lib/CodeGen/SelectionDAG/ScheduleDAGList.cpp

   1 //===---- ScheduleDAGList.cpp - Implement a list scheduler for isel DAG ---===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by Evan Cheng and is distributed under the
   6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This implements bottom-up and top-down list schedulers, using standard
  11 // algorithms.  The basic approach uses a priority queue of available nodes to
  12 // schedule.  One at a time, nodes are taken from the priority queue (thus in
  13 // priority order), checked for legality to schedule, and emitted if legal.
  14 //
  15 // Nodes may not be legal to schedule either due to structural hazards (e.g.
  16 // pipeline or resource constraints) or because an input to the instruction has
  17 // not completed execution.
  18 //
  19 //===----------------------------------------------------------------------===//
  20
  21 #define DEBUG_TYPE "sched"
  22 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAG.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  27 #include <climits>
  28 #include <iostream>
  29 #include <queue>
  30 #include <set>
  31 #include <vector>
  32 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  33 using namespace llvm;
  34
  35 namespace {
  36   Statistic<> NumNoops ("scheduler", "Number of noops inserted");
  37   Statistic<> NumStalls("scheduler", "Number of pipeline stalls");
  38
  39   /// SUnit - Scheduling unit. It's an wrapper around either a single SDNode or
  40   /// a group of nodes flagged together.
  41   struct SUnit {
  42     SDNode *Node;                       // Representative node.
  43     std::vector<SDNode*> FlaggedNodes;  // All nodes flagged to Node.
  44     std::set<SUnit*> Preds;             // All real predecessors.
  45     std::set<SUnit*> ChainPreds;        // All chain predecessors.
  46     std::set<SUnit*> Succs;             // All real successors.
  47     std::set<SUnit*> ChainSuccs;        // All chain successors.
  48     short NumPredsLeft;                 // # of preds not scheduled.
  49     short NumSuccsLeft;                 // # of succs not scheduled.
  50     short NumChainPredsLeft;            // # of chain preds not scheduled.
  51     short NumChainSuccsLeft;            // # of chain succs not scheduled.
  52     bool isTwoAddress     : 1;          // Is a two-address instruction.
  53     bool isDefNUseOperand : 1;          // Is a def&use operand.
  54     bool isAvailable      : 1;          // True once available.
  55     bool isScheduled      : 1;          // True once scheduled.
  56     unsigned short Latency;             // Node latency.
  57     unsigned CycleBound;                // Upper/lower cycle to be scheduled at.
  58     unsigned NodeNum;                   // Entry # of node in the node vector.
  59
  60     SUnit(SDNode *node, unsigned nodenum)
  61       : Node(node), NumPredsLeft(0), NumSuccsLeft(0),
  62       NumChainPredsLeft(0), NumChainSuccsLeft(0),
  63       isTwoAddress(false), isDefNUseOperand(false),
  64       isAvailable(false), isScheduled(false),
  65       Latency(0), CycleBound(0), NodeNum(nodenum) {}
  66
  67     void dump(const SelectionDAG *G) const;
  68     void dumpAll(const SelectionDAG *G) const;
  69   };
  70 }
  71
  72 void SUnit::dump(const SelectionDAG *G) const {
  73   std::cerr << "SU: ";
  74   Node->dump(G);
  75   std::cerr << "\n";
  76   if (FlaggedNodes.size() != 0) {
  77     for (unsigned i = 0, e = FlaggedNodes.size(); i != e; i++) {
  78       std::cerr << "    ";
  79       FlaggedNodes[i]->dump(G);
  80       std::cerr << "\n";
  81     }
  82   }
  83 }
  84
  85 void SUnit::dumpAll(const SelectionDAG *G) const {
  86   dump(G);
  87
  88   std::cerr << "  # preds left       : " << NumPredsLeft << "\n";
  89   std::cerr << "  # succs left       : " << NumSuccsLeft << "\n";
  90   std::cerr << "  # chain preds left : " << NumChainPredsLeft << "\n";
  91   std::cerr << "  # chain succs left : " << NumChainSuccsLeft << "\n";
  92   std::cerr << "  Latency            : " << Latency << "\n";
  93
  94   if (Preds.size() != 0) {
  95     std::cerr << "  Predecessors:\n";
  96     for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = Preds.begin(),
  97            E = Preds.end(); I != E; ++I) {
  98       std::cerr << "    ";
  99       (*I)->dump(G);
 100     }
 101   }
 102   if (ChainPreds.size() != 0) {
 103     std::cerr << "  Chained Preds:\n";
 104     for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = ChainPreds.begin(),
 105            E = ChainPreds.end(); I != E; ++I) {
 106       std::cerr << "    ";
 107       (*I)->dump(G);
 108     }
 109   }
 110   if (Succs.size() != 0) {
 111     std::cerr << "  Successors:\n";
 112     for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = Succs.begin(),
 113            E = Succs.end(); I != E; ++I) {
 114       std::cerr << "    ";
 115       (*I)->dump(G);
 116     }
 117   }
 118   if (ChainSuccs.size() != 0) {
 119     std::cerr << "  Chained succs:\n";
 120     for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = ChainSuccs.begin(),
 121            E = ChainSuccs.end(); I != E; ++I) {
 122       std::cerr << "    ";
 123       (*I)->dump(G);
 124     }
 125   }
 126   std::cerr << "\n";
 127 }
 128
 129 //===----------------------------------------------------------------------===//
 130 /// SchedulingPriorityQueue - This interface is used to plug different
 131 /// priorities computation algorithms into the list scheduler. It implements the
 132 /// interface of a standard priority queue, where nodes are inserted in
 133 /// arbitrary order and returned in priority order.  The computation of the
 134 /// priority and the representation of the queue are totally up to the
 135 /// implementation to decide.
 136 ///
 137 namespace {
 138 class SchedulingPriorityQueue {
 139 public:
 140   virtual ~SchedulingPriorityQueue() {}
 141
 142   virtual void initNodes(const std::vector<SUnit> &SUnits) = 0;
 143   virtual void releaseState() = 0;
 144
 145   virtual bool empty() const = 0;
 146   virtual void push(SUnit *U) = 0;
 147
 148   virtual void push_all(const std::vector<SUnit *> &Nodes) = 0;
 149   virtual SUnit *pop() = 0;
 150
 151   /// ScheduledNode - As each node is scheduled, this method is invoked.  This
 152   /// allows the priority function to adjust the priority of node that have
 153   /// already been emitted.
 154   virtual void ScheduledNode(SUnit *Node) {}
 155 };
 156 }
 157
 158
 159
 160 namespace {
 161 //===----------------------------------------------------------------------===//
 162 /// ScheduleDAGList - The actual list scheduler implementation.  This supports
 163 /// both top-down and bottom-up scheduling.
 164 ///
 165 class ScheduleDAGList : public ScheduleDAG {
 166 private:
 167   // SDNode to SUnit mapping (many to one).
 168   std::map<SDNode*, SUnit*> SUnitMap;
 169   // The schedule.  Null SUnit*'s represent noop instructions.
 170   std::vector<SUnit*> Sequence;
 171   // Current scheduling cycle.
 172   unsigned CurrCycle;
 173
 174   // The scheduling units.
 175   std::vector<SUnit> SUnits;
 176
 177   /// isBottomUp - This is true if the scheduling problem is bottom-up, false if
 178   /// it is top-down.
 179   bool isBottomUp;
 180
 181   /// PriorityQueue - The priority queue to use.
 182   SchedulingPriorityQueue *PriorityQueue;
 183
 184   /// HazardRec - The hazard recognizer to use.
 185   HazardRecognizer *HazardRec;
 186
 187 public:
 188   ScheduleDAGList(SelectionDAG &dag, MachineBasicBlock *bb,
 189                   const TargetMachine &tm, bool isbottomup,
 190                   SchedulingPriorityQueue *priorityqueue,
 191                   HazardRecognizer *HR)
 192     : ScheduleDAG(listSchedulingBURR, dag, bb, tm),
 193       CurrCycle(0), isBottomUp(isbottomup),
 194       PriorityQueue(priorityqueue), HazardRec(HR) {
 195     }
 196
 197   ~ScheduleDAGList() {
 198     delete HazardRec;
 199     delete PriorityQueue;
 200   }
 201
 202   void Schedule();
 203
 204   void dumpSchedule() const;
 205
 206 private:
 207   SUnit *NewSUnit(SDNode *N);
 208   void ReleasePred(SUnit *PredSU, bool isChain = false);
 209   void ReleaseSucc(SUnit *SuccSU, bool isChain = false);
 210   void ScheduleNodeBottomUp(SUnit *SU);
 211   void ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU);
 212   void ListScheduleTopDown();
 213   void ListScheduleBottomUp();
 214   void BuildSchedUnits();
 215   void EmitSchedule();
 216 };
 217 }  // end anonymous namespace
 218
 219 HazardRecognizer::~HazardRecognizer() {}
 220
 221
 222 /// NewSUnit - Creates a new SUnit and return a ptr to it.
 223 SUnit *ScheduleDAGList::NewSUnit(SDNode *N) {
 224   SUnits.push_back(SUnit(N, SUnits.size()));
 225   return &SUnits.back();
 226 }
 227
 228 /// ReleasePred - Decrement the NumSuccsLeft count of a predecessor. Add it to
 229 /// the Available queue is the count reaches zero. Also update its cycle bound.
 230 void ScheduleDAGList::ReleasePred(SUnit *PredSU, bool isChain) {
 231   // FIXME: the distance between two nodes is not always == the predecessor's
 232   // latency. For example, the reader can very well read the register written
 233   // by the predecessor later than the issue cycle. It also depends on the
 234   // interrupt model (drain vs. freeze).
 235   PredSU->CycleBound = std::max(PredSU->CycleBound,CurrCycle + PredSU->Latency);
 236
 237   if (!isChain)
 238     PredSU->NumSuccsLeft--;
 239   else
 240     PredSU->NumChainSuccsLeft--;
 241
 242 #ifndef NDEBUG
 243   if (PredSU->NumSuccsLeft < 0 || PredSU->NumChainSuccsLeft < 0) {
 244     std::cerr << "*** List scheduling failed! ***\n";
 245     PredSU->dump(&DAG);
 246     std::cerr << " has been released too many times!\n";
 247     assert(0);
 248   }
 249 #endif
 250
 251   if ((PredSU->NumSuccsLeft + PredSU->NumChainSuccsLeft) == 0) {
 252     // EntryToken has to go last!  Special case it here.
 253     if (PredSU->Node->getOpcode() != ISD::EntryToken) {
 254       PredSU->isAvailable = true;
 255       PriorityQueue->push(PredSU);
 256     }
 257   }
 258 }
 259
 260 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. Add it to
 261 /// the Available queue is the count reaches zero. Also update its cycle bound.
 262 void ScheduleDAGList::ReleaseSucc(SUnit *SuccSU, bool isChain) {
 263   // FIXME: the distance between two nodes is not always == the predecessor's
 264   // latency. For example, the reader can very well read the register written
 265   // by the predecessor later than the issue cycle. It also depends on the
 266   // interrupt model (drain vs. freeze).
 267   SuccSU->CycleBound = std::max(SuccSU->CycleBound,CurrCycle + SuccSU->Latency);
 268
 269   if (!isChain)
 270     SuccSU->NumPredsLeft--;
 271   else
 272     SuccSU->NumChainPredsLeft--;
 273
 274 #ifndef NDEBUG
 275   if (SuccSU->NumPredsLeft < 0 || SuccSU->NumChainPredsLeft < 0) {
 276     std::cerr << "*** List scheduling failed! ***\n";
 277     SuccSU->dump(&DAG);
 278     std::cerr << " has been released too many times!\n";
 279     abort();
 280   }
 281 #endif
 282
 283   if ((SuccSU->NumPredsLeft + SuccSU->NumChainPredsLeft) == 0) {
 284     SuccSU->isAvailable = true;
 285     PriorityQueue->push(SuccSU);
 286   }
 287 }
 288
 289 /// ScheduleNodeBottomUp - Add the node to the schedule. Decrement the pending
 290 /// count of its predecessors. If a predecessor pending count is zero, add it to
 291 /// the Available queue.
 292 void ScheduleDAGList::ScheduleNodeBottomUp(SUnit *SU) {
 293   DEBUG(std::cerr << "*** Scheduling: ");
 294   DEBUG(SU->dump(&DAG));
 295
 296   Sequence.push_back(SU);
 297
 298   // Bottom up: release predecessors
 299   for (std::set<SUnit*>::iterator I1 = SU->Preds.begin(),
 300          E1 = SU->Preds.end(); I1 != E1; ++I1) {
 301     ReleasePred(*I1);
 302     SU->NumPredsLeft--;
 303   }
 304   for (std::set<SUnit*>::iterator I2 = SU->ChainPreds.begin(),
 305          E2 = SU->ChainPreds.end(); I2 != E2; ++I2)
 306     ReleasePred(*I2, true);
 307
 308   CurrCycle++;
 309 }
 310
 311 /// ScheduleNodeTopDown - Add the node to the schedule. Decrement the pending
 312 /// count of its successors. If a successor pending count is zero, add it to
 313 /// the Available queue.
 314 void ScheduleDAGList::ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU) {
 315   DEBUG(std::cerr << "*** Scheduling: ");
 316   DEBUG(SU->dump(&DAG));
 317
 318   Sequence.push_back(SU);
 319
 320   // Bottom up: release successors.
 321   for (std::set<SUnit*>::iterator I1 = SU->Succs.begin(),
 322        E1 = SU->Succs.end(); I1 != E1; ++I1) {
 323     ReleaseSucc(*I1);
 324     SU->NumSuccsLeft--;
 325   }
 326   for (std::set<SUnit*>::iterator I2 = SU->ChainSuccs.begin(),
 327        E2 = SU->ChainSuccs.end(); I2 != E2; ++I2)
 328     ReleaseSucc(*I2, true);
 329
 330   CurrCycle++;
 331 }
 332
 333 /// isReady - True if node's lower cycle bound is less or equal to the current
 334 /// scheduling cycle. Always true if all nodes have uniform latency 1.
 335 static inline bool isReady(SUnit *SU, unsigned CurrCycle) {
 336   return SU->CycleBound <= CurrCycle;
 337 }
 338
 339 /// ListScheduleBottomUp - The main loop of list scheduling for bottom-up
 340 /// schedulers.
 341 void ScheduleDAGList::ListScheduleBottomUp() {
 342   // Add root to Available queue.
 343   PriorityQueue->push(SUnitMap[DAG.getRoot().Val]);
 344
 345   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
 346   // priority. If it is not ready put it back. Schedule the node.
 347   std::vector<SUnit*> NotReady;
 348   while (!PriorityQueue->empty()) {
 349     SUnit *CurrNode = PriorityQueue->pop();
 350
 351     while (!isReady(CurrNode, CurrCycle)) {
 352       NotReady.push_back(CurrNode);
 353       CurrNode = PriorityQueue->pop();
 354     }
 355
 356     // Add the nodes that aren't ready back onto the available list.
 357     PriorityQueue->push_all(NotReady);
 358     NotReady.clear();
 359
 360     ScheduleNodeBottomUp(CurrNode);
 361     CurrNode->isScheduled = true;
 362     PriorityQueue->ScheduledNode(CurrNode);
 363   }
 364
 365   // Add entry node last
 366   if (DAG.getEntryNode().Val != DAG.getRoot().Val) {
 367     SUnit *Entry = SUnitMap[DAG.getEntryNode().Val];
 368     Sequence.push_back(Entry);
 369   }
 370
 371   // Reverse the order if it is bottom up.
 372   std::reverse(Sequence.begin(), Sequence.end());
 373
 374
 375 #ifndef NDEBUG
 376   // Verify that all SUnits were scheduled.
 377   bool AnyNotSched = false;
 378   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 379     if (SUnits[i].NumSuccsLeft != 0 || SUnits[i].NumChainSuccsLeft != 0) {
 380       if (!AnyNotSched)
 381         std::cerr << "*** List scheduling failed! ***\n";
 382       SUnits[i].dump(&DAG);
 383       std::cerr << "has not been scheduled!\n";
 384       AnyNotSched = true;
 385     }
 386   }
 387   assert(!AnyNotSched);
 388 #endif
 389 }
 390
 391 /// ListScheduleTopDown - The main loop of list scheduling for top-down
 392 /// schedulers.
 393 void ScheduleDAGList::ListScheduleTopDown() {
 394   // Emit the entry node first.
 395   SUnit *Entry = SUnitMap[DAG.getEntryNode().Val];
 396   ScheduleNodeTopDown(Entry);
 397   HazardRec->EmitInstruction(Entry->Node);
 398
 399   // All leaves to Available queue.
 400   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 401     // It is available if it has no predecessors.
 402     if ((SUnits[i].Preds.size() + SUnits[i].ChainPreds.size()) == 0 &&
 403         &SUnits[i] != Entry)
 404       PriorityQueue->push(&SUnits[i]);
 405   }
 406
 407   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
 408   // priority. If it is not ready put it back.  Schedule the node.
 409   std::vector<SUnit*> NotReady;
 410   while (!PriorityQueue->empty()) {
 411     SUnit *FoundNode = 0;
 412
 413     bool HasNoopHazards = false;
 414     do {
 415       SUnit *CurNode = PriorityQueue->pop();
 416
 417       // Get the node represented by this SUnit.
 418       SDNode *N = CurNode->Node;
 419       // If this is a pseudo op, like copyfromreg, look to see if there is a
 420       // real target node flagged to it.  If so, use the target node.
 421       for (unsigned i = 0, e = CurNode->FlaggedNodes.size();
 422            N->getOpcode() < ISD::BUILTIN_OP_END && i != e; ++i)
 423         N = CurNode->FlaggedNodes[i];
 424
 425       HazardRecognizer::HazardType HT = HazardRec->getHazardType(N);
 426       if (HT == HazardRecognizer::NoHazard) {
 427         FoundNode = CurNode;
 428         break;
 429       }
 430
 431       // Remember if this is a noop hazard.
 432       HasNoopHazards |= HT == HazardRecognizer::NoopHazard;
 433
 434       NotReady.push_back(CurNode);
 435     } while (!PriorityQueue->empty());
 436
 437     // Add the nodes that aren't ready back onto the available list.
 438     PriorityQueue->push_all(NotReady);
 439     NotReady.clear();
 440
 441     // If we found a node to schedule, do it now.
 442     if (FoundNode) {
 443       ScheduleNodeTopDown(FoundNode);
 444       HazardRec->EmitInstruction(FoundNode->Node);
 445       FoundNode->isScheduled = true;
 446       PriorityQueue->ScheduledNode(FoundNode);
 447     } else if (!HasNoopHazards) {
 448       // Otherwise, we have a pipeline stall, but no other problem, just advance
 449       // the current cycle and try again.
 450       DEBUG(std::cerr << "*** Advancing cycle, no work to do\n");
 451       HazardRec->AdvanceCycle();
 452       ++NumStalls;
 453     } else {
 454       // Otherwise, we have no instructions to issue and we have instructions
 455       // that will fault if we don't do this right.  This is the case for
 456       // processors without pipeline interlocks and other cases.
 457       DEBUG(std::cerr << "*** Emitting noop\n");
 458       HazardRec->EmitNoop();
 459       Sequence.push_back(0);   // NULL SUnit* -> noop
 460       ++NumNoops;
 461     }
 462   }
 463
 464 #ifndef NDEBUG
 465   // Verify that all SUnits were scheduled.
 466   bool AnyNotSched = false;
 467   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 468     if (SUnits[i].NumPredsLeft != 0 || SUnits[i].NumChainPredsLeft != 0) {
 469       if (!AnyNotSched)
 470         std::cerr << "*** List scheduling failed! ***\n";
 471       SUnits[i].dump(&DAG);
 472       std::cerr << "has not been scheduled!\n";
 473       AnyNotSched = true;
 474     }
 475   }
 476   assert(!AnyNotSched);
 477 #endif
 478 }
 479
 480
 481 void ScheduleDAGList::BuildSchedUnits() {
 482   // Reserve entries in the vector for each of the SUnits we are creating.  This
 483   // ensure that reallocation of the vector won't happen, so SUnit*'s won't get
 484   // invalidated.
 485   SUnits.reserve(NodeCount);
 486
 487   const InstrItineraryData &InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
 488
 489   // Pass 1: create the SUnit's.
 490   for (unsigned i = 0, NC = NodeCount; i < NC; i++) {
 491     NodeInfo *NI = &Info[i];
 492     SDNode *N = NI->Node;
 493     if (isPassiveNode(N))
 494       continue;
 495
 496     SUnit *SU;
 497     if (NI->isInGroup()) {
 498       if (NI != NI->Group->getBottom())  // Bottom up, so only look at bottom
 499         continue;                        // node of the NodeGroup
 500
 501       SU = NewSUnit(N);
 502       // Find the flagged nodes.
 503       SDOperand  FlagOp = N->getOperand(N->getNumOperands() - 1);
 504       SDNode    *Flag   = FlagOp.Val;
 505       unsigned   ResNo  = FlagOp.ResNo;
 506       while (Flag->getValueType(ResNo) == MVT::Flag) {
 507         NodeInfo *FNI = getNI(Flag);
 508         assert(FNI->Group == NI->Group);
 509         SU->FlaggedNodes.insert(SU->FlaggedNodes.begin(), Flag);
 510         SUnitMap[Flag] = SU;
 511
 512         FlagOp = Flag->getOperand(Flag->getNumOperands() - 1);
 513         Flag   = FlagOp.Val;
 514         ResNo  = FlagOp.ResNo;
 515       }
 516     } else {
 517       SU = NewSUnit(N);
 518     }
 519     SUnitMap[N] = SU;
 520
 521     // Compute the latency for the node.  We use the sum of the latencies for
 522     // all nodes flagged together into this SUnit.
 523     if (InstrItins.isEmpty()) {
 524       // No latency information.
 525       SU->Latency = 1;
 526     } else {
 527       SU->Latency = 0;
 528       if (N->isTargetOpcode()) {
 529         unsigned SchedClass = TII->getSchedClass(N->getTargetOpcode());
 530         InstrStage *S = InstrItins.begin(SchedClass);
 531         InstrStage *E = InstrItins.end(SchedClass);
 532         for (; S != E; ++S)
 533           SU->Latency += S->Cycles;
 534       }
 535       for (unsigned i = 0, e = SU->FlaggedNodes.size(); i != e; ++i) {
 536         SDNode *FNode = SU->FlaggedNodes[i];
 537         if (FNode->isTargetOpcode()) {
 538           unsigned SchedClass = TII->getSchedClass(FNode->getTargetOpcode());
 539           InstrStage *S = InstrItins.begin(SchedClass);
 540           InstrStage *E = InstrItins.end(SchedClass);
 541           for (; S != E; ++S)
 542             SU->Latency += S->Cycles;
 543         }
 544       }
 545     }
 546   }
 547
 548   // Pass 2: add the preds, succs, etc.
 549   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
 550     SUnit *SU = &SUnits[i];
 551     SDNode   *N  = SU->Node;
 552     NodeInfo *NI = getNI(N);
 553
 554     if (N->isTargetOpcode() && TII->isTwoAddrInstr(N->getTargetOpcode()))
 555       SU->isTwoAddress = true;
 556
 557     if (NI->isInGroup()) {
 558       // Find all predecessors (of the group).
 559       NodeGroupOpIterator NGOI(NI);
 560       while (!NGOI.isEnd()) {
 561         SDOperand Op  = NGOI.next();
 562         SDNode   *OpN = Op.Val;
 563         MVT::ValueType VT = OpN->getValueType(Op.ResNo);
 564         NodeInfo *OpNI = getNI(OpN);
 565         if (OpNI->Group != NI->Group && !isPassiveNode(OpN)) {
 566           assert(VT != MVT::Flag);
 567           SUnit *OpSU = SUnitMap[OpN];
 568           if (VT == MVT::Other) {
 569             if (SU->ChainPreds.insert(OpSU).second)
 570               SU->NumChainPredsLeft++;
 571             if (OpSU->ChainSuccs.insert(SU).second)
 572               OpSU->NumChainSuccsLeft++;
 573           } else {
 574             if (SU->Preds.insert(OpSU).second)
 575               SU->NumPredsLeft++;
 576             if (OpSU->Succs.insert(SU).second)
 577               OpSU->NumSuccsLeft++;
 578           }
 579         }
 580       }
 581     } else {
 582       // Find node predecessors.
 583       for (unsigned j = 0, e = N->getNumOperands(); j != e; j++) {
 584         SDOperand Op  = N->getOperand(j);
 585         SDNode   *OpN = Op.Val;
 586         MVT::ValueType VT = OpN->getValueType(Op.ResNo);
 587         if (!isPassiveNode(OpN)) {
 588           assert(VT != MVT::Flag);
 589           SUnit *OpSU = SUnitMap[OpN];
 590           if (VT == MVT::Other) {
 591             if (SU->ChainPreds.insert(OpSU).second)
 592               SU->NumChainPredsLeft++;
 593             if (OpSU->ChainSuccs.insert(SU).second)
 594               OpSU->NumChainSuccsLeft++;
 595           } else {
 596             if (SU->Preds.insert(OpSU).second)
 597               SU->NumPredsLeft++;
 598             if (OpSU->Succs.insert(SU).second)
 599               OpSU->NumSuccsLeft++;
 600             if (j == 0 && SU->isTwoAddress)
 601               OpSU->isDefNUseOperand = true;
 602           }
 603         }
 604       }
 605     }
 606
 607     DEBUG(SU->dumpAll(&DAG));
 608   }
 609 }
 610
 611 /// EmitSchedule - Emit the machine code in scheduled order.
 612 void ScheduleDAGList::EmitSchedule() {
 613   for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
 614     if (SUnit *SU = Sequence[i]) {
 615       for (unsigned j = 0, ee = SU->FlaggedNodes.size(); j != ee; j++) {
 616         SDNode *N = SU->FlaggedNodes[j];
 617         EmitNode(getNI(N));
 618       }
 619       EmitNode(getNI(SU->Node));
 620     } else {
 621       // Null SUnit* is a noop.
 622       EmitNoop();
 623     }
 624   }
 625 }
 626
 627 /// dump - dump the schedule.
 628 void ScheduleDAGList::dumpSchedule() const {
 629   for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
 630     if (SUnit *SU = Sequence[i])
 631       SU->dump(&DAG);
 632     else
 633       std::cerr << "**** NOOP ****\n";
 634   }
 635 }
 636
 637 /// Schedule - Schedule the DAG using list scheduling.
 638 /// FIXME: Right now it only supports the burr (bottom up register reducing)
 639 /// heuristic.
 640 void ScheduleDAGList::Schedule() {
 641   DEBUG(std::cerr << "********** List Scheduling **********\n");
 642
 643   // Build scheduling units.
 644   BuildSchedUnits();
 645
 646   PriorityQueue->initNodes(SUnits);
 647
 648   // Execute the actual scheduling loop Top-Down or Bottom-Up as appropriate.
 649   if (isBottomUp)
 650     ListScheduleBottomUp();
 651   else
 652     ListScheduleTopDown();
 653
 654   PriorityQueue->releaseState();
 655
 656   DEBUG(std::cerr << "*** Final schedule ***\n");
 657   DEBUG(dumpSchedule());
 658   DEBUG(std::cerr << "\n");
 659
 660   // Emit in scheduled order
 661   EmitSchedule();
 662 }
 663
 664 //===----------------------------------------------------------------------===//
 665 //                RegReductionPriorityQueue Implementation
 666 //===----------------------------------------------------------------------===//
 667 //
 668 // This is a SchedulingPriorityQueue that schedules using Sethi Ullman numbers
 669 // to reduce register pressure.
 670 //
 671 namespace {
 672   class RegReductionPriorityQueue;
 673
 674   /// Sorting functions for the Available queue.
 675   struct ls_rr_sort : public std::binary_function<SUnit*, SUnit*, bool> {
 676     RegReductionPriorityQueue *SPQ;
 677     ls_rr_sort(RegReductionPriorityQueue *spq) : SPQ(spq) {}
 678     ls_rr_sort(const ls_rr_sort &RHS) : SPQ(RHS.SPQ) {}
 679
 680     bool operator()(const SUnit* left, const SUnit* right) const;
 681   };
 682 }  // end anonymous namespace
 683
 684 namespace {
 685   class RegReductionPriorityQueue : public SchedulingPriorityQueue {
 686     // SUnits - The SUnits for the current graph.
 687     const std::vector<SUnit> *SUnits;
 688
 689     // SethiUllmanNumbers - The SethiUllman number for each node.
 690     std::vector<int> SethiUllmanNumbers;
 691
 692     std::priority_queue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, ls_rr_sort> Queue;
 693   public:
 694     RegReductionPriorityQueue() : Queue(ls_rr_sort(this)) {
 695     }
 696
 697     void initNodes(const std::vector<SUnit> &sunits) {
 698       SUnits = &sunits;
 699       // Calculate node priorities.
 700       CalculatePriorities();
 701     }
 702     void releaseState() {
 703       SUnits = 0;
 704       SethiUllmanNumbers.clear();
 705     }
 706
 707     unsigned getSethiUllmanNumber(unsigned NodeNum) const {
 708       assert(NodeNum < SethiUllmanNumbers.size());
 709       return SethiUllmanNumbers[NodeNum];
 710     }
 711
 712     bool empty() const { return Queue.empty(); }
 713
 714     void push(SUnit *U) {
 715       Queue.push(U);
 716     }
 717     void push_all(const std::vector<SUnit *> &Nodes) {
 718       for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
 719         Queue.push(Nodes[i]);
 720     }
 721
 722     SUnit *pop() {
 723       SUnit *V = Queue.top();
 724       Queue.pop();
 725       return V;
 726     }
 727   private:
 728     void CalculatePriorities();
 729     int CalcNodePriority(const SUnit *SU);
 730   };
 731 }
 732
 733 bool ls_rr_sort::operator()(const SUnit *left, const SUnit *right) const {
 734   unsigned LeftNum  = left->NodeNum;
 735   unsigned RightNum = right->NodeNum;
 736
 737   int LBonus = (int)left ->isDefNUseOperand;
 738   int RBonus = (int)right->isDefNUseOperand;
 739
 740   // Special tie breaker: if two nodes share a operand, the one that
 741   // use it as a def&use operand is preferred.
 742   if (left->isTwoAddress && !right->isTwoAddress) {
 743     SDNode *DUNode = left->Node->getOperand(0).Val;
 744     if (DUNode->isOperand(right->Node))
 745       LBonus++;
 746   }
 747   if (!left->isTwoAddress && right->isTwoAddress) {
 748     SDNode *DUNode = right->Node->getOperand(0).Val;
 749     if (DUNode->isOperand(left->Node))
 750       RBonus++;
 751   }
 752
 753   // Priority1 is just the number of live range genned.
 754   int LPriority1 = left ->NumPredsLeft - LBonus;
 755   int RPriority1 = right->NumPredsLeft - RBonus;
 756   int LPriority2 = SPQ->getSethiUllmanNumber(LeftNum) + LBonus;
 757   int RPriority2 = SPQ->getSethiUllmanNumber(RightNum) + RBonus;
 758
 759   if (LPriority1 > RPriority1)
 760     return true;
 761   else if (LPriority1 == RPriority1)
 762     if (LPriority2 < RPriority2)
 763       return true;
 764     else if (LPriority2 == RPriority2)
 765       if (left->CycleBound > right->CycleBound)
 766         return true;
 767
 768   return false;
 769 }
 770
 771
 772 /// CalcNodePriority - Priority is the Sethi Ullman number.
 773 /// Smaller number is the higher priority.
 774 int RegReductionPriorityQueue::CalcNodePriority(const SUnit *SU) {
 775   int &SethiUllmanNumber = SethiUllmanNumbers[SU->NodeNum];
 776   if (SethiUllmanNumber != INT_MIN)
 777     return SethiUllmanNumber;
 778
 779   if (SU->Preds.size() == 0) {
 780     SethiUllmanNumber = 1;
 781   } else {
 782     int Extra = 0;
 783     for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->Preds.begin(),
 784          E = SU->Preds.end(); I != E; ++I) {
 785       SUnit *PredSU = *I;
 786       int PredSethiUllman = CalcNodePriority(PredSU);
 787       if (PredSethiUllman > SethiUllmanNumber) {
 788         SethiUllmanNumber = PredSethiUllman;
 789         Extra = 0;
 790       } else if (PredSethiUllman == SethiUllmanNumber)
 791         Extra++;
 792     }
 793
 794     if (SU->Node->getOpcode() != ISD::TokenFactor)
 795       SethiUllmanNumber += Extra;
 796     else
 797       SethiUllmanNumber = (Extra == 1) ? 0 : Extra-1;
 798   }
 799
 800   return SethiUllmanNumber;
 801 }
 802
 803 /// CalculatePriorities - Calculate priorities of all scheduling units.
 804 void RegReductionPriorityQueue::CalculatePriorities() {
 805   SethiUllmanNumbers.assign(SUnits->size(), INT_MIN);
 806
 807   for (unsigned i = 0, e = SUnits->size(); i != e; ++i)
 808     CalcNodePriority(&(*SUnits)[i]);
 809 }
 810
 811 //===----------------------------------------------------------------------===//
 812 //                    LatencyPriorityQueue Implementation
 813 //===----------------------------------------------------------------------===//
 814 //
 815 // This is a SchedulingPriorityQueue that schedules using latency information to
 816 // reduce the length of the critical path through the basic block.
 817 //
 818 namespace {
 819   class LatencyPriorityQueue;
 820
 821   /// Sorting functions for the Available queue.
 822   struct latency_sort : public std::binary_function<SUnit*, SUnit*, bool> {
 823     LatencyPriorityQueue *PQ;
 824     latency_sort(LatencyPriorityQueue *pq) : PQ(pq) {}
 825     latency_sort(const latency_sort &RHS) : PQ(RHS.PQ) {}
 826
 827     bool operator()(const SUnit* left, const SUnit* right) const;
 828   };
 829 }  // end anonymous namespace
 830
 831 namespace {
 832   class LatencyPriorityQueue : public SchedulingPriorityQueue {
 833     // SUnits - The SUnits for the current graph.
 834     const std::vector<SUnit> *SUnits;
 835
 836     // Latencies - The latency (max of latency from this node to the bb exit)
 837     // for each node.
 838     std::vector<int> Latencies;
 839
 840     /// NumNodesSolelyBlocking - This vector contains, for every node in the
 841     /// Queue, the number of nodes that the node is the sole unscheduled
 842     /// predecessor for.  This is used as a tie-breaker heuristic for better
 843     /// mobility.
 844     std::vector<unsigned> NumNodesSolelyBlocking;
 845
 846     std::priority_queue<SUnit*, std::vector<SUnit*>, latency_sort> Queue;
 847 public:
 848     LatencyPriorityQueue() : Queue(latency_sort(this)) {
 849     }
 850
 851     void initNodes(const std::vector<SUnit> &sunits) {
 852       SUnits = &sunits;
 853       // Calculate node priorities.
 854       CalculatePriorities();
 855     }
 856     void releaseState() {
 857       SUnits = 0;
 858       Latencies.clear();
 859     }
 860
 861     unsigned getLatency(unsigned NodeNum) const {
 862       assert(NodeNum < Latencies.size());
 863       return Latencies[NodeNum];
 864     }
 865
 866     unsigned getNumSolelyBlockNodes(unsigned NodeNum) const {
 867       assert(NodeNum < NumNodesSolelyBlocking.size());
 868       return NumNodesSolelyBlocking[NodeNum];
 869     }
 870
 871     bool empty() const { return Queue.empty(); }
 872
 873     virtual void push(SUnit *U) {
 874       push_impl(U);
 875     }
 876     void push_impl(SUnit *U);
 877
 878     void push_all(const std::vector<SUnit *> &Nodes) {
 879       for (unsigned i = 0, e = Nodes.size(); i != e; ++i)
 880         push_impl(Nodes[i]);
 881     }
 882
 883     SUnit *pop() {
 884       SUnit *V = Queue.top();
 885       Queue.pop();
 886       return V;
 887     }
 888
 889     // ScheduledNode - As nodes are scheduled, we look to see if there are any
 890     // successor nodes that have a single unscheduled predecessor.  If so, that
 891     // single predecessor has a higher priority, since scheduling it will make
 892     // the node available.
 893     void ScheduledNode(SUnit *Node);
 894
 895 private:
 896     void CalculatePriorities();
 897     int CalcLatency(const SUnit &SU);
 898     void AdjustPriorityOfUnscheduledPreds(SUnit *SU);
 899
 900     /// RemoveFromPriorityQueue - This is a really inefficient way to remove a
 901     /// node from a priority queue.  We should roll our own heap to make this
 902     /// better or something.
 903     void RemoveFromPriorityQueue(SUnit *SU) {
 904       std::vector<SUnit*> Temp;
 905
 906       assert(!Queue.empty() && "Not in queue!");
 907       while (Queue.top() != SU) {
 908         Temp.push_back(Queue.top());
 909         Queue.pop();
 910         assert(!Queue.empty() && "Not in queue!");
 911       }
 912
 913       // Remove the node from the PQ.
 914       Queue.pop();
 915
 916       // Add all the other nodes back.
 917       for (unsigned i = 0, e = Temp.size(); i != e; ++i)
 918         Queue.push(Temp[i]);
 919     }
 920   };
 921 }
 922
 923 bool latency_sort::operator()(const SUnit *LHS, const SUnit *RHS) const {
 924   unsigned LHSNum = LHS->NodeNum;
 925   unsigned RHSNum = RHS->NodeNum;
 926
 927   // The most important heuristic is scheduling the critical path.
 928   unsigned LHSLatency = PQ->getLatency(LHSNum);
 929   unsigned RHSLatency = PQ->getLatency(RHSNum);
 930   if (LHSLatency < RHSLatency) return true;
 931   if (LHSLatency > RHSLatency) return false;
 932
 933   // After that, if two nodes have identical latencies, look to see if one will
 934   // unblock more other nodes than the other.
 935   unsigned LHSBlocked = PQ->getNumSolelyBlockNodes(LHSNum);
 936   unsigned RHSBlocked = PQ->getNumSolelyBlockNodes(RHSNum);
 937   if (LHSBlocked < RHSBlocked) return true;
 938   if (LHSBlocked > RHSBlocked) return false;
 939
 940   // Finally, just to provide a stable ordering, use the node number as a
 941   // deciding factor.
 942   return LHSNum < RHSNum;
 943 }
 944
 945
 946 /// CalcNodePriority - Calculate the maximal path from the node to the exit.
 947 ///
 948 int LatencyPriorityQueue::CalcLatency(const SUnit &SU) {
 949   int &Latency = Latencies[SU.NodeNum];
 950   if (Latency != -1)
 951     return Latency;
 952
 953   int MaxSuccLatency = 0;
 954   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU.Succs.begin(),
 955        E = SU.Succs.end(); I != E; ++I)
 956     MaxSuccLatency = std::max(MaxSuccLatency, CalcLatency(**I));
 957
 958   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU.ChainSuccs.begin(),
 959        E = SU.ChainSuccs.end(); I != E; ++I)
 960     MaxSuccLatency = std::max(MaxSuccLatency, CalcLatency(**I));
 961
 962   return Latency = MaxSuccLatency + SU.Latency;
 963 }
 964
 965 /// CalculatePriorities - Calculate priorities of all scheduling units.
 966 void LatencyPriorityQueue::CalculatePriorities() {
 967   Latencies.assign(SUnits->size(), -1);
 968   NumNodesSolelyBlocking.assign(SUnits->size(), 0);
 969
 970   for (unsigned i = 0, e = SUnits->size(); i != e; ++i)
 971     CalcLatency((*SUnits)[i]);
 972 }
 973
 974 /// getSingleUnscheduledPred - If there is exactly one unscheduled predecessor
 975 /// of SU, return it, otherwise return null.
 976 static SUnit *getSingleUnscheduledPred(SUnit *SU) {
 977   SUnit *OnlyAvailablePred = 0;
 978   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->Preds.begin(),
 979        E = SU->Preds.end(); I != E; ++I)
 980     if (!(*I)->isScheduled) {
 981       // We found an available, but not scheduled, predecessor.  If it's the
 982       // only one we have found, keep track of it... otherwise give up.
 983       if (OnlyAvailablePred && OnlyAvailablePred != *I)
 984         return 0;
 985       OnlyAvailablePred = *I;
 986     }
 987
 988   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->ChainSuccs.begin(),
 989        E = SU->ChainSuccs.end(); I != E; ++I)
 990     if (!(*I)->isScheduled) {
 991       // We found an available, but not scheduled, predecessor.  If it's the
 992       // only one we have found, keep track of it... otherwise give up.
 993       if (OnlyAvailablePred && OnlyAvailablePred != *I)
 994         return 0;
 995       OnlyAvailablePred = *I;
 996     }
 997
 998   return OnlyAvailablePred;
 999 }
1000
1001 void LatencyPriorityQueue::push_impl(SUnit *SU) {
1002   // Look at all of the successors of this node.  Count the number of nodes that
1003   // this node is the sole unscheduled node for.
1004   unsigned NumNodesBlocking = 0;
1005   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->Succs.begin(),
1006        E = SU->Succs.end(); I != E; ++I)
1007     if (getSingleUnscheduledPred(*I) == SU)
1008       ++NumNodesBlocking;
1009
1010   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->ChainSuccs.begin(),
1011        E = SU->ChainSuccs.end(); I != E; ++I)
1012     if (getSingleUnscheduledPred(*I) == SU)
1013       ++NumNodesBlocking;
1014
1015   Queue.push(SU);
1016 }
1017
1018
1019 // ScheduledNode - As nodes are scheduled, we look to see if there are any
1020 // successor nodes that have a single unscheduled predecessor.  If so, that
1021 // single predecessor has a higher priority, since scheduling it will make
1022 // the node available.
1023 void LatencyPriorityQueue::ScheduledNode(SUnit *SU) {
1024   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->Succs.begin(),
1025        E = SU->Succs.end(); I != E; ++I)
1026     AdjustPriorityOfUnscheduledPreds(*I);
1027
1028   for (std::set<SUnit*>::const_iterator I = SU->ChainSuccs.begin(),
1029        E = SU->ChainSuccs.end(); I != E; ++I)
1030     AdjustPriorityOfUnscheduledPreds(*I);
1031 }
1032
1033 /// AdjustPriorityOfUnscheduledPreds - One of the predecessors of SU was just
1034 /// scheduled.  If SU is not itself available, then there is at least one
1035 /// predecessor node that has not been scheduled yet.  If SU has exactly ONE
1036 /// unscheduled predecessor, we want to increase its priority: it getting
1037 /// scheduled will make this node available, so it is better than some other
1038 /// node of the same priority that will not make a node available.
1039 void LatencyPriorityQueue::AdjustPriorityOfUnscheduledPreds(SUnit *SU) {
1040   if (SU->isAvailable) return;  // All preds scheduled.
1041
1042   SUnit *OnlyAvailablePred = getSingleUnscheduledPred(SU);
1043   if (OnlyAvailablePred == 0 || !OnlyAvailablePred->isAvailable) return;
1044
1045   // Okay, we found a single predecessor that is available, but not scheduled.
1046   // Since it is available, it must be in the priority queue.  First remove it.
1047   RemoveFromPriorityQueue(OnlyAvailablePred);
1048
1049   // Reinsert the node into the priority queue, which recomputes its
1050   // NumNodesSolelyBlocking value.
1051   push(OnlyAvailablePred);
1052 }
1053
1054
1055 //===----------------------------------------------------------------------===//
1056 //                         Public Constructor Functions
1057 //===----------------------------------------------------------------------===//
1058
1059 llvm::ScheduleDAG* llvm::createBURRListDAGScheduler(SelectionDAG &DAG,
1060                                                     MachineBasicBlock *BB) {
1061   return new ScheduleDAGList(DAG, BB, DAG.getTarget(), true,
1062                              new RegReductionPriorityQueue(),
1063                              new HazardRecognizer());
1064 }
1065
1066 /// createTDListDAGScheduler - This creates a top-down list scheduler with the
1067 /// specified hazard recognizer.
1068 ScheduleDAG* llvm::createTDListDAGScheduler(SelectionDAG &DAG,
1069                                             MachineBasicBlock *BB,
1070                                             HazardRecognizer *HR) {
1071   return new ScheduleDAGList(DAG, BB, DAG.getTarget(), false,
1072                              new LatencyPriorityQueue(),
1073                              HR);
1074 }