lib/CodeGen/SelectionDAG/ScheduleDAGSimple.cpp

   1 //===-- ScheduleDAGSimple.cpp - Implement a trivial DAG scheduler ---------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by James M. Laskey and is distributed under the
   6 // University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This implements a simple two pass scheduler.  The first pass attempts to push
  11 // backward any lengthy instructions and critical paths.  The second pass packs
  12 // instructions into semi-optimal time slots.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #define DEBUG_TYPE "sched"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAG.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/SchedulerRegistry.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetData.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  25 #include "llvm/Support/Debug.h"
  26 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  27 #include <algorithm>
  28 #include <iostream>
  29 using namespace llvm;
  30
  31
  32 namespace {
  33
  34 static RegisterScheduler
  35   bfsDAGScheduler("none", "  No scheduling: breadth first sequencing",
  36                   createBFS_DAGScheduler);
  37 static RegisterScheduler
  38   simpleDAGScheduler("simple",
  39                      "  Simple two pass scheduling: minimize critical path "
  40                      "and maximize processor utilization",
  41                       createSimpleDAGScheduler);
  42 static RegisterScheduler
  43   noitinDAGScheduler("simple-noitin",
  44                      "  Simple two pass scheduling: Same as simple "
  45                      "except using generic latency",
  46                      createNoItinsDAGScheduler);
  47
  48 class NodeInfo;
  49 typedef NodeInfo *NodeInfoPtr;
  50 typedef std::vector<NodeInfoPtr>           NIVector;
  51 typedef std::vector<NodeInfoPtr>::iterator NIIterator;
  52
  53 //===--------------------------------------------------------------------===//
  54 ///
  55 /// Node group -  This struct is used to manage flagged node groups.
  56 ///
  57 class NodeGroup {
  58 public:
  59   NodeGroup     *Next;
  60 private:
  61   NIVector      Members;                // Group member nodes
  62   NodeInfo      *Dominator;             // Node with highest latency
  63   unsigned      Latency;                // Total latency of the group
  64   int           Pending;                // Number of visits pending before
  65                                         // adding to order
  66
  67 public:
  68   // Ctor.
  69   NodeGroup() : Next(NULL), Dominator(NULL), Pending(0) {}
  70
  71   // Accessors
  72   inline void setDominator(NodeInfo *D) { Dominator = D; }
  73   inline NodeInfo *getTop() { return Members.front(); }
  74   inline NodeInfo *getBottom() { return Members.back(); }
  75   inline NodeInfo *getDominator() { return Dominator; }
  76   inline void setLatency(unsigned L) { Latency = L; }
  77   inline unsigned getLatency() { return Latency; }
  78   inline int getPending() const { return Pending; }
  79   inline void setPending(int P)  { Pending = P; }
  80   inline int addPending(int I)  { return Pending += I; }
  81
  82   // Pass thru
  83   inline bool group_empty() { return Members.empty(); }
  84   inline NIIterator group_begin() { return Members.begin(); }
  85   inline NIIterator group_end() { return Members.end(); }
  86   inline void group_push_back(const NodeInfoPtr &NI) {
  87     Members.push_back(NI);
  88   }
  89   inline NIIterator group_insert(NIIterator Pos, const NodeInfoPtr &NI) {
  90     return Members.insert(Pos, NI);
  91   }
  92   inline void group_insert(NIIterator Pos, NIIterator First,
  93                            NIIterator Last) {
  94     Members.insert(Pos, First, Last);
  95   }
  96
  97   static void Add(NodeInfo *D, NodeInfo *U);
  98 };
  99
 100 //===--------------------------------------------------------------------===//
 101 ///
 102 /// NodeInfo - This struct tracks information used to schedule the a node.
 103 ///
 104 class NodeInfo {
 105 private:
 106   int           Pending;                // Number of visits pending before
 107                                         // adding to order
 108 public:
 109   SDNode        *Node;                  // DAG node
 110   InstrStage    *StageBegin;            // First stage in itinerary
 111   InstrStage    *StageEnd;              // Last+1 stage in itinerary
 112   unsigned      Latency;                // Total cycles to complete instr
 113   bool          IsCall : 1;             // Is function call
 114   bool          IsLoad : 1;             // Is memory load
 115   bool          IsStore : 1;            // Is memory store
 116   unsigned      Slot;                   // Node's time slot
 117   NodeGroup     *Group;                 // Grouping information
 118 #ifndef NDEBUG
 119   unsigned      Preorder;               // Index before scheduling
 120 #endif
 121
 122   // Ctor.
 123   NodeInfo(SDNode *N = NULL)
 124     : Pending(0)
 125     , Node(N)
 126     , StageBegin(NULL)
 127     , StageEnd(NULL)
 128     , Latency(0)
 129     , IsCall(false)
 130     , Slot(0)
 131     , Group(NULL)
 132 #ifndef NDEBUG
 133     , Preorder(0)
 134 #endif
 135   {}
 136
 137   // Accessors
 138   inline bool isInGroup() const {
 139     assert(!Group || !Group->group_empty() && "Group with no members");
 140     return Group != NULL;
 141   }
 142   inline bool isGroupDominator() const {
 143     return isInGroup() && Group->getDominator() == this;
 144   }
 145   inline int getPending() const {
 146     return Group ? Group->getPending() : Pending;
 147   }
 148   inline void setPending(int P) {
 149     if (Group) Group->setPending(P);
 150     else       Pending = P;
 151   }
 152   inline int addPending(int I) {
 153     if (Group) return Group->addPending(I);
 154     else       return Pending += I;
 155   }
 156 };
 157
 158 //===--------------------------------------------------------------------===//
 159 ///
 160 /// NodeGroupIterator - Iterates over all the nodes indicated by the node
 161 /// info. If the node is in a group then iterate over the members of the
 162 /// group, otherwise just the node info.
 163 ///
 164 class NodeGroupIterator {
 165 private:
 166   NodeInfo   *NI;                       // Node info
 167   NIIterator NGI;                       // Node group iterator
 168   NIIterator NGE;                       // Node group iterator end
 169
 170 public:
 171   // Ctor.
 172   NodeGroupIterator(NodeInfo *N) : NI(N) {
 173     // If the node is in a group then set up the group iterator.  Otherwise
 174     // the group iterators will trip first time out.
 175     if (N->isInGroup()) {
 176       // get Group
 177       NodeGroup *Group = NI->Group;
 178       NGI = Group->group_begin();
 179       NGE = Group->group_end();
 180       // Prevent this node from being used (will be in members list
 181       NI = NULL;
 182     }
 183   }
 184
 185   /// next - Return the next node info, otherwise NULL.
 186   ///
 187   NodeInfo *next() {
 188     // If members list
 189     if (NGI != NGE) return *NGI++;
 190     // Use node as the result (may be NULL)
 191     NodeInfo *Result = NI;
 192     // Only use once
 193     NI = NULL;
 194     // Return node or NULL
 195     return Result;
 196   }
 197 };
 198 //===--------------------------------------------------------------------===//
 199
 200
 201 //===--------------------------------------------------------------------===//
 202 ///
 203 /// NodeGroupOpIterator - Iterates over all the operands of a node.  If the
 204 /// node is a member of a group, this iterates over all the operands of all
 205 /// the members of the group.
 206 ///
 207 class NodeGroupOpIterator {
 208 private:
 209   NodeInfo            *NI;              // Node containing operands
 210   NodeGroupIterator   GI;               // Node group iterator
 211   SDNode::op_iterator OI;               // Operand iterator
 212   SDNode::op_iterator OE;               // Operand iterator end
 213
 214   /// CheckNode - Test if node has more operands.  If not get the next node
 215   /// skipping over nodes that have no operands.
 216   void CheckNode() {
 217     // Only if operands are exhausted first
 218     while (OI == OE) {
 219       // Get next node info
 220       NodeInfo *NI = GI.next();
 221       // Exit if nodes are exhausted
 222       if (!NI) return;
 223       // Get node itself
 224       SDNode *Node = NI->Node;
 225       // Set up the operand iterators
 226       OI = Node->op_begin();
 227       OE = Node->op_end();
 228     }
 229   }
 230
 231 public:
 232   // Ctor.
 233   NodeGroupOpIterator(NodeInfo *N)
 234     : NI(N), GI(N), OI(SDNode::op_iterator()), OE(SDNode::op_iterator()) {}
 235
 236   /// isEnd - Returns true when not more operands are available.
 237   ///
 238   inline bool isEnd() { CheckNode(); return OI == OE; }
 239
 240   /// next - Returns the next available operand.
 241   ///
 242   inline SDOperand next() {
 243     assert(OI != OE &&
 244            "Not checking for end of NodeGroupOpIterator correctly");
 245     return *OI++;
 246   }
 247 };
 248
 249
 250 //===----------------------------------------------------------------------===//
 251 ///
 252 /// BitsIterator - Provides iteration through individual bits in a bit vector.
 253 ///
 254 template<class T>
 255 class BitsIterator {
 256 private:
 257   T Bits;                               // Bits left to iterate through
 258
 259 public:
 260   /// Ctor.
 261   BitsIterator(T Initial) : Bits(Initial) {}
 262
 263   /// Next - Returns the next bit set or zero if exhausted.
 264   inline T Next() {
 265     // Get the rightmost bit set
 266     T Result = Bits & -Bits;
 267     // Remove from rest
 268     Bits &= ~Result;
 269     // Return single bit or zero
 270     return Result;
 271   }
 272 };
 273
 274 //===----------------------------------------------------------------------===//
 275
 276
 277 //===----------------------------------------------------------------------===//
 278 ///
 279 /// ResourceTally - Manages the use of resources over time intervals.  Each
 280 /// item (slot) in the tally vector represents the resources used at a given
 281 /// moment.  A bit set to 1 indicates that a resource is in use, otherwise
 282 /// available.  An assumption is made that the tally is large enough to schedule
 283 /// all current instructions (asserts otherwise.)
 284 ///
 285 template<class T>
 286 class ResourceTally {
 287 private:
 288   std::vector<T> Tally;                 // Resources used per slot
 289   typedef typename std::vector<T>::iterator Iter;
 290                                         // Tally iterator
 291
 292   /// SlotsAvailable - Returns true if all units are available.
 293         ///
 294   bool SlotsAvailable(Iter Begin, unsigned N, unsigned ResourceSet,
 295                                               unsigned &Resource) {
 296     assert(N && "Must check availability with N != 0");
 297     // Determine end of interval
 298     Iter End = Begin + N;
 299     assert(End <= Tally.end() && "Tally is not large enough for schedule");
 300
 301     // Iterate thru each resource
 302     BitsIterator<T> Resources(ResourceSet & ~*Begin);
 303     while (unsigned Res = Resources.Next()) {
 304       // Check if resource is available for next N slots
 305       Iter Interval = End;
 306       do {
 307         Interval--;
 308         if (*Interval & Res) break;
 309       } while (Interval != Begin);
 310
 311       // If available for N
 312       if (Interval == Begin) {
 313         // Success
 314         Resource = Res;
 315         return true;
 316       }
 317     }
 318
 319     // No luck
 320     Resource = 0;
 321     return false;
 322   }
 323
 324         /// RetrySlot - Finds a good candidate slot to retry search.
 325   Iter RetrySlot(Iter Begin, unsigned N, unsigned ResourceSet) {
 326     assert(N && "Must check availability with N != 0");
 327     // Determine end of interval
 328     Iter End = Begin + N;
 329     assert(End <= Tally.end() && "Tally is not large enough for schedule");
 330
 331                 while (Begin != End--) {
 332                         // Clear units in use
 333                         ResourceSet &= ~*End;
 334                         // If no units left then we should go no further
 335                         if (!ResourceSet) return End + 1;
 336                 }
 337                 // Made it all the way through
 338                 return Begin;
 339         }
 340
 341   /// FindAndReserveStages - Return true if the stages can be completed. If
 342   /// so mark as busy.
 343   bool FindAndReserveStages(Iter Begin,
 344                             InstrStage *Stage, InstrStage *StageEnd) {
 345     // If at last stage then we're done
 346     if (Stage == StageEnd) return true;
 347     // Get number of cycles for current stage
 348     unsigned N = Stage->Cycles;
 349     // Check to see if N slots are available, if not fail
 350     unsigned Resource;
 351     if (!SlotsAvailable(Begin, N, Stage->Units, Resource)) return false;
 352     // Check to see if remaining stages are available, if not fail
 353     if (!FindAndReserveStages(Begin + N, Stage + 1, StageEnd)) return false;
 354     // Reserve resource
 355     Reserve(Begin, N, Resource);
 356     // Success
 357     return true;
 358   }
 359
 360   /// Reserve - Mark busy (set) the specified N slots.
 361   void Reserve(Iter Begin, unsigned N, unsigned Resource) {
 362     // Determine end of interval
 363     Iter End = Begin + N;
 364     assert(End <= Tally.end() && "Tally is not large enough for schedule");
 365
 366     // Set resource bit in each slot
 367     for (; Begin < End; Begin++)
 368       *Begin |= Resource;
 369   }
 370
 371   /// FindSlots - Starting from Begin, locate consecutive slots where all stages
 372   /// can be completed.  Returns the address of first slot.
 373   Iter FindSlots(Iter Begin, InstrStage *StageBegin, InstrStage *StageEnd) {
 374     // Track position
 375     Iter Cursor = Begin;
 376
 377     // Try all possible slots forward
 378     while (true) {
 379       // Try at cursor, if successful return position.
 380       if (FindAndReserveStages(Cursor, StageBegin, StageEnd)) return Cursor;
 381       // Locate a better position
 382                         Cursor = RetrySlot(Cursor + 1, StageBegin->Cycles, StageBegin->Units);
 383     }
 384   }
 385
 386 public:
 387   /// Initialize - Resize and zero the tally to the specified number of time
 388   /// slots.
 389   inline void Initialize(unsigned N) {
 390     Tally.assign(N, 0);   // Initialize tally to all zeros.
 391   }
 392
 393   // FindAndReserve - Locate an ideal slot for the specified stages and mark
 394   // as busy.
 395   unsigned FindAndReserve(unsigned Slot, InstrStage *StageBegin,
 396                                          InstrStage *StageEnd) {
 397                 // Where to begin
 398                 Iter Begin = Tally.begin() + Slot;
 399                 // Find a free slot
 400                 Iter Where = FindSlots(Begin, StageBegin, StageEnd);
 401                 // Distance is slot number
 402                 unsigned Final = Where - Tally.begin();
 403     return Final;
 404   }
 405
 406 };
 407
 408 //===----------------------------------------------------------------------===//
 409 ///
 410 /// ScheduleDAGSimple - Simple two pass scheduler.
 411 ///
 412 class VISIBILITY_HIDDEN ScheduleDAGSimple : public ScheduleDAG {
 413 private:
 414   bool NoSched;                         // Just do a BFS schedule, nothing fancy
 415   bool NoItins;                         // Don't use itineraries?
 416   ResourceTally<unsigned> Tally;        // Resource usage tally
 417   unsigned NSlots;                      // Total latency
 418   static const unsigned NotFound = ~0U; // Search marker
 419
 420   unsigned NodeCount;                   // Number of nodes in DAG
 421   std::map<SDNode *, NodeInfo *> Map;   // Map nodes to info
 422   bool HasGroups;                       // True if there are any groups
 423   NodeInfo *Info;                       // Info for nodes being scheduled
 424   NIVector Ordering;                    // Emit ordering of nodes
 425   NodeGroup *HeadNG, *TailNG;           // Keep track of allocated NodeGroups
 426
 427 public:
 428
 429   // Ctor.
 430   ScheduleDAGSimple(bool noSched, bool noItins, SelectionDAG &dag,
 431                     MachineBasicBlock *bb, const TargetMachine &tm)
 432     : ScheduleDAG(dag, bb, tm), NoSched(noSched), NoItins(noItins), NSlots(0),
 433     NodeCount(0), HasGroups(false), Info(NULL), HeadNG(NULL), TailNG(NULL) {
 434     assert(&TII && "Target doesn't provide instr info?");
 435     assert(&MRI && "Target doesn't provide register info?");
 436   }
 437
 438   virtual ~ScheduleDAGSimple() {
 439     if (Info)
 440       delete[] Info;
 441
 442     NodeGroup *NG = HeadNG;
 443     while (NG) {
 444       NodeGroup *NextSU = NG->Next;
 445       delete NG;
 446       NG = NextSU;
 447     }
 448   }
 449
 450   void Schedule();
 451
 452   /// getNI - Returns the node info for the specified node.
 453   ///
 454   NodeInfo *getNI(SDNode *Node) { return Map[Node]; }
 455
 456 private:
 457   static bool isDefiner(NodeInfo *A, NodeInfo *B);
 458   void IncludeNode(NodeInfo *NI);
 459   void VisitAll();
 460   void GatherSchedulingInfo();
 461   void FakeGroupDominators();
 462   bool isStrongDependency(NodeInfo *A, NodeInfo *B);
 463   bool isWeakDependency(NodeInfo *A, NodeInfo *B);
 464   void ScheduleBackward();
 465   void ScheduleForward();
 466
 467   void AddToGroup(NodeInfo *D, NodeInfo *U);
 468   /// PrepareNodeInfo - Set up the basic minimum node info for scheduling.
 469   ///
 470   void PrepareNodeInfo();
 471
 472   /// IdentifyGroups - Put flagged nodes into groups.
 473   ///
 474   void IdentifyGroups();
 475
 476   /// print - Print ordering to specified output stream.
 477   ///
 478   void print(std::ostream &O) const;
 479
 480   void dump(const char *tag) const;
 481
 482   virtual void dump() const;
 483
 484   /// EmitAll - Emit all nodes in schedule sorted order.
 485   ///
 486   void EmitAll();
 487
 488   /// printNI - Print node info.
 489   ///
 490   void printNI(std::ostream &O, NodeInfo *NI) const;
 491
 492   /// printChanges - Hilight changes in order caused by scheduling.
 493   ///
 494   void printChanges(unsigned Index) const;
 495 };
 496
 497 //===----------------------------------------------------------------------===//
 498 /// Special case itineraries.
 499 ///
 500 enum {
 501   CallLatency = 40,          // To push calls back in time
 502
 503   RSInteger   = 0xC0000000,  // Two integer units
 504   RSFloat     = 0x30000000,  // Two float units
 505   RSLoadStore = 0x0C000000,  // Two load store units
 506   RSBranch    = 0x02000000   // One branch unit
 507 };
 508 static InstrStage LoadStage  = { 5, RSLoadStore };
 509 static InstrStage StoreStage = { 2, RSLoadStore };
 510 static InstrStage IntStage   = { 2, RSInteger };
 511 static InstrStage FloatStage = { 3, RSFloat };
 512 //===----------------------------------------------------------------------===//
 513
 514 } // namespace
 515
 516 //===----------------------------------------------------------------------===//
 517
 518 /// PrepareNodeInfo - Set up the basic minimum node info for scheduling.
 519 ///
 520 void ScheduleDAGSimple::PrepareNodeInfo() {
 521   // Allocate node information
 522   Info = new NodeInfo[NodeCount];
 523
 524   unsigned i = 0;
 525   for (SelectionDAG::allnodes_iterator I = DAG.allnodes_begin(),
 526        E = DAG.allnodes_end(); I != E; ++I, ++i) {
 527     // Fast reference to node schedule info
 528     NodeInfo* NI = &Info[i];
 529     // Set up map
 530     Map[I] = NI;
 531     // Set node
 532     NI->Node = I;
 533     // Set pending visit count
 534     NI->setPending(I->use_size());
 535   }
 536 }
 537
 538 /// IdentifyGroups - Put flagged nodes into groups.
 539 ///
 540 void ScheduleDAGSimple::IdentifyGroups() {
 541   for (unsigned i = 0, N = NodeCount; i < N; i++) {
 542     NodeInfo* NI = &Info[i];
 543     SDNode *Node = NI->Node;
 544
 545     // For each operand (in reverse to only look at flags)
 546     for (unsigned N = Node->getNumOperands(); 0 < N--;) {
 547       // Get operand
 548       SDOperand Op = Node->getOperand(N);
 549       // No more flags to walk
 550       if (Op.getValueType() != MVT::Flag) break;
 551       // Add to node group
 552       AddToGroup(getNI(Op.Val), NI);
 553       // Let everyone else know
 554       HasGroups = true;
 555     }
 556   }
 557 }
 558
 559 /// CountInternalUses - Returns the number of edges between the two nodes.
 560 ///
 561 static unsigned CountInternalUses(NodeInfo *D, NodeInfo *U) {
 562   unsigned N = 0;
 563   for (unsigned M = U->Node->getNumOperands(); 0 < M--;) {
 564     SDOperand Op = U->Node->getOperand(M);
 565     if (Op.Val == D->Node) N++;
 566   }
 567
 568   return N;
 569 }
 570
 571 //===----------------------------------------------------------------------===//
 572 /// Add - Adds a definer and user pair to a node group.
 573 ///
 574 void ScheduleDAGSimple::AddToGroup(NodeInfo *D, NodeInfo *U) {
 575   // Get current groups
 576   NodeGroup *DGroup = D->Group;
 577   NodeGroup *UGroup = U->Group;
 578   // If both are members of groups
 579   if (DGroup && UGroup) {
 580     // There may have been another edge connecting
 581     if (DGroup == UGroup) return;
 582     // Add the pending users count
 583     DGroup->addPending(UGroup->getPending());
 584     // For each member of the users group
 585     NodeGroupIterator UNGI(U);
 586     while (NodeInfo *UNI = UNGI.next() ) {
 587       // Change the group
 588       UNI->Group = DGroup;
 589       // For each member of the definers group
 590       NodeGroupIterator DNGI(D);
 591       while (NodeInfo *DNI = DNGI.next() ) {
 592         // Remove internal edges
 593         DGroup->addPending(-CountInternalUses(DNI, UNI));
 594       }
 595     }
 596     // Merge the two lists
 597     DGroup->group_insert(DGroup->group_end(),
 598                          UGroup->group_begin(), UGroup->group_end());
 599   } else if (DGroup) {
 600     // Make user member of definers group
 601     U->Group = DGroup;
 602     // Add users uses to definers group pending
 603     DGroup->addPending(U->Node->use_size());
 604     // For each member of the definers group
 605     NodeGroupIterator DNGI(D);
 606     while (NodeInfo *DNI = DNGI.next() ) {
 607       // Remove internal edges
 608       DGroup->addPending(-CountInternalUses(DNI, U));
 609     }
 610     DGroup->group_push_back(U);
 611   } else if (UGroup) {
 612     // Make definer member of users group
 613     D->Group = UGroup;
 614     // Add definers uses to users group pending
 615     UGroup->addPending(D->Node->use_size());
 616     // For each member of the users group
 617     NodeGroupIterator UNGI(U);
 618     while (NodeInfo *UNI = UNGI.next() ) {
 619       // Remove internal edges
 620       UGroup->addPending(-CountInternalUses(D, UNI));
 621     }
 622     UGroup->group_insert(UGroup->group_begin(), D);
 623   } else {
 624     D->Group = U->Group = DGroup = new NodeGroup();
 625     DGroup->addPending(D->Node->use_size() + U->Node->use_size() -
 626                        CountInternalUses(D, U));
 627     DGroup->group_push_back(D);
 628     DGroup->group_push_back(U);
 629
 630     if (HeadNG == NULL)
 631       HeadNG = DGroup;
 632     if (TailNG != NULL)
 633       TailNG->Next = DGroup;
 634     TailNG = DGroup;
 635   }
 636 }
 637
 638
 639 /// print - Print ordering to specified output stream.
 640 ///
 641 void ScheduleDAGSimple::print(std::ostream &O) const {
 642 #ifndef NDEBUG
 643   O << "Ordering\n";
 644   for (unsigned i = 0, N = Ordering.size(); i < N; i++) {
 645     NodeInfo *NI = Ordering[i];
 646     printNI(O, NI);
 647     O << "\n";
 648     if (NI->isGroupDominator()) {
 649       NodeGroup *Group = NI->Group;
 650       for (NIIterator NII = Group->group_begin(), E = Group->group_end();
 651            NII != E; NII++) {
 652         O << "    ";
 653         printNI(O, *NII);
 654         O << "\n";
 655       }
 656     }
 657   }
 658 #endif
 659 }
 660
 661 void ScheduleDAGSimple::dump(const char *tag) const {
 662   std::cerr << tag; dump();
 663 }
 664
 665 void ScheduleDAGSimple::dump() const {
 666   print(std::cerr);
 667 }
 668
 669
 670 /// EmitAll - Emit all nodes in schedule sorted order.
 671 ///
 672 void ScheduleDAGSimple::EmitAll() {
 673   // If this is the first basic block in the function, and if it has live ins
 674   // that need to be copied into vregs, emit the copies into the top of the
 675   // block before emitting the code for the block.
 676   MachineFunction &MF = DAG.getMachineFunction();
 677   if (&MF.front() == BB && MF.livein_begin() != MF.livein_end()) {
 678     for (MachineFunction::livein_iterator LI = MF.livein_begin(),
 679          E = MF.livein_end(); LI != E; ++LI)
 680       if (LI->second)
 681         MRI->copyRegToReg(*MF.begin(), MF.begin()->end(), LI->second,
 682                           LI->first, RegMap->getRegClass(LI->second));
 683   }
 684
 685   std::map<SDNode*, unsigned> VRBaseMap;
 686
 687   // For each node in the ordering
 688   for (unsigned i = 0, N = Ordering.size(); i < N; i++) {
 689     // Get the scheduling info
 690     NodeInfo *NI = Ordering[i];
 691     if (NI->isInGroup()) {
 692       NodeGroupIterator NGI(Ordering[i]);
 693       while (NodeInfo *NI = NGI.next()) EmitNode(NI->Node, VRBaseMap);
 694     } else {
 695       EmitNode(NI->Node, VRBaseMap);
 696     }
 697   }
 698 }
 699
 700 /// isFlagDefiner - Returns true if the node defines a flag result.
 701 static bool isFlagDefiner(SDNode *A) {
 702   unsigned N = A->getNumValues();
 703   return N && A->getValueType(N - 1) == MVT::Flag;
 704 }
 705
 706 /// isFlagUser - Returns true if the node uses a flag result.
 707 ///
 708 static bool isFlagUser(SDNode *A) {
 709   unsigned N = A->getNumOperands();
 710   return N && A->getOperand(N - 1).getValueType() == MVT::Flag;
 711 }
 712
 713 /// printNI - Print node info.
 714 ///
 715 void ScheduleDAGSimple::printNI(std::ostream &O, NodeInfo *NI) const {
 716 #ifndef NDEBUG
 717   SDNode *Node = NI->Node;
 718   O << " "
 719     << std::hex << Node << std::dec
 720     << ", Lat=" << NI->Latency
 721     << ", Slot=" << NI->Slot
 722     << ", ARITY=(" << Node->getNumOperands() << ","
 723     << Node->getNumValues() << ")"
 724     << " " << Node->getOperationName(&DAG);
 725   if (isFlagDefiner(Node)) O << "<#";
 726   if (isFlagUser(Node)) O << ">#";
 727 #endif
 728 }
 729
 730 /// printChanges - Hilight changes in order caused by scheduling.
 731 ///
 732 void ScheduleDAGSimple::printChanges(unsigned Index) const {
 733 #ifndef NDEBUG
 734   // Get the ordered node count
 735   unsigned N = Ordering.size();
 736   // Determine if any changes
 737   unsigned i = 0;
 738   for (; i < N; i++) {
 739     NodeInfo *NI = Ordering[i];
 740     if (NI->Preorder != i) break;
 741   }
 742
 743   if (i < N) {
 744     std::cerr << Index << ". New Ordering\n";
 745
 746     for (i = 0; i < N; i++) {
 747       NodeInfo *NI = Ordering[i];
 748       std::cerr << "  " << NI->Preorder << ". ";
 749       printNI(std::cerr, NI);
 750       std::cerr << "\n";
 751       if (NI->isGroupDominator()) {
 752         NodeGroup *Group = NI->Group;
 753         for (NIIterator NII = Group->group_begin(), E = Group->group_end();
 754              NII != E; NII++) {
 755           std::cerr << "          ";
 756           printNI(std::cerr, *NII);
 757           std::cerr << "\n";
 758         }
 759       }
 760     }
 761   } else {
 762     std::cerr << Index << ". No Changes\n";
 763   }
 764 #endif
 765 }
 766
 767 //===----------------------------------------------------------------------===//
 768 /// isDefiner - Return true if node A is a definer for B.
 769 ///
 770 bool ScheduleDAGSimple::isDefiner(NodeInfo *A, NodeInfo *B) {
 771   // While there are A nodes
 772   NodeGroupIterator NII(A);
 773   while (NodeInfo *NI = NII.next()) {
 774     // Extract node
 775     SDNode *Node = NI->Node;
 776     // While there operands in nodes of B
 777     NodeGroupOpIterator NGOI(B);
 778     while (!NGOI.isEnd()) {
 779       SDOperand Op = NGOI.next();
 780       // If node from A defines a node in B
 781       if (Node == Op.Val) return true;
 782     }
 783   }
 784   return false;
 785 }
 786
 787 /// IncludeNode - Add node to NodeInfo vector.
 788 ///
 789 void ScheduleDAGSimple::IncludeNode(NodeInfo *NI) {
 790   // Get node
 791   SDNode *Node = NI->Node;
 792   // Ignore entry node
 793   if (Node->getOpcode() == ISD::EntryToken) return;
 794   // Check current count for node
 795   int Count = NI->getPending();
 796   // If the node is already in list
 797   if (Count < 0) return;
 798   // Decrement count to indicate a visit
 799   Count--;
 800   // If count has gone to zero then add node to list
 801   if (!Count) {
 802     // Add node
 803     if (NI->isInGroup()) {
 804       Ordering.push_back(NI->Group->getDominator());
 805     } else {
 806       Ordering.push_back(NI);
 807     }
 808     // indicate node has been added
 809     Count--;
 810   }
 811   // Mark as visited with new count
 812   NI->setPending(Count);
 813 }
 814
 815 /// GatherSchedulingInfo - Get latency and resource information about each node.
 816 ///
 817 void ScheduleDAGSimple::GatherSchedulingInfo() {
 818   // Get instruction itineraries for the target
 819   const InstrItineraryData &InstrItins = TM.getInstrItineraryData();
 820
 821   // For each node
 822   for (unsigned i = 0, N = NodeCount; i < N; i++) {
 823     // Get node info
 824     NodeInfo* NI = &Info[i];
 825     SDNode *Node = NI->Node;
 826
 827     // If there are itineraries and it is a machine instruction
 828     if (InstrItins.isEmpty() || NoItins) {
 829       // If machine opcode
 830       if (Node->isTargetOpcode()) {
 831         // Get return type to guess which processing unit
 832         MVT::ValueType VT = Node->getValueType(0);
 833         // Get machine opcode
 834         MachineOpCode TOpc = Node->getTargetOpcode();
 835         NI->IsCall = TII->isCall(TOpc);
 836         NI->IsLoad = TII->isLoad(TOpc);
 837         NI->IsStore = TII->isStore(TOpc);
 838
 839         if (TII->isLoad(TOpc))             NI->StageBegin = &LoadStage;
 840         else if (TII->isStore(TOpc))       NI->StageBegin = &StoreStage;
 841         else if (MVT::isInteger(VT))       NI->StageBegin = &IntStage;
 842         else if (MVT::isFloatingPoint(VT)) NI->StageBegin = &FloatStage;
 843         if (NI->StageBegin) NI->StageEnd = NI->StageBegin + 1;
 844       }
 845     } else if (Node->isTargetOpcode()) {
 846       // get machine opcode
 847       MachineOpCode TOpc = Node->getTargetOpcode();
 848       // Check to see if it is a call
 849       NI->IsCall = TII->isCall(TOpc);
 850       // Get itinerary stages for instruction
 851       unsigned II = TII->getSchedClass(TOpc);
 852       NI->StageBegin = InstrItins.begin(II);
 853       NI->StageEnd = InstrItins.end(II);
 854     }
 855
 856     // One slot for the instruction itself
 857     NI->Latency = 1;
 858
 859     // Add long latency for a call to push it back in time
 860     if (NI->IsCall) NI->Latency += CallLatency;
 861
 862     // Sum up all the latencies
 863     for (InstrStage *Stage = NI->StageBegin, *E = NI->StageEnd;
 864         Stage != E; Stage++) {
 865       NI->Latency += Stage->Cycles;
 866     }
 867
 868     // Sum up all the latencies for max tally size
 869     NSlots += NI->Latency;
 870   }
 871
 872   // Unify metrics if in a group
 873   if (HasGroups) {
 874     for (unsigned i = 0, N = NodeCount; i < N; i++) {
 875       NodeInfo* NI = &Info[i];
 876
 877       if (NI->isInGroup()) {
 878         NodeGroup *Group = NI->Group;
 879
 880         if (!Group->getDominator()) {
 881           NIIterator NGI = Group->group_begin(), NGE = Group->group_end();
 882           NodeInfo *Dominator = *NGI;
 883           unsigned Latency = 0;
 884
 885           for (NGI++; NGI != NGE; NGI++) {
 886             NodeInfo* NGNI = *NGI;
 887             Latency += NGNI->Latency;
 888             if (Dominator->Latency < NGNI->Latency) Dominator = NGNI;
 889           }
 890
 891           Dominator->Latency = Latency;
 892           Group->setDominator(Dominator);
 893         }
 894       }
 895     }
 896   }
 897 }
 898
 899 /// VisitAll - Visit each node breadth-wise to produce an initial ordering.
 900 /// Note that the ordering in the Nodes vector is reversed.
 901 void ScheduleDAGSimple::VisitAll() {
 902   // Add first element to list
 903   NodeInfo *NI = getNI(DAG.getRoot().Val);
 904   if (NI->isInGroup()) {
 905     Ordering.push_back(NI->Group->getDominator());
 906   } else {
 907     Ordering.push_back(NI);
 908   }
 909
 910   // Iterate through all nodes that have been added
 911   for (unsigned i = 0; i < Ordering.size(); i++) { // note: size() varies
 912     // Visit all operands
 913     NodeGroupOpIterator NGI(Ordering[i]);
 914     while (!NGI.isEnd()) {
 915       // Get next operand
 916       SDOperand Op = NGI.next();
 917       // Get node
 918       SDNode *Node = Op.Val;
 919       // Ignore passive nodes
 920       if (isPassiveNode(Node)) continue;
 921       // Check out node
 922       IncludeNode(getNI(Node));
 923     }
 924   }
 925
 926   // Add entry node last (IncludeNode filters entry nodes)
 927   if (DAG.getEntryNode().Val != DAG.getRoot().Val)
 928     Ordering.push_back(getNI(DAG.getEntryNode().Val));
 929
 930   // Reverse the order
 931   std::reverse(Ordering.begin(), Ordering.end());
 932 }
 933
 934 /// FakeGroupDominators - Set dominators for non-scheduling.
 935 ///
 936 void ScheduleDAGSimple::FakeGroupDominators() {
 937   for (unsigned i = 0, N = NodeCount; i < N; i++) {
 938     NodeInfo* NI = &Info[i];
 939
 940     if (NI->isInGroup()) {
 941       NodeGroup *Group = NI->Group;
 942
 943       if (!Group->getDominator()) {
 944         Group->setDominator(NI);
 945       }
 946     }
 947   }
 948 }
 949
 950 /// isStrongDependency - Return true if node A has results used by node B.
 951 /// I.E., B must wait for latency of A.
 952 bool ScheduleDAGSimple::isStrongDependency(NodeInfo *A, NodeInfo *B) {
 953   // If A defines for B then it's a strong dependency or
 954   // if a load follows a store (may be dependent but why take a chance.)
 955   return isDefiner(A, B) || (A->IsStore && B->IsLoad);
 956 }
 957
 958 /// isWeakDependency Return true if node A produces a result that will
 959 /// conflict with operands of B.  It is assumed that we have called
 960 /// isStrongDependency prior.
 961 bool ScheduleDAGSimple::isWeakDependency(NodeInfo *A, NodeInfo *B) {
 962   // TODO check for conflicting real registers and aliases
 963 #if 0 // FIXME - Since we are in SSA form and not checking register aliasing
 964   return A->Node->getOpcode() == ISD::EntryToken || isStrongDependency(B, A);
 965 #else
 966   return A->Node->getOpcode() == ISD::EntryToken;
 967 #endif
 968 }
 969
 970 /// ScheduleBackward - Schedule instructions so that any long latency
 971 /// instructions and the critical path get pushed back in time. Time is run in
 972 /// reverse to allow code reuse of the Tally and eliminate the overhead of
 973 /// biasing every slot indices against NSlots.
 974 void ScheduleDAGSimple::ScheduleBackward() {
 975   // Size and clear the resource tally
 976   Tally.Initialize(NSlots);
 977   // Get number of nodes to schedule
 978   unsigned N = Ordering.size();
 979
 980   // For each node being scheduled
 981   for (unsigned i = N; 0 < i--;) {
 982     NodeInfo *NI = Ordering[i];
 983     // Track insertion
 984     unsigned Slot = NotFound;
 985
 986     // Compare against those previously scheduled nodes
 987     unsigned j = i + 1;
 988     for (; j < N; j++) {
 989       // Get following instruction
 990       NodeInfo *Other = Ordering[j];
 991
 992       // Check dependency against previously inserted nodes
 993       if (isStrongDependency(NI, Other)) {
 994         Slot = Other->Slot + Other->Latency;
 995         break;
 996       } else if (isWeakDependency(NI, Other)) {
 997         Slot = Other->Slot;
 998         break;
 999       }
1000     }
1001
1002     // If independent of others (or first entry)
1003     if (Slot == NotFound) Slot = 0;
1004
1005 #if 0 // FIXME - measure later
1006     // Find a slot where the needed resources are available
1007     if (NI->StageBegin != NI->StageEnd)
1008       Slot = Tally.FindAndReserve(Slot, NI->StageBegin, NI->StageEnd);
1009 #endif
1010
1011     // Set node slot
1012     NI->Slot = Slot;
1013
1014     // Insert sort based on slot
1015     j = i + 1;
1016     for (; j < N; j++) {
1017       // Get following instruction
1018       NodeInfo *Other = Ordering[j];
1019       // Should we look further (remember slots are in reverse time)
1020       if (Slot >= Other->Slot) break;
1021       // Shuffle other into ordering
1022       Ordering[j - 1] = Other;
1023     }
1024     // Insert node in proper slot
1025     if (j != i + 1) Ordering[j - 1] = NI;
1026   }
1027 }
1028
1029 /// ScheduleForward - Schedule instructions to maximize packing.
1030 ///
1031 void ScheduleDAGSimple::ScheduleForward() {
1032   // Size and clear the resource tally
1033   Tally.Initialize(NSlots);
1034   // Get number of nodes to schedule
1035   unsigned N = Ordering.size();
1036
1037   // For each node being scheduled
1038   for (unsigned i = 0; i < N; i++) {
1039     NodeInfo *NI = Ordering[i];
1040     // Track insertion
1041     unsigned Slot = NotFound;
1042
1043     // Compare against those previously scheduled nodes
1044     unsigned j = i;
1045     for (; 0 < j--;) {
1046       // Get following instruction
1047       NodeInfo *Other = Ordering[j];
1048
1049       // Check dependency against previously inserted nodes
1050       if (isStrongDependency(Other, NI)) {
1051         Slot = Other->Slot + Other->Latency;
1052         break;
1053       } else if (Other->IsCall || isWeakDependency(Other, NI)) {
1054         Slot = Other->Slot;
1055         break;
1056       }
1057     }
1058
1059     // If independent of others (or first entry)
1060     if (Slot == NotFound) Slot = 0;
1061
1062     // Find a slot where the needed resources are available
1063     if (NI->StageBegin != NI->StageEnd)
1064       Slot = Tally.FindAndReserve(Slot, NI->StageBegin, NI->StageEnd);
1065
1066     // Set node slot
1067     NI->Slot = Slot;
1068
1069     // Insert sort based on slot
1070     j = i;
1071     for (; 0 < j--;) {
1072       // Get prior instruction
1073       NodeInfo *Other = Ordering[j];
1074       // Should we look further
1075       if (Slot >= Other->Slot) break;
1076       // Shuffle other into ordering
1077       Ordering[j + 1] = Other;
1078     }
1079     // Insert node in proper slot
1080     if (j != i) Ordering[j + 1] = NI;
1081   }
1082 }
1083
1084 /// Schedule - Order nodes according to selected style.
1085 ///
1086 void ScheduleDAGSimple::Schedule() {
1087   // Number the nodes
1088   NodeCount = std::distance(DAG.allnodes_begin(), DAG.allnodes_end());
1089
1090   // Set up minimum info for scheduling
1091   PrepareNodeInfo();
1092   // Construct node groups for flagged nodes
1093   IdentifyGroups();
1094
1095   // Test to see if scheduling should occur
1096   bool ShouldSchedule = NodeCount > 3 && !NoSched;
1097   // Don't waste time if is only entry and return
1098   if (ShouldSchedule) {
1099     // Get latency and resource requirements
1100     GatherSchedulingInfo();
1101   } else if (HasGroups) {
1102     // Make sure all the groups have dominators
1103     FakeGroupDominators();
1104   }
1105
1106   // Breadth first walk of DAG
1107   VisitAll();
1108
1109 #ifndef NDEBUG
1110   static unsigned Count = 0;
1111   Count++;
1112   for (unsigned i = 0, N = Ordering.size(); i < N; i++) {
1113     NodeInfo *NI = Ordering[i];
1114     NI->Preorder = i;
1115   }
1116 #endif
1117
1118   // Don't waste time if is only entry and return
1119   if (ShouldSchedule) {
1120     // Push back long instructions and critical path
1121     ScheduleBackward();
1122
1123     // Pack instructions to maximize resource utilization
1124     ScheduleForward();
1125   }
1126
1127   DEBUG(printChanges(Count));
1128
1129   // Emit in scheduled order
1130   EmitAll();
1131 }
1132
1133
1134 /// createSimpleDAGScheduler - This creates a simple two pass instruction
1135 /// scheduler using instruction itinerary.
1136 llvm::ScheduleDAG* llvm::createSimpleDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS,
1137                                                   SelectionDAG *DAG,
1138                                                   MachineBasicBlock *BB) {
1139   return new ScheduleDAGSimple(false, false, *DAG, BB, DAG->getTarget());
1140 }
1141
1142 /// createNoItinsDAGScheduler - This creates a simple two pass instruction
1143 /// scheduler without using instruction itinerary.
1144 llvm::ScheduleDAG* llvm::createNoItinsDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS,
1145                                                    SelectionDAG *DAG,
1146                                                    MachineBasicBlock *BB) {
1147   return new ScheduleDAGSimple(false, true, *DAG, BB, DAG->getTarget());
1148 }
1149
1150 /// createBFS_DAGScheduler - This creates a simple breadth first instruction
1151 /// scheduler.
1152 llvm::ScheduleDAG* llvm::createBFS_DAGScheduler(SelectionDAGISel *IS,
1153                                                 SelectionDAG *DAG,
1154                                                 MachineBasicBlock *BB) {
1155   return new ScheduleDAGSimple(true, false, *DAG, BB,  DAG->getTarget());
1156 }