736f6deae9c8254632ac669416658f46d621cbd7
[oota-llvm.git] / 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 // Experimental heuristics
55 static cl::opt<bool> EnableLoadCluster("misched-cluster", cl::Hidden,
56   cl::desc("Enable load clustering."), cl::init(true));
57
58 // Experimental heuristics
59 static cl::opt<bool> EnableMacroFusion("misched-fusion", cl::Hidden,
60   cl::desc("Enable scheduling for macro fusion."), cl::init(true));
61
62 static cl::opt<bool> VerifyScheduling("verify-misched", cl::Hidden,
63   cl::desc("Verify machine instrs before and after machine scheduling"));
64
65 // DAG subtrees must have at least this many nodes.
66 static const unsigned MinSubtreeSize = 8;
67
68 //===----------------------------------------------------------------------===//
69 // Machine Instruction Scheduling Pass and Registry
70 //===----------------------------------------------------------------------===//
71
72 MachineSchedContext::MachineSchedContext():
73     MF(0), MLI(0), MDT(0), PassConfig(0), AA(0), LIS(0) {
74   RegClassInfo = new RegisterClassInfo();
75 }
76
77 MachineSchedContext::~MachineSchedContext() {
78   delete RegClassInfo;
79 }
80
81 namespace {
82 /// MachineScheduler runs after coalescing and before register allocation.
83 class MachineScheduler : public MachineSchedContext,
84                          public MachineFunctionPass {
85 public:
86   MachineScheduler();
87
88   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const;
89
90   virtual void releaseMemory() {}
91
92   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction&);
93
94   virtual void print(raw_ostream &O, const Module* = 0) const;
95
96   static char ID; // Class identification, replacement for typeinfo
97 };
98 } // namespace
99
100 char MachineScheduler::ID = 0;
101
102 char &llvm::MachineSchedulerID = MachineScheduler::ID;
103
104 INITIALIZE_PASS_BEGIN(MachineScheduler, "misched",
105                       "Machine Instruction Scheduler", false, false)
106 INITIALIZE_AG_DEPENDENCY(AliasAnalysis)
107 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(SlotIndexes)
108 INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(LiveIntervals)
109 INITIALIZE_PASS_END(MachineScheduler, "misched",
110                     "Machine Instruction Scheduler", false, false)
111
112 MachineScheduler::MachineScheduler()
113 : MachineFunctionPass(ID) {
114   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
115 }
116
117 void MachineScheduler::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
118   AU.setPreservesCFG();
119   AU.addRequiredID(MachineDominatorsID);
120   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
121   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
122   AU.addRequired<TargetPassConfig>();
123   AU.addRequired<SlotIndexes>();
124   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
125   AU.addRequired<LiveIntervals>();
126   AU.addPreserved<LiveIntervals>();
127   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
128 }
129
130 MachinePassRegistry MachineSchedRegistry::Registry;
131
132 /// A dummy default scheduler factory indicates whether the scheduler
133 /// is overridden on the command line.
134 static ScheduleDAGInstrs *useDefaultMachineSched(MachineSchedContext *C) {
135   return 0;
136 }
137
138 /// MachineSchedOpt allows command line selection of the scheduler.
139 static cl::opt<MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor, false,
140                RegisterPassParser<MachineSchedRegistry> >
141 MachineSchedOpt("misched",
142                 cl::init(&useDefaultMachineSched), cl::Hidden,
143                 cl::desc("Machine instruction scheduler to use"));
144
145 static MachineSchedRegistry
146 DefaultSchedRegistry("default", "Use the target's default scheduler choice.",
147                      useDefaultMachineSched);
148
149 /// Forward declare the standard machine scheduler. This will be used as the
150 /// default scheduler if the target does not set a default.
151 static ScheduleDAGInstrs *createConvergingSched(MachineSchedContext *C);
152
153
154 /// Decrement this iterator until reaching the top or a non-debug instr.
155 static MachineBasicBlock::iterator
156 priorNonDebug(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator Beg) {
157   assert(I != Beg && "reached the top of the region, cannot decrement");
158   while (--I != Beg) {
159     if (!I->isDebugValue())
160       break;
161   }
162   return I;
163 }
164
165 /// If this iterator is a debug value, increment until reaching the End or a
166 /// non-debug instruction.
167 static MachineBasicBlock::iterator
168 nextIfDebug(MachineBasicBlock::iterator I, MachineBasicBlock::iterator End) {
169   for(; I != End; ++I) {
170     if (!I->isDebugValue())
171       break;
172   }
173   return I;
174 }
175
176 /// Top-level MachineScheduler pass driver.
177 ///
178 /// Visit blocks in function order. Divide each block into scheduling regions
179 /// and visit them bottom-up. Visiting regions bottom-up is not required, but is
180 /// consistent with the DAG builder, which traverses the interior of the
181 /// scheduling regions bottom-up.
182 ///
183 /// This design avoids exposing scheduling boundaries to the DAG builder,
184 /// simplifying the DAG builder's support for "special" target instructions.
185 /// At the same time the design allows target schedulers to operate across
186 /// scheduling boundaries, for example to bundle the boudary instructions
187 /// without reordering them. This creates complexity, because the target
188 /// scheduler must update the RegionBegin and RegionEnd positions cached by
189 /// ScheduleDAGInstrs whenever adding or removing instructions. A much simpler
190 /// design would be to split blocks at scheduling boundaries, but LLVM has a
191 /// general bias against block splitting purely for implementation simplicity.
192 bool MachineScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
193   DEBUG(dbgs() << "Before MISsched:\n"; mf.print(dbgs()));
194
195   // Initialize the context of the pass.
196   MF = &mf;
197   MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
198   MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
199   PassConfig = &getAnalysis<TargetPassConfig>();
200   AA = &getAnalysis<AliasAnalysis>();
201
202   LIS = &getAnalysis<LiveIntervals>();
203   const TargetInstrInfo *TII = MF->getTarget().getInstrInfo();
204
205   if (VerifyScheduling) {
206     DEBUG(LIS->print(dbgs()));
207     MF->verify(this, "Before machine scheduling.");
208   }
209   RegClassInfo->runOnMachineFunction(*MF);
210
211   // Select the scheduler, or set the default.
212   MachineSchedRegistry::ScheduleDAGCtor Ctor = MachineSchedOpt;
213   if (Ctor == useDefaultMachineSched) {
214     // Get the default scheduler set by the target.
215     Ctor = MachineSchedRegistry::getDefault();
216     if (!Ctor) {
217       Ctor = createConvergingSched;
218       MachineSchedRegistry::setDefault(Ctor);
219     }
220   }
221   // Instantiate the selected scheduler.
222   OwningPtr<ScheduleDAGInstrs> Scheduler(Ctor(this));
223
224   // Visit all machine basic blocks.
225   //
226   // TODO: Visit blocks in global postorder or postorder within the bottom-up
227   // loop tree. Then we can optionally compute global RegPressure.
228   for (MachineFunction::iterator MBB = MF->begin(), MBBEnd = MF->end();
229        MBB != MBBEnd; ++MBB) {
230
231     Scheduler->startBlock(MBB);
232
233     // Break the block into scheduling regions [I, RegionEnd), and schedule each
234     // region as soon as it is discovered. RegionEnd points the scheduling
235     // boundary at the bottom of the region. The DAG does not include RegionEnd,
236     // but the region does (i.e. the next RegionEnd is above the previous
237     // RegionBegin). If the current block has no terminator then RegionEnd ==
238     // MBB->end() for the bottom region.
239     //
240     // The Scheduler may insert instructions during either schedule() or
241     // exitRegion(), even for empty regions. So the local iterators 'I' and
242     // 'RegionEnd' are invalid across these calls.
243     unsigned RemainingInstrs = MBB->size();
244     for(MachineBasicBlock::iterator RegionEnd = MBB->end();
245         RegionEnd != MBB->begin(); RegionEnd = Scheduler->begin()) {
246
247       // Avoid decrementing RegionEnd for blocks with no terminator.
248       if (RegionEnd != MBB->end()
249           || TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(RegionEnd), MBB, *MF)) {
250         --RegionEnd;
251         // Count the boundary instruction.
252         --RemainingInstrs;
253       }
254
255       // The next region starts above the previous region. Look backward in the
256       // instruction stream until we find the nearest boundary.
257       MachineBasicBlock::iterator I = RegionEnd;
258       for(;I != MBB->begin(); --I, --RemainingInstrs) {
259         if (TII->isSchedulingBoundary(llvm::prior(I), MBB, *MF))
260           break;
261       }
262       // Notify the scheduler of the region, even if we may skip scheduling
263       // it. Perhaps it still needs to be bundled.
264       Scheduler->enterRegion(MBB, I, RegionEnd, RemainingInstrs);
265
266       // Skip empty scheduling regions (0 or 1 schedulable instructions).
267       if (I == RegionEnd || I == llvm::prior(RegionEnd)) {
268         // Close the current region. Bundle the terminator if needed.
269         // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
270         Scheduler->exitRegion();
271         continue;
272       }
273       DEBUG(dbgs() << "********** MI Scheduling **********\n");
274       DEBUG(dbgs() << MF->getName()
275             << ":BB#" << MBB->getNumber() << " " << MBB->getName()
276             << "\n  From: " << *I << "    To: ";
277             if (RegionEnd != MBB->end()) dbgs() << *RegionEnd;
278             else dbgs() << "End";
279             dbgs() << " Remaining: " << RemainingInstrs << "\n");
280
281       // Schedule a region: possibly reorder instructions.
282       // This invalidates 'RegionEnd' and 'I'.
283       Scheduler->schedule();
284
285       // Close the current region.
286       Scheduler->exitRegion();
287
288       // Scheduling has invalidated the current iterator 'I'. Ask the
289       // scheduler for the top of it's scheduled region.
290       RegionEnd = Scheduler->begin();
291     }
292     assert(RemainingInstrs == 0 && "Instruction count mismatch!");
293     Scheduler->finishBlock();
294   }
295   Scheduler->finalizeSchedule();
296   DEBUG(LIS->print(dbgs()));
297   if (VerifyScheduling)
298     MF->verify(this, "After machine scheduling.");
299   return true;
300 }
301
302 void MachineScheduler::print(raw_ostream &O, const Module* m) const {
303   // unimplemented
304 }
305
306 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
307 void ReadyQueue::dump() {
308   dbgs() << "  " << Name << ": ";
309   for (unsigned i = 0, e = Queue.size(); i < e; ++i)
310     dbgs() << Queue[i]->NodeNum << " ";
311   dbgs() << "\n";
312 }
313 #endif
314
315 //===----------------------------------------------------------------------===//
316 // ScheduleDAGMI - Base class for MachineInstr scheduling with LiveIntervals
317 // preservation.
318 //===----------------------------------------------------------------------===//
319
320 ScheduleDAGMI::~ScheduleDAGMI() {
321   delete DFSResult;
322   DeleteContainerPointers(Mutations);
323   delete SchedImpl;
324 }
325
326 bool ScheduleDAGMI::addEdge(SUnit *SuccSU, const SDep &PredDep) {
327   if (SuccSU != &ExitSU) {
328     // Do not use WillCreateCycle, it assumes SD scheduling.
329     // If Pred is reachable from Succ, then the edge creates a cycle.
330     if (Topo.IsReachable(PredDep.getSUnit(), SuccSU))
331       return false;
332     Topo.AddPred(SuccSU, PredDep.getSUnit());
333   }
334   SuccSU->addPred(PredDep, /*Required=*/!PredDep.isArtificial());
335   // Return true regardless of whether a new edge needed to be inserted.
336   return true;
337 }
338
339 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. When
340 /// NumPredsLeft reaches zero, release the successor node.
341 ///
342 /// FIXME: Adjust SuccSU height based on MinLatency.
343 void ScheduleDAGMI::releaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
344   SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
345
346   if (SuccEdge->isWeak()) {
347     --SuccSU->WeakPredsLeft;
348     if (SuccEdge->isCluster())
349       NextClusterSucc = SuccSU;
350     return;
351   }
352 #ifndef NDEBUG
353   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
354     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
355     SuccSU->dump(this);
356     dbgs() << " has been released too many times!\n";
357     llvm_unreachable(0);
358   }
359 #endif
360   --SuccSU->NumPredsLeft;
361   if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
362     SchedImpl->releaseTopNode(SuccSU);
363 }
364
365 /// releaseSuccessors - Call releaseSucc on each of SU's successors.
366 void ScheduleDAGMI::releaseSuccessors(SUnit *SU) {
367   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
368        I != E; ++I) {
369     releaseSucc(SU, &*I);
370   }
371 }
372
373 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. When
374 /// NumSuccsLeft reaches zero, release the predecessor node.
375 ///
376 /// FIXME: Adjust PredSU height based on MinLatency.
377 void ScheduleDAGMI::releasePred(SUnit *SU, SDep *PredEdge) {
378   SUnit *PredSU = PredEdge->getSUnit();
379
380   if (PredEdge->isWeak()) {
381     --PredSU->WeakSuccsLeft;
382     if (PredEdge->isCluster())
383       NextClusterPred = PredSU;
384     return;
385   }
386 #ifndef NDEBUG
387   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0) {
388     dbgs() << "*** Scheduling failed! ***\n";
389     PredSU->dump(this);
390     dbgs() << " has been released too many times!\n";
391     llvm_unreachable(0);
392   }
393 #endif
394   --PredSU->NumSuccsLeft;
395   if (PredSU->NumSuccsLeft == 0 && PredSU != &EntrySU)
396     SchedImpl->releaseBottomNode(PredSU);
397 }
398
399 /// releasePredecessors - Call releasePred on each of SU's predecessors.
400 void ScheduleDAGMI::releasePredecessors(SUnit *SU) {
401   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
402        I != E; ++I) {
403     releasePred(SU, &*I);
404   }
405 }
406
407 /// This is normally called from the main scheduler loop but may also be invoked
408 /// by the scheduling strategy to perform additional code motion.
409 void ScheduleDAGMI::moveInstruction(MachineInstr *MI,
410                                     MachineBasicBlock::iterator InsertPos) {
411   // Advance RegionBegin if the first instruction moves down.
412   if (&*RegionBegin == MI)
413     ++RegionBegin;
414
415   // Update the instruction stream.
416   BB->splice(InsertPos, BB, MI);
417
418   // Update LiveIntervals
419   LIS->handleMove(MI, /*UpdateFlags=*/true);
420
421   // Recede RegionBegin if an instruction moves above the first.
422   if (RegionBegin == InsertPos)
423     RegionBegin = MI;
424 }
425
426 bool ScheduleDAGMI::checkSchedLimit() {
427 #ifndef NDEBUG
428   if (NumInstrsScheduled == MISchedCutoff && MISchedCutoff != ~0U) {
429     CurrentTop = CurrentBottom;
430     return false;
431   }
432   ++NumInstrsScheduled;
433 #endif
434   return true;
435 }
436
437 /// enterRegion - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction after
438 /// crossing a scheduling boundary. [begin, end) includes all instructions in
439 /// the region, including the boundary itself and single-instruction regions
440 /// that don't get scheduled.
441 void ScheduleDAGMI::enterRegion(MachineBasicBlock *bb,
442                                 MachineBasicBlock::iterator begin,
443                                 MachineBasicBlock::iterator end,
444                                 unsigned endcount)
445 {
446   ScheduleDAGInstrs::enterRegion(bb, begin, end, endcount);
447
448   // For convenience remember the end of the liveness region.
449   LiveRegionEnd =
450     (RegionEnd == bb->end()) ? RegionEnd : llvm::next(RegionEnd);
451 }
452
453 // Setup the register pressure trackers for the top scheduled top and bottom
454 // scheduled regions.
455 void ScheduleDAGMI::initRegPressure() {
456   TopRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, RegionBegin);
457   BotRPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
458
459   // Close the RPTracker to finalize live ins.
460   RPTracker.closeRegion();
461
462   DEBUG(RPTracker.getPressure().dump(TRI));
463
464   // Initialize the live ins and live outs.
465   TopRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveInRegs);
466   BotRPTracker.addLiveRegs(RPTracker.getPressure().LiveOutRegs);
467
468   // Close one end of the tracker so we can call
469   // getMaxUpward/DownwardPressureDelta before advancing across any
470   // instructions. This converts currently live regs into live ins/outs.
471   TopRPTracker.closeTop();
472   BotRPTracker.closeBottom();
473
474   // Account for liveness generated by the region boundary.
475   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
476     BotRPTracker.recede();
477
478   assert(BotRPTracker.getPos() == RegionEnd && "Can't find the region bottom");
479
480   // Cache the list of excess pressure sets in this region. This will also track
481   // the max pressure in the scheduled code for these sets.
482   RegionCriticalPSets.clear();
483   const std::vector<unsigned> &RegionPressure =
484     RPTracker.getPressure().MaxSetPressure;
485   for (unsigned i = 0, e = RegionPressure.size(); i < e; ++i) {
486     unsigned Limit = TRI->getRegPressureSetLimit(i);
487     DEBUG(dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i)
488           << "Limit " << Limit
489           << " Actual " << RegionPressure[i] << "\n");
490     if (RegionPressure[i] > Limit)
491       RegionCriticalPSets.push_back(PressureElement(i, 0));
492   }
493   DEBUG(dbgs() << "Excess PSets: ";
494         for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i != e; ++i)
495           dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(
496             RegionCriticalPSets[i].PSetID) << " ";
497         dbgs() << "\n");
498 }
499
500 // FIXME: When the pressure tracker deals in pressure differences then we won't
501 // iterate over all RegionCriticalPSets[i].
502 void ScheduleDAGMI::
503 updateScheduledPressure(const std::vector<unsigned> &NewMaxPressure) {
504   for (unsigned i = 0, e = RegionCriticalPSets.size(); i < e; ++i) {
505     unsigned ID = RegionCriticalPSets[i].PSetID;
506     int &MaxUnits = RegionCriticalPSets[i].UnitIncrease;
507     if ((int)NewMaxPressure[ID] > MaxUnits)
508       MaxUnits = NewMaxPressure[ID];
509   }
510 }
511
512 /// schedule - Called back from MachineScheduler::runOnMachineFunction
513 /// after setting up the current scheduling region. [RegionBegin, RegionEnd)
514 /// only includes instructions that have DAG nodes, not scheduling boundaries.
515 ///
516 /// This is a skeletal driver, with all the functionality pushed into helpers,
517 /// so that it can be easilly extended by experimental schedulers. Generally,
518 /// implementing MachineSchedStrategy should be sufficient to implement a new
519 /// scheduling algorithm. However, if a scheduler further subclasses
520 /// ScheduleDAGMI then it will want to override this virtual method in order to
521 /// update any specialized state.
522 void ScheduleDAGMI::schedule() {
523   buildDAGWithRegPressure();
524
525   Topo.InitDAGTopologicalSorting();
526
527   postprocessDAG();
528
529   SmallVector<SUnit*, 8> TopRoots, BotRoots;
530   findRootsAndBiasEdges(TopRoots, BotRoots);
531
532   // Initialize the strategy before modifying the DAG.
533   // This may initialize a DFSResult to be used for queue priority.
534   SchedImpl->initialize(this);
535
536   DEBUG(for (unsigned su = 0, e = SUnits.size(); su != e; ++su)
537           SUnits[su].dumpAll(this));
538   if (ViewMISchedDAGs) viewGraph();
539
540   // Initialize ready queues now that the DAG and priority data are finalized.
541   initQueues(TopRoots, BotRoots);
542
543   bool IsTopNode = false;
544   while (SUnit *SU = SchedImpl->pickNode(IsTopNode)) {
545     assert(!SU->isScheduled && "Node already scheduled");
546     if (!checkSchedLimit())
547       break;
548
549     scheduleMI(SU, IsTopNode);
550
551     updateQueues(SU, IsTopNode);
552   }
553   assert(CurrentTop == CurrentBottom && "Nonempty unscheduled zone.");
554
555   placeDebugValues();
556
557   DEBUG({
558       unsigned BBNum = begin()->getParent()->getNumber();
559       dbgs() << "*** Final schedule for BB#" << BBNum << " ***\n";
560       dumpSchedule();
561       dbgs() << '\n';
562     });
563 }
564
565 /// Build the DAG and setup three register pressure trackers.
566 void ScheduleDAGMI::buildDAGWithRegPressure() {
567   // Initialize the register pressure tracker used by buildSchedGraph.
568   RPTracker.init(&MF, RegClassInfo, LIS, BB, LiveRegionEnd);
569
570   // Account for liveness generate by the region boundary.
571   if (LiveRegionEnd != RegionEnd)
572     RPTracker.recede();
573
574   // Build the DAG, and compute current register pressure.
575   buildSchedGraph(AA, &RPTracker);
576
577   // Initialize top/bottom trackers after computing region pressure.
578   initRegPressure();
579 }
580
581 /// Apply each ScheduleDAGMutation step in order.
582 void ScheduleDAGMI::postprocessDAG() {
583   for (unsigned i = 0, e = Mutations.size(); i < e; ++i) {
584     Mutations[i]->apply(this);
585   }
586 }
587
588 void ScheduleDAGMI::computeDFSResult() {
589   if (!DFSResult)
590     DFSResult = new SchedDFSResult(/*BottomU*/true, MinSubtreeSize);
591   DFSResult->clear();
592   ScheduledTrees.clear();
593   DFSResult->resize(SUnits.size());
594   DFSResult->compute(SUnits);
595   ScheduledTrees.resize(DFSResult->getNumSubtrees());
596 }
597
598 void ScheduleDAGMI::findRootsAndBiasEdges(SmallVectorImpl<SUnit*> &TopRoots,
599                                           SmallVectorImpl<SUnit*> &BotRoots) {
600   for (std::vector<SUnit>::iterator
601          I = SUnits.begin(), E = SUnits.end(); I != E; ++I) {
602     SUnit *SU = &(*I);
603     assert(!SU->isBoundaryNode() && "Boundary node should not be in SUnits");
604
605     // Order predecessors so DFSResult follows the critical path.
606     SU->biasCriticalPath();
607
608     // A SUnit is ready to top schedule if it has no predecessors.
609     if (!I->NumPredsLeft)
610       TopRoots.push_back(SU);
611     // A SUnit is ready to bottom schedule if it has no successors.
612     if (!I->NumSuccsLeft)
613       BotRoots.push_back(SU);
614   }
615   ExitSU.biasCriticalPath();
616 }
617
618 /// Identify DAG roots and setup scheduler queues.
619 void ScheduleDAGMI::initQueues(ArrayRef<SUnit*> TopRoots,
620                                ArrayRef<SUnit*> BotRoots) {
621   NextClusterSucc = NULL;
622   NextClusterPred = NULL;
623
624   // Release all DAG roots for scheduling, not including EntrySU/ExitSU.
625   //
626   // Nodes with unreleased weak edges can still be roots.
627   // Release top roots in forward order.
628   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_iterator
629          I = TopRoots.begin(), E = TopRoots.end(); I != E; ++I) {
630     SchedImpl->releaseTopNode(*I);
631   }
632   // Release bottom roots in reverse order so the higher priority nodes appear
633   // first. This is more natural and slightly more efficient.
634   for (SmallVectorImpl<SUnit*>::const_reverse_iterator
635          I = BotRoots.rbegin(), E = BotRoots.rend(); I != E; ++I) {
636     SchedImpl->releaseBottomNode(*I);
637   }
638
639   releaseSuccessors(&EntrySU);
640   releasePredecessors(&ExitSU);
641
642   SchedImpl->registerRoots();
643
644   // Advance past initial DebugValues.
645   assert(TopRPTracker.getPos() == RegionBegin && "bad initial Top tracker");
646   CurrentTop = nextIfDebug(RegionBegin, RegionEnd);
647   TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
648
649   CurrentBottom = RegionEnd;
650 }
651
652 /// Move an instruction and update register pressure.
653 void ScheduleDAGMI::scheduleMI(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
654   // Move the instruction to its new location in the instruction stream.
655   MachineInstr *MI = SU->getInstr();
656
657   if (IsTopNode) {
658     assert(SU->isTopReady() && "node still has unscheduled dependencies");
659     if (&*CurrentTop == MI)
660       CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, CurrentBottom);
661     else {
662       moveInstruction(MI, CurrentTop);
663       TopRPTracker.setPos(MI);
664     }
665
666     // Update top scheduled pressure.
667     TopRPTracker.advance();
668     assert(TopRPTracker.getPos() == CurrentTop && "out of sync");
669     updateScheduledPressure(TopRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
670   }
671   else {
672     assert(SU->isBottomReady() && "node still has unscheduled dependencies");
673     MachineBasicBlock::iterator priorII =
674       priorNonDebug(CurrentBottom, CurrentTop);
675     if (&*priorII == MI)
676       CurrentBottom = priorII;
677     else {
678       if (&*CurrentTop == MI) {
679         CurrentTop = nextIfDebug(++CurrentTop, priorII);
680         TopRPTracker.setPos(CurrentTop);
681       }
682       moveInstruction(MI, CurrentBottom);
683       CurrentBottom = MI;
684     }
685     // Update bottom scheduled pressure.
686     BotRPTracker.recede();
687     assert(BotRPTracker.getPos() == CurrentBottom && "out of sync");
688     updateScheduledPressure(BotRPTracker.getPressure().MaxSetPressure);
689   }
690 }
691
692 /// Update scheduler queues after scheduling an instruction.
693 void ScheduleDAGMI::updateQueues(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
694   // Release dependent instructions for scheduling.
695   if (IsTopNode)
696     releaseSuccessors(SU);
697   else
698     releasePredecessors(SU);
699
700   SU->isScheduled = true;
701
702   if (DFSResult) {
703     unsigned SubtreeID = DFSResult->getSubtreeID(SU);
704     if (!ScheduledTrees.test(SubtreeID)) {
705       ScheduledTrees.set(SubtreeID);
706       DFSResult->scheduleTree(SubtreeID);
707       SchedImpl->scheduleTree(SubtreeID);
708     }
709   }
710
711   // Notify the scheduling strategy after updating the DAG.
712   SchedImpl->schedNode(SU, IsTopNode);
713 }
714
715 /// Reinsert any remaining debug_values, just like the PostRA scheduler.
716 void ScheduleDAGMI::placeDebugValues() {
717   // If first instruction was a DBG_VALUE then put it back.
718   if (FirstDbgValue) {
719     BB->splice(RegionBegin, BB, FirstDbgValue);
720     RegionBegin = FirstDbgValue;
721   }
722
723   for (std::vector<std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> >::iterator
724          DI = DbgValues.end(), DE = DbgValues.begin(); DI != DE; --DI) {
725     std::pair<MachineInstr *, MachineInstr *> P = *prior(DI);
726     MachineInstr *DbgValue = P.first;
727     MachineBasicBlock::iterator OrigPrevMI = P.second;
728     if (&*RegionBegin == DbgValue)
729       ++RegionBegin;
730     BB->splice(++OrigPrevMI, BB, DbgValue);
731     if (OrigPrevMI == llvm::prior(RegionEnd))
732       RegionEnd = DbgValue;
733   }
734   DbgValues.clear();
735   FirstDbgValue = NULL;
736 }
737
738 #if !defined(NDEBUG) || defined(LLVM_ENABLE_DUMP)
739 void ScheduleDAGMI::dumpSchedule() const {
740   for (MachineBasicBlock::iterator MI = begin(), ME = end(); MI != ME; ++MI) {
741     if (SUnit *SU = getSUnit(&(*MI)))
742       SU->dump(this);
743     else
744       dbgs() << "Missing SUnit\n";
745   }
746 }
747 #endif
748
749 //===----------------------------------------------------------------------===//
750 // LoadClusterMutation - DAG post-processing to cluster loads.
751 //===----------------------------------------------------------------------===//
752
753 namespace {
754 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between neighboring
755 /// loads.
756 class LoadClusterMutation : public ScheduleDAGMutation {
757   struct LoadInfo {
758     SUnit *SU;
759     unsigned BaseReg;
760     unsigned Offset;
761     LoadInfo(SUnit *su, unsigned reg, unsigned ofs)
762       : SU(su), BaseReg(reg), Offset(ofs) {}
763   };
764   static bool LoadInfoLess(const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
765                            const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS);
766
767   const TargetInstrInfo *TII;
768   const TargetRegisterInfo *TRI;
769 public:
770   LoadClusterMutation(const TargetInstrInfo *tii,
771                       const TargetRegisterInfo *tri)
772     : TII(tii), TRI(tri) {}
773
774   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
775 protected:
776   void clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads, ScheduleDAGMI *DAG);
777 };
778 } // anonymous
779
780 bool LoadClusterMutation::LoadInfoLess(
781   const LoadClusterMutation::LoadInfo &LHS,
782   const LoadClusterMutation::LoadInfo &RHS) {
783   if (LHS.BaseReg != RHS.BaseReg)
784     return LHS.BaseReg < RHS.BaseReg;
785   return LHS.Offset < RHS.Offset;
786 }
787
788 void LoadClusterMutation::clusterNeighboringLoads(ArrayRef<SUnit*> Loads,
789                                                   ScheduleDAGMI *DAG) {
790   SmallVector<LoadClusterMutation::LoadInfo,32> LoadRecords;
791   for (unsigned Idx = 0, End = Loads.size(); Idx != End; ++Idx) {
792     SUnit *SU = Loads[Idx];
793     unsigned BaseReg;
794     unsigned Offset;
795     if (TII->getLdStBaseRegImmOfs(SU->getInstr(), BaseReg, Offset, TRI))
796       LoadRecords.push_back(LoadInfo(SU, BaseReg, Offset));
797   }
798   if (LoadRecords.size() < 2)
799     return;
800   std::sort(LoadRecords.begin(), LoadRecords.end(), LoadInfoLess);
801   unsigned ClusterLength = 1;
802   for (unsigned Idx = 0, End = LoadRecords.size(); Idx < (End - 1); ++Idx) {
803     if (LoadRecords[Idx].BaseReg != LoadRecords[Idx+1].BaseReg) {
804       ClusterLength = 1;
805       continue;
806     }
807
808     SUnit *SUa = LoadRecords[Idx].SU;
809     SUnit *SUb = LoadRecords[Idx+1].SU;
810     if (TII->shouldClusterLoads(SUa->getInstr(), SUb->getInstr(), ClusterLength)
811         && DAG->addEdge(SUb, SDep(SUa, SDep::Cluster))) {
812
813       DEBUG(dbgs() << "Cluster loads SU(" << SUa->NodeNum << ") - SU("
814             << SUb->NodeNum << ")\n");
815       // Copy successor edges from SUa to SUb. Interleaving computation
816       // dependent on SUa can prevent load combining due to register reuse.
817       // Predecessor edges do not need to be copied from SUb to SUa since nearby
818       // loads should have effectively the same inputs.
819       for (SUnit::const_succ_iterator
820              SI = SUa->Succs.begin(), SE = SUa->Succs.end(); SI != SE; ++SI) {
821         if (SI->getSUnit() == SUb)
822           continue;
823         DEBUG(dbgs() << "  Copy Succ SU(" << SI->getSUnit()->NodeNum << ")\n");
824         DAG->addEdge(SI->getSUnit(), SDep(SUb, SDep::Artificial));
825       }
826       ++ClusterLength;
827     }
828     else
829       ClusterLength = 1;
830   }
831 }
832
833 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges for loads.
834 void LoadClusterMutation::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
835   // Map DAG NodeNum to store chain ID.
836   DenseMap<unsigned, unsigned> StoreChainIDs;
837   // Map each store chain to a set of dependent loads.
838   SmallVector<SmallVector<SUnit*,4>, 32> StoreChainDependents;
839   for (unsigned Idx = 0, End = DAG->SUnits.size(); Idx != End; ++Idx) {
840     SUnit *SU = &DAG->SUnits[Idx];
841     if (!SU->getInstr()->mayLoad())
842       continue;
843     unsigned ChainPredID = DAG->SUnits.size();
844     for (SUnit::const_pred_iterator
845            PI = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end(); PI != PE; ++PI) {
846       if (PI->isCtrl()) {
847         ChainPredID = PI->getSUnit()->NodeNum;
848         break;
849       }
850     }
851     // Check if this chain-like pred has been seen
852     // before. ChainPredID==MaxNodeID for loads at the top of the schedule.
853     unsigned NumChains = StoreChainDependents.size();
854     std::pair<DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator, bool> Result =
855       StoreChainIDs.insert(std::make_pair(ChainPredID, NumChains));
856     if (Result.second)
857       StoreChainDependents.resize(NumChains + 1);
858     StoreChainDependents[Result.first->second].push_back(SU);
859   }
860   // Iterate over the store chains.
861   for (unsigned Idx = 0, End = StoreChainDependents.size(); Idx != End; ++Idx)
862     clusterNeighboringLoads(StoreChainDependents[Idx], DAG);
863 }
864
865 //===----------------------------------------------------------------------===//
866 // MacroFusion - DAG post-processing to encourage fusion of macro ops.
867 //===----------------------------------------------------------------------===//
868
869 namespace {
870 /// \brief Post-process the DAG to create cluster edges between instructions
871 /// that may be fused by the processor into a single operation.
872 class MacroFusion : public ScheduleDAGMutation {
873   const TargetInstrInfo *TII;
874 public:
875   MacroFusion(const TargetInstrInfo *tii): TII(tii) {}
876
877   virtual void apply(ScheduleDAGMI *DAG);
878 };
879 } // anonymous
880
881 /// \brief Callback from DAG postProcessing to create cluster edges to encourage
882 /// fused operations.
883 void MacroFusion::apply(ScheduleDAGMI *DAG) {
884   // For now, assume targets can only fuse with the branch.
885   MachineInstr *Branch = DAG->ExitSU.getInstr();
886   if (!Branch)
887     return;
888
889   for (unsigned Idx = DAG->SUnits.size(); Idx > 0;) {
890     SUnit *SU = &DAG->SUnits[--Idx];
891     if (!TII->shouldScheduleAdjacent(SU->getInstr(), Branch))
892       continue;
893
894     // Create a single weak edge from SU to ExitSU. The only effect is to cause
895     // bottom-up scheduling to heavily prioritize the clustered SU.  There is no
896     // need to copy predecessor edges from ExitSU to SU, since top-down
897     // scheduling cannot prioritize ExitSU anyway. To defer top-down scheduling
898     // of SU, we could create an artificial edge from the deepest root, but it
899     // hasn't been needed yet.
900     bool Success = DAG->addEdge(&DAG->ExitSU, SDep(SU, SDep::Cluster));
901     (void)Success;
902     assert(Success && "No DAG nodes should be reachable from ExitSU");
903
904     DEBUG(dbgs() << "Macro Fuse SU(" << SU->NodeNum << ")\n");
905     break;
906   }
907 }
908
909 //===----------------------------------------------------------------------===//
910 // ConvergingScheduler - Implementation of the standard MachineSchedStrategy.
911 //===----------------------------------------------------------------------===//
912
913 namespace {
914 /// ConvergingScheduler shrinks the unscheduled zone using heuristics to balance
915 /// the schedule.
916 class ConvergingScheduler : public MachineSchedStrategy {
917 public:
918   /// Represent the type of SchedCandidate found within a single queue.
919   /// pickNodeBidirectional depends on these listed by decreasing priority.
920   enum CandReason {
921     NoCand, PhysRegCopy, SingleExcess, SingleCritical, Cluster,
922     ResourceReduce, ResourceDemand, BotHeightReduce, BotPathReduce,
923     TopDepthReduce, TopPathReduce, SingleMax, MultiPressure, NextDefUse,
924     NodeOrder};
925
926 #ifndef NDEBUG
927   static const char *getReasonStr(ConvergingScheduler::CandReason Reason);
928 #endif
929
930   /// Policy for scheduling the next instruction in the candidate's zone.
931   struct CandPolicy {
932     bool ReduceLatency;
933     unsigned ReduceResIdx;
934     unsigned DemandResIdx;
935
936     CandPolicy(): ReduceLatency(false), ReduceResIdx(0), DemandResIdx(0) {}
937   };
938
939   /// Status of an instruction's critical resource consumption.
940   struct SchedResourceDelta {
941     // Count critical resources in the scheduled region required by SU.
942     unsigned CritResources;
943
944     // Count critical resources from another region consumed by SU.
945     unsigned DemandedResources;
946
947     SchedResourceDelta(): CritResources(0), DemandedResources(0) {}
948
949     bool operator==(const SchedResourceDelta &RHS) const {
950       return CritResources == RHS.CritResources
951         && DemandedResources == RHS.DemandedResources;
952     }
953     bool operator!=(const SchedResourceDelta &RHS) const {
954       return !operator==(RHS);
955     }
956   };
957
958   /// Store the state used by ConvergingScheduler heuristics, required for the
959   /// lifetime of one invocation of pickNode().
960   struct SchedCandidate {
961     CandPolicy Policy;
962
963     // The best SUnit candidate.
964     SUnit *SU;
965
966     // The reason for this candidate.
967     CandReason Reason;
968
969     // Register pressure values for the best candidate.
970     RegPressureDelta RPDelta;
971
972     // Critical resource consumption of the best candidate.
973     SchedResourceDelta ResDelta;
974
975     SchedCandidate(const CandPolicy &policy)
976     : Policy(policy), SU(NULL), Reason(NoCand) {}
977
978     bool isValid() const { return SU; }
979
980     // Copy the status of another candidate without changing policy.
981     void setBest(SchedCandidate &Best) {
982       assert(Best.Reason != NoCand && "uninitialized Sched candidate");
983       SU = Best.SU;
984       Reason = Best.Reason;
985       RPDelta = Best.RPDelta;
986       ResDelta = Best.ResDelta;
987     }
988
989     void initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
990                            const TargetSchedModel *SchedModel);
991   };
992
993   /// Summarize the unscheduled region.
994   struct SchedRemainder {
995     // Critical path through the DAG in expected latency.
996     unsigned CriticalPath;
997
998     // Unscheduled resources
999     SmallVector<unsigned, 16> RemainingCounts;
1000     // Critical resource for the unscheduled zone.
1001     unsigned CritResIdx;
1002     // Number of micro-ops left to schedule.
1003     unsigned RemainingMicroOps;
1004
1005     void reset() {
1006       CriticalPath = 0;
1007       RemainingCounts.clear();
1008       CritResIdx = 0;
1009       RemainingMicroOps = 0;
1010     }
1011
1012     SchedRemainder() { reset(); }
1013
1014     void init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel);
1015
1016     unsigned getMaxRemainingCount(const TargetSchedModel *SchedModel) const {
1017       if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1018         return 0;
1019
1020       return std::max(
1021         RemainingMicroOps * SchedModel->getMicroOpFactor(),
1022         RemainingCounts[CritResIdx]);
1023     }
1024   };
1025
1026   /// Each Scheduling boundary is associated with ready queues. It tracks the
1027   /// current cycle in the direction of movement, and maintains the state
1028   /// of "hazards" and other interlocks at the current cycle.
1029   struct SchedBoundary {
1030     ScheduleDAGMI *DAG;
1031     const TargetSchedModel *SchedModel;
1032     SchedRemainder *Rem;
1033
1034     ReadyQueue Available;
1035     ReadyQueue Pending;
1036     bool CheckPending;
1037
1038     // For heuristics, keep a list of the nodes that immediately depend on the
1039     // most recently scheduled node.
1040     SmallPtrSet<const SUnit*, 8> NextSUs;
1041
1042     ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
1043
1044     unsigned CurrCycle;
1045     unsigned IssueCount;
1046
1047     /// MinReadyCycle - Cycle of the soonest available instruction.
1048     unsigned MinReadyCycle;
1049
1050     // The expected latency of the critical path in this scheduled zone.
1051     unsigned ExpectedLatency;
1052
1053     // Resources used in the scheduled zone beyond this boundary.
1054     SmallVector<unsigned, 16> ResourceCounts;
1055
1056     // Cache the critical resources ID in this scheduled zone.
1057     unsigned CritResIdx;
1058
1059     // Is the scheduled region resource limited vs. latency limited.
1060     bool IsResourceLimited;
1061
1062     unsigned ExpectedCount;
1063
1064 #ifndef NDEBUG
1065     // Remember the greatest min operand latency.
1066     unsigned MaxMinLatency;
1067 #endif
1068
1069     void reset() {
1070       // A new HazardRec is created for each DAG and owned by SchedBoundary.
1071       delete HazardRec;
1072
1073       Available.clear();
1074       Pending.clear();
1075       CheckPending = false;
1076       NextSUs.clear();
1077       HazardRec = 0;
1078       CurrCycle = 0;
1079       IssueCount = 0;
1080       MinReadyCycle = UINT_MAX;
1081       ExpectedLatency = 0;
1082       ResourceCounts.resize(1);
1083       assert(!ResourceCounts[0] && "nonzero count for bad resource");
1084       CritResIdx = 0;
1085       IsResourceLimited = false;
1086       ExpectedCount = 0;
1087 #ifndef NDEBUG
1088       MaxMinLatency = 0;
1089 #endif
1090       // Reserve a zero-count for invalid CritResIdx.
1091       ResourceCounts.resize(1);
1092     }
1093
1094     /// Pending queues extend the ready queues with the same ID and the
1095     /// PendingFlag set.
1096     SchedBoundary(unsigned ID, const Twine &Name):
1097       DAG(0), SchedModel(0), Rem(0), Available(ID, Name+".A"),
1098       Pending(ID << ConvergingScheduler::LogMaxQID, Name+".P"),
1099       HazardRec(0) {
1100       reset();
1101     }
1102
1103     ~SchedBoundary() { delete HazardRec; }
1104
1105     void init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel,
1106               SchedRemainder *rem);
1107
1108     bool isTop() const {
1109       return Available.getID() == ConvergingScheduler::TopQID;
1110     }
1111
1112     unsigned getUnscheduledLatency(SUnit *SU) const {
1113       if (isTop())
1114         return SU->getHeight();
1115       return SU->getDepth() + SU->Latency;
1116     }
1117
1118     unsigned getCriticalCount() const {
1119       return ResourceCounts[CritResIdx];
1120     }
1121
1122     bool checkHazard(SUnit *SU);
1123
1124     void setLatencyPolicy(CandPolicy &Policy);
1125
1126     void releaseNode(SUnit *SU, unsigned ReadyCycle);
1127
1128     void bumpCycle();
1129
1130     void countResource(unsigned PIdx, unsigned Cycles);
1131
1132     void bumpNode(SUnit *SU);
1133
1134     void releasePending();
1135
1136     void removeReady(SUnit *SU);
1137
1138     SUnit *pickOnlyChoice();
1139   };
1140
1141 private:
1142   ScheduleDAGMI *DAG;
1143   const TargetSchedModel *SchedModel;
1144   const TargetRegisterInfo *TRI;
1145
1146   // State of the top and bottom scheduled instruction boundaries.
1147   SchedRemainder Rem;
1148   SchedBoundary Top;
1149   SchedBoundary Bot;
1150
1151 public:
1152   /// SUnit::NodeQueueId: 0 (none), 1 (top), 2 (bot), 3 (both)
1153   enum {
1154     TopQID = 1,
1155     BotQID = 2,
1156     LogMaxQID = 2
1157   };
1158
1159   ConvergingScheduler():
1160     DAG(0), SchedModel(0), TRI(0), Top(TopQID, "TopQ"), Bot(BotQID, "BotQ") {}
1161
1162   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag);
1163
1164   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode);
1165
1166   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode);
1167
1168   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU);
1169
1170   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU);
1171
1172   virtual void registerRoots();
1173
1174 protected:
1175   void balanceZones(
1176     ConvergingScheduler::SchedBoundary &CriticalZone,
1177     ConvergingScheduler::SchedCandidate &CriticalCand,
1178     ConvergingScheduler::SchedBoundary &OppositeZone,
1179     ConvergingScheduler::SchedCandidate &OppositeCand);
1180
1181   void checkResourceLimits(ConvergingScheduler::SchedCandidate &TopCand,
1182                            ConvergingScheduler::SchedCandidate &BotCand);
1183
1184   void tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1185                     SchedCandidate &TryCand,
1186                     SchedBoundary &Zone,
1187                     const RegPressureTracker &RPTracker,
1188                     RegPressureTracker &TempTracker);
1189
1190   SUnit *pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode);
1191
1192   void pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1193                          const RegPressureTracker &RPTracker,
1194                          SchedCandidate &Candidate);
1195
1196   void reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop);
1197
1198 #ifndef NDEBUG
1199   void traceCandidate(const SchedCandidate &Cand);
1200 #endif
1201 };
1202 } // namespace
1203
1204 void ConvergingScheduler::SchedRemainder::
1205 init(ScheduleDAGMI *DAG, const TargetSchedModel *SchedModel) {
1206   reset();
1207   if (!SchedModel->hasInstrSchedModel())
1208     return;
1209   RemainingCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1210   for (std::vector<SUnit>::iterator
1211          I = DAG->SUnits.begin(), E = DAG->SUnits.end(); I != E; ++I) {
1212     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(&*I);
1213     RemainingMicroOps += SchedModel->getNumMicroOps(I->getInstr(), SC);
1214     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1215            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1216            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1217       unsigned PIdx = PI->ProcResourceIdx;
1218       unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1219       RemainingCounts[PIdx] += (Factor * PI->Cycles);
1220     }
1221   }
1222   for (unsigned PIdx = 0, PEnd = SchedModel->getNumProcResourceKinds();
1223        PIdx != PEnd; ++PIdx) {
1224     if ((int)(RemainingCounts[PIdx] - RemainingCounts[CritResIdx])
1225         >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1226       CritResIdx = PIdx;
1227     }
1228   }
1229 }
1230
1231 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::
1232 init(ScheduleDAGMI *dag, const TargetSchedModel *smodel, SchedRemainder *rem) {
1233   reset();
1234   DAG = dag;
1235   SchedModel = smodel;
1236   Rem = rem;
1237   if (SchedModel->hasInstrSchedModel())
1238     ResourceCounts.resize(SchedModel->getNumProcResourceKinds());
1239 }
1240
1241 void ConvergingScheduler::initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
1242   DAG = dag;
1243   SchedModel = DAG->getSchedModel();
1244   TRI = DAG->TRI;
1245
1246   Rem.init(DAG, SchedModel);
1247   Top.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1248   Bot.init(DAG, SchedModel, &Rem);
1249
1250   // Initialize resource counts.
1251
1252   // Initialize the HazardRecognizers. If itineraries don't exist, are empty, or
1253   // are disabled, then these HazardRecs will be disabled.
1254   const InstrItineraryData *Itin = SchedModel->getInstrItineraries();
1255   const TargetMachine &TM = DAG->MF.getTarget();
1256   Top.HazardRec = TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1257   Bot.HazardRec = TM.getInstrInfo()->CreateTargetMIHazardRecognizer(Itin, DAG);
1258
1259   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
1260          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
1261 }
1262
1263 void ConvergingScheduler::releaseTopNode(SUnit *SU) {
1264   if (SU->isScheduled)
1265     return;
1266
1267   for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
1268        I != E; ++I) {
1269     unsigned PredReadyCycle = I->getSUnit()->TopReadyCycle;
1270     unsigned MinLatency = I->getMinLatency();
1271 #ifndef NDEBUG
1272     Top.MaxMinLatency = std::max(MinLatency, Top.MaxMinLatency);
1273 #endif
1274     if (SU->TopReadyCycle < PredReadyCycle + MinLatency)
1275       SU->TopReadyCycle = PredReadyCycle + MinLatency;
1276   }
1277   Top.releaseNode(SU, SU->TopReadyCycle);
1278 }
1279
1280 void ConvergingScheduler::releaseBottomNode(SUnit *SU) {
1281   if (SU->isScheduled)
1282     return;
1283
1284   assert(SU->getInstr() && "Scheduled SUnit must have instr");
1285
1286   for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
1287        I != E; ++I) {
1288     if (I->isWeak())
1289       continue;
1290     unsigned SuccReadyCycle = I->getSUnit()->BotReadyCycle;
1291     unsigned MinLatency = I->getMinLatency();
1292 #ifndef NDEBUG
1293     Bot.MaxMinLatency = std::max(MinLatency, Bot.MaxMinLatency);
1294 #endif
1295     if (SU->BotReadyCycle < SuccReadyCycle + MinLatency)
1296       SU->BotReadyCycle = SuccReadyCycle + MinLatency;
1297   }
1298   Bot.releaseNode(SU, SU->BotReadyCycle);
1299 }
1300
1301 void ConvergingScheduler::registerRoots() {
1302   Rem.CriticalPath = DAG->ExitSU.getDepth();
1303   // Some roots may not feed into ExitSU. Check all of them in case.
1304   for (std::vector<SUnit*>::const_iterator
1305          I = Bot.Available.begin(), E = Bot.Available.end(); I != E; ++I) {
1306     if ((*I)->getDepth() > Rem.CriticalPath)
1307       Rem.CriticalPath = (*I)->getDepth();
1308   }
1309   DEBUG(dbgs() << "Critical Path: " << Rem.CriticalPath << '\n');
1310 }
1311
1312 /// Does this SU have a hazard within the current instruction group.
1313 ///
1314 /// The scheduler supports two modes of hazard recognition. The first is the
1315 /// ScheduleHazardRecognizer API. It is a fully general hazard recognizer that
1316 /// supports highly complicated in-order reservation tables
1317 /// (ScoreboardHazardRecognizer) and arbitraty target-specific logic.
1318 ///
1319 /// The second is a streamlined mechanism that checks for hazards based on
1320 /// simple counters that the scheduler itself maintains. It explicitly checks
1321 /// for instruction dispatch limitations, including the number of micro-ops that
1322 /// can dispatch per cycle.
1323 ///
1324 /// TODO: Also check whether the SU must start a new group.
1325 bool ConvergingScheduler::SchedBoundary::checkHazard(SUnit *SU) {
1326   if (HazardRec->isEnabled())
1327     return HazardRec->getHazardType(SU) != ScheduleHazardRecognizer::NoHazard;
1328
1329   unsigned uops = SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1330   if ((IssueCount > 0) && (IssueCount + uops > SchedModel->getIssueWidth())) {
1331     DEBUG(dbgs() << "  SU(" << SU->NodeNum << ") uops="
1332           << SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr()) << '\n');
1333     return true;
1334   }
1335   return false;
1336 }
1337
1338 /// Compute the remaining latency to determine whether ILP should be increased.
1339 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::setLatencyPolicy(CandPolicy &Policy) {
1340   // FIXME: compile time. In all, we visit four queues here one we should only
1341   // need to visit the one that was last popped if we cache the result.
1342   unsigned RemLatency = 0;
1343   for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(), E = Available.end();
1344        I != E; ++I) {
1345     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1346     if (L > RemLatency)
1347       RemLatency = L;
1348   }
1349   for (ReadyQueue::iterator I = Pending.begin(), E = Pending.end();
1350        I != E; ++I) {
1351     unsigned L = getUnscheduledLatency(*I);
1352     if (L > RemLatency)
1353       RemLatency = L;
1354   }
1355   unsigned CriticalPathLimit = Rem->CriticalPath + SchedModel->getILPWindow();
1356   if (RemLatency + ExpectedLatency >= CriticalPathLimit
1357       && RemLatency > Rem->getMaxRemainingCount(SchedModel)) {
1358     Policy.ReduceLatency = true;
1359     DEBUG(dbgs() << "Increase ILP: " << Available.getName() << '\n');
1360   }
1361 }
1362
1363 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::releaseNode(SUnit *SU,
1364                                                      unsigned ReadyCycle) {
1365
1366   if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1367     MinReadyCycle = ReadyCycle;
1368
1369   // Check for interlocks first. For the purpose of other heuristics, an
1370   // instruction that cannot issue appears as if it's not in the ReadyQueue.
1371   if (ReadyCycle > CurrCycle || checkHazard(SU))
1372     Pending.push(SU);
1373   else
1374     Available.push(SU);
1375
1376   // Record this node as an immediate dependent of the scheduled node.
1377   NextSUs.insert(SU);
1378 }
1379
1380 /// Move the boundary of scheduled code by one cycle.
1381 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::bumpCycle() {
1382   unsigned Width = SchedModel->getIssueWidth();
1383   IssueCount = (IssueCount <= Width) ? 0 : IssueCount - Width;
1384
1385   unsigned NextCycle = CurrCycle + 1;
1386   assert(MinReadyCycle < UINT_MAX && "MinReadyCycle uninitialized");
1387   if (MinReadyCycle > NextCycle) {
1388     IssueCount = 0;
1389     NextCycle = MinReadyCycle;
1390   }
1391
1392   if (!HazardRec->isEnabled()) {
1393     // Bypass HazardRec virtual calls.
1394     CurrCycle = NextCycle;
1395   }
1396   else {
1397     // Bypass getHazardType calls in case of long latency.
1398     for (; CurrCycle != NextCycle; ++CurrCycle) {
1399       if (isTop())
1400         HazardRec->AdvanceCycle();
1401       else
1402         HazardRec->RecedeCycle();
1403     }
1404   }
1405   CheckPending = true;
1406   IsResourceLimited = getCriticalCount() > std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1407
1408   DEBUG(dbgs() << "  " << Available.getName()
1409         << " Cycle: " << CurrCycle << '\n');
1410 }
1411
1412 /// Add the given processor resource to this scheduled zone.
1413 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::countResource(unsigned PIdx,
1414                                                        unsigned Cycles) {
1415   unsigned Factor = SchedModel->getResourceFactor(PIdx);
1416   DEBUG(dbgs() << "  " << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name
1417         << " +(" << Cycles << "x" << Factor
1418         << ") / " << SchedModel->getLatencyFactor() << '\n');
1419
1420   unsigned Count = Factor * Cycles;
1421   ResourceCounts[PIdx] += Count;
1422   assert(Rem->RemainingCounts[PIdx] >= Count && "resource double counted");
1423   Rem->RemainingCounts[PIdx] -= Count;
1424
1425   // Check if this resource exceeds the current critical resource by a full
1426   // cycle. If so, it becomes the critical resource.
1427   if ((int)(ResourceCounts[PIdx] - ResourceCounts[CritResIdx])
1428       >= (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1429     CritResIdx = PIdx;
1430     DEBUG(dbgs() << "  *** Critical resource "
1431           << SchedModel->getProcResource(PIdx)->Name << " x"
1432           << ResourceCounts[PIdx] << '\n');
1433   }
1434 }
1435
1436 /// Move the boundary of scheduled code by one SUnit.
1437 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::bumpNode(SUnit *SU) {
1438   // Update the reservation table.
1439   if (HazardRec->isEnabled()) {
1440     if (!isTop() && SU->isCall) {
1441       // Calls are scheduled with their preceding instructions. For bottom-up
1442       // scheduling, clear the pipeline state before emitting.
1443       HazardRec->Reset();
1444     }
1445     HazardRec->EmitInstruction(SU);
1446   }
1447   // Update resource counts and critical resource.
1448   if (SchedModel->hasInstrSchedModel()) {
1449     const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1450     Rem->RemainingMicroOps -= SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr(), SC);
1451     for (TargetSchedModel::ProcResIter
1452            PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1453            PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1454       countResource(PI->ProcResourceIdx, PI->Cycles);
1455     }
1456   }
1457   if (isTop()) {
1458     if (SU->getDepth() > ExpectedLatency)
1459       ExpectedLatency = SU->getDepth();
1460   }
1461   else {
1462     if (SU->getHeight() > ExpectedLatency)
1463       ExpectedLatency = SU->getHeight();
1464   }
1465
1466   IsResourceLimited = getCriticalCount() > std::max(ExpectedLatency, CurrCycle);
1467
1468   // Check the instruction group dispatch limit.
1469   // TODO: Check if this SU must end a dispatch group.
1470   IssueCount += SchedModel->getNumMicroOps(SU->getInstr());
1471
1472   // checkHazard prevents scheduling multiple instructions per cycle that exceed
1473   // issue width. However, we commonly reach the maximum. In this case
1474   // opportunistically bump the cycle to avoid uselessly checking everything in
1475   // the readyQ. Furthermore, a single instruction may produce more than one
1476   // cycle's worth of micro-ops.
1477   if (IssueCount >= SchedModel->getIssueWidth()) {
1478     DEBUG(dbgs() << "  *** Max instrs at cycle " << CurrCycle << '\n');
1479     bumpCycle();
1480   }
1481 }
1482
1483 /// Release pending ready nodes in to the available queue. This makes them
1484 /// visible to heuristics.
1485 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::releasePending() {
1486   // If the available queue is empty, it is safe to reset MinReadyCycle.
1487   if (Available.empty())
1488     MinReadyCycle = UINT_MAX;
1489
1490   // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
1491   // so, add them to the available queue.
1492   for (unsigned i = 0, e = Pending.size(); i != e; ++i) {
1493     SUnit *SU = *(Pending.begin()+i);
1494     unsigned ReadyCycle = isTop() ? SU->TopReadyCycle : SU->BotReadyCycle;
1495
1496     if (ReadyCycle < MinReadyCycle)
1497       MinReadyCycle = ReadyCycle;
1498
1499     if (ReadyCycle > CurrCycle)
1500       continue;
1501
1502     if (checkHazard(SU))
1503       continue;
1504
1505     Available.push(SU);
1506     Pending.remove(Pending.begin()+i);
1507     --i; --e;
1508   }
1509   DEBUG(if (!Pending.empty()) Pending.dump());
1510   CheckPending = false;
1511 }
1512
1513 /// Remove SU from the ready set for this boundary.
1514 void ConvergingScheduler::SchedBoundary::removeReady(SUnit *SU) {
1515   if (Available.isInQueue(SU))
1516     Available.remove(Available.find(SU));
1517   else {
1518     assert(Pending.isInQueue(SU) && "bad ready count");
1519     Pending.remove(Pending.find(SU));
1520   }
1521 }
1522
1523 /// If this queue only has one ready candidate, return it. As a side effect,
1524 /// defer any nodes that now hit a hazard, and advance the cycle until at least
1525 /// one node is ready. If multiple instructions are ready, return NULL.
1526 SUnit *ConvergingScheduler::SchedBoundary::pickOnlyChoice() {
1527   if (CheckPending)
1528     releasePending();
1529
1530   if (IssueCount > 0) {
1531     // Defer any ready instrs that now have a hazard.
1532     for (ReadyQueue::iterator I = Available.begin(); I != Available.end();) {
1533       if (checkHazard(*I)) {
1534         Pending.push(*I);
1535         I = Available.remove(I);
1536         continue;
1537       }
1538       ++I;
1539     }
1540   }
1541   for (unsigned i = 0; Available.empty(); ++i) {
1542     assert(i <= (HazardRec->getMaxLookAhead() + MaxMinLatency) &&
1543            "permanent hazard"); (void)i;
1544     bumpCycle();
1545     releasePending();
1546   }
1547   if (Available.size() == 1)
1548     return *Available.begin();
1549   return NULL;
1550 }
1551
1552 /// Record the candidate policy for opposite zones with different critical
1553 /// resources.
1554 ///
1555 /// If the CriticalZone is latency limited, don't force a policy for the
1556 /// candidates here. Instead, setLatencyPolicy sets ReduceLatency if needed.
1557 void ConvergingScheduler::balanceZones(
1558   ConvergingScheduler::SchedBoundary &CriticalZone,
1559   ConvergingScheduler::SchedCandidate &CriticalCand,
1560   ConvergingScheduler::SchedBoundary &OppositeZone,
1561   ConvergingScheduler::SchedCandidate &OppositeCand) {
1562
1563   if (!CriticalZone.IsResourceLimited)
1564     return;
1565   assert(SchedModel->hasInstrSchedModel() && "required schedmodel");
1566
1567   SchedRemainder *Rem = CriticalZone.Rem;
1568
1569   // If the critical zone is overconsuming a resource relative to the
1570   // remainder, try to reduce it.
1571   unsigned RemainingCritCount =
1572     Rem->RemainingCounts[CriticalZone.CritResIdx];
1573   if ((int)(Rem->getMaxRemainingCount(SchedModel) - RemainingCritCount)
1574       > (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1575     CriticalCand.Policy.ReduceResIdx = CriticalZone.CritResIdx;
1576     DEBUG(dbgs() << "Balance " << CriticalZone.Available.getName() << " reduce "
1577           << SchedModel->getProcResource(CriticalZone.CritResIdx)->Name
1578           << '\n');
1579   }
1580   // If the other zone is underconsuming a resource relative to the full zone,
1581   // try to increase it.
1582   unsigned OppositeCount =
1583     OppositeZone.ResourceCounts[CriticalZone.CritResIdx];
1584   if ((int)(OppositeZone.ExpectedCount - OppositeCount)
1585       > (int)SchedModel->getLatencyFactor()) {
1586     OppositeCand.Policy.DemandResIdx = CriticalZone.CritResIdx;
1587     DEBUG(dbgs() << "Balance " << OppositeZone.Available.getName() << " demand "
1588           << SchedModel->getProcResource(OppositeZone.CritResIdx)->Name
1589           << '\n');
1590   }
1591 }
1592
1593 /// Determine if the scheduled zones exceed resource limits or critical path and
1594 /// set each candidate's ReduceHeight policy accordingly.
1595 void ConvergingScheduler::checkResourceLimits(
1596   ConvergingScheduler::SchedCandidate &TopCand,
1597   ConvergingScheduler::SchedCandidate &BotCand) {
1598
1599   // Set ReduceLatency to true if needed.
1600   Bot.setLatencyPolicy(BotCand.Policy);
1601   Top.setLatencyPolicy(TopCand.Policy);
1602
1603   // Handle resource-limited regions.
1604   if (Top.IsResourceLimited && Bot.IsResourceLimited
1605       && Top.CritResIdx == Bot.CritResIdx) {
1606     // If the scheduled critical resource in both zones is no longer the
1607     // critical remaining resource, attempt to reduce resource height both ways.
1608     if (Top.CritResIdx != Rem.CritResIdx) {
1609       TopCand.Policy.ReduceResIdx = Top.CritResIdx;
1610       BotCand.Policy.ReduceResIdx = Bot.CritResIdx;
1611       DEBUG(dbgs() << "Reduce scheduled "
1612             << SchedModel->getProcResource(Top.CritResIdx)->Name << '\n');
1613     }
1614     return;
1615   }
1616   // Handle latency-limited regions.
1617   if (!Top.IsResourceLimited && !Bot.IsResourceLimited) {
1618     // If the total scheduled expected latency exceeds the region's critical
1619     // path then reduce latency both ways.
1620     //
1621     // Just because a zone is not resource limited does not mean it is latency
1622     // limited. Unbuffered resource, such as max micro-ops may cause CurrCycle
1623     // to exceed expected latency.
1624     if ((Top.ExpectedLatency + Bot.ExpectedLatency >= Rem.CriticalPath)
1625         && (Rem.CriticalPath > Top.CurrCycle + Bot.CurrCycle)) {
1626       TopCand.Policy.ReduceLatency = true;
1627       BotCand.Policy.ReduceLatency = true;
1628       DEBUG(dbgs() << "Reduce scheduled latency " << Top.ExpectedLatency
1629             << " + " << Bot.ExpectedLatency << '\n');
1630     }
1631     return;
1632   }
1633   // The critical resource is different in each zone, so request balancing.
1634
1635   // Compute the cost of each zone.
1636   Top.ExpectedCount = std::max(Top.ExpectedLatency, Top.CurrCycle);
1637   Top.ExpectedCount = std::max(
1638     Top.getCriticalCount(),
1639     Top.ExpectedCount * SchedModel->getLatencyFactor());
1640   Bot.ExpectedCount = std::max(Bot.ExpectedLatency, Bot.CurrCycle);
1641   Bot.ExpectedCount = std::max(
1642     Bot.getCriticalCount(),
1643     Bot.ExpectedCount * SchedModel->getLatencyFactor());
1644
1645   balanceZones(Top, TopCand, Bot, BotCand);
1646   balanceZones(Bot, BotCand, Top, TopCand);
1647 }
1648
1649 void ConvergingScheduler::SchedCandidate::
1650 initResourceDelta(const ScheduleDAGMI *DAG,
1651                   const TargetSchedModel *SchedModel) {
1652   if (!Policy.ReduceResIdx && !Policy.DemandResIdx)
1653     return;
1654
1655   const MCSchedClassDesc *SC = DAG->getSchedClass(SU);
1656   for (TargetSchedModel::ProcResIter
1657          PI = SchedModel->getWriteProcResBegin(SC),
1658          PE = SchedModel->getWriteProcResEnd(SC); PI != PE; ++PI) {
1659     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.ReduceResIdx)
1660       ResDelta.CritResources += PI->Cycles;
1661     if (PI->ProcResourceIdx == Policy.DemandResIdx)
1662       ResDelta.DemandedResources += PI->Cycles;
1663   }
1664 }
1665
1666 /// Return true if this heuristic determines order.
1667 static bool tryLess(int TryVal, int CandVal,
1668                     ConvergingScheduler::SchedCandidate &TryCand,
1669                     ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1670                     ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1671   if (TryVal < CandVal) {
1672     TryCand.Reason = Reason;
1673     return true;
1674   }
1675   if (TryVal > CandVal) {
1676     if (Cand.Reason > Reason)
1677       Cand.Reason = Reason;
1678     return true;
1679   }
1680   return false;
1681 }
1682
1683 static bool tryGreater(int TryVal, int CandVal,
1684                        ConvergingScheduler::SchedCandidate &TryCand,
1685                        ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1686                        ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1687   if (TryVal > CandVal) {
1688     TryCand.Reason = Reason;
1689     return true;
1690   }
1691   if (TryVal < CandVal) {
1692     if (Cand.Reason > Reason)
1693       Cand.Reason = Reason;
1694     return true;
1695   }
1696   return false;
1697 }
1698
1699 static unsigned getWeakLeft(const SUnit *SU, bool isTop) {
1700   return (isTop) ? SU->WeakPredsLeft : SU->WeakSuccsLeft;
1701 }
1702
1703 /// Minimize physical register live ranges. Regalloc wants them adjacent to
1704 /// their physreg def/use.
1705 ///
1706 /// FIXME: This is an unnecessary check on the critical path. Most are root/leaf
1707 /// copies which can be prescheduled. The rest (e.g. x86 MUL) could be bundled
1708 /// with the operation that produces or consumes the physreg. We'll do this when
1709 /// regalloc has support for parallel copies.
1710 static int biasPhysRegCopy(const SUnit *SU, bool isTop) {
1711   const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
1712   if (!MI->isCopy())
1713     return 0;
1714
1715   unsigned ScheduledOper = isTop ? 1 : 0;
1716   unsigned UnscheduledOper = isTop ? 0 : 1;
1717   // If we have already scheduled the physreg produce/consumer, immediately
1718   // schedule the copy.
1719   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
1720         MI->getOperand(ScheduledOper).getReg()))
1721     return 1;
1722   // If the physreg is at the boundary, defer it. Otherwise schedule it
1723   // immediately to free the dependent. We can hoist the copy later.
1724   bool AtBoundary = isTop ? !SU->NumSuccsLeft : !SU->NumPredsLeft;
1725   if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(
1726         MI->getOperand(UnscheduledOper).getReg()))
1727     return AtBoundary ? -1 : 1;
1728   return 0;
1729 }
1730
1731 /// Apply a set of heursitics to a new candidate. Heuristics are currently
1732 /// hierarchical. This may be more efficient than a graduated cost model because
1733 /// we don't need to evaluate all aspects of the model for each node in the
1734 /// queue. But it's really done to make the heuristics easier to debug and
1735 /// statistically analyze.
1736 ///
1737 /// \param Cand provides the policy and current best candidate.
1738 /// \param TryCand refers to the next SUnit candidate, otherwise uninitialized.
1739 /// \param Zone describes the scheduled zone that we are extending.
1740 /// \param RPTracker describes reg pressure within the scheduled zone.
1741 /// \param TempTracker is a scratch pressure tracker to reuse in queries.
1742 void ConvergingScheduler::tryCandidate(SchedCandidate &Cand,
1743                                        SchedCandidate &TryCand,
1744                                        SchedBoundary &Zone,
1745                                        const RegPressureTracker &RPTracker,
1746                                        RegPressureTracker &TempTracker) {
1747
1748   // Always initialize TryCand's RPDelta.
1749   TempTracker.getMaxPressureDelta(TryCand.SU->getInstr(), TryCand.RPDelta,
1750                                   DAG->getRegionCriticalPSets(),
1751                                   DAG->getRegPressure().MaxSetPressure);
1752
1753   // Initialize the candidate if needed.
1754   if (!Cand.isValid()) {
1755     TryCand.Reason = NodeOrder;
1756     return;
1757   }
1758
1759   if (tryGreater(biasPhysRegCopy(TryCand.SU, Zone.isTop()),
1760                  biasPhysRegCopy(Cand.SU, Zone.isTop()),
1761                  TryCand, Cand, PhysRegCopy))
1762     return;
1763
1764   // Avoid exceeding the target's limit.
1765   if (tryLess(TryCand.RPDelta.Excess.UnitIncrease,
1766               Cand.RPDelta.Excess.UnitIncrease, TryCand, Cand, SingleExcess))
1767     return;
1768   if (Cand.Reason == SingleExcess)
1769     Cand.Reason = MultiPressure;
1770
1771   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1772   if (tryLess(TryCand.RPDelta.CriticalMax.UnitIncrease,
1773               Cand.RPDelta.CriticalMax.UnitIncrease,
1774               TryCand, Cand, SingleCritical))
1775     return;
1776   if (Cand.Reason == SingleCritical)
1777     Cand.Reason = MultiPressure;
1778
1779   // Keep clustered nodes together to encourage downstream peephole
1780   // optimizations which may reduce resource requirements.
1781   //
1782   // This is a best effort to set things up for a post-RA pass. Optimizations
1783   // like generating loads of multiple registers should ideally be done within
1784   // the scheduler pass by combining the loads during DAG postprocessing.
1785   const SUnit *NextClusterSU =
1786     Zone.isTop() ? DAG->getNextClusterSucc() : DAG->getNextClusterPred();
1787   if (tryGreater(TryCand.SU == NextClusterSU, Cand.SU == NextClusterSU,
1788                  TryCand, Cand, Cluster))
1789     return;
1790   // Currently, weak edges are for clustering, so we hard-code that reason.
1791   // However, deferring the current TryCand will not change Cand's reason.
1792   CandReason OrigReason = Cand.Reason;
1793   if (tryLess(getWeakLeft(TryCand.SU, Zone.isTop()),
1794               getWeakLeft(Cand.SU, Zone.isTop()),
1795               TryCand, Cand, Cluster)) {
1796     Cand.Reason = OrigReason;
1797     return;
1798   }
1799   // Avoid critical resource consumption and balance the schedule.
1800   TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
1801   if (tryLess(TryCand.ResDelta.CritResources, Cand.ResDelta.CritResources,
1802               TryCand, Cand, ResourceReduce))
1803     return;
1804   if (tryGreater(TryCand.ResDelta.DemandedResources,
1805                  Cand.ResDelta.DemandedResources,
1806                  TryCand, Cand, ResourceDemand))
1807     return;
1808
1809   // Avoid serializing long latency dependence chains.
1810   if (Cand.Policy.ReduceLatency) {
1811     if (Zone.isTop()) {
1812       if (Cand.SU->getDepth() * SchedModel->getLatencyFactor()
1813           > Zone.ExpectedCount) {
1814         if (tryLess(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
1815                     TryCand, Cand, TopDepthReduce))
1816           return;
1817       }
1818       if (tryGreater(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
1819                      TryCand, Cand, TopPathReduce))
1820         return;
1821     }
1822     else {
1823       if (Cand.SU->getHeight() * SchedModel->getLatencyFactor()
1824           > Zone.ExpectedCount) {
1825         if (tryLess(TryCand.SU->getHeight(), Cand.SU->getHeight(),
1826                     TryCand, Cand, BotHeightReduce))
1827           return;
1828       }
1829       if (tryGreater(TryCand.SU->getDepth(), Cand.SU->getDepth(),
1830                      TryCand, Cand, BotPathReduce))
1831         return;
1832     }
1833   }
1834
1835   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
1836   if (tryLess(TryCand.RPDelta.CurrentMax.UnitIncrease,
1837               Cand.RPDelta.CurrentMax.UnitIncrease, TryCand, Cand, SingleMax))
1838     return;
1839   if (Cand.Reason == SingleMax)
1840     Cand.Reason = MultiPressure;
1841
1842   // Prefer immediate defs/users of the last scheduled instruction. This is a
1843   // nice pressure avoidance strategy that also conserves the processor's
1844   // register renaming resources and keeps the machine code readable.
1845   if (tryGreater(Zone.NextSUs.count(TryCand.SU), Zone.NextSUs.count(Cand.SU),
1846                  TryCand, Cand, NextDefUse))
1847     return;
1848
1849   // Fall through to original instruction order.
1850   if ((Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum < Cand.SU->NodeNum)
1851       || (!Zone.isTop() && TryCand.SU->NodeNum > Cand.SU->NodeNum)) {
1852     TryCand.Reason = NodeOrder;
1853   }
1854 }
1855
1856 /// pickNodeFromQueue helper that returns true if the LHS reg pressure effect is
1857 /// more desirable than RHS from scheduling standpoint.
1858 static bool compareRPDelta(const RegPressureDelta &LHS,
1859                            const RegPressureDelta &RHS) {
1860   // Compare each component of pressure in decreasing order of importance
1861   // without checking if any are valid. Invalid PressureElements are assumed to
1862   // have UnitIncrease==0, so are neutral.
1863
1864   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1865   if (LHS.Excess.UnitIncrease != RHS.Excess.UnitIncrease) {
1866     DEBUG(dbgs() << "RP excess top - bot: "
1867           << (LHS.Excess.UnitIncrease - RHS.Excess.UnitIncrease) << '\n');
1868     return LHS.Excess.UnitIncrease < RHS.Excess.UnitIncrease;
1869   }
1870   // Avoid increasing the max critical pressure in the scheduled region.
1871   if (LHS.CriticalMax.UnitIncrease != RHS.CriticalMax.UnitIncrease) {
1872     DEBUG(dbgs() << "RP critical top - bot: "
1873           << (LHS.CriticalMax.UnitIncrease - RHS.CriticalMax.UnitIncrease)
1874           << '\n');
1875     return LHS.CriticalMax.UnitIncrease < RHS.CriticalMax.UnitIncrease;
1876   }
1877   // Avoid increasing the max pressure of the entire region.
1878   if (LHS.CurrentMax.UnitIncrease != RHS.CurrentMax.UnitIncrease) {
1879     DEBUG(dbgs() << "RP current top - bot: "
1880           << (LHS.CurrentMax.UnitIncrease - RHS.CurrentMax.UnitIncrease)
1881           << '\n');
1882     return LHS.CurrentMax.UnitIncrease < RHS.CurrentMax.UnitIncrease;
1883   }
1884   return false;
1885 }
1886
1887 #ifndef NDEBUG
1888 const char *ConvergingScheduler::getReasonStr(
1889   ConvergingScheduler::CandReason Reason) {
1890   switch (Reason) {
1891   case NoCand:         return "NOCAND    ";
1892   case PhysRegCopy:    return "PREG-COPY";
1893   case SingleExcess:   return "REG-EXCESS";
1894   case SingleCritical: return "REG-CRIT  ";
1895   case Cluster:        return "CLUSTER   ";
1896   case SingleMax:      return "REG-MAX   ";
1897   case MultiPressure:  return "REG-MULTI ";
1898   case ResourceReduce: return "RES-REDUCE";
1899   case ResourceDemand: return "RES-DEMAND";
1900   case TopDepthReduce: return "TOP-DEPTH ";
1901   case TopPathReduce:  return "TOP-PATH  ";
1902   case BotHeightReduce:return "BOT-HEIGHT";
1903   case BotPathReduce:  return "BOT-PATH  ";
1904   case NextDefUse:     return "DEF-USE   ";
1905   case NodeOrder:      return "ORDER     ";
1906   };
1907   llvm_unreachable("Unknown reason!");
1908 }
1909
1910 void ConvergingScheduler::traceCandidate(const SchedCandidate &Cand) {
1911   PressureElement P;
1912   unsigned ResIdx = 0;
1913   unsigned Latency = 0;
1914   switch (Cand.Reason) {
1915   default:
1916     break;
1917   case SingleExcess:
1918     P = Cand.RPDelta.Excess;
1919     break;
1920   case SingleCritical:
1921     P = Cand.RPDelta.CriticalMax;
1922     break;
1923   case SingleMax:
1924     P = Cand.RPDelta.CurrentMax;
1925     break;
1926   case ResourceReduce:
1927     ResIdx = Cand.Policy.ReduceResIdx;
1928     break;
1929   case ResourceDemand:
1930     ResIdx = Cand.Policy.DemandResIdx;
1931     break;
1932   case TopDepthReduce:
1933     Latency = Cand.SU->getDepth();
1934     break;
1935   case TopPathReduce:
1936     Latency = Cand.SU->getHeight();
1937     break;
1938   case BotHeightReduce:
1939     Latency = Cand.SU->getHeight();
1940     break;
1941   case BotPathReduce:
1942     Latency = Cand.SU->getDepth();
1943     break;
1944   }
1945   dbgs() << "  SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") " << getReasonStr(Cand.Reason);
1946   if (P.isValid())
1947     dbgs() << " " << TRI->getRegPressureSetName(P.PSetID)
1948            << ":" << P.UnitIncrease << " ";
1949   else
1950     dbgs() << "      ";
1951   if (ResIdx)
1952     dbgs() << " " << SchedModel->getProcResource(ResIdx)->Name << " ";
1953   else
1954     dbgs() << "         ";
1955   if (Latency)
1956     dbgs() << " " << Latency << " cycles ";
1957   else
1958     dbgs() << "          ";
1959   dbgs() << '\n';
1960 }
1961 #endif
1962
1963 /// Pick the best candidate from the top queue.
1964 ///
1965 /// TODO: getMaxPressureDelta results can be mostly cached for each SUnit during
1966 /// DAG building. To adjust for the current scheduling location we need to
1967 /// maintain the number of vreg uses remaining to be top-scheduled.
1968 void ConvergingScheduler::pickNodeFromQueue(SchedBoundary &Zone,
1969                                             const RegPressureTracker &RPTracker,
1970                                             SchedCandidate &Cand) {
1971   ReadyQueue &Q = Zone.Available;
1972
1973   DEBUG(Q.dump());
1974
1975   // getMaxPressureDelta temporarily modifies the tracker.
1976   RegPressureTracker &TempTracker = const_cast<RegPressureTracker&>(RPTracker);
1977
1978   for (ReadyQueue::iterator I = Q.begin(), E = Q.end(); I != E; ++I) {
1979
1980     SchedCandidate TryCand(Cand.Policy);
1981     TryCand.SU = *I;
1982     tryCandidate(Cand, TryCand, Zone, RPTracker, TempTracker);
1983     if (TryCand.Reason != NoCand) {
1984       // Initialize resource delta if needed in case future heuristics query it.
1985       if (TryCand.ResDelta == SchedResourceDelta())
1986         TryCand.initResourceDelta(DAG, SchedModel);
1987       Cand.setBest(TryCand);
1988       DEBUG(traceCandidate(Cand));
1989     }
1990   }
1991 }
1992
1993 static void tracePick(const ConvergingScheduler::SchedCandidate &Cand,
1994                       bool IsTop) {
1995   DEBUG(dbgs() << "Pick " << (IsTop ? "Top" : "Bot")
1996         << " SU(" << Cand.SU->NodeNum << ") "
1997         << ConvergingScheduler::getReasonStr(Cand.Reason) << '\n');
1998 }
1999
2000 /// Pick the best candidate node from either the top or bottom queue.
2001 SUnit *ConvergingScheduler::pickNodeBidirectional(bool &IsTopNode) {
2002   // Schedule as far as possible in the direction of no choice. This is most
2003   // efficient, but also provides the best heuristics for CriticalPSets.
2004   if (SUnit *SU = Bot.pickOnlyChoice()) {
2005     IsTopNode = false;
2006     return SU;
2007   }
2008   if (SUnit *SU = Top.pickOnlyChoice()) {
2009     IsTopNode = true;
2010     return SU;
2011   }
2012   CandPolicy NoPolicy;
2013   SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2014   SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2015   checkResourceLimits(TopCand, BotCand);
2016
2017   // Prefer bottom scheduling when heuristics are silent.
2018   pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2019   assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2020
2021   // If either Q has a single candidate that provides the least increase in
2022   // Excess pressure, we can immediately schedule from that Q.
2023   //
2024   // RegionCriticalPSets summarizes the pressure within the scheduled region and
2025   // affects picking from either Q. If scheduling in one direction must
2026   // increase pressure for one of the excess PSets, then schedule in that
2027   // direction first to provide more freedom in the other direction.
2028   if (BotCand.Reason == SingleExcess || BotCand.Reason == SingleCritical) {
2029     IsTopNode = false;
2030     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2031     return BotCand.SU;
2032   }
2033   // Check if the top Q has a better candidate.
2034   pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2035   assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2036
2037   // If either Q has a single candidate that minimizes pressure above the
2038   // original region's pressure pick it.
2039   if (TopCand.Reason <= SingleMax || BotCand.Reason <= SingleMax) {
2040     if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2041       IsTopNode = true;
2042       tracePick(TopCand, IsTopNode);
2043       return TopCand.SU;
2044     }
2045     IsTopNode = false;
2046     tracePick(BotCand, IsTopNode);
2047     return BotCand.SU;
2048   }
2049   // Check for a salient pressure difference and pick the best from either side.
2050   if (compareRPDelta(TopCand.RPDelta, BotCand.RPDelta)) {
2051     IsTopNode = true;
2052     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2053     return TopCand.SU;
2054   }
2055   // Otherwise prefer the bottom candidate, in node order if all else failed.
2056   if (TopCand.Reason < BotCand.Reason) {
2057     IsTopNode = true;
2058     tracePick(TopCand, IsTopNode);
2059     return TopCand.SU;
2060   }
2061   IsTopNode = false;
2062   tracePick(BotCand, IsTopNode);
2063   return BotCand.SU;
2064 }
2065
2066 /// Pick the best node to balance the schedule. Implements MachineSchedStrategy.
2067 SUnit *ConvergingScheduler::pickNode(bool &IsTopNode) {
2068   if (DAG->top() == DAG->bottom()) {
2069     assert(Top.Available.empty() && Top.Pending.empty() &&
2070            Bot.Available.empty() && Bot.Pending.empty() && "ReadyQ garbage");
2071     return NULL;
2072   }
2073   SUnit *SU;
2074   do {
2075     if (ForceTopDown) {
2076       SU = Top.pickOnlyChoice();
2077       if (!SU) {
2078         CandPolicy NoPolicy;
2079         SchedCandidate TopCand(NoPolicy);
2080         pickNodeFromQueue(Top, DAG->getTopRPTracker(), TopCand);
2081         assert(TopCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2082         SU = TopCand.SU;
2083       }
2084       IsTopNode = true;
2085     }
2086     else if (ForceBottomUp) {
2087       SU = Bot.pickOnlyChoice();
2088       if (!SU) {
2089         CandPolicy NoPolicy;
2090         SchedCandidate BotCand(NoPolicy);
2091         pickNodeFromQueue(Bot, DAG->getBotRPTracker(), BotCand);
2092         assert(BotCand.Reason != NoCand && "failed to find the first candidate");
2093         SU = BotCand.SU;
2094       }
2095       IsTopNode = false;
2096     }
2097     else {
2098       SU = pickNodeBidirectional(IsTopNode);
2099     }
2100   } while (SU->isScheduled);
2101
2102   if (SU->isTopReady())
2103     Top.removeReady(SU);
2104   if (SU->isBottomReady())
2105     Bot.removeReady(SU);
2106
2107   DEBUG(dbgs() << "Scheduling " << *SU->getInstr());
2108   return SU;
2109 }
2110
2111 void ConvergingScheduler::reschedulePhysRegCopies(SUnit *SU, bool isTop) {
2112
2113   MachineBasicBlock::iterator InsertPos = SU->getInstr();
2114   if (!isTop)
2115     ++InsertPos;
2116   SmallVectorImpl<SDep> &Deps = isTop ? SU->Preds : SU->Succs;
2117
2118   // Find already scheduled copies with a single physreg dependence and move
2119   // them just above the scheduled instruction.
2120   for (SmallVectorImpl<SDep>::iterator I = Deps.begin(), E = Deps.end();
2121        I != E; ++I) {
2122     if (I->getKind() != SDep::Data || !TRI->isPhysicalRegister(I->getReg()))
2123       continue;
2124     SUnit *DepSU = I->getSUnit();
2125     if (isTop ? DepSU->Succs.size() > 1 : DepSU->Preds.size() > 1)
2126       continue;
2127     MachineInstr *Copy = DepSU->getInstr();
2128     if (!Copy->isCopy())
2129       continue;
2130     DEBUG(dbgs() << "  Rescheduling physreg copy ";
2131           I->getSUnit()->dump(DAG));
2132     DAG->moveInstruction(Copy, InsertPos);
2133   }
2134 }
2135
2136 /// Update the scheduler's state after scheduling a node. This is the same node
2137 /// that was just returned by pickNode(). However, ScheduleDAGMI needs to update
2138 /// it's state based on the current cycle before MachineSchedStrategy does.
2139 ///
2140 /// FIXME: Eventually, we may bundle physreg copies rather than rescheduling
2141 /// them here. See comments in biasPhysRegCopy.
2142 void ConvergingScheduler::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2143   if (IsTopNode) {
2144     SU->TopReadyCycle = Top.CurrCycle;
2145     Top.bumpNode(SU);
2146     if (SU->hasPhysRegUses)
2147       reschedulePhysRegCopies(SU, true);
2148   }
2149   else {
2150     SU->BotReadyCycle = Bot.CurrCycle;
2151     Bot.bumpNode(SU);
2152     if (SU->hasPhysRegDefs)
2153       reschedulePhysRegCopies(SU, false);
2154   }
2155 }
2156
2157 /// Create the standard converging machine scheduler. This will be used as the
2158 /// default scheduler if the target does not set a default.
2159 static ScheduleDAGInstrs *createConvergingSched(MachineSchedContext *C) {
2160   assert((!ForceTopDown || !ForceBottomUp) &&
2161          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2162   ScheduleDAGMI *DAG = new ScheduleDAGMI(C, new ConvergingScheduler());
2163   // Register DAG post-processors.
2164   if (EnableLoadCluster)
2165     DAG->addMutation(new LoadClusterMutation(DAG->TII, DAG->TRI));
2166   if (EnableMacroFusion)
2167     DAG->addMutation(new MacroFusion(DAG->TII));
2168   return DAG;
2169 }
2170 static MachineSchedRegistry
2171 ConvergingSchedRegistry("converge", "Standard converging scheduler.",
2172                         createConvergingSched);
2173
2174 //===----------------------------------------------------------------------===//
2175 // ILP Scheduler. Currently for experimental analysis of heuristics.
2176 //===----------------------------------------------------------------------===//
2177
2178 namespace {
2179 /// \brief Order nodes by the ILP metric.
2180 struct ILPOrder {
2181   const SchedDFSResult *DFSResult;
2182   const BitVector *ScheduledTrees;
2183   bool MaximizeILP;
2184
2185   ILPOrder(bool MaxILP): DFSResult(0), ScheduledTrees(0), MaximizeILP(MaxILP) {}
2186
2187   /// \brief Apply a less-than relation on node priority.
2188   ///
2189   /// (Return true if A comes after B in the Q.)
2190   bool operator()(const SUnit *A, const SUnit *B) const {
2191     unsigned SchedTreeA = DFSResult->getSubtreeID(A);
2192     unsigned SchedTreeB = DFSResult->getSubtreeID(B);
2193     if (SchedTreeA != SchedTreeB) {
2194       // Unscheduled trees have lower priority.
2195       if (ScheduledTrees->test(SchedTreeA) != ScheduledTrees->test(SchedTreeB))
2196         return ScheduledTrees->test(SchedTreeB);
2197
2198       // Trees with shallower connections have have lower priority.
2199       if (DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2200           != DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB)) {
2201         return DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeA)
2202           < DFSResult->getSubtreeLevel(SchedTreeB);
2203       }
2204     }
2205     if (MaximizeILP)
2206       return DFSResult->getILP(A) < DFSResult->getILP(B);
2207     else
2208       return DFSResult->getILP(A) > DFSResult->getILP(B);
2209   }
2210 };
2211
2212 /// \brief Schedule based on the ILP metric.
2213 class ILPScheduler : public MachineSchedStrategy {
2214   /// In case all subtrees are eventually connected to a common root through
2215   /// data dependence (e.g. reduction), place an upper limit on their size.
2216   ///
2217   /// FIXME: A subtree limit is generally good, but in the situation commented
2218   /// above, where multiple similar subtrees feed a common root, we should
2219   /// only split at a point where the resulting subtrees will be balanced.
2220   /// (a motivating test case must be found).
2221   static const unsigned SubtreeLimit = 16;
2222
2223   ScheduleDAGMI *DAG;
2224   ILPOrder Cmp;
2225
2226   std::vector<SUnit*> ReadyQ;
2227 public:
2228   ILPScheduler(bool MaximizeILP): DAG(0), Cmp(MaximizeILP) {}
2229
2230   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *dag) {
2231     DAG = dag;
2232     DAG->computeDFSResult();
2233     Cmp.DFSResult = DAG->getDFSResult();
2234     Cmp.ScheduledTrees = &DAG->getScheduledTrees();
2235     ReadyQ.clear();
2236   }
2237
2238   virtual void registerRoots() {
2239     // Restore the heap in ReadyQ with the updated DFS results.
2240     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2241   }
2242
2243   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2244   /// -----------------------------------------
2245
2246   /// Callback to select the highest priority node from the ready Q.
2247   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2248     if (ReadyQ.empty()) return NULL;
2249     std::pop_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2250     SUnit *SU = ReadyQ.back();
2251     ReadyQ.pop_back();
2252     IsTopNode = false;
2253     DEBUG(dbgs() << "*** Scheduling " << "SU(" << SU->NodeNum << "): "
2254           << *SU->getInstr()
2255           << " ILP: " << DAG->getDFSResult()->getILP(SU)
2256           << " Tree: " << DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU) << " @"
2257           << DAG->getDFSResult()->getSubtreeLevel(
2258             DAG->getDFSResult()->getSubtreeID(SU)) << '\n');
2259     return SU;
2260   }
2261
2262   /// \brief Scheduler callback to notify that a new subtree is scheduled.
2263   virtual void scheduleTree(unsigned SubtreeID) {
2264     std::make_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2265   }
2266
2267   /// Callback after a node is scheduled. Mark a newly scheduled tree, notify
2268   /// DFSResults, and resort the priority Q.
2269   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {
2270     assert(!IsTopNode && "SchedDFSResult needs bottom-up");
2271   }
2272
2273   virtual void releaseTopNode(SUnit *) { /*only called for top roots*/ }
2274
2275   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2276     ReadyQ.push_back(SU);
2277     std::push_heap(ReadyQ.begin(), ReadyQ.end(), Cmp);
2278   }
2279 };
2280 } // namespace
2281
2282 static ScheduleDAGInstrs *createILPMaxScheduler(MachineSchedContext *C) {
2283   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(true));
2284 }
2285 static ScheduleDAGInstrs *createILPMinScheduler(MachineSchedContext *C) {
2286   return new ScheduleDAGMI(C, new ILPScheduler(false));
2287 }
2288 static MachineSchedRegistry ILPMaxRegistry(
2289   "ilpmax", "Schedule bottom-up for max ILP", createILPMaxScheduler);
2290 static MachineSchedRegistry ILPMinRegistry(
2291   "ilpmin", "Schedule bottom-up for min ILP", createILPMinScheduler);
2292
2293 //===----------------------------------------------------------------------===//
2294 // Machine Instruction Shuffler for Correctness Testing
2295 //===----------------------------------------------------------------------===//
2296
2297 #ifndef NDEBUG
2298 namespace {
2299 /// Apply a less-than relation on the node order, which corresponds to the
2300 /// instruction order prior to scheduling. IsReverse implements greater-than.
2301 template<bool IsReverse>
2302 struct SUnitOrder {
2303   bool operator()(SUnit *A, SUnit *B) const {
2304     if (IsReverse)
2305       return A->NodeNum > B->NodeNum;
2306     else
2307       return A->NodeNum < B->NodeNum;
2308   }
2309 };
2310
2311 /// Reorder instructions as much as possible.
2312 class InstructionShuffler : public MachineSchedStrategy {
2313   bool IsAlternating;
2314   bool IsTopDown;
2315
2316   // Using a less-than relation (SUnitOrder<false>) for the TopQ priority
2317   // gives nodes with a higher number higher priority causing the latest
2318   // instructions to be scheduled first.
2319   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<false> >
2320     TopQ;
2321   // When scheduling bottom-up, use greater-than as the queue priority.
2322   PriorityQueue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, SUnitOrder<true> >
2323     BottomQ;
2324 public:
2325   InstructionShuffler(bool alternate, bool topdown)
2326     : IsAlternating(alternate), IsTopDown(topdown) {}
2327
2328   virtual void initialize(ScheduleDAGMI *) {
2329     TopQ.clear();
2330     BottomQ.clear();
2331   }
2332
2333   /// Implement MachineSchedStrategy interface.
2334   /// -----------------------------------------
2335
2336   virtual SUnit *pickNode(bool &IsTopNode) {
2337     SUnit *SU;
2338     if (IsTopDown) {
2339       do {
2340         if (TopQ.empty()) return NULL;
2341         SU = TopQ.top();
2342         TopQ.pop();
2343       } while (SU->isScheduled);
2344       IsTopNode = true;
2345     }
2346     else {
2347       do {
2348         if (BottomQ.empty()) return NULL;
2349         SU = BottomQ.top();
2350         BottomQ.pop();
2351       } while (SU->isScheduled);
2352       IsTopNode = false;
2353     }
2354     if (IsAlternating)
2355       IsTopDown = !IsTopDown;
2356     return SU;
2357   }
2358
2359   virtual void schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) {}
2360
2361   virtual void releaseTopNode(SUnit *SU) {
2362     TopQ.push(SU);
2363   }
2364   virtual void releaseBottomNode(SUnit *SU) {
2365     BottomQ.push(SU);
2366   }
2367 };
2368 } // namespace
2369
2370 static ScheduleDAGInstrs *createInstructionShuffler(MachineSchedContext *C) {
2371   bool Alternate = !ForceTopDown && !ForceBottomUp;
2372   bool TopDown = !ForceBottomUp;
2373   assert((TopDown || !ForceTopDown) &&
2374          "-misched-topdown incompatible with -misched-bottomup");
2375   return new ScheduleDAGMI(C, new InstructionShuffler(Alternate, TopDown));
2376 }
2377 static MachineSchedRegistry ShufflerRegistry(
2378   "shuffle", "Shuffle machine instructions alternating directions",
2379   createInstructionShuffler);
2380 #endif // !NDEBUG
2381
2382 //===----------------------------------------------------------------------===//
2383 // GraphWriter support for ScheduleDAGMI.
2384 //===----------------------------------------------------------------------===//
2385
2386 #ifndef NDEBUG
2387 namespace llvm {
2388
2389 template<> struct GraphTraits<
2390   ScheduleDAGMI*> : public GraphTraits<ScheduleDAG*> {};
2391
2392 template<>
2393 struct DOTGraphTraits<ScheduleDAGMI*> : public DefaultDOTGraphTraits {
2394
2395   DOTGraphTraits (bool isSimple=false) : DefaultDOTGraphTraits(isSimple) {}
2396
2397   static std::string getGraphName(const ScheduleDAG *G) {
2398     return G->MF.getName();
2399   }
2400
2401   static bool renderGraphFromBottomUp() {
2402     return true;
2403   }
2404
2405   static bool isNodeHidden(const SUnit *Node) {
2406     return (Node->NumPreds > 10 || Node->NumSuccs > 10);
2407   }
2408
2409   static bool hasNodeAddressLabel(const SUnit *Node,
2410                                   const ScheduleDAG *Graph) {
2411     return false;
2412   }
2413
2414   /// If you want to override the dot attributes printed for a particular
2415   /// edge, override this method.
2416   static std::string getEdgeAttributes(const SUnit *Node,
2417                                        SUnitIterator EI,
2418                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2419     if (EI.isArtificialDep())
2420       return "color=cyan,style=dashed";
2421     if (EI.isCtrlDep())
2422       return "color=blue,style=dashed";
2423     return "";
2424   }
2425
2426   static std::string getNodeLabel(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
2427     std::string Str;
2428     raw_string_ostream SS(Str);
2429     SS << "SU(" << SU->NodeNum << ')';
2430     return SS.str();
2431   }
2432   static std::string getNodeDescription(const SUnit *SU, const ScheduleDAG *G) {
2433     return G->getGraphNodeLabel(SU);
2434   }
2435
2436   static std::string getNodeAttributes(const SUnit *N,
2437                                        const ScheduleDAG *Graph) {
2438     std::string Str("shape=Mrecord");
2439     const SchedDFSResult *DFS =
2440       static_cast<const ScheduleDAGMI*>(Graph)->getDFSResult();
2441     if (DFS) {
2442       Str += ",style=filled,fillcolor=\"#";
2443       Str += DOT::getColorString(DFS->getSubtreeID(N));
2444       Str += '"';
2445     }
2446     return Str;
2447   }
2448 };
2449 } // namespace llvm
2450 #endif // NDEBUG
2451
2452 /// viewGraph - Pop up a ghostview window with the reachable parts of the DAG
2453 /// rendered using 'dot'.
2454 ///
2455 void ScheduleDAGMI::viewGraph(const Twine &Name, const Twine &Title) {
2456 #ifndef NDEBUG
2457   ViewGraph(this, Name, false, Title);
2458 #else
2459   errs() << "ScheduleDAGMI::viewGraph is only available in debug builds on "
2460          << "systems with Graphviz or gv!\n";
2461 #endif  // NDEBUG
2462 }
2463
2464 /// Out-of-line implementation with no arguments is handy for gdb.
2465 void ScheduleDAGMI::viewGraph() {
2466   viewGraph(getDAGName(), "Scheduling-Units Graph for " + getDAGName());
2467 }