lib/Target/SparcV9/SparcV9RegClassInfo.cpp

   1 //===-- SparcV9RegClassInfo.cpp - Register class def'ns for SparcV9 -------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines the methods used by the SparcV9 register allocator
  11 // to pick registers of various classes.  Most of this code should be
  12 // considered part of the register allocator.
  13 //
  14 //===----------------------------------------------------------------------===//
  15
  16 #include "llvm/Type.h"
  17 #include "SparcV9RegClassInfo.h"
  18 #include "SparcV9Internals.h"
  19 #include "SparcV9RegInfo.h"
  20 #include "RegAlloc/RegAllocCommon.h"
  21 #include "RegAlloc/IGNode.h"
  22
  23 namespace llvm {
  24
  25 //-----------------------------------------------------------------------------
  26 // Int Register Class - method for coloring a node in the interference graph.
  27 //
  28 // Algorithm:
  29 //     Record the colors/suggested colors of all neighbors.
  30 //
  31 //     If there is a suggested color, try to allocate it
  32 //     If there is no call interf, try to allocate volatile, then non volatile
  33 //     If there is call interf, try to allocate non-volatile. If that fails
  34 //     try to allocate a volatile and insert save across calls
  35 //     If both above fail, spill.
  36 //
  37 //-----------------------------------------------------------------------------
  38 void SparcV9IntRegClass::colorIGNode(IGNode * Node,
  39                                const std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const
  40 {
  41   LiveRange *LR = Node->getParentLR();
  42
  43   if (DEBUG_RA) {
  44     std::cerr << "\nColoring LR [CallInt=" << LR->isCallInterference() <<"]:";
  45     printSet(*LR);
  46   }
  47
  48   if (LR->hasSuggestedColor()) {
  49     unsigned SugCol = LR->getSuggestedColor();
  50     if (!IsColorUsedArr[SugCol]) {
  51       if (LR->isSuggestedColorUsable()) {
  52         // if the suggested color is volatile, we should use it only if
  53         // there are no call interferences. Otherwise, it will get spilled.
  54         if (DEBUG_RA)
  55           std::cerr << "\n  -Coloring with sug color: " << SugCol;
  56
  57         LR->setColor(LR->getSuggestedColor());
  58         return;
  59       } else if(DEBUG_RA) {
  60         std::cerr << "\n Couldn't alloc Sug col - LR volatile & calls interf";
  61       }
  62     } else if (DEBUG_RA) {                // can't allocate the suggested col
  63       std::cerr << "\n  Could NOT allocate the suggested color (already used) ";
  64       printSet(*LR); std::cerr << "\n";
  65     }
  66   }
  67
  68   unsigned SearchStart;                 // start pos of color in pref-order
  69   bool ColorFound= false;               // have we found a color yet?
  70
  71   //if this Node is between calls
  72   if (! LR->isCallInterference()) {
  73     // start with volatiles (we can  allocate volatiles safely)
  74     SearchStart = SparcV9IntRegClass::StartOfAllRegs;
  75   } else {
  76     // start with non volatiles (no non-volatiles)
  77     SearchStart =  SparcV9IntRegClass::StartOfNonVolatileRegs;
  78   }
  79
  80   unsigned c=0;                         // color
  81
  82   // find first unused color
  83   for (c=SearchStart; c < SparcV9IntRegClass::NumOfAvailRegs; c++) {
  84     if (!IsColorUsedArr[c]) {
  85       ColorFound = true;
  86       break;
  87     }
  88   }
  89
  90   if (ColorFound) {
  91     LR->setColor(c);                  // first color found in preferred order
  92     if (DEBUG_RA) std::cerr << "\n  Colored after first search with col " << c;
  93   }
  94
  95   // if color is not found because of call interference
  96   // try even finding a volatile color and insert save across calls
  97   //
  98   else if (LR->isCallInterference()) {
  99     // start from 0 - try to find even a volatile this time
 100     SearchStart = SparcV9IntRegClass::StartOfAllRegs;
 101
 102     // find first unused volatile color
 103     for(c=SearchStart; c < SparcV9IntRegClass::StartOfNonVolatileRegs; c++) {
 104       if (! IsColorUsedArr[c]) {
 105         ColorFound = true;
 106         break;
 107       }
 108     }
 109
 110     if (ColorFound) {
 111       LR->setColor(c);
 112       //  get the live range corresponding to live var
 113       // since LR span across calls, must save across calls
 114       //
 115       LR->markForSaveAcrossCalls();
 116       if (DEBUG_RA)
 117         std::cerr << "\n  Colored after SECOND search with col " << c;
 118     }
 119   }
 120
 121
 122   // If we couldn't find a color regardless of call interference - i.e., we
 123   // don't have either a volatile or non-volatile color left
 124   //
 125   if (!ColorFound)
 126     LR->markForSpill();               // no color found - must spill
 127 }
 128
 129 //-----------------------------------------------------------------------------
 130 // Int CC Register Class - method for coloring a node in the interference graph.
 131 //
 132 // Algorithm:
 133 //
 134 //     If (node has any interferences)
 135 //         /* all interference operations can use only one register! */
 136 //         mark the LR for spilling
 137 //     else {
 138 //         if (the LR is a 64-bit comparison) use %xcc
 139 //         else /*32-bit or smaller*/ use %icc
 140 //     }
 141 //
 142 // Note: The third name (%ccr) is essentially an assembly mnemonic and
 143 // depends solely on the opcode, so the name can be chosen in EmitAssembly.
 144 //-----------------------------------------------------------------------------
 145 void SparcV9IntCCRegClass::colorIGNode(IGNode *Node,
 146                                  const std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const
 147 {
 148   if (Node->getNumOfNeighbors() > 0)
 149     Node->getParentLR()->markForSpill();
 150
 151   // Mark the appropriate register in any case (even if it needs to be spilled)
 152   // because there is only one possible register, but more importantly, the
 153   // spill algorithm cannot find it.  In particular, we have to choose
 154   // whether to use %xcc or %icc based on type of value compared
 155   //
 156   const LiveRange* ccLR = Node->getParentLR();
 157   const Type* setCCType = (* ccLR->begin())->getType(); // any Value in LR
 158   assert(setCCType->isIntegral() || isa<PointerType>(setCCType));
 159   int ccReg = ((isa<PointerType>(setCCType) || setCCType == Type::LongTy)
 160                ? xcc : icc);
 161
 162 #ifndef NDEBUG
 163   // Let's just make sure values of two different types have not been
 164   // coalesced into this LR.
 165   for (ValueSet::const_iterator I=ccLR->begin(), E=ccLR->end(); I!=E; ++I) {
 166     const Type* ccType = (*I)->getType();
 167     assert((ccReg == xcc && (isa<PointerType>(ccType)
 168                              || ccType == Type::LongTy)) ||
 169            (ccReg == icc && ccType->isIntegral() && ccType != Type::LongTy)
 170            && "Comparisons needing different intCC regs coalesced in LR!");
 171   }
 172 #endif
 173
 174   Node->setColor(ccReg);                // only one int cc reg is available
 175 }
 176
 177
 178 void SparcV9FloatCCRegClass::colorIGNode(IGNode *Node,
 179                                 const std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const {
 180   for(unsigned c = 0; c != 4; ++c)
 181     if (!IsColorUsedArr[c]) { // find unused color
 182       Node->setColor(c);
 183       return;
 184     }
 185
 186   Node->getParentLR()->markForSpill();
 187 }
 188
 189
 190
 191 //-----------------------------------------------------------------------------
 192 // Float Register Class - method for coloring a node in the interference graph.
 193 //
 194 // Algorithm:
 195 //
 196 //     If the LR is a double try to allocate f32 - f63
 197 //     If the above fails or LR is single precision
 198 //        If the LR does not interfere with a call
 199 //         start allocating from f0
 200 //      Else start allocating from f6
 201 //     If a color is still not found because LR interferes with a call
 202 //        Search in f0 - f6. If found mark for spill across calls.
 203 //     If a color is still not fond, mark for spilling
 204 //
 205 //----------------------------------------------------------------------------
 206 void SparcV9FloatRegClass::colorIGNode(IGNode * Node,
 207                                  const std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const
 208 {
 209   LiveRange *LR = Node->getParentLR();
 210
 211 #ifndef NDEBUG
 212   // Check that the correct colors have been are marked for fp-doubles.
 213   //
 214   // FIXME: This is old code that is no longer needed.  Temporarily converting
 215   // it into a big assertion just to check that the replacement logic
 216   // (invoking SparcV9FloatRegClass::markColorsUsed() directly from
 217   // RegClass::colorIGNode) works correctly.
 218   //
 219   // In fact, this entire function should be identical to
 220   // SparcV9IntRegClass::colorIGNode(), and perhaps can be
 221   // made into a general case in CodeGen/RegAlloc/RegClass.cpp.
 222   //
 223   unsigned NumNeighbors =  Node->getNumOfNeighbors();   // total # of neighbors
 224   for(unsigned n=0; n < NumNeighbors; n++) {            // for each neigh
 225     IGNode *NeighIGNode = Node->getAdjIGNode(n);
 226     LiveRange *NeighLR = NeighIGNode->getParentLR();
 227
 228     if (NeighLR->hasColor()) {
 229       assert(IsColorUsedArr[ NeighLR->getColor() ]);
 230       if (NeighLR->getType() == Type::DoubleTy)
 231         assert(IsColorUsedArr[ NeighLR->getColor()+1 ]);
 232
 233     } else if (NeighLR->hasSuggestedColor() &&
 234                NeighLR-> isSuggestedColorUsable() ) {
 235
 236       // if the neighbour can use the suggested color
 237       assert(IsColorUsedArr[ NeighLR->getSuggestedColor() ]);
 238       if (NeighLR->getType() == Type::DoubleTy)
 239         assert(IsColorUsedArr[ NeighLR->getSuggestedColor()+1 ]);
 240     }
 241   }
 242 #endif
 243
 244   // **NOTE: We don't check for call interferences in allocating suggested
 245   // color in this class since ALL registers are volatile. If this fact
 246   // changes, we should change the following part
 247   //- see SparcV9IntRegClass::colorIGNode()
 248   //
 249   if( LR->hasSuggestedColor() ) {
 250     if( ! IsColorUsedArr[ LR->getSuggestedColor() ] ) {
 251       LR->setColor(  LR->getSuggestedColor() );
 252       return;
 253     } else if (DEBUG_RA)  {                 // can't allocate the suggested col
 254       std::cerr << " Could NOT allocate the suggested color for LR ";
 255       printSet(*LR); std::cerr << "\n";
 256     }
 257   }
 258
 259
 260   int ColorFound = -1;               // have we found a color yet?
 261   bool isCallInterf = LR->isCallInterference();
 262
 263   // if value is a double - search the double only region (f32 - f63)
 264   // i.e. we try to allocate f32 - f63 first for doubles since singles
 265   // cannot go there. By doing that, we provide more space for singles
 266   // in f0 - f31
 267   //
 268   if (LR->getType() == Type::DoubleTy)
 269     ColorFound = findFloatColor( LR, 32, 64, IsColorUsedArr );
 270
 271   if (ColorFound >= 0) {               // if we could find a color
 272     LR->setColor(ColorFound);
 273     return;
 274   } else {
 275
 276     // if we didn't find a color because the LR was single precision or
 277     // all f32-f63 range is filled, we try to allocate a register from
 278     // the f0 - f31 region
 279
 280     unsigned SearchStart;                 // start pos of color in pref-order
 281
 282     //if this Node is between calls (i.e., no call interferences )
 283     if (! isCallInterf) {
 284       // start with volatiles (we can  allocate volatiles safely)
 285       SearchStart = SparcV9FloatRegClass::StartOfAllRegs;
 286     } else {
 287       // start with non volatiles (no non-volatiles)
 288       SearchStart =  SparcV9FloatRegClass::StartOfNonVolatileRegs;
 289     }
 290
 291     ColorFound = findFloatColor(LR, SearchStart, 32, IsColorUsedArr);
 292   }
 293
 294   if (ColorFound >= 0) {               // if we could find a color
 295     LR->setColor(ColorFound);
 296     return;
 297   } else if (isCallInterf) {
 298     // We are here because there is a call interference and no non-volatile
 299     // color could be found.
 300     // Now try to allocate even a volatile color
 301     ColorFound = findFloatColor(LR, SparcV9FloatRegClass::StartOfAllRegs,
 302                                 SparcV9FloatRegClass::StartOfNonVolatileRegs,
 303                                 IsColorUsedArr);
 304   }
 305
 306   if (ColorFound >= 0) {
 307     LR->setColor(ColorFound);         // first color found in preferred order
 308     LR->markForSaveAcrossCalls();
 309   } else {
 310     // we are here because no color could be found
 311     LR->markForSpill();               // no color found - must spill
 312   }
 313 }
 314
 315 //-----------------------------------------------------------------------------
 316 // This method marks the registers used for a given register number.
 317 // This marks a single register for Float regs, but the R,R+1 pair
 318 // for double-precision registers.
 319 //-----------------------------------------------------------------------------
 320
 321 void SparcV9FloatRegClass::markColorsUsed(unsigned RegInClass,
 322                                         int UserRegType,
 323                                         int RegTypeWanted,
 324                                     std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const
 325 {
 326   if (UserRegType == SparcV9RegInfo::FPDoubleRegType ||
 327       RegTypeWanted == SparcV9RegInfo::FPDoubleRegType) {
 328     // This register is used as or is needed as a double-precision reg.
 329     // We need to mark the [even,odd] pair corresponding to this reg.
 330     // Get the even numbered register corresponding to this reg.
 331     unsigned EvenRegInClass = RegInClass & ~1u;
 332     assert(EvenRegInClass+1 < NumOfAllRegs &&
 333            EvenRegInClass+1 < IsColorUsedArr.size());
 334     IsColorUsedArr[EvenRegInClass]   = true;
 335     IsColorUsedArr[EvenRegInClass+1] = true;
 336   }
 337   else {
 338     assert(RegInClass < NumOfAllRegs && RegInClass < IsColorUsedArr.size());
 339     assert(UserRegType == RegTypeWanted
 340            && "Something other than FP single/double types share a reg class?");
 341     IsColorUsedArr[RegInClass] = true;
 342   }
 343 }
 344
 345 // This method finds unused registers of the specified register type,
 346 // using the given "used" flag array IsColorUsedArr.  It checks a single
 347 // entry in the array directly for float regs, and checks the pair [R,R+1]
 348 // for double-precision registers
 349 // It returns -1 if no unused color is found.
 350 //
 351 int SparcV9FloatRegClass::findUnusedColor(int RegTypeWanted,
 352                                 const std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const
 353 {
 354   if (RegTypeWanted == SparcV9RegInfo::FPDoubleRegType) {
 355     unsigned NC = 2 * this->getNumOfAvailRegs();
 356     assert(IsColorUsedArr.size() == NC && "Invalid colors-used array");
 357     for (unsigned c = 0; c < NC; c+=2)
 358       if (!IsColorUsedArr[c]) {
 359         assert(!IsColorUsedArr[c+1] && "Incorrect used regs for FP double!");
 360         return c;
 361       }
 362     return -1;
 363   }
 364   else
 365     return TargetRegClassInfo::findUnusedColor(RegTypeWanted, IsColorUsedArr);
 366 }
 367
 368 //-----------------------------------------------------------------------------
 369 // Helper method for coloring a node of Float Reg class.
 370 // Finds the first available color in the range [Start,End] depending on the
 371 // type of the Node (i.e., float/double)
 372 //-----------------------------------------------------------------------------
 373
 374 int SparcV9FloatRegClass::findFloatColor(const LiveRange *LR,
 375                                        unsigned Start,
 376                                        unsigned End,
 377                                const std::vector<bool> &IsColorUsedArr) const
 378 {
 379   if (LR->getType() == Type::DoubleTy) {
 380     // find first unused color for a double
 381     assert(Start % 2 == 0 && "Odd register number could be used for double!");
 382     for (unsigned c=Start; c < End ; c+= 2)
 383       if (!IsColorUsedArr[c]) {
 384         assert(!IsColorUsedArr[c+1] &&
 385                "Incorrect marking of used regs for SparcV9 FP double!");
 386         return c;
 387       }
 388   } else {
 389     // find first unused color for a single
 390     for (unsigned c = Start; c < End; c++)
 391       if (!IsColorUsedArr[c])
 392         return c;
 393   }
 394
 395   return -1;
 396
 397 }
 398
 399 } // End llvm namespace