]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.0.git/blob - contrib/llvm/lib/CodeGen/MachineScheduler.cpp
- Copy stable/10 (r259064) to releng/10.0 as part of the
[FreeBSD/releng/10.0.git] / contrib / llvm / lib / CodeGen / MachineScheduler.cpp
1 //===- MachineScheduler.cpp - Machine Instruction Scheduler ---------------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // MachineScheduler schedules machine instructions after phi elimination. It
11 // preserves LiveIntervals so it can be invoked before register allocation.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #define DEBUG_TYPE "misched"
16
17 #include "llvm/CodeGen/MachineScheduler.h"
18 #include "llvm/ADT/OwningPtr.h"
19 #include "llvm/ADT/PriorityQueue.h"
20 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
21 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
23 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
24 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
25 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDFS.h"
27 #include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
28 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
31 #include "llvm/Support/GraphWriter.h"
32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
33 #include <queue>
34
35 using namespace llvm;
36
37 namespace llvm {
38 cl::opt<bool> ForceTopDown("misched-topdown", cl::Hidden,
39                            cl::desc("Force top-down list scheduling"));
40 cl::opt<bool> ForceBottomUp("misched-bottomup", cl::Hidden,
41                             cl::desc("Force bottom-up list scheduling"));
42 }
43
44 #ifndef NDEBUG
45 static cl::opt<bool> ViewMISchedDAGs("view-misched-dags", cl::Hidden,
46   cl::desc("Pop up a window to show MISched dags after they are processed"));
47
48 static cl::opt<unsigned> MISchedCutoff("misched-cutoff", cl::Hidden,
49   cl::desc("Stop scheduling after N instructions"), cl::init(~0U));
50 #else
51 static bool ViewMISchedDAGs = false;
52 #endif // NDEBUG
53
54 // FIXME: remove this flag after initial testing. It should always be a good
55 // thing.
56 static cl::opt<bool> EnableCopyConstrain("misched-vcopy", cl::Hidden,
57     cl::desc("Constrain vreg copies."), cl::init(true));
58
59 static cl::opt<bool> EnableLoadCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
60   cl::desc("Enable load clustering."), cl::init(true));
61
62 // Experimental heuristics
63 static cl::opt<bool> EnableMacroFusion("misched-fusion", cl::Hidden,
64   cl::desc("Enable scheduling for macro fusion."), cl::init(true));
65
66 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
67   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
68
69 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
70 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
71
72 //===----------------------------------------------------------------------===//
73 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
74 //===----------------------------------------------------------------------===//
75
76 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
77     MF(0), MLI(0), MDT(0), PassConfig(0), AA(0), LIS(0) {
78   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
79 }
80
81 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
82   delete RegClassInfo;
83 }
84
85 namespace {
86 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
87 class MachineScheduler : public MachineSchedContext,
88                          public MachineFunctionPass {
89 public:
90   MachineScheduler();
91
92   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
93
94   virtual void releaseMemory() {}
95
96   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
97
98   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
99
100   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
101 };
102 } // namespace
103
104 char MachineScheduler::ID = 0;
105
106 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
107
108 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "misched",
109                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
110 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
111 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
112 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
113 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "misched",
114                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
115
116 MachineScheduler::MachineScheduler()
117 : MachineFunctionPass(ID) {
118   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
119 }
120
121 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
122   AU.setPreservesCFG();
123   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
124   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
125   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
126   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
127   AU.addRequired<SlotIndexes>();
128   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
129   AU.addRequired<LiveIntervals>();
130   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
131   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
132 }
133
134 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
135
136 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
137 /// is overridden on the command line.
138 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
139   return 0;
140 }
141
142 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
143 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
144                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
145 MachineSchedOpt("misched",
146                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
147                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
148
149 static MachineSchedRegistry
150 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
151                      useDefaultMachineSched);
152
153 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
154 /// default scheduler if the target does not set a default.
155 static ScheduleDAGInstrs *createConvergingSched(MachineSchedContext *C);
156
157
158 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
159 static MachineBasicBlock::iterator
160 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator Beg) {
161   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
162   while (--I != Beg) {
163     if (!I->isDebugValue())
164       break;
165   }
166   return I;
167 }
168
169 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
170 /// non-debug instruction.
171 static MachineBasicBlock::iterator
172 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator End) {
173   for(; I != End; ++I) {
174     if (!I->isDebugValue())
175       break;
176   }
177   return I;
178 }
179
180 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
181 ///
182 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
183 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
184 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
185 /// scheduling regions bottom-up.
186 ///
187 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
188 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
189 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
190 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
191 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
192 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
193 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
194 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
195 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
196 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
197   DEBUG(dbgs() << "Before MISsched:\n"; mf.print(dbgs()));
198
199   // Initialize the context of the pass.
200   MF = &mf;
201   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
202   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
203   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
204   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
205
206   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
207   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
208
209   if (VerifyScheduling) {
210     DEBUG(LIS->print(dbgs()));
211     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
212   }
213   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
214
215   // Select the scheduler, or set the default.
216   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
217   if (Ctor == useDefaultMachineSched) {
218     // Get the default scheduler set by the target.
219     Ctor = MachineSchedRegistry::getDefault();
220     if (!Ctor) {
221       Ctor = createConvergingSched;
222       MachineSchedRegistry::setDefault(Ctor);
223     }
224   }
225   // Instantiate the selected scheduler.
226   OwningPtr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(Ctor(this));
227
228   // Visit all machine basic blocks.
229   //
230   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
231   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
232   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
233        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
234
235     Scheduler->startBlock(MBB);
236
237     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
238     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
239     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
240     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
241     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
242     // MBB->end() for the bottom region.
243     //
244     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
245     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
246     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
247     unsigned RemainingInstrs = MBB->size();
248     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
249         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler->begin()) {
250
251       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
252       if (RegionEnd != MBB->end()
253           || TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(RegionEnd), MBB, *MF)) {
254         --RegionEnd;
255         // Count the boundary instruction.
256         --RemainingInstrs;
257       }
258
259       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
260       // instruction stream until we find the nearest boundary.
261       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
262       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs) {
263         if (TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(I), MBB, *MF))
264           break;
265       }
266       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
267       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
268       Scheduler->enterRegion(MBB, I, RegionEnd, RemainingInstrs);
269
270       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
271       if (I == RegionEnd || I == llvm::prior(RegionEnd)) {
272         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
273         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
274         Scheduler->exitRegion();
275         continue;
276       }
277       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
278       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
279             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
280             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
281             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
282             else dbgs() << "End";
283             dbgs() << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
284
285       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
286       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
287       Scheduler->schedule();
288
289       // Close the current region.
290       Scheduler->exitRegion();
291
292       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
293       // scheduler for the top of it's scheduled region.
294       RegionEnd = Scheduler->begin();
295     }
296     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
297     Scheduler->finishBlock();
298   }
299   Scheduler->finalizeSchedule();
300   DEBUG(LIS->print(dbgs()));
301   if (VerifyScheduling)
302     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
303   return true;
304 }
305
306 void MachineScheduler::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
307   // unimplemented
308 }
309
310 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
311 void ReadyQueue::dump() {
312   dbgs() << "  " << Name << ": ";
313   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
314     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
315   dbgs() << "\n";
316 }
317 #endif
318
319 //===----------------------------------------------------------------------===//
320 // ScheduleDAGMI - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
321 // preservation.
322 //===----------------------------------------------------------------------===//
323
324 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
325   delete DFSResult;
326   DeleteContainerPointers(Mutations);
327   delete SchedImpl;
328 }
329
330 bool ScheduleDAGMI::canAddEdge(SUnit *SuccSU, SUnit *PredSU) {
331   return SuccSU == &ExitSU || !Topo.IsReachable(PredSU, SuccSU);
332 }
333
334 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
335   if (SuccSU != &ExitSU) {
336     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
337     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
338     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
339       return false;
340     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
341   }
342   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
343   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
344   return true;
345 }
346
347 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
348 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
349 ///
350 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
351 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
352   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
353
354   if (SuccEdge->isWeak()) {
355     --SuccSU->WeakPredsLeft;
356     if (SuccEdge->isCluster())
357       NextClusterSucc = SuccSU;
358     return;
359   }
360 #ifndef NDEBUG
361   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
362     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
363     SuccSU->dump(this);
364     dbgs() << " has been released too many times!\n";
365     llvm_unreachable(0);
366   }
367 #endif
368   --SuccSU->NumPredsLeft;
369   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
370     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
371 }
372
373 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
374 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
375   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
376        I != E; ++I) {
377     releaseSucc(SU, &*I);
378   }
379 }
380
381 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
382 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
383 ///
384 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
385 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
386   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
387
388   if (PredEdge->isWeak()) {
389     --PredSU->WeakSuccsLeft;
390     if (PredEdge->isCluster())
391       NextClusterPred = PredSU;
392     return;
393   }
394 #ifndef NDEBUG
395   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
396     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
397     PredSU->dump(this);
398     dbgs() << " has been released too many times!\n";
399     llvm_unreachable(0);
400   }
401 #endif
402   --PredSU->NumSuccsLeft;
403   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
404     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
405 }
406
407 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
408 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
409   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
410        I != E; ++I) {
411     releasePred(SU, &*I);
412   }
413 }
414
415 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
416 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
417 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(MachineInstr *MI,
418                                     MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
419   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
420   if (&*RegionBegin == MI)
421     ++RegionBegin;
422
423   // Update the instruction stream.
424   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
425
426   // Update LiveIntervals
427   LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
428
429   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
430   if (RegionBegin == InsertPos)
431     RegionBegin = MI;
432 }
433
434 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
435 #ifndef NDEBUG
436   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
437     CurrentTop = CurrentBottom;
438     return false;
439   }
440   ++NumInstrsScheduled;
441 #endif
442   return true;
443 }
444
445 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
446 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
447 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
448 /// that don't get scheduled.
449 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
450                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
451                                 MachineBasicBlock::iterator end,
452                                 unsigned endcount)
453 {
454   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, endcount);
455
456   // For convenience remember the end of the liveness region.
457   LiveRegionEnd =
458     (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : llvm::next(RegionEnd);
459 }
460
461 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
462 // scheduled regions.
463 void ScheduleDAGMI::initRegPressure() {
464   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
465   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
466
467   // Close the RPTracker to finalize live ins.
468   RPTracker.closeRegion();
469
470   DEBUG(RPTracker.getPressure().dump(TRI));
471
472   // Initialize the live ins and live outs.
473   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
474   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
475
476   // Close one end of the tracker so we can call
477   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
478   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
479   TopRPTracker.closeTop();
480   BotRPTracker.closeBottom();
481
482   // Account for liveness generated by the region boundary.
483   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
484     BotRPTracker.recede();
485
486   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
487
488   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
489   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
490   RegionCriticalPSets.clear();
491   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
492     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
493   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
494     unsigned Limit = TRI->getRegPressureSetLimit(i);
495     DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
496           << "Limit " << Limit
497           << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
498     if (RegionPressure[i] > Limit)
499       RegionCriticalPSets.push_back(PressureElement(i, 0));
500   }
501   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
502         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
503           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
504             RegionCriticalPSets[i].PSetID) << " ";
505         dbgs() << "\n");
506 }
507
508 // FIXME: When the pressure tracker deals in pressure differences then we won't
509 // iterate over all RegionCriticalPSets[i].
510 void ScheduleDAGMI::
511 updateScheduledPressure(const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
512   for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i < e; ++i) {
513     unsigned ID = RegionCriticalPSets[i].PSetID;
514     int &MaxUnits = RegionCriticalPSets[i].UnitIncrease;
515     if ((int)NewMaxPressure[ID] > MaxUnits)
516       MaxUnits = NewMaxPressure[ID];
517   }
518   DEBUG(
519     for (unsigned i = 0, e = NewMaxPressure.size(); i < e; ++i) {
520       unsigned Limit = TRI->getRegPressureSetLimit(i);
521       if (NewMaxPressure[i] > Limit ) {
522         dbgs() << "  " << TRI->getRegPressureSetName(i) << ": "
523                << NewMaxPressure[i] << " > " << Limit << "\n";
524       }
525     });
526 }
527
528 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
529 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
530 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
531 ///
532 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
533 /// so that it can be easilly extended by experimental schedulers. Generally,
534 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
535 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
536 /// ScheduleDAGMI then it will want to override this virtual method in order to
537 /// update any specialized state.
538 void ScheduleDAGMI::schedule() {
539   buildDAGWithRegPressure();
540
541   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
542
543   postprocessDAG();
544
545   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
546   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
547
548   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
549   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
550   SchedImpl->initialize(this);
551
552   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
553           SUnits[su].dumpAll(this));
554   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
555
556   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
557   initQueues(TopRoots, BotRoots);
558
559   bool IsTopNode = false;
560   while (SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode)) {
561     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
562     if (!checkSchedLimit())
563       break;
564
565     scheduleMI(SU, IsTopNode);
566
567     updateQueues(SU, IsTopNode);
568   }
569   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
570
571   placeDebugValues();
572
573   DEBUG({
574       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
575       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
576       dumpSchedule();
577       dbgs() << '\n';
578     });
579 }
580
581 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
582 void ScheduleDAGMI::buildDAGWithRegPressure() {
583   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
584   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
585
586   // Account for liveness generate by the region boundary.
587   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
588     RPTracker.recede();
589
590   // Build the DAG, and compute current register pressure.
591   buildSchedGraph(AA, &RPTracker);
592
593   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
594   initRegPressure();
595 }
596
597 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
598 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
599   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
600     Mutations[i]->apply(this);
601   }
602 }
603
604 void ScheduleDAGMI::computeDFSResult() {
605   if (!DFSResult)
606     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
607   DFSResult->clear();
608   ScheduledTrees.clear();
609   DFSResult->resize(SUnits.size());
610   DFSResult->compute(SUnits);
611   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
612 }
613
614 void ScheduleDAGMI::findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
615                                           SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
616   for (std::vector<SUnit>::iterator
617          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
618     SUnit *SU = &(*I);
619     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
620
621     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
622     SU->biasCriticalPath();
623
624     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
625     if (!I->NumPredsLeft)
626       TopRoots.push_back(SU);
627     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
628     if (!I->NumSuccsLeft)
629       BotRoots.push_back(SU);
630   }
631   ExitSU.biasCriticalPath();
632 }
633
634 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
635 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
636                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
637   NextClusterSucc = NULL;
638   NextClusterPred = NULL;
639
640   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
641   //
642   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
643   // Release top roots in forward order.
644   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
645          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
646     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
647   }
648   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
649   // first. This is more natural and slightly more efficient.
650   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
651          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
652     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
653   }
654
655   releaseSuccessors(&EntrySU);
656   releasePredecessors(&ExitSU);
657
658   SchedImpl->registerRoots();
659
660   // Advance past initial DebugValues.
661   assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
662   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
663   TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
664
665   CurrentBottom = RegionEnd;
666 }
667
668 /// Move an instruction and update register pressure.
669 void ScheduleDAGMI::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
670   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
671   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
672
673   if (IsTopNode) {
674     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
675     if (&*CurrentTop == MI)
676       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
677     else {
678       moveInstruction(MI, CurrentTop);
679       TopRPTracker.setPos(MI);
680     }
681
682     // Update top scheduled pressure.
683     TopRPTracker.advance();
684     assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
685     updateScheduledPressure(TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
686   }
687   else {
688     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
689     MachineBasicBlock::iterator priorII =
690       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
691     if (&*priorII == MI)
692       CurrentBottom = priorII;
693     else {
694       if (&*CurrentTop == MI) {
695         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
696         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
697       }
698       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
699       CurrentBottom = MI;
700     }
701     // Update bottom scheduled pressure.
702     BotRPTracker.recede();
703     assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
704     updateScheduledPressure(BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
705   }
706 }
707
708 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
709 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
710   // Release dependent instructions for scheduling.
711   if (IsTopNode)
712     releaseSuccessors(SU);
713   else
714     releasePredecessors(SU);
715
716   SU->isScheduled = true;
717
718   if (DFSResult) {
719     unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
720     if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
721       ScheduledTrees.set(SubtreeID);
722       DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
723       SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
724     }
725   }
726
727   // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
728   SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
729 }
730
731 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
732 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
733   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
734   if (FirstDbgValue) {
735     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
736     RegionBegin = FirstDbgValue;
737   }
738
739   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
740          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
741     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
742     MachineInstr *DbgValue = P.first;
743     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
744     if (&*RegionBegin == DbgValue)
745       ++RegionBegin;
746     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
747     if (OrigPrevMI == llvm::prior(RegionEnd))
748       RegionEnd = DbgValue;
749   }
750   DbgValues.clear();
751   FirstDbgValue = NULL;
752 }
753
754 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
755 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
756   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
757     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
758       SU->dump(this);
759     else
760       dbgs() << "Missing SUnit\n";
761   }
762 }
763 #endif
764
765 //===----------------------------------------------------------------------===//
766 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
767 //===----------------------------------------------------------------------===//
768
769 namespace {
770 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
771 /// loads.
772 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
773   struct LoadInfo {
774     SUnit *SU;
775     unsigned BaseReg;
776     unsigned Offset;
777     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
778       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
779   };
780   static bool LoadInfoLess(const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
781                            const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS);
782
783   const TargetInstrInfo *TII;
784   const TargetRegisterInfo *TRI;
785 public:
786   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
787                       const TargetRegisterInfo *tri)
788     : TII(tii), TRI(tri) {}
789
790   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
791 protected:
792   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
793 };
794 } // anonymous
795
796 bool LoadClusterMutation::LoadInfoLess(
797   const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
798   const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS) {
799   if (LHS.BaseReg != RHS.BaseReg)
800     return LHS.BaseReg < RHS.BaseReg;
801   return LHS.Offset < RHS.Offset;
802 }
803
804 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
805                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
806   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
807   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
808     SUnit *SU = Loads[Idx];
809     unsigned BaseReg;
810     unsigned Offset;
811     if (TII->getLdStBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
812       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
813   }
814   if (LoadRecords.size() < 2)
815     return;
816   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end(), LoadInfoLess);
817   unsigned ClusterLength = 1;
818   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
819     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
820       ClusterLength = 1;
821       continue;
822     }
823
824     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
825     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
826     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
827         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
828
829       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
830             << SUb->NodeNum << ")\n");
831       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
832       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
833       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
834       // loads should have effectively the same inputs.
835       for (SUnit::const_succ_iterator
836              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
837         if (SI->getSUnit() == SUb)
838           continue;
839         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
840         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
841       }
842       ++ClusterLength;
843     }
844     else
845       ClusterLength = 1;
846   }
847 }
848
849 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
850 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
851   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
852   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
853   // Map each store chain to a set of dependent loads.
854   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
855   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
856     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
857     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
858       continue;
859     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
860     for (SUnit::const_pred_iterator
861            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
862       if (PI->isCtrl()) {
863         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
864         break;
865       }
866     }
867     // Check if this chain-like pred has been seen
868     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
869     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
870     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
871       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
872     if (Result.second)
873       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
874     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
875   }
876   // Iterate over the store chains.
877   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
878     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
879 }
880
881 //===----------------------------------------------------------------------===//
882 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
883 //===----------------------------------------------------------------------===//
884
885 namespace {
886 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
887 /// that may be fused by the processor into a single operation.
888 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
889   const TargetInstrInfo *TII;
890 public:
891   MacroFusion(const TargetInstrInfo *tii): TII(tii) {}
892
893   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
894 };
895 } // anonymous
896
897 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
898 /// fused operations.
899 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
900   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
901   MachineInstr *Branch = DAG->ExitSU.getInstr();
902   if (!Branch)
903     return;
904
905   for (unsigned Idx = DAG->SUnits.size(); Idx > 0;) {
906     SUnit *SU = &DAG->SUnits[--Idx];
907     if (!TII->shouldScheduleAdjacent(SU->getInstr(), Branch))
908       continue;
909
910     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
911     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
912     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
913     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
914     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
915     // hasn't been needed yet.
916     bool Success = DAG->addEdge(&DAG->ExitSU, SDep(SU, SDep::Cluster));
917     (void)Success;
918     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
919
920     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU->NodeNum << ")\n");
921     break;
922   }
923 }
924
925 //===----------------------------------------------------------------------===//
926 // CopyConstrain - DAG post-processing to encourage copy elimination.
927 //===----------------------------------------------------------------------===//
928
929 namespace {
930 /// \brief Post-process the DAG to create weak edges from all uses of a copy to
931 /// the one use that defines the copy's source vreg, most likely an induction
932 /// variable increment.
933 class CopyConstrain : public ScheduleDAGMutation {
934   // Transient state.
935   SlotIndex RegionBeginIdx;
936   // RegionEndIdx is the slot index of the last non-debug instruction in the
937   // scheduling region. So we may have RegionBeginIdx == RegionEndIdx.
938   SlotIndex RegionEndIdx;
939 public:
940   CopyConstrain(const TargetInstrInfo *, const TargetRegisterInfo *) {}
941
942   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
943
944 protected:
945   void constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG);
946 };
947 } // anonymous
948
949 /// constrainLocalCopy handles two possibilities:
950 /// 1) Local src:
951 /// I0:     = dst
952 /// I1: src = ...
953 /// I2:     = dst
954 /// I3: dst = src (copy)
955 /// (create pred->succ edges I0->I1, I2->I1)
956 ///
957 /// 2) Local copy:
958 /// I0: dst = src (copy)
959 /// I1:     = dst
960 /// I2: src = ...
961 /// I3:     = dst
962 /// (create pred->succ edges I1->I2, I3->I2)
963 ///
964 /// Although the MachineScheduler is currently constrained to single blocks,
965 /// this algorithm should handle extended blocks. An EBB is a set of
966 /// contiguously numbered blocks such that the previous block in the EBB is
967 /// always the single predecessor.
968 void CopyConstrain::constrainLocalCopy(SUnit *CopySU, ScheduleDAGMI *DAG) {
969   LiveIntervals *LIS = DAG->getLIS();
970   MachineInstr *Copy = CopySU->getInstr();
971
972   // Check for pure vreg copies.
973   unsigned SrcReg = Copy->getOperand(1).getReg();
974   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg))
975     return;
976
977   unsigned DstReg = Copy->getOperand(0).getReg();
978   if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg))
979     return;
980
981   // Check if either the dest or source is local. If it's live across a back
982   // edge, it's not local. Note that if both vregs are live across the back
983   // edge, we cannot successfully contrain the copy without cyclic scheduling.
984   unsigned LocalReg = DstReg;
985   unsigned GlobalReg = SrcReg;
986   LiveInterval *LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
987   if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx)) {
988     LocalReg = SrcReg;
989     GlobalReg = DstReg;
990     LocalLI = &LIS->getInterval(LocalReg);
991     if (!LocalLI->isLocal(RegionBeginIdx, RegionEndIdx))
992       return;
993   }
994   LiveInterval *GlobalLI = &LIS->getInterval(GlobalReg);
995
996   // Find the global segment after the start of the local LI.
997   LiveInterval::iterator GlobalSegment = GlobalLI->find(LocalLI->beginIndex());
998   // If GlobalLI does not overlap LocalLI->start, then a copy directly feeds a
999   // local live range. We could create edges from other global uses to the local
1000   // start, but the coalescer should have already eliminated these cases, so
1001   // don't bother dealing with it.
1002   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1003     return;
1004
1005   // If GlobalSegment is killed at the LocalLI->start, the call to find()
1006   // returned the next global segment. But if GlobalSegment overlaps with
1007   // LocalLI->start, then advance to the next segement. If a hole in GlobalLI
1008   // exists in LocalLI's vicinity, GlobalSegment will be the end of the hole.
1009   if (GlobalSegment->contains(LocalLI->beginIndex()))
1010     ++GlobalSegment;
1011
1012   if (GlobalSegment == GlobalLI->end())
1013     return;
1014
1015   // Check if GlobalLI contains a hole in the vicinity of LocalLI.
1016   if (GlobalSegment != GlobalLI->begin()) {
1017     // Two address defs have no hole.
1018     if (SlotIndex::isSameInstr(llvm::prior(GlobalSegment)->end,
1019                                GlobalSegment->start)) {
1020       return;
1021     }
1022     // If GlobalLI has a prior segment, it must be live into the EBB. Otherwise
1023     // it would be a disconnected component in the live range.
1024     assert(llvm::prior(GlobalSegment)->start < LocalLI->beginIndex() &&
1025            "Disconnected LRG within the scheduling region.");
1026   }
1027   MachineInstr *GlobalDef = LIS->getInstructionFromIndex(GlobalSegment->start);
1028   if (!GlobalDef)
1029     return;
1030
1031   SUnit *GlobalSU = DAG->getSUnit(GlobalDef);
1032   if (!GlobalSU)
1033     return;
1034
1035   // GlobalDef is the bottom of the GlobalLI hole. Open the hole by
1036   // constraining the uses of the last local def to precede GlobalDef.
1037   SmallVector<SUnit*,8> LocalUses;
1038   const VNInfo *LastLocalVN = LocalLI->getVNInfoBefore(LocalLI->endIndex());
1039   MachineInstr *LastLocalDef = LIS->getInstructionFromIndex(LastLocalVN->def);
1040   SUnit *LastLocalSU = DAG->getSUnit(LastLocalDef);
1041   for (SUnit::const_succ_iterator
1042          I = LastLocalSU->Succs.begin(), E = LastLocalSU->Succs.end();
1043        I != E; ++I) {
1044     if (I->getKind() != SDep::Data || I->getReg() != LocalReg)
1045       continue;
1046     if (I->getSUnit() == GlobalSU)
1047       continue;
1048     if (!DAG->canAddEdge(GlobalSU, I->getSUnit()))
1049       return;
1050     LocalUses.push_back(I->getSUnit());
1051   }
1052   // Open the top of the GlobalLI hole by constraining any earlier global uses
1053   // to precede the start of LocalLI.
1054   SmallVector<SUnit*,8> GlobalUses;
1055   MachineInstr *FirstLocalDef =
1056     LIS->getInstructionFromIndex(LocalLI->beginIndex());
1057   SUnit *FirstLocalSU = DAG->getSUnit(FirstLocalDef);
1058   for (SUnit::const_pred_iterator
1059          I = GlobalSU->Preds.begin(), E = GlobalSU->Preds.end(); I != E; ++I) {
1060     if (I->getKind() != SDep::Anti || I->getReg() != GlobalReg)
1061       continue;
1062     if (I->getSUnit() == FirstLocalSU)
1063       continue;
1064     if (!DAG->canAddEdge(FirstLocalSU, I->getSUnit()))
1065       return;
1066     GlobalUses.push_back(I->getSUnit());
1067   }
1068   DEBUG(dbgs() << "Constraining copy SU(" << CopySU->NodeNum << ")\n");
1069   // Add the weak edges.
1070   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1071          I = LocalUses.begin(), E = LocalUses.end(); I != E; ++I) {
1072     DEBUG(dbgs() << "  Local use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1073           << GlobalSU->NodeNum << ")\n");
1074     DAG->addEdge(GlobalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1075   }
1076   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
1077          I = GlobalUses.begin(), E = GlobalUses.end(); I != E; ++I) {
1078     DEBUG(dbgs() << "  Global use SU(" << (*I)->NodeNum << ") -> SU("
1079           << FirstLocalSU->NodeNum << ")\n");
1080     DAG->addEdge(FirstLocalSU, SDep(*I, SDep::Weak));
1081   }
1082 }
1083
1084 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create weak edges to encourage
1085 /// copy elimination.
1086 void CopyConstrain::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
1087   MachineBasicBlock::iterator FirstPos = nextIfDebug(DAG->begin(), DAG->end());
1088   if (FirstPos == DAG->end())
1089     return;
1090   RegionBeginIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(&*FirstPos);
1091   RegionEndIdx = DAG->getLIS()->getInstructionIndex(
1092     &*priorNonDebug(DAG->end(), DAG->begin()));
1093
1094   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
1095     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
1096     if (!SU->getInstr()->isCopy())
1097       continue;
1098
1099     constrainLocalCopy(SU, DAG);
1100   }
1101 }
1102
1103 //===----------------------------------------------------------------------===//
1104 // ConvergingScheduler - Implementation of the standard MachineSchedStrategy.
1105 //===----------------------------------------------------------------------===//
1106
1107 namespace {
1108 /// ConvergingScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
1109 /// the schedule.
1110 class ConvergingScheduler : public MachineSchedStrategy {
1111 public:
1112   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
1113   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
1114   enum CandReason {
1115     NoCand, PhysRegCopy, SingleExcess, SingleCritical, Cluster, Weak,
1116     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
1117     TopDepthReduce, TopPathReduce, SingleMax, MultiPressure, NextDefUse,
1118     NodeOrder};
1119
1120 #ifndef NDEBUG
1121   static const char *getReasonStr(ConvergingScheduler::CandReason Reason);
1122 #endif
1123
1124   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
1125   struct CandPolicy {
1126     bool ReduceLatency;
1127     unsigned ReduceResIdx;
1128     unsigned DemandResIdx;
1129
1130     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
1131   };
1132
1133   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
1134   struct SchedResourceDelta {
1135     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
1136     unsigned CritResources;
1137
1138     // Count critical resources from another region consumed by SU.
1139     unsigned DemandedResources;
1140
1141     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
1142
1143     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1144       return CritResources == RHS.CritResources
1145         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
1146     }
1147     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
1148       return !operator==(RHS);
1149     }
1150   };
1151
1152   /// Store the state used by ConvergingScheduler heuristics, required for the
1153   /// lifetime of one invocation of pickNode().
1154   struct SchedCandidate {
1155     CandPolicy Policy;
1156
1157     // The best SUnit candidate.
1158     SUnit *SU;
1159
1160     // The reason for this candidate.
1161     CandReason Reason;
1162
1163     // Register pressure values for the best candidate.
1164     RegPressureDelta RPDelta;
1165
1166     // Critical resource consumption of the best candidate.
1167     SchedResourceDelta ResDelta;
1168
1169     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
1170     : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand) {}
1171
1172     bool isValid() const { return SU; }
1173
1174     // Copy the status of another candidate without changing policy.
1175     void setBest(SchedCandidate &Best) {
1176       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
1177       SU = Best.SU;
1178       Reason = Best.Reason;
1179       RPDelta = Best.RPDelta;
1180       ResDelta = Best.ResDelta;
1181     }
1182
1183     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1184                            const TargetSchedModel *SchedModel);
1185   };
1186
1187   /// Summarize the unscheduled region.
1188   struct SchedRemainder {
1189     // Critical path through the DAG in expected latency.
1190     unsigned CriticalPath;
1191
1192     // Unscheduled resources
1193     SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
1194     // Critical resource for the unscheduled zone.
1195     unsigned CritResIdx;
1196     // Number of micro-ops left to schedule.
1197     unsigned RemainingMicroOps;
1198
1199     void reset() {
1200       CriticalPath = 0;
1201       RemainingCounts.clear();
1202       CritResIdx = 0;
1203       RemainingMicroOps = 0;
1204     }
1205
1206     SchedRemainder() { reset(); }
1207
1208     void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
1209
1210     unsigned getMaxRemainingCount(const TargetSchedModel *SchedModel) const {
1211       if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1212         return 0;
1213
1214       return std::max(
1215         RemainingMicroOps * SchedModel->getMicroOpFactor(),
1216         RemainingCounts[CritResIdx]);
1217     }
1218   };
1219
1220   /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
1221   /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
1222   /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
1223   struct SchedBoundary {
1224     ScheduleDAGMI *DAG;
1225     const TargetSchedModel *SchedModel;
1226     SchedRemainder *Rem;
1227
1228     ReadyQueue Available;
1229     ReadyQueue Pending;
1230     bool CheckPending;
1231
1232     // For heuristics, keep a list of the nodes that immediately depend on the
1233     // most recently scheduled node.
1234     SmallPtrSet<const SUnit*, 8> NextSUs;
1235
1236     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
1237
1238     unsigned CurrCycle;
1239     unsigned IssueCount;
1240
1241     /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
1242     unsigned MinReadyCycle;
1243
1244     // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
1245     unsigned ExpectedLatency;
1246
1247     // Resources used in the scheduled zone beyond this boundary.
1248     SmallVector<unsigned, 16> ResourceCounts;
1249
1250     // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
1251     unsigned CritResIdx;
1252
1253     // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
1254     bool IsResourceLimited;
1255
1256     unsigned ExpectedCount;
1257
1258 #ifndef NDEBUG
1259     // Remember the greatest min operand latency.
1260     unsigned MaxMinLatency;
1261 #endif
1262
1263     void reset() {
1264       // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1265       delete HazardRec;
1266
1267       Available.clear();
1268       Pending.clear();
1269       CheckPending = false;
1270       NextSUs.clear();
1271       HazardRec = 0;
1272       CurrCycle = 0;
1273       IssueCount = 0;
1274       MinReadyCycle = UINT_MAX;
1275       ExpectedLatency = 0;
1276       ResourceCounts.resize(1);
1277       assert(!ResourceCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1278       CritResIdx = 0;
1279       IsResourceLimited = false;
1280       ExpectedCount = 0;
1281 #ifndef NDEBUG
1282       MaxMinLatency = 0;
1283 #endif
1284       // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1285       ResourceCounts.resize(1);
1286     }
1287
1288     /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
1289     /// PendingFlag set.
1290     SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
1291       DAG(0), SchedModel(0), Rem(0), Available(ID, Name+".A"),
1292       Pending(ID << ConvergingScheduler::LogMaxQID, Name+".P"),
1293       HazardRec(0) {
1294       reset();
1295     }
1296
1297     ~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1298
1299     void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
1300               SchedRemainder *rem);
1301
1302     bool isTop() const {
1303       return Available.getID() == ConvergingScheduler::TopQID;
1304     }
1305
1306     unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
1307       if (isTop())
1308         return SU->getHeight();
1309       return SU->getDepth() + SU->Latency;
1310     }
1311
1312     unsigned getCriticalCount() const {
1313       return ResourceCounts[CritResIdx];
1314     }
1315
1316     bool checkHazard(SUnit *SU);
1317
1318     void setLatencyPolicy(CandPolicy &Policy);
1319
1320     void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
1321
1322     void bumpCycle();
1323
1324     void countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles);
1325
1326     void bumpNode(SUnit *SU);
1327
1328     void releasePending();
1329
1330     void removeReady(SUnit *SU);
1331
1332     SUnit *pickOnlyChoice();
1333   };
1334
1335 private:
1336   ScheduleDAGMI *DAG;
1337   const TargetSchedModel *SchedModel;
1338   const TargetRegisterInfo *TRI;
1339
1340   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1341   SchedRemainder Rem;
1342   SchedBoundary Top;
1343   SchedBoundary Bot;
1344
1345 public:
1346   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
1347   enum {
1348     TopQID = 1,
1349     BotQID = 2,
1350     LogMaxQID = 2
1351   };
1352
1353   ConvergingScheduler():
1354     DAG(0), SchedModel(0), TRI(0), Top(TopQID, "TopQ"), Bot(BotQID, "BotQ") {}
1355
1356   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1357
1358   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1359
1360   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1361
1362   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU);
1363
1364   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU);
1365
1366   virtual void registerRoots();
1367
1368 protected:
1369   void balanceZones(
1370     ConvergingScheduler::SchedBoundary &CriticalZone,
1371     ConvergingScheduler::SchedCandidate &CriticalCand,
1372     ConvergingScheduler::SchedBoundary &OppositeZone,
1373     ConvergingScheduler::SchedCandidate &OppositeCand);
1374
1375   void checkResourceLimits(ConvergingScheduler::SchedCandidate &TopCand,
1376                            ConvergingScheduler::SchedCandidate &BotCand);
1377
1378   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1379                     SchedCandidate &TryCand,
1380                     SchedBoundary &Zone,
1381                     const RegPressureTracker &RPTracker,
1382                     RegPressureTracker &TempTracker);
1383
1384   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
1385
1386   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1387                          const RegPressureTracker &RPTracker,
1388                          SchedCandidate &Candidate);
1389
1390   void reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop);
1391
1392 #ifndef NDEBUG
1393   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
1394 #endif
1395 };
1396 } // namespace
1397
1398 void ConvergingScheduler::SchedRemainder::
1399 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1400   reset();
1401   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1402     return;
1403   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1404   for (std::vector<SUnit>::iterator
1405          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1406     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1407     RemainingMicroOps += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC);
1408     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1409            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1410            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1411       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1412       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1413       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1414     }
1415   }
1416   for (unsigned PIdx = 0, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1417        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1418     if ((int)(RemainingCounts[PIdx] - RemainingCounts[CritResIdx])
1419         >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1420       CritResIdx = PIdx;
1421     }
1422   }
1423 }
1424
1425 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::
1426 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1427   reset();
1428   DAG = dag;
1429   SchedModel = smodel;
1430   Rem = rem;
1431   if (SchedModel->hasInstrSchedModel())
1432     ResourceCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1433 }
1434
1435 void ConvergingScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
1436   DAG = dag;
1437   SchedModel = DAG->getSchedModel();
1438   TRI = DAG->TRI;
1439
1440   Rem.init(DAG, SchedModel);
1441   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1442   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1443
1444   // Initialize resource counts.
1445
1446   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
1447   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
1448   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
1449   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
1450   Top.HazardRec = TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1451   Bot.HazardRec = TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1452
1453   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
1454          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
1455 }
1456
1457 void ConvergingScheduler::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1458   if (SU->isScheduled)
1459     return;
1460
1461   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1462        I != E; ++I) {
1463     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1464     unsigned MinLatency = I->getMinLatency();
1465 #ifndef NDEBUG
1466     Top.MaxMinLatency = std::max(MinLatency, Top.MaxMinLatency);
1467 #endif
1468     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + MinLatency)
1469       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + MinLatency;
1470   }
1471   Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1472 }
1473
1474 void ConvergingScheduler::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1475   if (SU->isScheduled)
1476     return;
1477
1478   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1479
1480   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1481        I != E; ++I) {
1482     if (I->isWeak())
1483       continue;
1484     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1485     unsigned MinLatency = I->getMinLatency();
1486 #ifndef NDEBUG
1487     Bot.MaxMinLatency = std::max(MinLatency, Bot.MaxMinLatency);
1488 #endif
1489     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + MinLatency)
1490       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + MinLatency;
1491   }
1492   Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1493 }
1494
1495 void ConvergingScheduler::registerRoots() {
1496   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
1497   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
1498   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
1499          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
1500     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
1501       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
1502   }
1503   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
1504 }
1505
1506 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1507 ///
1508 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1509 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1510 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1511 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1512 ///
1513 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1514 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1515 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1516 /// can dispatch per cycle.
1517 ///
1518 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1519 bool ConvergingScheduler::SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1520   if (HazardRec->isEnabled())
1521     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1522
1523   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1524   if ((IssueCount > 0) && (IssueCount + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1525     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1526           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1527     return true;
1528   }
1529   return false;
1530 }
1531
1532 /// Compute the remaining latency to determine whether ILP should be increased.
1533 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::setLatencyPolicy(CandPolicy &Policy) {
1534   // FIXME: compile time. In all, we visit four queues here one we should only
1535   // need to visit the one that was last popped if we cache the result.
1536   unsigned RemLatency = 0;
1537   for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(), E = Available.end();
1538        I != E; ++I) {
1539     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1540     DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
1541           << " RemLatency SU(" << (*I)->NodeNum << ") " << L << '\n');
1542     if (L > RemLatency)
1543       RemLatency = L;
1544   }
1545   for (ReadyQueue::iterator I = Pending.begin(), E = Pending.end();
1546        I != E; ++I) {
1547     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1548     if (L > RemLatency)
1549       RemLatency = L;
1550   }
1551   unsigned CriticalPathLimit = Rem->CriticalPath + SchedModel->getILPWindow();
1552   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
1553         << " ExpectedLatency " << ExpectedLatency
1554         << " CP Limit " << CriticalPathLimit << '\n');
1555   if (RemLatency + ExpectedLatency >= CriticalPathLimit
1556       && RemLatency > Rem->getMaxRemainingCount(SchedModel)) {
1557     Policy.ReduceLatency = true;
1558     DEBUG(dbgs() << "  Increase ILP: " << Available.getName() << '\n');
1559   }
1560 }
1561
1562 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU,
1563                                                      unsigned ReadyCycle) {
1564
1565   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1566     MinReadyCycle = ReadyCycle;
1567
1568   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
1569   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
1570   if (ReadyCycle > CurrCycle || checkHazard(SU))
1571     Pending.push(SU);
1572   else
1573     Available.push(SU);
1574
1575   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
1576   NextSUs.insert(SU);
1577 }
1578
1579 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
1580 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::bumpCycle() {
1581   unsigned Width = SchedModel->getIssueWidth();
1582   IssueCount = (IssueCount <= Width) ? 0 : IssueCount - Width;
1583
1584   unsigned NextCycle = CurrCycle + 1;
1585   assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
1586   if (MinReadyCycle > NextCycle) {
1587     IssueCount = 0;
1588     NextCycle = MinReadyCycle;
1589   }
1590
1591   if (!HazardRec->isEnabled()) {
1592     // Bypass HazardRec virtual calls.
1593     CurrCycle = NextCycle;
1594   }
1595   else {
1596     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
1597     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
1598       if (isTop())
1599         HazardRec->AdvanceCycle();
1600       else
1601         HazardRec->RecedeCycle();
1602     }
1603   }
1604   CheckPending = true;
1605   IsResourceLimited = getCriticalCount() > std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1606
1607   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
1608         << " Cycle: " << CurrCycle << '\n');
1609 }
1610
1611 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
1612 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::countResource(unsigned PIdx,
1613                                                        unsigned Cycles) {
1614   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1615   DEBUG(dbgs() << "  " << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name
1616         << " +(" << Cycles << "x" << Factor
1617         << ") / " << SchedModel->getLatencyFactor() << '\n');
1618
1619   unsigned Count = Factor * Cycles;
1620   ResourceCounts[PIdx] += Count;
1621   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
1622   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
1623
1624   // Check if this resource exceeds the current critical resource by a full
1625   // cycle. If so, it becomes the critical resource.
1626   if ((int)(ResourceCounts[PIdx] - ResourceCounts[CritResIdx])
1627       >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1628     CritResIdx = PIdx;
1629     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
1630           << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name << " x"
1631           << ResourceCounts[PIdx] << '\n');
1632   }
1633 }
1634
1635 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
1636 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
1637   // Update the reservation table.
1638   if (HazardRec->isEnabled()) {
1639     if (!isTop() && SU->isCall) {
1640       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
1641       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
1642       HazardRec->Reset();
1643     }
1644     HazardRec->EmitInstruction(SU);
1645   }
1646   // Update resource counts and critical resource.
1647   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1648     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1649     Rem->RemainingMicroOps -= SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr(), SC);
1650     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1651            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1652            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1653       countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles);
1654     }
1655   }
1656   if (isTop()) {
1657     if (SU->getDepth() > ExpectedLatency)
1658       ExpectedLatency = SU->getDepth();
1659   }
1660   else {
1661     if (SU->getHeight() > ExpectedLatency)
1662       ExpectedLatency = SU->getHeight();
1663   }
1664
1665   IsResourceLimited = getCriticalCount() > std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1666
1667   // Check the instruction group dispatch limit.
1668   // TODO: Check if this SU must end a dispatch group.
1669   IssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1670
1671   // checkHazard prevents scheduling multiple instructions per cycle that exceed
1672   // issue width. However, we commonly reach the maximum. In this case
1673   // opportunistically bump the cycle to avoid uselessly checking everything in
1674   // the readyQ. Furthermore, a single instruction may produce more than one
1675   // cycle's worth of micro-ops.
1676   if (IssueCount >= SchedModel->getIssueWidth()) {
1677     DEBUG(dbgs() << "  *** Max instrs at cycle " << CurrCycle << '\n');
1678     bumpCycle();
1679   }
1680 }
1681
1682 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
1683 /// visible to heuristics.
1684 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::releasePending() {
1685   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
1686   if (Available.empty())
1687     MinReadyCycle = UINT_MAX;
1688
1689   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
1690   // so, add them to the available queue.
1691   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
1692     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
1693     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
1694
1695     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1696       MinReadyCycle = ReadyCycle;
1697
1698     if (ReadyCycle > CurrCycle)
1699       continue;
1700
1701     if (checkHazard(SU))
1702       continue;
1703
1704     Available.push(SU);
1705     Pending.remove(Pending.begin()+i);
1706     --i; --e;
1707   }
1708   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
1709   CheckPending = false;
1710 }
1711
1712 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
1713 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
1714   if (Available.isInQueue(SU))
1715     Available.remove(Available.find(SU));
1716   else {
1717     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
1718     Pending.remove(Pending.find(SU));
1719   }
1720 }
1721
1722 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
1723 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
1724 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
1725 SUnit *ConvergingScheduler::SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
1726   if (CheckPending)
1727     releasePending();
1728
1729   if (IssueCount > 0) {
1730     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
1731     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
1732       if (checkHazard(*I)) {
1733         Pending.push(*I);
1734         I = Available.remove(I);
1735         continue;
1736       }
1737       ++I;
1738     }
1739   }
1740   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
1741     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxMinLatency) &&
1742            "permanent hazard"); (void)i;
1743     bumpCycle();
1744     releasePending();
1745   }
1746   if (Available.size() == 1)
1747     return *Available.begin();
1748   return NULL;
1749 }
1750
1751 /// Record the candidate policy for opposite zones with different critical
1752 /// resources.
1753 ///
1754 /// If the CriticalZone is latency limited, don't force a policy for the
1755 /// candidates here. Instead, setLatencyPolicy sets ReduceLatency if needed.
1756 void ConvergingScheduler::balanceZones(
1757   ConvergingScheduler::SchedBoundary &CriticalZone,
1758   ConvergingScheduler::SchedCandidate &CriticalCand,
1759   ConvergingScheduler::SchedBoundary &OppositeZone,
1760   ConvergingScheduler::SchedCandidate &OppositeCand) {
1761
1762   if (!CriticalZone.IsResourceLimited)
1763     return;
1764   assert(SchedModel->hasInstrSchedModel() && "required schedmodel");
1765
1766   SchedRemainder *Rem = CriticalZone.Rem;
1767
1768   // If the critical zone is overconsuming a resource relative to the
1769   // remainder, try to reduce it.
1770   unsigned RemainingCritCount =
1771     Rem->RemainingCounts[CriticalZone.CritResIdx];
1772   if ((int)(Rem->getMaxRemainingCount(SchedModel) - RemainingCritCount)
1773       > (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1774     CriticalCand.Policy.ReduceResIdx = CriticalZone.CritResIdx;
1775     DEBUG(dbgs() << "  Balance " << CriticalZone.Available.getName()
1776           << " reduce "
1777           << SchedModel->getProcResource(CriticalZone.CritResIdx)->Name
1778           << '\n');
1779   }
1780   // If the other zone is underconsuming a resource relative to the full zone,
1781   // try to increase it.
1782   unsigned OppositeCount =
1783     OppositeZone.ResourceCounts[CriticalZone.CritResIdx];
1784   if ((int)(OppositeZone.ExpectedCount - OppositeCount)
1785       > (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1786     OppositeCand.Policy.DemandResIdx = CriticalZone.CritResIdx;
1787     DEBUG(dbgs() << "  Balance " << OppositeZone.Available.getName()
1788           << " demand "
1789           << SchedModel->getProcResource(OppositeZone.CritResIdx)->Name
1790           << '\n');
1791   }
1792 }
1793
1794 /// Determine if the scheduled zones exceed resource limits or critical path and
1795 /// set each candidate's ReduceHeight policy accordingly.
1796 void ConvergingScheduler::checkResourceLimits(
1797   ConvergingScheduler::SchedCandidate &TopCand,
1798   ConvergingScheduler::SchedCandidate &BotCand) {
1799
1800   // Set ReduceLatency to true if needed.
1801   Bot.setLatencyPolicy(BotCand.Policy);
1802   Top.setLatencyPolicy(TopCand.Policy);
1803
1804   // Handle resource-limited regions.
1805   if (Top.IsResourceLimited && Bot.IsResourceLimited
1806       && Top.CritResIdx == Bot.CritResIdx) {
1807     // If the scheduled critical resource in both zones is no longer the
1808     // critical remaining resource, attempt to reduce resource height both ways.
1809     if (Top.CritResIdx != Rem.CritResIdx) {
1810       TopCand.Policy.ReduceResIdx = Top.CritResIdx;
1811       BotCand.Policy.ReduceResIdx = Bot.CritResIdx;
1812       DEBUG(dbgs() << "  Reduce scheduled "
1813             << SchedModel->getProcResource(Top.CritResIdx)->Name << '\n');
1814     }
1815     return;
1816   }
1817   // Handle latency-limited regions.
1818   if (!Top.IsResourceLimited && !Bot.IsResourceLimited) {
1819     // If the total scheduled expected latency exceeds the region's critical
1820     // path then reduce latency both ways.
1821     //
1822     // Just because a zone is not resource limited does not mean it is latency
1823     // limited. Unbuffered resource, such as max micro-ops may cause CurrCycle
1824     // to exceed expected latency.
1825     if ((Top.ExpectedLatency + Bot.ExpectedLatency >= Rem.CriticalPath)
1826         && (Rem.CriticalPath > Top.CurrCycle + Bot.CurrCycle)) {
1827       TopCand.Policy.ReduceLatency = true;
1828       BotCand.Policy.ReduceLatency = true;
1829       DEBUG(dbgs() << "  Reduce scheduled latency " << Top.ExpectedLatency
1830             << " + " << Bot.ExpectedLatency << '\n');
1831     }
1832     return;
1833   }
1834   // The critical resource is different in each zone, so request balancing.
1835
1836   // Compute the cost of each zone.
1837   Top.ExpectedCount = std::max(Top.ExpectedLatency, Top.CurrCycle);
1838   Top.ExpectedCount = std::max(
1839     Top.getCriticalCount(),
1840     Top.ExpectedCount * SchedModel->getLatencyFactor());
1841   Bot.ExpectedCount = std::max(Bot.ExpectedLatency, Bot.CurrCycle);
1842   Bot.ExpectedCount = std::max(
1843     Bot.getCriticalCount(),
1844     Bot.ExpectedCount * SchedModel->getLatencyFactor());
1845
1846   balanceZones(Top, TopCand, Bot, BotCand);
1847   balanceZones(Bot, BotCand, Top, TopCand);
1848 }
1849
1850 void ConvergingScheduler::SchedCandidate::
1851 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1852                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
1853   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
1854     return;
1855
1856   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1857   for (TargetSchedModel::ProcResIter
1858          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1859          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1860     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
1861       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
1862     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
1863       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
1864   }
1865 }
1866
1867 /// Return true if this heuristic determines order.
1868 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
1869                     ConvergingScheduler::SchedCandidate &TryCand,
1870                     ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1871                     ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1872   if (TryVal < CandVal) {
1873     TryCand.Reason = Reason;
1874     return true;
1875   }
1876   if (TryVal > CandVal) {
1877     if (Cand.Reason > Reason)
1878       Cand.Reason = Reason;
1879     return true;
1880   }
1881   return false;
1882 }
1883
1884 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
1885                        ConvergingScheduler::SchedCandidate &TryCand,
1886                        ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1887                        ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1888   if (TryVal > CandVal) {
1889     TryCand.Reason = Reason;
1890     return true;
1891   }
1892   if (TryVal < CandVal) {
1893     if (Cand.Reason > Reason)
1894       Cand.Reason = Reason;
1895     return true;
1896   }
1897   return false;
1898 }
1899
1900 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
1901   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
1902 }
1903
1904 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
1905 /// their physreg def/use.
1906 ///
1907 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
1908 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
1909 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
1910 /// regalloc has support for parallel copies.
1911 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
1912   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
1913   if (!MI->isCopy())
1914     return 0;
1915
1916   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
1917   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
1918   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
1919   // schedule the copy.
1920   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
1921         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
1922     return 1;
1923   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
1924   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
1925   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
1926   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
1927         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
1928     return AtBoundary ? -1 : 1;
1929   return 0;
1930 }
1931
1932 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
1933 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
1934 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
1935 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
1936 /// statistically analyze.
1937 ///
1938 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
1939 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
1940 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
1941 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
1942 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
1943 void ConvergingScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1944                                        SchedCandidate &TryCand,
1945                                        SchedBoundary &Zone,
1946                                        const RegPressureTracker &RPTracker,
1947                                        RegPressureTracker &TempTracker) {
1948
1949   // Always initialize TryCand's RPDelta.
1950   TempTracker.getMaxPressureDelta(TryCand.SU->getInstr(), TryCand.RPDelta,
1951                                   DAG->getRegionCriticalPSets(),
1952                                   DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
1953
1954   // Initialize the candidate if needed.
1955   if (!Cand.isValid()) {
1956     TryCand.Reason = NodeOrder;
1957     return;
1958   }
1959
1960   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
1961                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
1962                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
1963     return;
1964
1965   // Avoid exceeding the target's limit.
1966   if (tryLess(TryCand.RPDelta.Excess.UnitIncrease,
1967               Cand.RPDelta.Excess.UnitIncrease, TryCand, Cand, SingleExcess))
1968     return;
1969   if (Cand.Reason == SingleExcess)
1970     Cand.Reason = MultiPressure;
1971
1972   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1973   if (tryLess(TryCand.RPDelta.CriticalMax.UnitIncrease,
1974               Cand.RPDelta.CriticalMax.UnitIncrease,
1975               TryCand, Cand, SingleCritical))
1976     return;
1977   if (Cand.Reason == SingleCritical)
1978     Cand.Reason = MultiPressure;
1979
1980   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
1981   // optimizations which may reduce resource requirements.
1982   //
1983   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
1984   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
1985   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
1986   const SUnit *NextClusterSU =
1987     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
1988   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
1989                  TryCand, Cand, Cluster))
1990     return;
1991
1992   // Weak edges are for clustering and other constraints.
1993   //
1994   // Deferring TryCand here does not change Cand's reason. This is good in the
1995   // sense that a bad candidate shouldn't affect a previous candidate's
1996   // goodness, but bad in that it is assymetric and depends on queue order.
1997   CandReason OrigReason = Cand.Reason;
1998   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
1999               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
2000               TryCand, Cand, Weak)) {
2001     Cand.Reason = OrigReason;
2002     return;
2003   }
2004   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
2005   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2006   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
2007               TryCand, Cand, ResourceReduce))
2008     return;
2009   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
2010                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
2011                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
2012     return;
2013
2014   // Avoid serializing long latency dependence chains.
2015   if (Cand.Policy.ReduceLatency) {
2016     if (Zone.isTop()) {
2017       if (Cand.SU->getDepth() * SchedModel->getLatencyFactor()
2018           > Zone.ExpectedCount) {
2019         if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2020                     TryCand, Cand, TopDepthReduce))
2021           return;
2022       }
2023       if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2024                      TryCand, Cand, TopPathReduce))
2025         return;
2026     }
2027     else {
2028       if (Cand.SU->getHeight() * SchedModel->getLatencyFactor()
2029           > Zone.ExpectedCount) {
2030         if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
2031                     TryCand, Cand, BotHeightReduce))
2032           return;
2033       }
2034       if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
2035                      TryCand, Cand, BotPathReduce))
2036         return;
2037     }
2038   }
2039
2040   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2041   if (tryLess(TryCand.RPDelta.CurrentMax.UnitIncrease,
2042               Cand.RPDelta.CurrentMax.UnitIncrease, TryCand, Cand, SingleMax))
2043     return;
2044   if (Cand.Reason == SingleMax)
2045     Cand.Reason = MultiPressure;
2046
2047   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
2048   // nice pressure avoidance strategy that also conserves the processor's
2049   // register renaming resources and keeps the machine code readable.
2050   if (tryGreater(Zone.NextSUs.count(TryCand.SU), Zone.NextSUs.count(Cand.SU),
2051                  TryCand, Cand, NextDefUse))
2052     return;
2053
2054   // Fall through to original instruction order.
2055   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
2056       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
2057     TryCand.Reason = NodeOrder;
2058   }
2059 }
2060
2061 /// pickNodeFromQueue helper that returns true if the LHS reg pressure effect is
2062 /// more desirable than RHS from scheduling standpoint.
2063 static bool compareRPDelta(const RegPressureDelta &LHS,
2064                            const RegPressureDelta &RHS) {
2065   // Compare each component of pressure in decreasing order of importance
2066   // without checking if any are valid. Invalid PressureElements are assumed to
2067   // have UnitIncrease==0, so are neutral.
2068
2069   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2070   if (LHS.Excess.UnitIncrease != RHS.Excess.UnitIncrease) {
2071     DEBUG(dbgs() << "  RP excess top - bot: "
2072           << (LHS.Excess.UnitIncrease - RHS.Excess.UnitIncrease) << '\n');
2073     return LHS.Excess.UnitIncrease < RHS.Excess.UnitIncrease;
2074   }
2075   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
2076   if (LHS.CriticalMax.UnitIncrease != RHS.CriticalMax.UnitIncrease) {
2077     DEBUG(dbgs() << "  RP critical top - bot: "
2078           << (LHS.CriticalMax.UnitIncrease - RHS.CriticalMax.UnitIncrease)
2079           << '\n');
2080     return LHS.CriticalMax.UnitIncrease < RHS.CriticalMax.UnitIncrease;
2081   }
2082   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
2083   if (LHS.CurrentMax.UnitIncrease != RHS.CurrentMax.UnitIncrease) {
2084     DEBUG(dbgs() << "  RP current top - bot: "
2085           << (LHS.CurrentMax.UnitIncrease - RHS.CurrentMax.UnitIncrease)
2086           << '\n');
2087     return LHS.CurrentMax.UnitIncrease < RHS.CurrentMax.UnitIncrease;
2088   }
2089   return false;
2090 }
2091
2092 #ifndef NDEBUG
2093 const char *ConvergingScheduler::getReasonStr(
2094   ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
2095   switch (Reason) {
2096   case NoCand:         return "NOCAND    ";
2097   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
2098   case SingleExcess:   return "REG-EXCESS";
2099   case SingleCritical: return "REG-CRIT  ";
2100   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
2101   case Weak:           return "WEAK      ";
2102   case SingleMax:      return "REG-MAX   ";
2103   case MultiPressure:  return "REG-MULTI ";
2104   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
2105   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
2106   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
2107   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
2108   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
2109   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
2110   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
2111   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
2112   };
2113   llvm_unreachable("Unknown reason!");
2114 }
2115
2116 void ConvergingScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
2117   PressureElement P;
2118   unsigned ResIdx = 0;
2119   unsigned Latency = 0;
2120   switch (Cand.Reason) {
2121   default:
2122     break;
2123   case SingleExcess:
2124     P = Cand.RPDelta.Excess;
2125     break;
2126   case SingleCritical:
2127     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
2128     break;
2129   case SingleMax:
2130     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
2131     break;
2132   case ResourceReduce:
2133     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
2134     break;
2135   case ResourceDemand:
2136     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
2137     break;
2138   case TopDepthReduce:
2139     Latency = Cand.SU->getDepth();
2140     break;
2141   case TopPathReduce:
2142     Latency = Cand.SU->getHeight();
2143     break;
2144   case BotHeightReduce:
2145     Latency = Cand.SU->getHeight();
2146     break;
2147   case BotPathReduce:
2148     Latency = Cand.SU->getDepth();
2149     break;
2150   }
2151   dbgs() << "  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
2152   if (P.isValid())
2153     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.PSetID)
2154            << ":" << P.UnitIncrease << " ";
2155   else
2156     dbgs() << "      ";
2157   if (ResIdx)
2158     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
2159   else
2160     dbgs() << "         ";
2161   if (Latency)
2162     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
2163   else
2164     dbgs() << "          ";
2165   dbgs() << '\n';
2166 }
2167 #endif
2168
2169 /// Pick the best candidate from the top queue.
2170 ///
2171 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
2172 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
2173 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
2174 void ConvergingScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
2175                                             const RegPressureTracker &RPTracker,
2176                                             SchedCandidate &Cand) {
2177   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
2178
2179   DEBUG(Q.dump());
2180
2181   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
2182   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
2183
2184   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
2185
2186     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
2187     TryCand.SU = *I;
2188     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
2189     if (TryCand.Reason != NoCand) {
2190       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
2191       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
2192         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
2193       Cand.setBest(TryCand);
2194       DEBUG(traceCandidate(Cand));
2195     }
2196   }
2197 }
2198
2199 static void tracePick(const ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
2200                       bool IsTop) {
2201   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top " : "Bot ")
2202         << ConvergingScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
2203 }
2204
2205 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2206 SUnit *ConvergingScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2207   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2208   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2209   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2210     IsTopNode = false;
2211     DEBUG(dbgs() << "Pick Top NOCAND\n");
2212     return SU;
2213   }
2214   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2215     IsTopNode = true;
2216     DEBUG(dbgs() << "Pick Bot NOCAND\n");
2217     return SU;
2218   }
2219   CandPolicy NoPolicy;
2220   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2221   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2222   checkResourceLimits(TopCand, BotCand);
2223
2224   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2225   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2226   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2227
2228   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2229   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2230   //
2231   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2232   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2233   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2234   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2235   if (BotCand.Reason == SingleExcess || BotCand.Reason == SingleCritical) {
2236     IsTopNode = false;
2237     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2238     return BotCand.SU;
2239   }
2240   // Check if the top Q has a better candidate.
2241   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2242   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2243
2244   // If either Q has a single candidate that minimizes pressure above the
2245   // original region's pressure pick it.
2246   if (TopCand.Reason <= SingleMax || BotCand.Reason <= SingleMax) {
2247     if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2248       IsTopNode = true;
2249       tracePick(TopCand, IsTopNode);
2250       return TopCand.SU;
2251     }
2252     IsTopNode = false;
2253     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2254     return BotCand.SU;
2255   }
2256   // Check for a salient pressure difference and pick the best from either side.
2257   if (compareRPDelta(TopCand.RPDelta, BotCand.RPDelta)) {
2258     IsTopNode = true;
2259     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2260     return TopCand.SU;
2261   }
2262   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2263   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2264     IsTopNode = true;
2265     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2266     return TopCand.SU;
2267   }
2268   IsTopNode = false;
2269   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2270   return BotCand.SU;
2271 }
2272
2273 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2274 SUnit *ConvergingScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2275   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2276     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2277            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2278     return NULL;
2279   }
2280   SUnit *SU;
2281   do {
2282     if (ForceTopDown) {
2283       SU = Top.pickOnlyChoice();
2284       if (!SU) {
2285         CandPolicy NoPolicy;
2286         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2287         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2288         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2289         SU = TopCand.SU;
2290       }
2291       IsTopNode = true;
2292     }
2293     else if (ForceBottomUp) {
2294       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2295       if (!SU) {
2296         CandPolicy NoPolicy;
2297         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2298         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2299         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2300         SU = BotCand.SU;
2301       }
2302       IsTopNode = false;
2303     }
2304     else {
2305       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2306     }
2307   } while (SU->isScheduled);
2308
2309   if (SU->isTopReady())
2310     Top.removeReady(SU);
2311   if (SU->isBottomReady())
2312     Bot.removeReady(SU);
2313
2314   DEBUG(dbgs() << "Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ") " << *SU->getInstr());
2315   return SU;
2316 }
2317
2318 void ConvergingScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2319
2320   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2321   if (!isTop)
2322     ++InsertPos;
2323   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2324
2325   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2326   // them just above the scheduled instruction.
2327   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2328        I != E; ++I) {
2329     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2330       continue;
2331     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2332     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2333       continue;
2334     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2335     if (!Copy->isCopy())
2336       continue;
2337     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2338           I->getSUnit()->dump(DAG));
2339     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2340   }
2341 }
2342
2343 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2344 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2345 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2346 ///
2347 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2348 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2349 void ConvergingScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2350   if (IsTopNode) {
2351     SU->TopReadyCycle = Top.CurrCycle;
2352     Top.bumpNode(SU);
2353     if (SU->hasPhysRegUses)
2354       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2355   }
2356   else {
2357     SU->BotReadyCycle = Bot.CurrCycle;
2358     Bot.bumpNode(SU);
2359     if (SU->hasPhysRegDefs)
2360       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2361   }
2362 }
2363
2364 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2365 /// default scheduler if the target does not set a default.
2366 static ScheduleDAGInstrs *createConvergingSched(MachineSchedContext *C) {
2367   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
2368          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2369   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new ConvergingScheduler());
2370   // Register DAG post-processors.
2371   //
2372   // FIXME: extend the mutation API to allow earlier mutations to instantiate
2373   // data and pass it to later mutations. Have a single mutation that gathers
2374   // the interesting nodes in one pass.
2375   if (EnableCopyConstrain)
2376     DAG->addMutation(new CopyConstrain(DAG->TII, DAG->TRI));
2377   if (EnableLoadCluster)
2378     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2379   if (EnableMacroFusion)
2380     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2381   return DAG;
2382 }
2383 static MachineSchedRegistry
2384 ConvergingSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2385                         createConvergingSched);
2386
2387 //===----------------------------------------------------------------------===//
2388 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2389 //===----------------------------------------------------------------------===//
2390
2391 namespace {
2392 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2393 struct ILPOrder {
2394   const SchedDFSResult *DFSResult;
2395   const BitVector *ScheduledTrees;
2396   bool MaximizeILP;
2397
2398   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2399
2400   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2401   ///
2402   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2403   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2404     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2405     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2406     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2407       // Unscheduled trees have lower priority.
2408       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2409         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2410
2411       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2412       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2413           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2414         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2415           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2416       }
2417     }
2418     if (MaximizeILP)
2419       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2420     else
2421       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2422   }
2423 };
2424
2425 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2426 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2427   /// In case all subtrees are eventually connected to a common root through
2428   /// data dependence (e.g. reduction), place an upper limit on their size.
2429   ///
2430   /// FIXME: A subtree limit is generally good, but in the situation commented
2431   /// above, where multiple similar subtrees feed a common root, we should
2432   /// only split at a point where the resulting subtrees will be balanced.
2433   /// (a motivating test case must be found).
2434   static const unsigned SubtreeLimit = 16;
2435
2436   ScheduleDAGMI *DAG;
2437   ILPOrder Cmp;
2438
2439   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2440 public:
2441   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2442
2443   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2444     DAG = dag;
2445     DAG->computeDFSResult();
2446     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2447     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2448     ReadyQ.clear();
2449   }
2450
2451   virtual void registerRoots() {
2452     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2453     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2454   }
2455
2456   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2457   /// -----------------------------------------
2458
2459   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
2460   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2461     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
2462     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2463     SUnit *SU = ReadyQ.back();
2464     ReadyQ.pop_back();
2465     IsTopNode = false;
2466     DEBUG(dbgs() << "Pick node " << "SU(" << SU->NodeNum << ") "
2467           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
2468           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
2469           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
2470             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n'
2471           << "Scheduling " << *SU->getInstr());
2472     return SU;
2473   }
2474
2475   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
2476   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
2477     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2478   }
2479
2480   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
2481   /// DFSResults, and resort the priority Q.
2482   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2483     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
2484   }
2485
2486   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
2487
2488   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2489     ReadyQ.push_back(SU);
2490     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2491   }
2492 };
2493 } // namespace
2494
2495 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
2496   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
2497 }
2498 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
2499   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
2500 }
2501 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
2502   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
2503 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
2504   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
2505
2506 //===----------------------------------------------------------------------===//
2507 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
2508 //===----------------------------------------------------------------------===//
2509
2510 #ifndef NDEBUG
2511 namespace {
2512 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
2513 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
2514 template<bool IsReverse>
2515 struct SUnitOrder {
2516   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
2517     if (IsReverse)
2518       return A->NodeNum > B->NodeNum;
2519     else
2520       return A->NodeNum < B->NodeNum;
2521   }
2522 };
2523
2524 /// Reorder instructions as much as possible.
2525 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
2526   bool IsAlternating;
2527   bool IsTopDown;
2528
2529   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
2530   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
2531   // instructions to be scheduled first.
2532   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
2533     TopQ;
2534   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
2535   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
2536     BottomQ;
2537 public:
2538   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
2539     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
2540
2541   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
2542     TopQ.clear();
2543     BottomQ.clear();
2544   }
2545
2546   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2547   /// -----------------------------------------
2548
2549   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2550     SUnit *SU;
2551     if (IsTopDown) {
2552       do {
2553         if (TopQ.empty()) return NULL;
2554         SU = TopQ.top();
2555         TopQ.pop();
2556       } while (SU->isScheduled);
2557       IsTopNode = true;
2558     }
2559     else {
2560       do {
2561         if (BottomQ.empty()) return NULL;
2562         SU = BottomQ.top();
2563         BottomQ.pop();
2564       } while (SU->isScheduled);
2565       IsTopNode = false;
2566     }
2567     if (IsAlternating)
2568       IsTopDown = !IsTopDown;
2569     return SU;
2570   }
2571
2572   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
2573
2574   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
2575     TopQ.push(SU);
2576   }
2577   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2578     BottomQ.push(SU);
2579   }
2580 };
2581 } // namespace
2582
2583 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
2584   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
2585   bool TopDown = !ForceBottomUp;
2586   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
2587          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2588   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
2589 }
2590 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
2591   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
2592   createInstructionShuffler);
2593 #endif // !NDEBUG
2594
2595 //===----------------------------------------------------------------------===//
2596 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
2597 //===----------------------------------------------------------------------===//
2598
2599 #ifndef NDEBUG
2600 namespace llvm {
2601
2602 template<> struct GraphTraits<
2603   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
2604
2605 template<>
2606 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
2607
2608   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
2609
2610   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
2611     return G->MF.getName();
2612   }
2613
2614   static bool renderGraphFromBottomUp() {
2615     return true;
2616   }
2617
2618   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
2619     return (Node->NumPreds > 10 || Node->NumSuccs > 10);
2620   }
2621
2622   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
2623                                   const ScheduleDAG *Graph) {
2624     return false;
2625   }
2626
2627   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
2628   /// edge, override this method.
2629   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
2630                                        SUnitIterator EI,
2631                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2632     if (EI.isArtificialDep())
2633       return "color=cyan,style=dashed";
2634     if (EI.isCtrlDep())
2635       return "color=blue,style=dashed";
2636     return "";
2637   }
2638
2639   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
2640     std::string Str;
2641     raw_string_ostream SS(Str);
2642     SS << "SU(" << SU->NodeNum << ')';
2643     return SS.str();
2644   }
2645   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
2646     return G->getGraphNodeLabel(SU);
2647   }
2648
2649   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
2650                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2651     std::string Str("shape=Mrecord");
2652     const SchedDFSResult *DFS =
2653       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
2654     if (DFS) {
2655       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
2656       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
2657       Str += '"';
2658     }
2659     return Str;
2660   }
2661 };
2662 } // namespace llvm
2663 #endif // NDEBUG
2664
2665 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
2666 /// rendered using 'dot'.
2667 ///
2668 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
2669 #ifndef NDEBUG
2670   ViewGraph(this, Name, false, Title);
2671 #else
2672   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
2673          << "systems with Graphviz or gv!\n";
2674 #endif  // NDEBUG
2675 }
2676
2677 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
2678 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
2679   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
2680 }