[A57LoadBalancing] unique_ptr-ify.
[oota-llvm.git] / lib / Target / AArch64 / AArch64A57FPLoadBalancing.cpp
1 //===-- AArch64A57FPLoadBalancing.cpp - Balance FP ops statically on A57---===//
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 // For best-case performance on Cortex-A57, we should try to use a balanced
10 // mix of odd and even D-registers when performing a critical sequence of
11 // independent, non-quadword FP/ASIMD floating-point multiply or
12 // multiply-accumulate operations.
13 //
14 // This pass attempts to detect situations where the register allocation may
15 // adversely affect this load balancing and to change the registers used so as
16 // to better utilize the CPU.
17 //
18 // Ideally we'd just take each multiply or multiply-accumulate in turn and
19 // allocate it alternating even or odd registers. However, multiply-accumulates
20 // are most efficiently performed in the same functional unit as their
21 // accumulation operand. Therefore this pass tries to find maximal sequences
22 // ("Chains") of multiply-accumulates linked via their accumulation operand,
23 // and assign them all the same "color" (oddness/evenness).
24 //
25 // This optimization affects S-register and D-register floating point
26 // multiplies and FMADD/FMAs, as well as vector (floating point only) muls and
27 // FMADD/FMA. Q register instructions (and 128-bit vector instructions) are
28 // not affected.
29 //===----------------------------------------------------------------------===//
30
31 #include "AArch64.h"
32 #include "AArch64InstrInfo.h"
33 #include "AArch64Subtarget.h"
34 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
35 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
36 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
37 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
38 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
39 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
40 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
41 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
42 #include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
43 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
44 #include "llvm/Support/Debug.h"
45 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
46 #include <list>
47 using namespace llvm;
48
49 #define DEBUG_TYPE "aarch64-a57-fp-load-balancing"
50
51 // Enforce the algorithm to use the scavenged register even when the original
52 // destination register is the correct color. Used for testing.
53 static cl::opt<bool>
54 TransformAll("aarch64-a57-fp-load-balancing-force-all",
55              cl::desc("Always modify dest registers regardless of color"),
56              cl::init(false), cl::Hidden);
57
58 // Never use the balance information obtained from chains - return a specific
59 // color always. Used for testing.
60 static cl::opt<unsigned>
61 OverrideBalance("aarch64-a57-fp-load-balancing-override",
62               cl::desc("Ignore balance information, always return "
63                        "(1: Even, 2: Odd)."),
64               cl::init(0), cl::Hidden);
65
66 //===----------------------------------------------------------------------===//
67 // Helper functions
68
69 // Is the instruction a type of multiply on 64-bit (or 32-bit) FPRs?
70 static bool isMul(MachineInstr *MI) {
71   switch (MI->getOpcode()) {
72   case AArch64::FMULSrr:
73   case AArch64::FNMULSrr:
74   case AArch64::FMULDrr:
75   case AArch64::FNMULDrr:
76
77   case AArch64::FMULv2f32:
78     return true;
79   default:
80     return false;
81   }
82 }
83
84 // Is the instruction a type of FP multiply-accumulate on 64-bit (or 32-bit) FPRs?
85 static bool isMla(MachineInstr *MI) {
86   switch (MI->getOpcode()) {
87   case AArch64::FMSUBSrrr:
88   case AArch64::FMADDSrrr:
89   case AArch64::FNMSUBSrrr:
90   case AArch64::FNMADDSrrr:
91   case AArch64::FMSUBDrrr:
92   case AArch64::FMADDDrrr:
93   case AArch64::FNMSUBDrrr:
94   case AArch64::FNMADDDrrr:
95
96   case AArch64::FMLAv2f32:
97   case AArch64::FMLSv2f32:
98     return true;
99   default:
100     return false;
101   }
102 }
103
104 //===----------------------------------------------------------------------===//
105
106 namespace {
107 /// A "color", which is either even or odd. Yes, these aren't really colors
108 /// but the algorithm is conceptually doing two-color graph coloring.
109 enum class Color { Even, Odd };
110 #ifndef NDEBUG
111 static const char *ColorNames[2] = { "Even", "Odd" };
112 #endif
113
114 class Chain;
115
116 class AArch64A57FPLoadBalancing : public MachineFunctionPass {
117   const AArch64InstrInfo *TII;
118   MachineRegisterInfo *MRI;
119   const TargetRegisterInfo *TRI;
120   RegisterClassInfo RCI;
121
122 public:
123   static char ID;
124   explicit AArch64A57FPLoadBalancing() : MachineFunctionPass(ID) {}
125
126   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &F) override;
127
128   const char *getPassName() const override {
129     return "A57 FP Anti-dependency breaker";
130   }
131
132   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
133     AU.setPreservesCFG();
134     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
135   }
136
137 private:
138   bool runOnBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
139   bool colorChainSet(std::vector<Chain*> GV, MachineBasicBlock &MBB,
140                      int &Balance);
141   bool colorChain(Chain *G, Color C, MachineBasicBlock &MBB);
142   int scavengeRegister(Chain *G, Color C, MachineBasicBlock &MBB);
143   void scanInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Idx,
144                        std::map<unsigned, Chain*> &Active,
145                        std::set<std::unique_ptr<Chain>> &AllChains);
146   void maybeKillChain(MachineOperand &MO, unsigned Idx,
147                       std::map<unsigned, Chain*> &RegChains);
148   Color getColor(unsigned Register);
149   Chain *getAndEraseNext(Color PreferredColor, std::vector<Chain*> &L);
150 };
151 char AArch64A57FPLoadBalancing::ID = 0;
152
153 /// A Chain is a sequence of instructions that are linked together by 
154 /// an accumulation operand. For example:
155 ///
156 ///   fmul d0<def>, ?
157 ///   fmla d1<def>, ?, ?, d0<kill>
158 ///   fmla d2<def>, ?, ?, d1<kill>
159 ///
160 /// There may be other instructions interleaved in the sequence that
161 /// do not belong to the chain. These other instructions must not use
162 /// the "chain" register at any point.
163 ///
164 /// We currently only support chains where the "chain" operand is killed
165 /// at each link in the chain for simplicity.
166 /// A chain has three important instructions - Start, Last and Kill.
167 ///   * The start instruction is the first instruction in the chain.
168 ///   * Last is the final instruction in the chain.
169 ///   * Kill may or may not be defined. If defined, Kill is the instruction
170 ///     where the outgoing value of the Last instruction is killed.
171 ///     This information is important as if we know the outgoing value is
172 ///     killed with no intervening uses, we can safely change its register.
173 ///
174 /// Without a kill instruction, we must assume the outgoing value escapes
175 /// beyond our model and either must not change its register or must
176 /// create a fixup FMOV to keep the old register value consistent.
177 ///
178 class Chain {
179 public:
180   /// The important (marker) instructions.
181   MachineInstr *StartInst, *LastInst, *KillInst;
182   /// The index, from the start of the basic block, that each marker
183   /// appears. These are stored so we can do quick interval tests.
184   unsigned StartInstIdx, LastInstIdx, KillInstIdx;
185   /// All instructions in the chain.
186   std::set<MachineInstr*> Insts;
187   /// True if KillInst cannot be modified. If this is true,
188   /// we cannot change LastInst's outgoing register.
189   /// This will be true for tied values and regmasks.
190   bool KillIsImmutable;
191   /// The "color" of LastInst. This will be the preferred chain color,
192   /// as changing intermediate nodes is easy but changing the last
193   /// instruction can be more tricky.
194   Color LastColor;
195
196   Chain(MachineInstr *MI, unsigned Idx, Color C)
197       : StartInst(MI), LastInst(MI), KillInst(nullptr),
198         StartInstIdx(Idx), LastInstIdx(Idx), KillInstIdx(0),
199         LastColor(C) {
200     Insts.insert(MI);
201   }
202
203   /// Add a new instruction into the chain. The instruction's dest operand
204   /// has the given color.
205   void add(MachineInstr *MI, unsigned Idx, Color C) {
206     LastInst = MI;
207     LastInstIdx = Idx;
208     LastColor = C;
209     assert((KillInstIdx == 0 || LastInstIdx < KillInstIdx) &&
210            "Chain: broken invariant. A Chain can only be killed after its last "
211            "def");
212
213     Insts.insert(MI);
214   }
215
216   /// Return true if MI is a member of the chain.
217   bool contains(MachineInstr *MI) { return Insts.count(MI) > 0; }
218
219   /// Return the number of instructions in the chain.
220   unsigned size() const {
221     return Insts.size();
222   }
223
224   /// Inform the chain that its last active register (the dest register of
225   /// LastInst) is killed by MI with no intervening uses or defs.
226   void setKill(MachineInstr *MI, unsigned Idx, bool Immutable) {
227     KillInst = MI;
228     KillInstIdx = Idx;
229     KillIsImmutable = Immutable;
230     assert((KillInstIdx == 0 || LastInstIdx < KillInstIdx) &&
231            "Chain: broken invariant. A Chain can only be killed after its last "
232            "def");
233   }
234
235   /// Return the first instruction in the chain.
236   MachineInstr *getStart() const { return StartInst; }
237   /// Return the last instruction in the chain.
238   MachineInstr *getLast() const { return LastInst; }
239   /// Return the "kill" instruction (as set with setKill()) or NULL.
240   MachineInstr *getKill() const { return KillInst; }
241   /// Return an instruction that can be used as an iterator for the end
242   /// of the chain. This is the maximum of KillInst (if set) and LastInst.
243   MachineBasicBlock::iterator getEnd() const {
244     return ++MachineBasicBlock::iterator(KillInst ? KillInst : LastInst);
245   }
246
247   /// Can the Kill instruction (assuming one exists) be modified?
248   bool isKillImmutable() const { return KillIsImmutable; }
249
250   /// Return the preferred color of this chain.
251   Color getPreferredColor() {
252     if (OverrideBalance != 0)
253       return OverrideBalance == 1 ? Color::Even : Color::Odd;
254     return LastColor;
255   }
256
257   /// Return true if this chain (StartInst..KillInst) overlaps with Other.
258   bool rangeOverlapsWith(const Chain &Other) const {
259     unsigned End = KillInst ? KillInstIdx : LastInstIdx;
260     unsigned OtherEnd = Other.KillInst ?
261       Other.KillInstIdx : Other.LastInstIdx;
262
263     return StartInstIdx <= OtherEnd && Other.StartInstIdx <= End;
264   }
265
266   /// Return true if this chain starts before Other.
267   bool startsBefore(Chain *Other) {
268     return StartInstIdx < Other->StartInstIdx;
269   }
270
271   /// Return true if the group will require a fixup MOV at the end.
272   bool requiresFixup() const {
273     return (getKill() && isKillImmutable()) || !getKill();
274   }
275
276   /// Return a simple string representation of the chain.
277   std::string str() const {
278     std::string S;
279     raw_string_ostream OS(S);
280     
281     OS << "{";
282     StartInst->print(OS, NULL, true);
283     OS << " -> ";
284     LastInst->print(OS, NULL, true);
285     if (KillInst) {
286       OS << " (kill @ ";
287       KillInst->print(OS, NULL, true);
288       OS << ")";
289     }
290     OS << "}";
291
292     return OS.str();
293   }
294
295 };
296
297 } // end anonymous namespace
298
299 //===----------------------------------------------------------------------===//
300
301 bool AArch64A57FPLoadBalancing::runOnMachineFunction(MachineFunction &F) {
302   bool Changed = false;
303   DEBUG(dbgs() << "***** AArch64A57FPLoadBalancing *****\n");
304
305   const TargetMachine &TM = F.getTarget();
306   MRI = &F.getRegInfo();
307   TRI = F.getRegInfo().getTargetRegisterInfo();
308   TII = TM.getSubtarget<AArch64Subtarget>().getInstrInfo();
309   RCI.runOnMachineFunction(F);
310
311   for (auto &MBB : F) {
312     Changed |= runOnBasicBlock(MBB);
313   }
314
315   return Changed;
316 }
317
318 bool AArch64A57FPLoadBalancing::runOnBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
319   bool Changed = false;
320   DEBUG(dbgs() << "Running on MBB: " << MBB << " - scanning instructions...\n");
321
322   // First, scan the basic block producing a set of chains.
323
324   // The currently "active" chains - chains that can be added to and haven't
325   // been killed yet. This is keyed by register - all chains can only have one
326   // "link" register between each inst in the chain.
327   std::map<unsigned, Chain*> ActiveChains;
328   std::set<std::unique_ptr<Chain>> AllChains;
329   unsigned Idx = 0;
330   for (auto &MI : MBB)
331     scanInstruction(&MI, Idx++, ActiveChains, AllChains);
332
333   DEBUG(dbgs() << "Scan complete, "<< AllChains.size() << " chains created.\n");
334
335   // Group the chains into disjoint sets based on their liveness range. This is
336   // a poor-man's version of graph coloring. Ideally we'd create an interference
337   // graph and perform full-on graph coloring on that, but;
338   //   (a) That's rather heavyweight for only two colors.
339   //   (b) We expect multiple disjoint interference regions - in practice the live
340   //       range of chains is quite small and they are clustered between loads
341   //       and stores.
342   EquivalenceClasses<Chain*> EC;
343   for (auto &I : AllChains)
344     EC.insert(I.get());
345
346   for (auto &I : AllChains)
347     for (auto &J : AllChains)
348       if (I != J && I->rangeOverlapsWith(*J))
349         EC.unionSets(I.get(), J.get());
350   DEBUG(dbgs() << "Created " << EC.getNumClasses() << " disjoint sets.\n");
351
352   // Now we assume that every member of an equivalence class interferes
353   // with every other member of that class, and with no members of other classes.
354
355   // Convert the EquivalenceClasses to a simpler set of sets.
356   std::vector<std::vector<Chain*> > V;
357   for (auto I = EC.begin(), E = EC.end(); I != E; ++I) {
358     std::vector<Chain*> Cs(EC.member_begin(I), EC.member_end());
359     if (Cs.empty()) continue;
360     V.push_back(Cs);
361   }
362
363   // Now we have a set of sets, order them by start address so
364   // we can iterate over them sequentially.
365   std::sort(V.begin(), V.end(),
366             [](const std::vector<Chain*> &A,
367                const std::vector<Chain*> &B) {
368       return A.front()->startsBefore(B.front());
369     });
370
371   // As we only have two colors, we can track the global (BB-level) balance of
372   // odds versus evens. We aim to keep this near zero to keep both execution
373   // units fed.
374   // Positive means we're even-heavy, negative we're odd-heavy.
375   //
376   // FIXME: If chains have interdependencies, for example:
377   //   mul r0, r1, r2
378   //   mul r3, r0, r1
379   // We do not model this and may color each one differently, assuming we'll
380   // get ILP when we obviously can't. This hasn't been seen to be a problem
381   // in practice so far, so we simplify the algorithm by ignoring it.
382   int Parity = 0;
383
384   for (auto &I : V)
385     Changed |= colorChainSet(I, MBB, Parity);
386
387   return Changed;
388 }
389
390 Chain *AArch64A57FPLoadBalancing::getAndEraseNext(Color PreferredColor,
391                                                   std::vector<Chain*> &L) {
392   if (L.empty())
393     return nullptr;
394
395   // We try and get the best candidate from L to color next, given that our
396   // preferred color is "PreferredColor". L is ordered from larger to smaller
397   // chains. It is beneficial to color the large chains before the small chains,
398   // but if we can't find a chain of the maximum length with the preferred color,
399   // we fuzz the size and look for slightly smaller chains before giving up and
400   // returning a chain that must be recolored.
401
402   // FIXME: Does this need to be configurable?
403   const unsigned SizeFuzz = 1;
404   unsigned MinSize = L.front()->size() - SizeFuzz;
405   for (auto I = L.begin(), E = L.end(); I != E; ++I) {
406     if ((*I)->size() <= MinSize) {
407       // We've gone past the size limit. Return the previous item.
408       Chain *Ch = *--I;
409       L.erase(I);
410       return Ch;
411     }
412
413     if ((*I)->getPreferredColor() == PreferredColor) {
414       Chain *Ch = *I;
415       L.erase(I);
416       return Ch;
417     }
418   }
419   
420   // Bailout case - just return the first item.
421   Chain *Ch = L.front();
422   L.erase(L.begin());
423   return Ch;
424 }
425
426 bool AArch64A57FPLoadBalancing::colorChainSet(std::vector<Chain*> GV,
427                                               MachineBasicBlock &MBB,
428                                               int &Parity) {
429   bool Changed = false;
430   DEBUG(dbgs() << "colorChainSet(): #sets=" << GV.size() << "\n");
431
432   // Sort by descending size order so that we allocate the most important
433   // sets first.
434   // Tie-break equivalent sizes by sorting chains requiring fixups before
435   // those without fixups. The logic here is that we should look at the
436   // chains that we cannot change before we look at those we can,
437   // so the parity counter is updated and we know what color we should
438   // change them to!
439   std::sort(GV.begin(), GV.end(), [](const Chain *G1, const Chain *G2) {
440       if (G1->size() != G2->size())
441         return G1->size() > G2->size();
442       return G1->requiresFixup() > G2->requiresFixup();
443     });
444
445   Color PreferredColor = Parity < 0 ? Color::Even : Color::Odd;
446   while (Chain *G = getAndEraseNext(PreferredColor, GV)) {
447     // Start off by assuming we'll color to our own preferred color.
448     Color C = PreferredColor;
449     if (Parity == 0)
450       // But if we really don't care, use the chain's preferred color.
451       C = G->getPreferredColor();
452
453     DEBUG(dbgs() << " - Parity=" << Parity << ", Color="
454           << ColorNames[(int)C] << "\n");
455
456     // If we'll need a fixup FMOV, don't bother. Testing has shown that this
457     // happens infrequently and when it does it has at least a 50% chance of
458     // slowing code down instead of speeding it up.
459     if (G->requiresFixup() && C != G->getPreferredColor()) {
460       C = G->getPreferredColor();
461       DEBUG(dbgs() << " - " << G->str() << " - not worthwhile changing; "
462             "color remains " << ColorNames[(int)C] << "\n");
463     }
464
465     Changed |= colorChain(G, C, MBB);
466
467     Parity += (C == Color::Even) ? G->size() : -G->size();
468     PreferredColor = Parity < 0 ? Color::Even : Color::Odd;
469   }
470
471   return Changed;
472 }
473
474 int AArch64A57FPLoadBalancing::scavengeRegister(Chain *G, Color C,
475                                                 MachineBasicBlock &MBB) {
476   RegScavenger RS;
477   RS.enterBasicBlock(&MBB);
478   RS.forward(MachineBasicBlock::iterator(G->getStart()));
479
480   // Can we find an appropriate register that is available throughout the life 
481   // of the chain?
482   unsigned RegClassID = G->getStart()->getDesc().OpInfo[0].RegClass;
483   BitVector AvailableRegs = RS.getRegsAvailable(TRI->getRegClass(RegClassID));
484   for (MachineBasicBlock::iterator I = G->getStart(), E = G->getEnd();
485        I != E; ++I) {
486     RS.forward(I);
487     AvailableRegs &= RS.getRegsAvailable(TRI->getRegClass(RegClassID));
488
489     // Remove any registers clobbered by a regmask.
490     for (auto J : I->operands()) {
491       if (J.isRegMask())
492         AvailableRegs.clearBitsNotInMask(J.getRegMask());
493     }
494   }
495
496   // Make sure we allocate in-order, to get the cheapest registers first.
497   auto Ord = RCI.getOrder(TRI->getRegClass(RegClassID));
498   for (auto Reg : Ord) {
499     if (!AvailableRegs[Reg])
500       continue;
501     if ((C == Color::Even && (Reg % 2) == 0) ||
502         (C == Color::Odd && (Reg % 2) == 1))
503       return Reg;
504   }
505
506   return -1;
507 }
508
509 bool AArch64A57FPLoadBalancing::colorChain(Chain *G, Color C,
510                                            MachineBasicBlock &MBB) {
511   bool Changed = false;
512   DEBUG(dbgs() << " - colorChain(" << G->str() << ", "
513         << ColorNames[(int)C] << ")\n");
514
515   // Try and obtain a free register of the right class. Without a register
516   // to play with we cannot continue.
517   int Reg = scavengeRegister(G, C, MBB);
518   if (Reg == -1) {
519     DEBUG(dbgs() << "Scavenging (thus coloring) failed!\n");
520     return false;
521   }
522   DEBUG(dbgs() << " - Scavenged register: " << TRI->getName(Reg) << "\n");
523
524   std::map<unsigned, unsigned> Substs;
525   for (MachineBasicBlock::iterator I = G->getStart(), E = G->getEnd();
526        I != E; ++I) {
527     if (!G->contains(I) &&
528         (&*I != G->getKill() || G->isKillImmutable()))
529       continue;
530
531     // I is a member of G, or I is a mutable instruction that kills G.
532
533     std::vector<unsigned> ToErase;
534     for (auto &U : I->operands()) {
535       if (U.isReg() && U.isUse() && Substs.find(U.getReg()) != Substs.end()) {
536         unsigned OrigReg = U.getReg();
537         U.setReg(Substs[OrigReg]);
538         if (U.isKill())
539           // Don't erase straight away, because there may be other operands
540           // that also reference this substitution!
541           ToErase.push_back(OrigReg);
542       } else if (U.isRegMask()) {
543         for (auto J : Substs) {
544           if (U.clobbersPhysReg(J.first))
545             ToErase.push_back(J.first);
546         }
547       }
548     }
549     // Now it's safe to remove the substs identified earlier.
550     for (auto J : ToErase)
551       Substs.erase(J);
552
553     // Only change the def if this isn't the last instruction.
554     if (&*I != G->getKill()) {
555       MachineOperand &MO = I->getOperand(0);
556
557       bool Change = TransformAll || getColor(MO.getReg()) != C;
558       if (G->requiresFixup() && &*I == G->getLast())
559         Change = false;
560
561       if (Change) {
562         Substs[MO.getReg()] = Reg;
563         MO.setReg(Reg);
564         MRI->setPhysRegUsed(Reg);
565
566         Changed = true;
567       }
568     }
569   }
570   assert(Substs.size() == 0 && "No substitutions should be left active!");
571
572   if (G->getKill()) {
573     DEBUG(dbgs() << " - Kill instruction seen.\n");
574   } else {
575     // We didn't have a kill instruction, but we didn't seem to need to change
576     // the destination register anyway.
577     DEBUG(dbgs() << " - Destination register not changed.\n");
578   }
579   return Changed;
580 }
581
582 void AArch64A57FPLoadBalancing::
583 scanInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Idx, 
584                 std::map<unsigned, Chain*> &ActiveChains,
585                 std::set<std::unique_ptr<Chain>> &AllChains) {
586   // Inspect "MI", updating ActiveChains and AllChains.
587
588   if (isMul(MI)) {
589
590     for (auto &I : MI->operands())
591       maybeKillChain(I, Idx, ActiveChains);
592
593     // Create a new chain. Multiplies don't require forwarding so can go on any
594     // unit.
595     unsigned DestReg = MI->getOperand(0).getReg();
596
597     DEBUG(dbgs() << "New chain started for register "
598           << TRI->getName(DestReg) << " at " << *MI);
599
600     auto G = llvm::make_unique<Chain>(MI, Idx, getColor(DestReg));
601     ActiveChains[DestReg] = G.get();
602     AllChains.insert(std::move(G));
603
604   } else if (isMla(MI)) {
605
606     // It is beneficial to keep MLAs on the same functional unit as their
607     // accumulator operand.
608     unsigned DestReg  = MI->getOperand(0).getReg();
609     unsigned AccumReg = MI->getOperand(3).getReg();
610
611     maybeKillChain(MI->getOperand(1), Idx, ActiveChains);
612     maybeKillChain(MI->getOperand(2), Idx, ActiveChains);
613     if (DestReg != AccumReg)
614       maybeKillChain(MI->getOperand(0), Idx, ActiveChains);
615
616     if (ActiveChains.find(AccumReg) != ActiveChains.end()) {
617       DEBUG(dbgs() << "Chain found for accumulator register "
618             << TRI->getName(AccumReg) << " in MI " << *MI);
619
620       // For simplicity we only chain together sequences of MULs/MLAs where the
621       // accumulator register is killed on each instruction. This means we don't
622       // need to track other uses of the registers we want to rewrite.
623       //
624       // FIXME: We could extend to handle the non-kill cases for more coverage.
625       if (MI->getOperand(3).isKill()) {
626         // Add to chain.
627         DEBUG(dbgs() << "Instruction was successfully added to chain.\n");
628         ActiveChains[AccumReg]->add(MI, Idx, getColor(DestReg));
629         // Handle cases where the destination is not the same as the accumulator.
630         if (DestReg != AccumReg) {
631           ActiveChains[DestReg] = ActiveChains[AccumReg];
632           ActiveChains.erase(AccumReg);
633         }
634         return;
635       }
636
637       DEBUG(dbgs() << "Cannot add to chain because accumulator operand wasn't "
638             << "marked <kill>!\n");
639       maybeKillChain(MI->getOperand(3), Idx, ActiveChains);
640     }
641
642     DEBUG(dbgs() << "Creating new chain for dest register "
643           << TRI->getName(DestReg) << "\n");
644     auto G = llvm::make_unique<Chain>(MI, Idx, getColor(DestReg));
645     ActiveChains[DestReg] = G.get();
646     AllChains.insert(std::move(G));
647
648   } else {
649
650     // Non-MUL or MLA instruction. Invalidate any chain in the uses or defs
651     // lists.
652     for (auto &I : MI->operands())
653       maybeKillChain(I, Idx, ActiveChains);
654
655   }
656 }
657
658 void AArch64A57FPLoadBalancing::
659 maybeKillChain(MachineOperand &MO, unsigned Idx,
660                std::map<unsigned, Chain*> &ActiveChains) {
661   // Given an operand and the set of active chains (keyed by register),
662   // determine if a chain should be ended and remove from ActiveChains.
663   MachineInstr *MI = MO.getParent();
664
665   if (MO.isReg()) {
666
667     // If this is a KILL of a current chain, record it.
668     if (MO.isKill() && ActiveChains.find(MO.getReg()) != ActiveChains.end()) {
669       DEBUG(dbgs() << "Kill seen for chain " << TRI->getName(MO.getReg())
670             << "\n");
671       ActiveChains[MO.getReg()]->setKill(MI, Idx, /*Immutable=*/MO.isTied());
672     }
673     ActiveChains.erase(MO.getReg());
674
675   } else if (MO.isRegMask()) {
676
677     for (auto I = ActiveChains.begin(), E = ActiveChains.end();
678          I != E;) {
679       if (MO.clobbersPhysReg(I->first)) {
680         DEBUG(dbgs() << "Kill (regmask) seen for chain "
681               << TRI->getName(I->first) << "\n");
682         I->second->setKill(MI, Idx, /*Immutable=*/true);
683         ActiveChains.erase(I++);
684       } else
685         ++I;
686     }
687
688   }
689 }
690
691 Color AArch64A57FPLoadBalancing::getColor(unsigned Reg) {
692   if ((TRI->getEncodingValue(Reg) % 2) == 0)
693     return Color::Even;
694   else
695     return Color::Odd;
696 }
697
698 // Factory function used by AArch64TargetMachine to add the pass to the passmanager.
699 FunctionPass *llvm::createAArch64A57FPLoadBalancing() {
700   return new AArch64A57FPLoadBalancing();
701 }