanceIdx = I;
1973       MinNextUnreserved = NextUnreserved;
1974     }
1975   }
1976   return std::make_pair(MinNextUnreserved, InstanceIdx);
1977 }
1978
1979 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1980 ///
1981 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1982 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1983 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1984 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitrary target-specific logic.
1985 ///
1986 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1987 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1988 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1989 /// can dispatch per cycle.
1990 ///
1991 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1992 bool SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1993   if (HazardRec->isEnabled()
1994       && HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard) {
1995     return true;
1996   }
1997
1998   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1999   if ((CurrMOps > 0) && (CurrMOps + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
2000     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
2001                       << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
2002     return true;
2003   }
2004
2005   if (CurrMOps > 0 &&
2006       ((isTop() && SchedModel->mustBeginGroup(SU->getInstr())) ||
2007        (!isTop() && SchedModel->mustEndGroup(SU->getInstr())))) {
2008     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  hazard: SU(" << SU->NodeNum << ") must "
2009                       << (isTop() ? "begin" : "end") << " group\n");
2010     return true;
2011   }
2012
2013   if (SchedModel->hasInstrSchedModel() && SU->hasReservedResource) {
2014     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2015     for (const MCWriteProcResEntry &PE :
2016           make_range(SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2017                      SchedModel->getWriteProcResEnd(SC))) {
2018       unsigned ResIdx = PE.ProcResourceIdx;
2019       unsigned Cycles = PE.Cycles;
2020       unsigned NRCycle, InstanceIdx;
2021       std::tie(NRCycle, InstanceIdx) = getNextResourceCycle(ResIdx, Cycles);
2022       if (NRCycle > CurrCycle) {
2023 #ifndef NDEBUG
2024         MaxObservedStall = std::max(Cycles, MaxObservedStall);
2025 #endif
2026         LLVM_DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") "
2027                           << SchedModel->getResourceName(ResIdx)
2028                           << '[' << InstanceIdx - ReservedCyclesIndex[ResIdx]  << ']'
2029                           << "=" << NRCycle << "c\n");
2030         return true;
2031       }
2032     }
2033   }
2034   return false;
2035 }
2036
2037 // Find the unscheduled node in ReadySUs with the highest latency.
2038 unsigned SchedBoundary::
2039 findMaxLatency(ArrayRef<SUnit*> ReadySUs) {
2040   SUnit *LateSU = nullptr;
2041   unsigned RemLatency = 0;
2042   for (SUnit *SU : ReadySUs) {
2043     unsigned L = getUnscheduledLatency(SU);
2044     if (L > RemLatency) {
2045       RemLatency = L;
2046       LateSU = SU;
2047     }
2048   }
2049   if (LateSU) {
2050     LLVM_DEBUG(dbgs() << Available.getName() << " RemLatency SU("
2051                       << LateSU->NodeNum << ") " << RemLatency << "c\n");
2052   }
2053   return RemLatency;
2054 }
2055
2056 // Count resources in this zone and the remaining unscheduled
2057 // instruction. Return the max count, scaled. Set OtherCritIdx to the critical
2058 // resource index, or zero if the zone is issue limited.
2059 unsigned SchedBoundary::
2060 getOtherResourceCount(unsigned &OtherCritIdx) {
2061   OtherCritIdx = 0;
2062   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
2063     return 0;
2064
2065   unsigned OtherCritCount = Rem->RemIssueCount
2066     + (RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor());
2067   LLVM_DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain MOps: "
2068                     << OtherCritCount / SchedModel->getMicroOpFactor() << '\n');
2069   for (unsigned PIdx = 1, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
2070        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
2071     unsigned OtherCount = getResourceCount(PIdx) + Rem->RemainingCounts[PIdx];
2072     if (OtherCount > OtherCritCount) {
2073       OtherCritCount = OtherCount;
2074       OtherCritIdx = PIdx;
2075     }
2076   }
2077   if (OtherCritIdx) {
2078     LLVM_DEBUG(
2079         dbgs() << "  " << Available.getName() << " + Remain CritRes: "
2080                << OtherCritCount / SchedModel->getResourceFactor(OtherCritIdx)
2081                << " " << SchedModel->getResourceName(OtherCritIdx) << "\n");
2082   }
2083   return OtherCritCount;
2084 }
2085
2086 void SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle) {
2087   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
2088
2089 #ifndef NDEBUG
2090   // ReadyCycle was been bumped up to the CurrCycle when this node was
2091   // scheduled, but CurrCycle may have been eagerly advanced immediately after
2092   // scheduling, so may now be greater than ReadyCycle.
2093   if (ReadyCycle > CurrCycle)
2094     MaxObservedStall = std::max(ReadyCycle - CurrCycle, MaxObservedStall);
2095 #endif
2096
2097   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2098     MinReadyCycle = ReadyCycle;
2099
2100   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
2101   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
2102   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2103   if ((!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle) || checkHazard(SU) ||
2104       Available.size() >= ReadyListLimit)
2105     Pending.push(SU);
2106   else
2107     Available.push(SU);
2108 }
2109
2110 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
2111 void SchedBoundary::bumpCycle(unsigned NextCycle) {
2112   if (SchedModel->getMicroOpBufferSize() == 0) {
2113     assert(MinReadyCycle < std::numeric_limits<unsigned>::max() &&
2114            "MinReadyCycle uninitialized");
2115     if (MinReadyCycle > NextCycle)
2116       NextCycle = MinReadyCycle;
2117   }
2118   // Update the current micro-ops, which will issue in the next cycle.
2119   unsigned DecMOps = SchedModel->getIssueWidth() * (NextCycle - CurrCycle);
2120   CurrMOps = (CurrMOps <= DecMOps) ? 0 : CurrMOps - DecMOps;
2121
2122   // Decrement DependentLatency based on the next cycle.
2123   if ((NextCycle - CurrCycle) > DependentLatency)
2124     DependentLatency = 0;
2125   else
2126     DependentLatency -= (NextCycle - CurrCycle);
2127
2128   if (!HazardRec->isEnabled()) {
2129     // Bypass HazardRec virtual calls.
2130     CurrCycle = NextCycle;
2131   } else {
2132     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
2133     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
2134       if (isTop())
2135         HazardRec->AdvanceCycle();
2136       else
2137         HazardRec->RecedeCycle();
2138     }
2139   }
2140   CheckPending = true;
2141   IsResourceLimited =
2142       checkResourceLimit(SchedModel->getLatencyFactor(), getCriticalCount(),
2143                          getScheduledLatency(), true);
2144
2145   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Cycle: " << CurrCycle << ' ' << Available.getName()
2146                     << '\n');
2147 }
2148
2149 void SchedBoundary::incExecutedResources(unsigned PIdx, unsigned Count) {
2150   ExecutedResCounts[PIdx] += Count;
2151   if (ExecutedResCounts[PIdx] > MaxExecutedResCount)
2152     MaxExecutedResCount = ExecutedResCounts[PIdx];
2153 }
2154
2155 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
2156 ///
2157 /// \param Cycles indicates the number of consecutive (non-pipelined) cycles
2158 /// during which this resource is consumed.
2159 ///
2160 /// \return the next cycle at which the instruction may execute without
2161 /// oversubscribing resources.
2162 unsigned SchedBoundary::
2163 countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles, unsigned NextCycle) {
2164   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
2165   unsigned Count = Factor * Cycles;
2166   LLVM_DEBUG(dbgs() << "  " << SchedModel->getResourceName(PIdx) << " +"
2167                     << Cycles << "x" << Factor << "u\n");
2168
2169   // Update Executed resources counts.
2170   incExecutedResources(PIdx, Count);
2171   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
2172   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
2173
2174   // Check if this resource exceeds the current critical resource. If so, it
2175   // becomes the critical resource.
2176   if (ZoneCritResIdx != PIdx && (getResourceCount(PIdx) > getCriticalCount())) {
2177     ZoneCritResIdx = PIdx;
2178     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
2179                       << SchedModel->getResourceName(PIdx) << ": "
2180                       << getResourceCount(PIdx) / SchedModel->getLatencyFactor()
2181                       << "c\n");
2182   }
2183   // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
2184   unsigned NextAvailable, InstanceIdx;
2185   std::tie(NextAvailable, InstanceIdx) = getNextResourceCycle(PIdx, Cycles);
2186   if (NextAvailable > CurrCycle) {
2187     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Resource conflict: "
2188                       << SchedModel->getResourceName(PIdx)
2189                       << '[' << InstanceIdx - ReservedCyclesIndex[PIdx]  << ']'
2190                       << " reserved until @" << NextAvailable << "\n");
2191   }
2192   return NextAvailable;
2193 }
2194
2195 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
2196 void SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
2197   // Update the reservation table.
2198   if (HazardRec->isEnabled()) {
2199     if (!isTop() && SU->isCall) {
2200       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
2201       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
2202       HazardRec->Reset();
2203     }
2204     HazardRec->EmitInstruction(SU);
2205     // Scheduling an instruction may have made pending instructions available.
2206     CheckPending = true;
2207   }
2208   // checkHazard should prevent scheduling multiple instructions per cycle that
2209   // exceed the issue width.
2210   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2211   unsigned IncMOps = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
2212   assert(
2213       (CurrMOps == 0 || (CurrMOps + IncMOps) <= SchedModel->getIssueWidth()) &&
2214       "Cannot schedule this instruction's MicroOps in the current cycle.");
2215
2216   unsigned ReadyCycle = (isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle);
2217   LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Ready @" << ReadyCycle << "c\n");
2218
2219   unsigned NextCycle = CurrCycle;
2220   switch (SchedModel->getMicroOpBufferSize()) {
2221   case 0:
2222     assert(ReadyCycle <= CurrCycle && "Broken PendingQueue");
2223     break;
2224   case 1:
2225     if (ReadyCycle > NextCycle) {
2226       NextCycle = ReadyCycle;
2227       LLVM_DEBUG(dbgs() << "  *** Stall until: " << ReadyCycle << "\n");
2228     }
2229     break;
2230   default:
2231     // We don't currently model the OOO reorder buffer, so consider all
2232     // scheduled MOps to be "retired". We do loosely model in-order resource
2233     // latency. If this instruction uses an in-order resource, account for any
2234     // likely stall cycles.
2235     if (SU->isUnbuffered && ReadyCycle > NextCycle)
2236       NextCycle = ReadyCycle;
2237     break;
2238   }
2239   RetiredMOps += IncMOps;
2240
2241   // Update resource counts and critical resource.
2242   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
2243     unsigned DecRemIssue = IncMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2244     assert(Rem->RemIssueCount >= DecRemIssue && "MOps double counted");
2245     Rem->RemIssueCount -= DecRemIssue;
2246     if (ZoneCritResIdx) {
2247       // Scale scheduled micro-ops for comparing with the critical resource.
2248       unsigned ScaledMOps =
2249         RetiredMOps * SchedModel->getMicroOpFactor();
2250
2251       // If scaled micro-ops are now more than the previous critical resource by
2252       // a full cycle, then micro-ops issue becomes critical.
2253       if ((int)(ScaledMOps - getResourceCount(ZoneCritResIdx))
2254           >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
2255         ZoneCritResIdx = 0;
2256         LLVM_DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource NumMicroOps: "
2257                           << ScaledMOps / SchedModel->getLatencyFactor()
2258                           << "c\n");
2259       }
2260     }
2261     for (TargetSchedModel::ProcResIter
2262            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2263            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2264       unsigned RCycle =
2265         countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles, NextCycle);
2266       if (RCycle > NextCycle)
2267         NextCycle = RCycle;
2268     }
2269     if (SU->hasReservedResource) {
2270       // For reserved resources, record the highest cycle using the resource.
2271       // For top-down scheduling, this is the cycle in which we schedule this
2272       // instruction plus the number of cycles the operations reserves the
2273       // resource. For bottom-up is it simply the instruction's cycle.
2274       for (TargetSchedModel::ProcResIter
2275              PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2276              PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2277         unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
2278         if (SchedModel->getProcResource(PIdx)->BufferSize == 0) {
2279           unsigned ReservedUntil, InstanceIdx;
2280           std::tie(ReservedUntil, InstanceIdx) = getNextResourceCycle(PIdx, 0);
2281           if (isTop()) {
2282             ReservedCycles[InstanceIdx] =
2283                 std::max(ReservedUntil, NextCycle + PI->Cycles);
2284           } else
2285             ReservedCycles[InstanceIdx] = NextCycle;
2286         }
2287       }
2288     }
2289   }
2290   // Update ExpectedLatency and DependentLatency.
2291   unsigned &TopLatency = isTop() ? ExpectedLatency : DependentLatency;
2292   unsigned &BotLatency = isTop() ? DependentLatency : ExpectedLatency;
2293   if (SU->getDepth() > TopLatency) {
2294     TopLatency = SU->getDepth();
2295     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " TopLatency SU("
2296                       << SU->NodeNum << ") " << TopLatency << "c\n");
2297   }
2298   if (SU->getHeight() > BotLatency) {
2299     BotLatency = SU->getHeight();
2300     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName() << " BotLatency SU("
2301                       << SU->NodeNum << ") " << BotLatency << "c\n");
2302   }
2303   // If we stall for any reason, bump the cycle.
2304   if (NextCycle > CurrCycle)
2305     bumpCycle(NextCycle);
2306   else
2307     // After updating ZoneCritResIdx and ExpectedLatency, check if we're
2308     // resource limited. If a stall occurred, bumpCycle does this.
2309     IsResourceLimited =
2310         checkResourceLimit(SchedModel->getLatencyFactor(), getCriticalCount(),
2311                            getScheduledLatency(), true);
2312
2313   // Update CurrMOps after calling bumpCycle to handle stalls, since bumpCycle
2314   // resets CurrMOps. Loop to handle instructions with more MOps than issue in
2315   // one cycle.  Since we commonly reach the max MOps here, opportunistically
2316   // bump the cycle to avoid uselessly checking everything in the readyQ.
2317   CurrMOps += IncMOps;
2318
2319   // Bump the cycle count for issue group constraints.
2320   // This must be done after NextCycle has been adjust for all other stalls.
2321   // Calling bumpCycle(X) will reduce CurrMOps by one issue group and set
2322   // currCycle to X.
2323   if ((isTop() &&  SchedModel->mustEndGroup(SU->getInstr())) ||
2324       (!isTop() && SchedModel->mustBeginGroup(SU->getInstr()))) {
2325     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Bump cycle to " << (isTop() ? "end" : "begin")
2326                       << " group\n");
2327     bumpCycle(++NextCycle);
2328   }
2329
2330   while (CurrMOps >= SchedModel->getIssueWidth()) {
2331     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  *** Max MOps " << CurrMOps << " at cycle "
2332                       << CurrCycle << '\n');
2333     bumpCycle(++NextCycle);
2334   }
2335   LLVM_DEBUG(dumpScheduledState());
2336 }
2337
2338 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
2339 /// visible to heuristics.
2340 void SchedBoundary::releasePending() {
2341   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
2342   if (Available.empty())
2343     MinReadyCycle = std::numeric_limits<unsigned>::max();
2344
2345   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
2346   // so, add them to the available queue.
2347   bool IsBuffered = SchedModel->getMicroOpBufferSize() != 0;
2348   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
2349     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
2350     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
2351
2352     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
2353       MinReadyCycle = ReadyCycle;
2354
2355     if (!IsBuffered && ReadyCycle > CurrCycle)
2356       continue;
2357
2358     if (checkHazard(SU))
2359       continue;
2360
2361     if (Available.size() >= ReadyListLimit)
2362       break;
2363
2364     Available.push(SU);
2365     Pending.remove(Pending.begin()+i);
2366     --i; --e;
2367   }
2368   CheckPending = false;
2369 }
2370
2371 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
2372 void SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
2373   if (Available.isInQueue(SU))
2374     Available.remove(Available.find(SU));
2375   else {
2376     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
2377     Pending.remove(Pending.find(SU));
2378   }
2379 }
2380
2381 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
2382 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
2383 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
2384 SUnit *SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
2385   if (CheckPending)
2386     releasePending();
2387
2388   if (CurrMOps > 0) {
2389     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
2390     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
2391       if (checkHazard(*I)) {
2392         Pending.push(*I);
2393         I = Available.remove(I);
2394         continue;
2395       }
2396       ++I;
2397     }
2398   }
2399   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
2400 //  FIXME: Re-enable assert once PR20057 is resolved.
2401 //    assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxObservedStall) &&
2402 //           "permanent hazard");
2403     (void)i;
2404     bumpCycle(CurrCycle + 1);
2405     releasePending();
2406   }
2407
2408   LLVM_DEBUG(Pending.dump());
2409   LLVM_DEBUG(Available.dump());
2410
2411   if (Available.size() == 1)
2412     return *Available.begin();
2413   return nullptr;
2414 }
2415
2416 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
2417 // This is useful information to dump after bumpNode.
2418 // Note that the Queue contents are more useful before pickNodeFromQueue.
2419 LLVM_DUMP_METHOD void SchedBoundary::dumpScheduledState() const {
2420   unsigned ResFactor;
2421   unsigned ResCount;
2422   if (ZoneCritResIdx) {
2423     ResFactor = SchedModel->getResourceFactor(ZoneCritResIdx);
2424     ResCount = getResourceCount(ZoneCritResIdx);
2425   } else {
2426     ResFactor = SchedModel->getMicroOpFactor();
2427     ResCount = RetiredMOps * ResFactor;
2428   }
2429   unsigned LFactor = SchedModel->getLatencyFactor();
2430   dbgs() << Available.getName() << " @" << CurrCycle << "c\n"
2431          << "  Retired: " << RetiredMOps;
2432   dbgs() << "\n  Executed: " << getExecutedCount() / LFactor << "c";
2433   dbgs() << "\n  Critical: " << ResCount / LFactor << "c, "
2434          << ResCount / ResFactor << " "
2435          << SchedModel->getResourceName(ZoneCritResIdx)
2436          << "\n  ExpectedLatency: " << ExpectedLatency << "c\n"
2437          << (IsResourceLimited ? "  - Resource" : "  - Latency")
2438          << " limited.\n";
2439 }
2440 #endif
2441
2442 //===----------------------------------------------------------------------===//
2443 // GenericScheduler - Generic implementation of MachineSchedStrategy.
2444 //===----------------------------------------------------------------------===//
2445
2446 void GenericSchedulerBase::SchedCandidate::
2447 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
2448                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
2449   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
2450     return;
2451
2452   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
2453   for (TargetSchedModel::ProcResIter
2454          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
2455          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
2456     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
2457       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
2458     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
2459       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
2460   }
2461 }
2462
2463 /// Compute remaining latency. We need this both to determine whether the
2464 /// overall schedule has become latency-limited and whether the instructions
2465 /// outside this zone are resource or latency limited.
2466 ///
2467 /// The "dependent" latency is updated incrementally during scheduling as the
2468 /// max height/depth of scheduled nodes minus the cycles since it was
2469 /// scheduled:
2470 ///   DLat = max (N.depth - (CurrCycle - N.ReadyCycle) for N in Zone
2471 ///
2472 /// The "independent" latency is the max ready queue depth:
2473 ///   ILat = max N.depth for N in Available|Pending
2474 ///
2475 /// RemainingLatency is the greater of independent and dependent latency.
2476 ///
2477 /// These computations are expensive, especially in DAGs with many edges, so
2478 /// only do them if necessary.
2479 static unsigned computeRemLatency(SchedBoundary &CurrZone) {
2480   unsigned RemLatency = CurrZone.getDependentLatency();
2481   RemLatency = std::max(RemLatency,
2482                         CurrZone.findMaxLatency(CurrZone.Available.elements()));
2483   RemLatency = std::max(RemLatency,
2484                         CurrZone.findMaxLatency(CurrZone.Pending.elements()));
2485   return RemLatency;
2486 }
2487
2488 /// Returns true if the current cycle plus remaning latency is greater than
2489 /// the critical path in the scheduling region.
2490 bool GenericSchedulerBase::shouldReduceLatency(const CandPolicy &Policy,
2491                                                SchedBoundary &CurrZone,
2492                                                bool ComputeRemLatency,
2493                                                unsigned &RemLatency) const {
2494   // The current cycle is already greater than the critical path, so we are
2495   // already latency limited and don't need to compute the remaining latency.
2496   if (CurrZone.getCurrCycle() > Rem.CriticalPath)
2497     return true;
2498
2499   // If we haven't scheduled anything yet, then we aren't latency limited.
2500   if (CurrZone.getCurrCycle() == 0)
2501     return false;
2502
2503   if (ComputeRemLatency)
2504     RemLatency = computeRemLatency(CurrZone);
2505
2506   return RemLatency + CurrZone.getCurrCycle() > Rem.CriticalPath;
2507 }
2508
2509 /// Set the CandPolicy given a scheduling zone given the current resources and
2510 /// latencies inside and outside the zone.
2511 void GenericSchedulerBase::setPolicy(CandPolicy &Policy, bool IsPostRA,
2512                                      SchedBoundary &CurrZone,
2513                                      SchedBoundary *OtherZone) {
2514   // Apply preemptive heuristics based on the total latency and resources
2515   // inside and outside this zone. Potential stalls should be considered before
2516   // following this policy.
2517
2518   // Compute the critical resource outside the zone.
2519   unsigned OtherCritIdx = 0;
2520   unsigned OtherCount =
2521     OtherZone ? OtherZone->getOtherResourceCount(OtherCritIdx) : 0;
2522
2523   bool OtherResLimited = false;
2524   unsigned RemLatency = 0;
2525   bool RemLatencyComputed = false;
2526   if (SchedModel->hasInstrSchedModel() && OtherCount != 0) {
2527     RemLatency = computeRemLatency(CurrZone);
2528     RemLatencyComputed = true;
2529     OtherResLimited = checkResourceLimit(SchedModel->getLatencyFactor(),
2530                                          OtherCount, RemLatency, false);
2531   }
2532
2533   // Schedule aggressively for latency in PostRA mode. We don't check for
2534   // acyclic latency during PostRA, and highly out-of-order processors will
2535   // skip PostRA scheduling.
2536   if (!OtherResLimited &&
2537       (IsPostRA || shouldReduceLatency(Policy, CurrZone, !RemLatencyComputed,
2538                                        RemLatency))) {
2539     Policy.ReduceLatency |= true;
2540     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  " << CurrZone.Available.getName()
2541                       << " RemainingLatency " << RemLatency << " + "
2542                       << CurrZone.getCurrCycle() << "c > CritPath "
2543                       << Rem.CriticalPath << "\n");
2544   }
2545   // If the same resource is limiting inside and outside the zone, do nothing.
2546   if (CurrZone.getZoneCritResIdx() == OtherCritIdx)
2547     return;
2548
2549   LLVM_DEBUG(if (CurrZone.isResourceLimited()) {
2550     dbgs() << "  " << CurrZone.Available.getName() << " ResourceLimited: "
2551            << SchedModel->getResourceName(CurrZone.getZoneCritResIdx()) << "\n";
2552   } if (OtherResLimited) dbgs()
2553                  << "  RemainingLimit: "
2554                  << SchedModel->getResourceName(OtherCritIdx) << "\n";
2555              if (!CurrZone.isResourceLimited() && !OtherResLimited) dbgs()
2556              << "  Latency limited both directions.\n");
2557
2558   if (CurrZone.isResourceLimited() && !Policy.ReduceResIdx)
2559     Policy.ReduceResIdx = CurrZone.getZoneCritResIdx();
2560
2561   if (OtherResLimited)
2562     Policy.DemandResIdx = OtherCritIdx;
2563 }
2564
2565 #ifndef NDEBUG
2566 const char *GenericSchedulerBase::getReasonStr(
2567   GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2568   switch (Reason) {
2569   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2570   case Only1:          return "ONLY1     ";
2571   case PhysReg:        return "PHYS-REG  ";
2572   case RegExcess:      return "REG-EXCESS";
2573   case RegCritical:    return "REG-CRIT  ";
2574   case Stall:          return "STALL     ";
2575   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2576   case Weak:           return "WEAK      ";
2577   case RegMax:         return "REG-MAX   ";
2578   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2579   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2580   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2581   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2582   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2583   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2584   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2585   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2586   };
2587   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2588 }
2589
2590 void GenericSchedulerBase::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2591   PressureChange P;
2592   unsigned ResIdx = 0;
2593   unsigned Latency = 0;
2594   switch (Cand.Reason) {
2595   default:
2596     break;
2597   case RegExcess:
2598     P = Cand.RPDelta.Excess;
2599     break;
2600   case RegCritical:
2601     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2602     break;
2603   case RegMax:
2604     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2605     break;
2606   case ResourceReduce:
2607     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2608     break;
2609   case ResourceDemand:
2610     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2611     break;
2612   case TopDepthReduce:
2613     Latency = Cand.SU->getDepth();
2614     break;
2615   case TopPathReduce:
2616     Latency = Cand.SU->getHeight();
2617     break;
2618   case BotHeightReduce:
2619     Latency = Cand.SU->getHeight();
2620     break;
2621   case BotPathReduce:
2622     Latency = Cand.SU->getDepth();
2623     break;
2624   }
2625   dbgs() << "  Cand SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2626   if (P.isValid())
2627     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.getPSet())
2628            << ":" << P.getUnitInc() << " ";
2629   else
2630     dbgs() << "      ";
2631   if (ResIdx)
2632     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2633   else
2634     dbgs() << "         ";
2635   if (Latency)
2636     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2637   else
2638     dbgs() << "          ";
2639   dbgs() << '\n';
2640 }
2641 #endif
2642
2643 namespace llvm {
2644 /// Return true if this heuristic determines order.
2645 bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
2646              GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2647              GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2648              GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2649   if (TryVal < CandVal) {
2650     TryCand.Reason = Reason;
2651     return true;
2652   }
2653   if (TryVal > CandVal) {
2654     if (Cand.Reason > Reason)
2655       Cand.Reason = Reason;
2656     return true;
2657   }
2658   return false;
2659 }
2660
2661 bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
2662                 GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2663                 GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2664                 GenericSchedulerBase::CandReason Reason) {
2665   if (TryVal > CandVal) {
2666     TryCand.Reason = Reason;
2667     return true;
2668   }
2669   if (TryVal < CandVal) {
2670     if (Cand.Reason > Reason)
2671       Cand.Reason = Reason;
2672     return true;
2673   }
2674   return false;
2675 }
2676
2677 bool tryLatency(GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2678                 GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2679                 SchedBoundary &Zone) {
2680   if (Zone.isTop()) {
2681     if (Cand.SU->getDepth() > Zone.getScheduledLatency()) {
2682       if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2683                   TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::TopDepthReduce))
2684         return true;
2685     }
2686     if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2687                    TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::TopPathReduce))
2688       return true;
2689   } else {
2690     if (Cand.SU->getHeight() > Zone.getScheduledLatency()) {
2691       if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2692                   TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::BotHeightReduce))
2693         return true;
2694     }
2695     if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2696                    TryCand, Cand, GenericSchedulerBase::BotPathReduce))
2697       return true;
2698   }
2699   return false;
2700 }
2701 } // end namespace llvm
2702
2703 static void tracePick(GenericSchedulerBase::CandReason Reason, bool IsTop) {
2704   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2705                     << GenericSchedulerBase::getReasonStr(Reason) << '\n');
2706 }
2707
2708 static void tracePick(const GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand) {
2709   tracePick(Cand.Reason, Cand.AtTop);
2710 }
2711
2712 void GenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2713   assert(dag->hasVRegLiveness() &&
2714          "(PreRA)GenericScheduler needs vreg liveness");
2715   DAG = static_cast<ScheduleDAGMILive*>(dag);
2716   SchedModel = DAG->getSchedModel();
2717   TRI = DAG->TRI;
2718
2719   Rem.init(DAG, SchedModel);
2720   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2721   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
2722
2723   // Initialize resource counts.
2724
2725   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
2726   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
2727   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
2728   if (!Top.HazardRec) {
2729     Top.HazardRec =
2730         DAG->MF.getSubtarget().getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(
2731             Itin, DAG);
2732   }
2733   if (!Bot.HazardRec) {
2734     Bot.HazardRec =
2735         DAG->MF.getSubtarget().getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(
2736             Itin, DAG);
2737   }
2738   TopCand.SU = nullptr;
2739   BotCand.SU = nullptr;
2740 }
2741
2742 /// Initialize the per-region scheduling policy.
2743 void GenericScheduler::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin,
2744                                   MachineBasicBlock::iterator End,
2745                                   unsigned NumRegionInstrs) {
2746   const MachineFunction &MF = *Begin->getMF();
2747   const TargetLowering *TLI = MF.getSubtarget().getTargetLowering();
2748
2749   // Avoid setting up the register pressure tracker for small regions to save
2750   // compile time. As a rough heuristic, only track pressure when the number of
2751   // schedulable instructions exceeds half the integer register file.
2752   RegionPolicy.ShouldTrackPressure = true;
2753   for (unsigned VT = MVT::i32; VT > (unsigned)MVT::i1; --VT) {
2754     MVT::SimpleValueType LegalIntVT = (MVT::SimpleValueType)VT;
2755     if (TLI->isTypeLegal(LegalIntVT)) {
2756       unsigned NIntRegs = Context->RegClassInfo->getNumAllocatableRegs(
2757         TLI->getRegClassFor(LegalIntVT));
2758       RegionPolicy.ShouldTrackPressure = NumRegionInstrs > (NIntRegs / 2);
2759     }
2760   }
2761
2762   // For generic targets, we default to bottom-up, because it's simpler and more
2763   // compile-time optimizations have been implemented in that direction.
2764   RegionPolicy.OnlyBottomUp = true;
2765
2766   // Allow the subtarget to override default policy.
2767   MF.getSubtarget().overrideSchedPolicy(RegionPolicy, NumRegionInstrs);
2768
2769   // After subtarget overrides, apply command line options.
2770   if (!EnableRegPressure) {
2771     RegionPolicy.ShouldTrackPressure = false;
2772     RegionPolicy.ShouldTrackLaneMasks = false;
2773   }
2774
2775   // Check -misched-topdown/bottomup can force or unforce scheduling direction.
2776   // e.g. -misched-bottomup=false allows scheduling in both directions.
2777   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
2778          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2779   if (ForceBottomUp.getNumOccurrences() > 0) {
2780     RegionPolicy.OnlyBottomUp = ForceBottomUp;
2781     if (RegionPolicy.OnlyBottomUp)
2782       RegionPolicy.OnlyTopDown = false;
2783   }
2784   if (ForceTopDown.getNumOccurrences() > 0) {
2785     RegionPolicy.OnlyTopDown = ForceTopDown;
2786     if (RegionPolicy.OnlyTopDown)
2787       RegionPolicy.OnlyBottomUp = false;
2788   }
2789 }
2790
2791 void GenericScheduler::dumpPolicy() const {
2792   // Cannot completely remove virtual function even in release mode.
2793 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
2794   dbgs() << "GenericScheduler RegionPolicy: "
2795          << " ShouldTrackPressure=" << RegionPolicy.ShouldTrackPressure
2796          << " OnlyTopDown=" << RegionPolicy.OnlyTopDown
2797          << " OnlyBottomUp=" << RegionPolicy.OnlyBottomUp
2798          << "\n";
2799 #endif
2800 }
2801
2802 /// Set IsAcyclicLatencyLimited if the acyclic path is longer than the cyclic
2803 /// critical path by more cycles than it takes to drain the instruction buffer.
2804 /// We estimate an upper bounds on in-flight instructions as:
2805 ///
2806 /// CyclesPerIteration = max( CyclicPath, Loop-Resource-Height )
2807 /// InFlightIterations = AcyclicPath / CyclesPerIteration
2808 /// InFlightResources = InFlightIterations * LoopResources
2809 ///
2810 /// TODO: Check execution resources in addition to IssueCount.
2811 void GenericScheduler::checkAcyclicLatency() {
2812   if (Rem.CyclicCritPath == 0 || Rem.CyclicCritPath >= Rem.CriticalPath)
2813     return;
2814
2815   // Scaled number of cycles per loop iteration.
2816   unsigned IterCount =
2817     std::max(Rem.CyclicCritPath * SchedModel->getLatencyFactor(),
2818              Rem.RemIssueCount);
2819   // Scaled acyclic critical path.
2820   unsigned AcyclicCount = Rem.CriticalPath * SchedModel->getLatencyFactor();
2821   // InFlightCount = (AcyclicPath / IterCycles) * InstrPerLoop
2822   unsigned InFlightCount =
2823     (AcyclicCount * Rem.RemIssueCount + IterCount-1) / IterCount;
2824   unsigned BufferLimit =
2825     SchedModel->getMicroOpBufferSize() * SchedModel->getMicroOpFactor();
2826
2827   Rem.IsAcyclicLatencyLimited = InFlightCount > BufferLimit;
2828
2829   LLVM_DEBUG(
2830       dbgs() << "IssueCycles="
2831              << Rem.RemIssueCount / SchedModel->getLatencyFactor() << "c "
2832              << "IterCycles=" << IterCount / SchedModel->getLatencyFactor()
2833              << "c NumIters=" << (AcyclicCount + IterCount - 1) / IterCount
2834              << " InFlight=" << InFlightCount / SchedModel->getMicroOpFactor()
2835              << "m BufferLim=" << SchedModel->getMicroOpBufferSize() << "m\n";
2836       if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited) dbgs() << "  ACYCLIC LATENCY LIMIT\n");
2837 }
2838
2839 void GenericScheduler::registerRoots() {
2840   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
2841
2842   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
2843   for (const SUnit *SU : Bot.Available) {
2844     if (SU->getDepth() > Rem.CriticalPath)
2845       Rem.CriticalPath = SU->getDepth();
2846   }
2847   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Critical Path(GS-RR ): " << Rem.CriticalPath << '\n');
2848   if (DumpCriticalPathLength) {
2849     errs() << "Critical Path(GS-RR ): " << Rem.CriticalPath << " \n";
2850   }
2851
2852   if (EnableCyclicPath && SchedModel->getMicroOpBufferSize() > 0) {
2853     Rem.CyclicCritPath = DAG->computeCyclicCriticalPath();
2854     checkAcyclicLatency();
2855   }
2856 }
2857
2858 namespace llvm {
2859 bool tryPressure(const PressureChange &TryP,
2860                  const PressureChange &CandP,
2861                  GenericSchedulerBase::SchedCandidate &TryCand,
2862                  GenericSchedulerBase::SchedCandidate &Cand,
2863                  GenericSchedulerBase::CandReason Reason,
2864                  const TargetRegisterInfo *TRI,
2865                  const MachineFunction &MF) {
2866   // If one candidate decreases and the other increases, go with it.
2867   // Invalid candidates have UnitInc==0.
2868   if (tryGreater(TryP.getUnitInc() < 0, CandP.getUnitInc() < 0, TryCand, Cand,
2869                  Reason)) {
2870     return true;
2871   }
2872   // Do not compare the magnitude of pressure changes between top and bottom
2873   // boundary.
2874   if (Cand.AtTop != TryCand.AtTop)
2875     return false;
2876
2877   // If both candidates affect the same set in the same boundary, go with the
2878   // smallest increase.
2879   unsigned TryPSet = TryP.getPSetOrMax();
2880   unsigned CandPSet = CandP.getPSetOrMax();
2881   if (TryPSet == CandPSet) {
2882     return tryLess(TryP.getUnitInc(), CandP.getUnitInc(), TryCand, Cand,
2883                    Reason);
2884   }
2885
2886   int TryRank = TryP.isValid() ? TRI->getRegPressureSetScore(MF, TryPSet) :
2887                                  std::numeric_limits<int>::max();
2888
2889   int CandRank = CandP.isValid() ? TRI->getRegPressureSetScore(MF, CandPSet) :
2890                                    std::numeric_limits<int>::max();
2891
2892   // If the candidates are decreasing pressure, reverse priority.
2893   if (TryP.getUnitInc() < 0)
2894     std::swap(TryRank, CandRank);
2895   return tryGreater(TryRank, CandRank, TryCand, Cand, Reason);
2896 }
2897
2898 unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
2899   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
2900 }
2901
2902 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
2903 /// their physreg def/use.
2904 ///
2905 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
2906 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
2907 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
2908 /// regalloc has support for parallel copies.
2909 int biasPhysReg(const SUnit *SU, bool isTop) {
2910   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
2911
2912   if (MI->isCopy()) {
2913     unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
2914     unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
2915     // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
2916     // schedule the copy.
2917     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2918             MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
2919       return 1;
2920     // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
2921     // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
2922     bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
2923     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
2924             MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
2925       return AtBoundary ? -1 : 1;
2926   }
2927
2928   if (MI->isMoveImmediate()) {
2929     // If we have a move immediate and all successors have been assigned, bias
2930     // towards scheduling this later. Make sure all register defs are to
2931     // physical registers.
2932     bool DoBias = true;
2933     for (const MachineOperand &Op : MI->defs()) {
2934       if (Op.isReg() && !TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Op.getReg())) {
2935         DoBias = false;
2936         break;
2937       }
2938     }
2939
2940     if (DoBias)
2941       return isTop ? -1 : 1;
2942   }
2943
2944   return 0;
2945 }
2946 } // end namespace llvm
2947
2948 void GenericScheduler::initCandidate(SchedCandidate &Cand, SUnit *SU,
2949                                      bool AtTop,
2950                                      const RegPressureTracker &RPTracker,
2951                                      RegPressureTracker &TempTracker) {
2952   Cand.SU = SU;
2953   Cand.AtTop = AtTop;
2954   if (DAG->isTrackingPressure()) {
2955     if (AtTop) {
2956       TempTracker.getMaxDownwardPressureDelta(
2957         Cand.SU->getInstr(),
2958         Cand.RPDelta,
2959         DAG->getRegionCriticalPSets(),
2960         DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2961     } else {
2962       if (VerifyScheduling) {
2963         TempTracker.getMaxUpwardPressureDelta(
2964           Cand.SU->getInstr(),
2965           &DAG->getPressureDiff(Cand.SU),
2966           Cand.RPDelta,
2967           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2968           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2969       } else {
2970         RPTracker.getUpwardPressureDelta(
2971           Cand.SU->getInstr(),
2972           DAG->getPressureDiff(Cand.SU),
2973           Cand.RPDelta,
2974           DAG->getRegionCriticalPSets(),
2975           DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
2976       }
2977     }
2978   }
2979   LLVM_DEBUG(if (Cand.RPDelta.Excess.isValid()) dbgs()
2980              << "  Try  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") "
2981              << TRI->getRegPressureSetName(Cand.RPDelta.Excess.getPSet()) << ":"
2982              << Cand.RPDelta.Excess.getUnitInc() << "\n");
2983 }
2984
2985 /// Apply a set of heuristics to a new candidate. Heuristics are currently
2986 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
2987 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
2988 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
2989 /// statistically analyze.
2990 ///
2991 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
2992 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
2993 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending, or nullptr
2994 //              if Cand is from a different zone than TryCand.
2995 void GenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
2996                                     SchedCandidate &TryCand,
2997                                     SchedBoundary *Zone) const {
2998   // Initialize the candidate if needed.
2999   if (!Cand.isValid()) {
3000     TryCand.Reason = NodeOrder;
3001     return;
3002   }
3003
3004   // Bias PhysReg Defs and copies to their uses and defined respectively.
3005   if (tryGreater(biasPhysReg(TryCand.SU, TryCand.AtTop),
3006                  biasPhysReg(Cand.SU, Cand.AtTop), TryCand, Cand, PhysReg))
3007     return;
3008
3009   // Avoid exceeding the target's limit.
3010   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.Excess,
3011                                                Cand.RPDelta.Excess,
3012                                                TryCand, Cand, RegExcess, TRI,
3013                                                DAG->MF))
3014     return;
3015
3016   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
3017   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CriticalMax,
3018                                                Cand.RPDelta.CriticalMax,
3019                                                TryCand, Cand, RegCritical, TRI,
3020                                                DAG->MF))
3021     return;
3022
3023   // We only compare a subset of features when comparing nodes between
3024   // Top and Bottom boundary. Some properties are simply incomparable, in many
3025   // other instances we should only override the other boundary if something
3026   // is a clear good pick on one boundary. Skip heuristics that are more
3027   // "tie-breaking" in nature.
3028   bool SameBoundary = Zone != nullptr;
3029   if (SameBoundary) {
3030     // For loops that are acyclic path limited, aggressively schedule for
3031     // latency. Within an single cycle, whenever CurrMOps > 0, allow normal
3032     // heuristics to take precedence.
3033     if (Rem.IsAcyclicLatencyLimited && !Zone->getCurrMOps() &&
3034         tryLatency(TryCand, Cand, *Zone))
3035       return;
3036
3037     // Prioritize instructions that read unbuffered resources by stall cycles.
3038     if (tryLess(Zone->getLatencyStallCycles(TryCand.SU),
3039                 Zone->getLatencyStallCycles(Cand.SU), TryCand, Cand, Stall))
3040       return;
3041   }
3042
3043   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
3044   // optimizations which may reduce resource requirements.
3045   //
3046   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
3047   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
3048   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
3049   const SUnit *CandNextClusterSU =
3050     Cand.AtTop ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
3051   const SUnit *TryCandNextClusterSU =
3052     TryCand.AtTop ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
3053   if (tryGreater(TryCand.SU == TryCandNextClusterSU,
3054                  Cand.SU == CandNextClusterSU,
3055                  TryCand, Cand, Cluster))
3056     return;
3057
3058   if (SameBoundary) {
3059     // Weak edges are for clustering and other constraints.
3060     if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, TryCand.AtTop),
3061                 getWeakLeft(Cand.SU, Cand.AtTop),
3062                 TryCand, Cand, Weak))
3063       return;
3064   }
3065
3066   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
3067   if (DAG->isTrackingPressure() && tryPressure(TryCand.RPDelta.CurrentMax,
3068                                                Cand.RPDelta.CurrentMax,
3069                                                TryCand, Cand, RegMax, TRI,
3070                                                DAG->MF))
3071     return;
3072
3073   if (SameBoundary) {
3074     // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
3075     TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
3076     if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
3077                 TryCand, Cand, ResourceReduce))
3078       return;
3079     if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
3080                    Cand.ResDelta.DemandedResources,
3081                    TryCand, Cand, ResourceDemand))
3082       return;
3083
3084     // Avoid serializing long latency dependence chains.
3085     // For acyclic path limited loops, latency was already checked above.
3086     if (!RegionPolicy.DisableLatencyHeuristic && TryCand.Policy.ReduceLatency &&
3087         !Rem.IsAcyclicLatencyLimited && tryLatency(TryCand, Cand, *Zone))
3088       return;
3089
3090     // Fall through to original instruction order.
3091     if ((Zone->isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
3092         || (!Zone->isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
3093       TryCand.Reason = NodeOrder;
3094     }
3095   }
3096 }
3097
3098 /// Pick the best candidate from the queue.
3099 ///
3100 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
3101 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
3102 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
3103 void GenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
3104                                          const CandPolicy &ZonePolicy,
3105                                          const RegPressureTracker &RPTracker,
3106                                          SchedCandidate &Cand) {
3107   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
3108   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
3109
3110   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
3111   for (SUnit *SU : Q) {
3112
3113     SchedCandidate TryCand(ZonePolicy);
3114     initCandidate(TryCand, SU, Zone.isTop(), RPTracker, TempTracker);
3115     // Pass SchedBoundary only when comparing nodes from the same boundary.
3116     SchedBoundary *ZoneArg = Cand.AtTop == TryCand.AtTop ? &Zone : nullptr;
3117     tryCandidate(Cand, TryCand, ZoneArg);
3118     if (TryCand.Reason != NoCand) {
3119       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
3120       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
3121         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
3122       Cand.setBest(TryCand);
3123       LLVM_DEBUG(traceCandidate(Cand));
3124     }
3125   }
3126 }
3127
3128 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
3129 SUnit *GenericScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
3130   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
3131   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
3132   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
3133     IsTopNode = false;
3134     tracePick(Only1, false);
3135     return SU;
3136   }
3137   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
3138     IsTopNode = true;
3139     tracePick(Only1, true);
3140     return SU;
3141   }
3142   // Set the bottom-up policy based on the state of the current bottom zone and
3143   // the instructions outside the zone, including the top zone.
3144   CandPolicy BotPolicy;
3145   setPolicy(BotPolicy, /*IsPostRA=*/false, Bot, &Top);
3146   // Set the top-down policy based on the state of the current top zone and
3147   // the instructions outside the zone, including the bottom zone.
3148   CandPolicy TopPolicy;
3149   setPolicy(TopPolicy, /*IsPostRA=*/false, Top, &Bot);
3150
3151   // See if BotCand is still valid (because we previously scheduled from Top).
3152   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Picking from Bot:\n");
3153   if (!BotCand.isValid() || BotCand.SU->isScheduled ||
3154       BotCand.Policy != BotPolicy) {
3155     BotCand.reset(CandPolicy());
3156     pickNodeFromQueue(Bot, BotPolicy, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
3157     assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
3158   } else {
3159     LLVM_DEBUG(traceCandidate(BotCand));
3160 #ifndef NDEBUG
3161     if (VerifyScheduling) {
3162       SchedCandidate TCand;
3163       TCand.reset(CandPolicy());
3164       pickNodeFromQueue(Bot, BotPolicy, DAG->getBotRPTracker(), TCand);
3165       assert(TCand.SU == BotCand.SU &&
3166              "Last pick result should correspond to re-picking right now");
3167     }
3168 #endif
3169   }
3170
3171   // Check if the top Q has a better candidate.
3172   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Picking from Top:\n");
3173   if (!TopCand.isValid() || TopCand.SU->isScheduled ||
3174       TopCand.Policy != TopPolicy) {
3175     TopCand.reset(CandPolicy());
3176     pickNodeFromQueue(Top, TopPolicy, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
3177     assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
3178   } else {
3179     LLVM_DEBUG(traceCandidate(TopCand));
3180 #ifndef NDEBUG
3181     if (VerifyScheduling) {
3182       SchedCandidate TCand;
3183       TCand.reset(CandPolicy());
3184       pickNodeFromQueue(Top, TopPolicy, DAG->getTopRPTracker(), TCand);
3185       assert(TCand.SU == TopCand.SU &&
3186            "Last pick result should correspond to re-picking right now");
3187     }
3188 #endif
3189   }
3190
3191   // Pick best from BotCand and TopCand.
3192   assert(BotCand.isValid());
3193   assert(TopCand.isValid());
3194   SchedCandidate Cand = BotCand;
3195   TopCand.Reason = NoCand;
3196   tryCandidate(Cand, TopCand, nullptr);
3197   if (TopCand.Reason != NoCand) {
3198     Cand.setBest(TopCand);
3199     LLVM_DEBUG(traceCandidate(Cand));
3200   }
3201
3202   IsTopNode = Cand.AtTop;
3203   tracePick(Cand);
3204   return Cand.SU;
3205 }
3206
3207 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
3208 SUnit *GenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
3209   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
3210     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
3211            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
3212     return nullptr;
3213   }
3214   SUnit *SU;
3215   do {
3216     if (RegionPolicy.OnlyTopDown) {
3217       SU = Top.pickOnlyChoice();
3218       if (!SU) {
3219         CandPolicy NoPolicy;
3220         TopCand.reset(NoPolicy);
3221         pickNodeFromQueue(Top, NoPolicy, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
3222         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
3223         tracePick(TopCand);
3224         SU = TopCand.SU;
3225       }
3226       IsTopNode = true;
3227     } else if (RegionPolicy.OnlyBottomUp) {
3228       SU = Bot.pickOnlyChoice();
3229       if (!SU) {
3230         CandPolicy NoPolicy;
3231         BotCand.reset(NoPolicy);
3232         pickNodeFromQueue(Bot, NoPolicy, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
3233         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
3234         tracePick(BotCand);
3235         SU = BotCand.SU;
3236       }
3237       IsTopNode = false;
3238     } else {
3239       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
3240     }
3241   } while (SU->isScheduled);
3242
3243   if (SU->isTopReady())
3244     Top.removeReady(SU);
3245   if (SU->isBottomReady())
3246     Bot.removeReady(SU);
3247
3248   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") "
3249                     << *SU->getInstr());
3250   return SU;
3251 }
3252
3253 void GenericScheduler::reschedulePhysReg(SUnit *SU, bool isTop) {
3254   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
3255   if (!isTop)
3256     ++InsertPos;
3257   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
3258
3259   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
3260   // them just above the scheduled instruction.
3261   for (SDep &Dep : Deps) {
3262     if (Dep.getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(Dep.getReg()))
3263       continue;
3264     SUnit *DepSU = Dep.getSUnit();
3265     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
3266       continue;
3267     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
3268     if (!Copy->isCopy() && !Copy->isMoveImmediate())
3269       continue;
3270     LLVM_DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
3271                DAG->dumpNode(*Dep.getSUnit()));
3272     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
3273   }
3274 }
3275
3276 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
3277 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMILive needs to
3278 /// update it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy
3279 /// does.
3280 ///
3281 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
3282 /// them here. See comments in biasPhysReg.
3283 void GenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
3284   if (IsTopNode) {
3285     SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.getCurrCycle());
3286     Top.bumpNode(SU);
3287     if (SU->hasPhysRegUses)
3288       reschedulePhysReg(SU, true);
3289   } else {
3290     SU->BotReadyCycle = std::max(SU->BotReadyCycle, Bot.getCurrCycle());
3291     Bot.bumpNode(SU);
3292     if (SU->hasPhysRegDefs)
3293       reschedulePhysReg(SU, false);
3294   }
3295 }
3296
3297 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
3298 /// default scheduler if the target does not set a default.
3299 ScheduleDAGMILive *llvm::createGenericSchedLive(MachineSchedContext *C) {
3300   ScheduleDAGMILive *DAG =
3301       new ScheduleDAGMILive(C, llvm::make_unique<GenericScheduler>(C));
3302   // Register DAG post-processors.
3303   //
3304   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
3305   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
3306   // the interesting nodes in one pass.
3307   DAG->addMutation(createCopyConstrainDAGMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
3308   return DAG;
3309 }
3310
3311 static ScheduleDAGInstrs *createConveringSched(MachineSchedContext *C) {
3312   return createGenericSchedLive(C);
3313 }
3314
3315 static MachineSchedRegistry
3316 GenericSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
3317                      createConveringSched);
3318
3319 //===----------------------------------------------------------------------===//
3320 // PostGenericScheduler - Generic PostRA implementation of MachineSchedStrategy.
3321 //===----------------------------------------------------------------------===//
3322
3323 void PostGenericScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *Dag) {
3324   DAG = Dag;
3325   SchedModel = DAG->getSchedModel();
3326   TRI = DAG->TRI;
3327
3328   Rem.init(DAG, SchedModel);
3329   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
3330   BotRoots.clear();
3331
3332   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty,
3333   // or are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
3334   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
3335   if (!Top.HazardRec) {
3336     Top.HazardRec =
3337         DAG->MF.getSubtarget().getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(
3338             Itin, DAG);
3339   }
3340 }
3341
3342 void PostGenericScheduler::registerRoots() {
3343   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
3344
3345   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
3346   for (const SUnit *SU : BotRoots) {
3347     if (SU->getDepth() > Rem.CriticalPath)
3348       Rem.CriticalPath = SU->getDepth();
3349   }
3350   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Critical Path: (PGS-RR) " << Rem.CriticalPath << '\n');
3351   if (DumpCriticalPathLength) {
3352     errs() << "Critical Path(PGS-RR ): " << Rem.CriticalPath << " \n";
3353   }
3354 }
3355
3356 /// Apply a set of heuristics to a new candidate for PostRA scheduling.
3357 ///
3358 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
3359 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
3360 void PostGenericScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
3361                                         SchedCandidate &TryCand) {
3362   // Initialize the candidate if needed.
3363   if (!Cand.isValid()) {
3364     TryCand.Reason = NodeOrder;
3365     return;
3366   }
3367
3368   // Prioritize instructions that read unbuffered resources by stall cycles.
3369   if (tryLess(Top.getLatencyStallCycles(TryCand.SU),
3370               Top.getLatencyStallCycles(Cand.SU), TryCand, Cand, Stall))
3371     return;
3372
3373   // Keep clustered nodes together.
3374   if (tryGreater(TryCand.SU == DAG->getNextClusterSucc(),
3375                  Cand.SU == DAG->getNextClusterSucc(),
3376                  TryCand, Cand, Cluster))
3377     return;
3378
3379   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
3380   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
3381               TryCand, Cand, ResourceReduce))
3382     return;
3383   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
3384                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
3385                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
3386     return;
3387
3388   // Avoid serializing long latency dependence chains.
3389   if (Cand.Policy.ReduceLatency && tryLatency(TryCand, Cand, Top)) {
3390     return;
3391   }
3392
3393   // Fall through to original instruction order.
3394   if (TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
3395     TryCand.Reason = NodeOrder;
3396 }
3397
3398 void PostGenericScheduler::pickNodeFromQueue(SchedCandidate &Cand) {
3399   ReadyQueue &Q = Top.Available;
3400   for (SUnit *SU : Q) {
3401     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
3402     TryCand.SU = SU;
3403     TryCand.AtTop = true;
3404     TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
3405     tryCandidate(Cand, TryCand);
3406     if (TryCand.Reason != NoCand) {
3407       Cand.setBest(TryCand);
3408       LLVM_DEBUG(traceCandidate(Cand));
3409     }
3410   }
3411 }
3412
3413 /// Pick the next node to schedule.
3414 SUnit *PostGenericScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
3415   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
3416     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
3417     return nullptr;
3418   }
3419   SUnit *SU;
3420   do {
3421     SU = Top.pickOnlyChoice();
3422     if (SU) {
3423       tracePick(Only1, true);
3424     } else {
3425       CandPolicy NoPolicy;
3426       SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
3427       // Set the top-down policy based on the state of the current top zone and
3428       // the instructions outside the zone, including the bottom zone.
3429       setPolicy(TopCand.Policy, /*IsPostRA=*/true, Top, nullptr);
3430       pickNodeFromQueue(TopCand);
3431       assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find a candidate");
3432       tracePick(TopCand);
3433       SU = TopCand.SU;
3434     }
3435   } while (SU->isScheduled);
3436
3437   IsTopNode = true;
3438   Top.removeReady(SU);
3439
3440   LLVM_DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") "
3441                     << *SU->getInstr());
3442   return SU;
3443 }
3444
3445 /// Called after ScheduleDAGMI has scheduled an instruction and updated
3446 /// scheduled/remaining flags in the DAG nodes.
3447 void PostGenericScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
3448   SU->TopReadyCycle = std::max(SU->TopReadyCycle, Top.getCurrCycle());
3449   Top.bumpNode(SU);
3450 }
3451
3452 ScheduleDAGMI *llvm::createGenericSchedPostRA(MachineSchedContext *C) {
3453   return new ScheduleDAGMI(C, llvm::make_unique<PostGenericScheduler>(C),
3454                            /*RemoveKillFlags=*/true);
3455 }
3456
3457 //===----------------------------------------------------------------------===//
3458 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
3459 //===----------------------------------------------------------------------===//
3460
3461 namespace {
3462
3463 /// Order nodes by the ILP metric.
3464 struct ILPOrder {
3465   const SchedDFSResult *DFSResult = nullptr;
3466   const BitVector *ScheduledTrees = nullptr;
3467   bool MaximizeILP;
3468
3469   ILPOrder(bool MaxILP) : MaximizeILP(MaxILP) {}
3470
3471   /// Apply a less-than relation on node priority.
3472   ///
3473   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
3474   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
3475     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
3476     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
3477     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
3478       // Unscheduled trees have lower priority.
3479       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
3480         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
3481
3482       // Trees with shallower connections have have lower priority.
3483       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
3484           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
3485         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
3486           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
3487       }
3488     }
3489     if (MaximizeILP)
3490       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
3491     else
3492       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
3493   }
3494 };
3495
3496 /// Schedule based on the ILP metric.
3497 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
3498   ScheduleDAGMILive *DAG = nullptr;
3499   ILPOrder Cmp;
3500
3501   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
3502
3503 public:
3504   ILPScheduler(bool MaximizeILP) : Cmp(MaximizeILP) {}
3505
3506   void initialize(ScheduleDAGMI *dag) override {
3507     assert(dag->hasVRegLiveness() && "ILPScheduler needs vreg liveness");
3508     DAG = static_cast<ScheduleDAGMILive*>(dag);
3509     DAG->computeDFSResult();
3510     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
3511     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
3512     ReadyQ.clear();
3513   }
3514
3515   void registerRoots() override {
3516     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
3517     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3518   }
3519
3520   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
3521   /// -----------------------------------------
3522
3523   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
3524   SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) override {
3525     if (ReadyQ.empty()) return nullptr;
3526     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3527     SUnit *SU = ReadyQ.back();
3528     ReadyQ.pop_back();
3529     IsTopNode = false;
3530     LLVM_DEBUG(dbgs() << "Pick node "
3531                       << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
3532                       << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
3533                       << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)
3534                       << " @"
3535                       << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
3536                              DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU))
3537                       << '\n'
3538                       << "Scheduling " << *SU->getInstr());
3539     return SU;
3540   }
3541
3542   /// Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
3543   void scheduleTree(unsigned SubtreeID) override {
3544     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3545   }
3546
3547   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
3548   /// DFSResults, and resort the priority Q.
3549   void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) override {
3550     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
3551   }
3552
3553   void releaseTopNode(SUnit *) override { /*only called for top roots*/ }
3554
3555   void releaseBottomNode(SUnit *SU) override {
3556     ReadyQ.push_back(SU);
3557     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
3558   }
3559 };
3560
3561 } // end anonymous namespace
3562
3563 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
3564   return new ScheduleDAGMILive(C, llvm::make_unique<ILPScheduler>(true));
3565 }
3566 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
3567   return new ScheduleDAGMILive(C, llvm::make_unique<ILPScheduler>(false));
3568 }
3569
3570 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
3571   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
3572 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
3573   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
3574
3575 //===----------------------------------------------------------------------===//
3576 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
3577 //===----------------------------------------------------------------------===//
3578
3579 #ifndef NDEBUG
3580 namespace {
3581
3582 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
3583 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
3584 template<bool IsReverse>
3585 struct SUnitOrder {
3586   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
3587     if (IsReverse)
3588       return A->NodeNum > B->NodeNum;
3589     else
3590       return A->NodeNum < B->NodeNum;
3591   }
3592 };
3593
3594 /// Reorder instructions as much as possible.
3595 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
3596   bool IsAlternating;
3597   bool IsTopDown;
3598
3599   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
3600   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
3601   // instructions to be scheduled first.
3602   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false>>
3603     TopQ;
3604
3605   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
3606   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true>>
3607     BottomQ;
3608
3609 public:
3610   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
3611     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
3612
3613   void initialize(ScheduleDAGMI*) override {
3614     TopQ.clear();
3615     BottomQ.clear();
3616   }
3617
3618   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
3619   /// -----------------------------------------
3620
3621   SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) override {
3622     SUnit *SU;
3623     if (IsTopDown) {
3624       do {
3625         if (TopQ.empty()) return nullptr;
3626         SU = TopQ.top();
3627         TopQ.pop();
3628       } while (SU->isScheduled);
3629       IsTopNode = true;
3630     } else {
3631       do {
3632         if (BottomQ.empty()) return nullptr;
3633         SU = BottomQ.top();
3634         BottomQ.pop();
3635       } while (SU->isScheduled);
3636       IsTopNode = false;
3637     }
3638     if (IsAlternating)
3639       IsTopDown = !IsTopDown;
3640     return SU;
3641   }
3642
3643   void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) override {}
3644
3645   void releaseTopNode(SUnit *SU) override {
3646     TopQ.push(SU);
3647   }
3648   void releaseBottomNode(SUnit *SU) override {
3649     BottomQ.push(SU);
3650   }
3651 };
3652
3653 } // end anonymous namespace
3654
3655 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
3656   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
3657   bool TopDown = !ForceBottomUp;
3658   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
3659          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
3660   return new ScheduleDAGMILive(
3661       C, llvm::make_unique<InstructionShuffler>(Alternate, TopDown));
3662 }
3663
3664 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
3665   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
3666   createInstructionShuffler);
3667 #endif // !NDEBUG
3668
3669 //===----------------------------------------------------------------------===//
3670 // GraphWriter support for ScheduleDAGMILive.
3671 //===----------------------------------------------------------------------===//
3672
3673 #ifndef NDEBUG
3674 namespace llvm {
3675
3676 template<> struct GraphTraits<
3677   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
3678
3679 template<>
3680 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
3681   DOTGraphTraits(bool isSimple = false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
3682
3683   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
3684     return G->MF.getName();
3685   }
3686
3687   static bool renderGraphFromBottomUp() {
3688     return true;
3689   }
3690
3691   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
3692     if (ViewMISchedCutoff == 0)
3693       return false;
3694     return (Node->Preds.size() > ViewMISchedCutoff
3695          || Node->Succs.size() > ViewMISchedCutoff);
3696   }
3697
3698   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
3699   /// edge, override this method.
3700   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
3701                                        SUnitIterator EI,
3702                                        const ScheduleDAG *Graph) {
3703     if (EI.isArtificialDep())
3704       return "color=cyan,style=dashed";
3705     if (EI.isCtrlDep())
3706       return "color=blue,style=dashed";
3707     return "";
3708   }
3709
3710   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3711     std::string Str;
3712     raw_string_ostream SS(Str);
3713     const ScheduleDAGMI *DAG = static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G);
3714     const SchedDFSResult *DFS = DAG->hasVRegLiveness() ?
3715       static_cast<const ScheduleDAGMILive*>(G)->getDFSResult() : nullptr;
3716     SS << "SU:" << SU->NodeNum;
3717     if (DFS)
3718       SS << " I:" << DFS->getNumInstrs(SU);
3719     return SS.str();
3720   }
3721
3722   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
3723     return G->getGraphNodeLabel(SU);
3724   }
3725
3726   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N, const ScheduleDAG *G) {
3727     std::string Str("shape=Mrecord");
3728     const ScheduleDAGMI *DAG = static_cast<const ScheduleDAGMI*>(G);
3729     const SchedDFSResult *DFS = DAG->hasVRegLiveness() ?
3730       static_cast<const ScheduleDAGMILive*>(G)->getDFSResult() : nullptr;
3731     if (DFS) {
3732       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
3733       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
3734       Str += '"';
3735     }
3736     return Str;
3737   }
3738 };
3739
3740 } // end namespace llvm
3741 #endif // NDEBUG
3742
3743 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
3744 /// rendered using 'dot'.
3745 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
3746 #ifndef NDEBUG
3747   ViewGraph(this, Name, false, Title);
3748 #else
3749   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
3750          << "systems with Graphviz or gv!\n";
3751 #endif  // NDEBUG
3752 }
3753
3754 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
3755 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
3756   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
3757 }