include/llvm/Target/TargetInstrItineraries.h

   1 //===-- llvm/Target/TargetInstrItineraries.h - Scheduling -------*- C++ -*-===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file describes the structures used for instruction
  11 // itineraries, stages, and operand reads/writes.  This is used by
  12 // schedulers to determine instruction stages and latencies.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #ifndef LLVM_TARGET_TARGETINSTRITINERARIES_H
  17 #define LLVM_TARGET_TARGETINSTRITINERARIES_H
  18
  19 #include <algorithm>
  20
  21 namespace llvm {
  22
  23 //===----------------------------------------------------------------------===//
  24 /// Instruction stage - These values represent a non-pipelined step in
  25 /// the execution of an instruction.  Cycles represents the number of
  26 /// discrete time slots needed to complete the stage.  Units represent
  27 /// the choice of functional units that can be used to complete the
  28 /// stage.  Eg. IntUnit1, IntUnit2. NextCycles indicates how many
  29 /// cycles should elapse from the start of this stage to the start of
  30 /// the next stage in the itinerary. A value of -1 indicates that the
  31 /// next stage should start immediately after the current one.
  32 /// For example:
  33 ///
  34 ///   { 1, x, -1 }
  35 ///      indicates that the stage occupies FU x for 1 cycle and that
  36 ///      the next stage starts immediately after this one.
  37 ///
  38 ///   { 2, x|y, 1 }
  39 ///      indicates that the stage occupies either FU x or FU y for 2
  40 ///      consecuative cycles and that the next stage starts one cycle
  41 ///      after this stage starts. That is, the stage requirements
  42 ///      overlap in time.
  43 ///
  44 ///   { 1, x, 0 }
  45 ///      indicates that the stage occupies FU x for 1 cycle and that
  46 ///      the next stage starts in this same cycle. This can be used to
  47 ///      indicate that the instruction requires multiple stages at the
  48 ///      same time.
  49 ///
  50 struct InstrStage {
  51   unsigned Cycles_;  ///< Length of stage in machine cycles
  52   unsigned Units_;   ///< Choice of functional units
  53   int NextCycles_;   ///< Number of machine cycles to next stage
  54
  55   /// getCycles - returns the number of cycles the stage is occupied
  56   unsigned getCycles() const {
  57     return Cycles_;
  58   }
  59
  60   /// getUnits - returns the choice of FUs
  61   unsigned getUnits() const {
  62     return Units_;
  63   }
  64
  65   /// getNextCycles - returns the number of cycles from the start of
  66   /// this stage to the start of the next stage in the itinerary
  67   unsigned getNextCycles() const {
  68     return (NextCycles_ >= 0) ? (unsigned)NextCycles_ : Cycles_;
  69   }
  70 };
  71
  72
  73 //===----------------------------------------------------------------------===//
  74 /// Instruction itinerary - An itinerary represents the scheduling
  75 /// information for an instruction. This includes a set of stages
  76 /// occupies by the instruction, and the pipeline cycle in which
  77 /// operands are read and written.
  78 ///
  79 struct InstrItinerary {
  80   unsigned FirstStage;         ///< Index of first stage in itinerary
  81   unsigned LastStage;          ///< Index of last + 1 stage in itinerary
  82   unsigned FirstOperandCycle;  ///< Index of first operand rd/wr
  83   unsigned LastOperandCycle;   ///< Index of last + 1 operand rd/wr
  84 };
  85
  86
  87 //===----------------------------------------------------------------------===//
  88 /// Instruction itinerary Data - Itinerary data supplied by a subtarget to be
  89 /// used by a target.
  90 ///
  91 struct InstrItineraryData {
  92   const InstrStage     *Stages;         ///< Array of stages selected
  93   const unsigned       *OperandCycles;  ///< Array of operand cycles selected
  94   const InstrItinerary *Itineratries;   ///< Array of itineraries selected
  95
  96   /// Ctors.
  97   ///
  98   InstrItineraryData() : Stages(0), OperandCycles(0), Itineratries(0) {}
  99   InstrItineraryData(const InstrStage *S, const unsigned *OS,
 100                      const InstrItinerary *I)
 101     : Stages(S), OperandCycles(OS), Itineratries(I) {}
 102
 103   /// isEmpty - Returns true if there are no itineraries.
 104   ///
 105   bool isEmpty() const { return Itineratries == 0; }
 106
 107   /// beginStage - Return the first stage of the itinerary.
 108   ///
 109   const InstrStage *beginStage(unsigned ItinClassIndx) const {
 110     unsigned StageIdx = Itineratries[ItinClassIndx].FirstStage;
 111     return Stages + StageIdx;
 112   }
 113
 114   /// endStage - Return the last+1 stage of the itinerary.
 115   ///
 116   const InstrStage *endStage(unsigned ItinClassIndx) const {
 117     unsigned StageIdx = Itineratries[ItinClassIndx].LastStage;
 118     return Stages + StageIdx;
 119   }
 120
 121   /// getLatency - Return the scheduling latency of the given class.  A
 122   /// simple latency value for an instruction is an over-simplification
 123   /// for some architectures, but it's a reasonable first approximation.
 124   ///
 125   unsigned getLatency(unsigned ItinClassIndx) const {
 126     // If the target doesn't provide latency information, use a simple
 127     // non-zero default value for all instructions.
 128     if (isEmpty())
 129       return 1;
 130
 131     // Caclulate the maximum completion time for any stage. The
 132     // assumption is that all inputs are consumed at the start of the
 133     // first stage and that all outputs are produced at the end of the
 134     // latest completing last stage.
 135     unsigned Latency = 0, StartCycle = 0;
 136     for (const InstrStage *IS = beginStage(ItinClassIndx),
 137            *E = endStage(ItinClassIndx); IS != E; ++IS) {
 138       Latency = std::max(Latency, StartCycle + IS->getCycles());
 139       StartCycle += IS->getNextCycles();
 140     }
 141
 142     return Latency;
 143   }
 144 };
 145
 146
 147 } // End llvm namespace
 148
 149 #endif