Cleanup of the [SU]ADDO type legalization code. Patch by Duncan!
[oota-llvm.git] / include / llvm / CodeGen / ScheduleDAG.h
index 1cab3e05d7131486712ae0a9d3fefe50b592a56e..4b65bd23e37027be716bb2c9839b5128aa61f2ca 100644 (file)
@@ -8,7 +8,7 @@
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 // This file implements the ScheduleDAG class, which is used as the common
-// base class for SelectionDAG-based instruction scheduler.
+// base class for instruction schedulers.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define LLVM_CODEGEN_SCHEDULEDAG_H
 
 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
-#include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
-#include "llvm/ADT/BitVector.h"
 #include "llvm/ADT/DenseMap.h"
 #include "llvm/ADT/GraphTraits.h"
-#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 
 namespace llvm {
-  struct InstrStage;
   struct SUnit;
   class MachineConstantPool;
   class MachineFunction;
@@ -31,74 +28,40 @@ namespace llvm {
   class MachineRegisterInfo;
   class MachineInstr;
   class TargetRegisterInfo;
+  class ScheduleDAG;
   class SelectionDAG;
-  class SelectionDAGISel;
+  class SDNode;
   class TargetInstrInfo;
   class TargetInstrDesc;
+  class TargetLowering;
   class TargetMachine;
   class TargetRegisterClass;
-
-  /// HazardRecognizer - This determines whether or not an instruction can be
-  /// issued this cycle, and whether or not a noop needs to be inserted to handle
-  /// the hazard.
-  class HazardRecognizer {
-  public:
-    virtual ~HazardRecognizer();
-    
-    enum HazardType {
-      NoHazard,      // This instruction can be emitted at this cycle.
-      Hazard,        // This instruction can't be emitted at this cycle.
-      NoopHazard     // This instruction can't be emitted, and needs noops.
-    };
-    
-    /// getHazardType - Return the hazard type of emitting this node.  There are
-    /// three possible results.  Either:
-    ///  * NoHazard: it is legal to issue this instruction on this cycle.
-    ///  * Hazard: issuing this instruction would stall the machine.  If some
-    ///     other instruction is available, issue it first.
-    ///  * NoopHazard: issuing this instruction would break the program.  If
-    ///     some other instruction can be issued, do so, otherwise issue a noop.
-    virtual HazardType getHazardType(SDNode *Node) {
-      return NoHazard;
-    }
-    
-    /// EmitInstruction - This callback is invoked when an instruction is
-    /// emitted, to advance the hazard state.
-    virtual void EmitInstruction(SDNode *Node) {
-    }
-    
-    /// AdvanceCycle - This callback is invoked when no instructions can be
-    /// issued on this cycle without a hazard.  This should increment the
-    /// internal state of the hazard recognizer so that previously "Hazard"
-    /// instructions will now not be hazards.
-    virtual void AdvanceCycle() {
-    }
-    
-    /// EmitNoop - This callback is invoked when a noop was added to the
-    /// instruction stream.
-    virtual void EmitNoop() {
-    }
-  };
+  template<class Graph> class GraphWriter;
 
   /// SDep - Scheduling dependency. It keeps track of dependent nodes,
   /// cost of the depdenency, etc.
   struct SDep {
     SUnit    *Dep;           // Dependent - either a predecessor or a successor.
-    unsigned  Reg;           // If non-zero, this dep is a phy register dependency.
+    unsigned  Reg;           // If non-zero, this dep is a physreg dependency.
     int       Cost;          // Cost of the dependency.
     bool      isCtrl    : 1; // True iff it's a control dependency.
-    bool      isSpecial : 1; // True iff it's a special ctrl dep added during sched.
-    SDep(SUnit *d, unsigned r, int t, bool c, bool s)
-      : Dep(d), Reg(r), Cost(t), isCtrl(c), isSpecial(s) {}
+    bool      isArtificial : 1; // True iff it's an artificial ctrl dep added
+                                // during sched that may be safely deleted if
+                                // necessary.
+    bool      isAntiDep : 1; // True iff it's an anti-dependency (on a physical
+                             // register.
+    SDep(SUnit *d, unsigned r, int t, bool c, bool a, bool anti)
+      : Dep(d), Reg(r), Cost(t), isCtrl(c), isArtificial(a), isAntiDep(anti) {}
   };
 
-  /// SUnit - Scheduling unit. It's an wrapper around either a single SDNode or
-  /// a group of nodes flagged together.
+  /// SUnit - Scheduling unit. This is a node in the scheduling DAG.
   struct SUnit {
+  private:
     SDNode *Node;                       // Representative node.
-    SmallVector<SDNode*,4> FlaggedNodes;// All nodes flagged to Node.
-    unsigned InstanceNo;                // Instance#. One SDNode can be multiple
-                                        // SUnit due to cloning.
+    MachineInstr *Instr;                // Alternatively, a MachineInstr.
+  public:
+    SUnit *OrigNode;                    // If not this, the node from which
+                                        // this node was cloned.
     
     // Preds/Succs - The SUnits before/after us in the graph.  The boolean value
     // is true if the edge is a token chain edge, false if it is a value edge. 
@@ -111,9 +74,10 @@ namespace llvm {
     typedef SmallVector<SDep, 4>::const_iterator const_succ_iterator;
     
     unsigned NodeNum;                   // Entry # of node in the node vector.
+    unsigned NodeQueueId;               // Queue id of node.
     unsigned short Latency;             // Node latency.
-    short NumPreds;                     // # of preds.
-    short NumSuccs;                     // # of sucss.
+    short NumPreds;                     // # of non-control preds.
+    short NumSuccs;                     // # of non-control sucss.
     short NumPredsLeft;                 // # of preds not scheduled.
     short NumSuccsLeft;                 // # of succs not scheduled.
     bool isTwoAddress     : 1;          // Is a two-address instruction.
@@ -129,24 +93,66 @@ namespace llvm {
     const TargetRegisterClass *CopyDstRC; // Is a special copy node if not null.
     const TargetRegisterClass *CopySrcRC;
     
+    /// SUnit - Construct an SUnit for pre-regalloc scheduling to represent
+    /// an SDNode and any nodes flagged to it.
     SUnit(SDNode *node, unsigned nodenum)
-      : Node(node), InstanceNo(0), NodeNum(nodenum), Latency(0),
-        NumPreds(0), NumSuccs(0), NumPredsLeft(0), NumSuccsLeft(0),
+      : Node(node), Instr(0), OrigNode(0), NodeNum(nodenum), NodeQueueId(0),
+        Latency(0), NumPreds(0), NumSuccs(0), NumPredsLeft(0), NumSuccsLeft(0),
         isTwoAddress(false), isCommutable(false), hasPhysRegDefs(false),
         isPending(false), isAvailable(false), isScheduled(false),
-        CycleBound(0), Cycle(0), Depth(0), Height(0),
+        CycleBound(0), Cycle(~0u), Depth(0), Height(0),
         CopyDstRC(NULL), CopySrcRC(NULL) {}
 
+    /// SUnit - Construct an SUnit for post-regalloc scheduling to represent
+    /// a MachineInstr.
+    SUnit(MachineInstr *instr, unsigned nodenum)
+      : Node(0), Instr(instr), OrigNode(0), NodeNum(nodenum), NodeQueueId(0),
+        Latency(0), NumPreds(0), NumSuccs(0), NumPredsLeft(0), NumSuccsLeft(0),
+        isTwoAddress(false), isCommutable(false), hasPhysRegDefs(false),
+        isPending(false), isAvailable(false), isScheduled(false),
+        CycleBound(0), Cycle(~0u), Depth(0), Height(0),
+        CopyDstRC(NULL), CopySrcRC(NULL) {}
+
+    /// setNode - Assign the representative SDNode for this SUnit.
+    /// This may be used during pre-regalloc scheduling.
+    void setNode(SDNode *N) {
+      assert(!Instr && "Setting SDNode of SUnit with MachineInstr!");
+      Node = N;
+    }
+
+    /// getNode - Return the representative SDNode for this SUnit.
+    /// This may be used during pre-regalloc scheduling.
+    SDNode *getNode() const {
+      assert(!Instr && "Reading SDNode of SUnit with MachineInstr!");
+      return Node;
+    }
+
+    /// setInstr - Assign the instruction for the SUnit.
+    /// This may be used during post-regalloc scheduling.
+    void setInstr(MachineInstr *MI) {
+      assert(!Node && "Setting MachineInstr of SUnit with SDNode!");
+      Instr = MI;
+    }
+
+    /// getInstr - Return the representative MachineInstr for this SUnit.
+    /// This may be used during post-regalloc scheduling.
+    MachineInstr *getInstr() const {
+      assert(!Node && "Reading MachineInstr of SUnit with SDNode!");
+      return Instr;
+    }
+
     /// addPred - This adds the specified node as a pred of the current node if
-    /// not already.  This returns true if this is a new pred.
-    bool addPred(SUnit *N, bool isCtrl, bool isSpecial,
-                 unsigned PhyReg = 0, int Cost = 1) {
-      for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i)
+    /// not already.  It also adds the current node as a successor of the
+    /// specified node.  This returns true if this is a new pred.
+    bool addPred(SUnit *N, bool isCtrl, bool isArtificial,
+                 unsigned PhyReg = 0, int Cost = 1, bool isAntiDep = false) {
+      for (unsigned i = 0, e = (unsigned)Preds.size(); i != e; ++i)
         if (Preds[i].Dep == N &&
-            Preds[i].isCtrl == isCtrl && Preds[i].isSpecial == isSpecial)
+            Preds[i].isCtrl == isCtrl && Preds[i].isArtificial == isArtificial)
           return false;
-      Preds.push_back(SDep(N, PhyReg, Cost, isCtrl, isSpecial));
-      N->Succs.push_back(SDep(this, PhyReg, Cost, isCtrl, isSpecial));
+      Preds.push_back(SDep(N, PhyReg, Cost, isCtrl, isArtificial, isAntiDep));
+      N->Succs.push_back(SDep(this, PhyReg, Cost, isCtrl,
+                              isArtificial, isAntiDep));
       if (!isCtrl) {
         ++NumPreds;
         ++N->NumSuccs;
@@ -158,15 +164,15 @@ namespace llvm {
       return true;
     }
 
-    bool removePred(SUnit *N, bool isCtrl, bool isSpecial) {
+    bool removePred(SUnit *N, bool isCtrl, bool isArtificial) {
       for (SmallVector<SDep, 4>::iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end();
            I != E; ++I)
-        if (I->Dep == N && I->isCtrl == isCtrl && I->isSpecial == isSpecial) {
+        if (I->Dep == N && I->isCtrl == isCtrl && I->isArtificial == isArtificial) {
           bool FoundSucc = false;
           for (SmallVector<SDep, 4>::iterator II = N->Succs.begin(),
                  EE = N->Succs.end(); II != EE; ++II)
             if (II->Dep == this &&
-                II->isCtrl == isCtrl && II->isSpecial == isSpecial) {
+                II->isCtrl == isCtrl && II->isArtificial == isArtificial) {
               FoundSucc = true;
               N->Succs.erase(II);
               break;
@@ -187,21 +193,22 @@ namespace llvm {
     }
 
     bool isPred(SUnit *N) {
-      for (unsigned i = 0, e = Preds.size(); i != e; ++i)
+      for (unsigned i = 0, e = (unsigned)Preds.size(); i != e; ++i)
         if (Preds[i].Dep == N)
           return true;
       return false;
     }
     
     bool isSucc(SUnit *N) {
-      for (unsigned i = 0, e = Succs.size(); i != e; ++i)
+      for (unsigned i = 0, e = (unsigned)Succs.size(); i != e; ++i)
         if (Succs[i].Dep == N)
           return true;
       return false;
     }
     
-    void dump(const SelectionDAG *G) const;
-    void dumpAll(const SelectionDAG *G) const;
+    void dump(const ScheduleDAG *G) const;
+    void dumpAll(const ScheduleDAG *G) const;
+    void print(raw_ostream &O, const ScheduleDAG *G) const;
   };
 
   //===--------------------------------------------------------------------===//
@@ -216,8 +223,7 @@ namespace llvm {
   public:
     virtual ~SchedulingPriorityQueue() {}
   
-    virtual void initNodes(DenseMap<SDNode*, std::vector<SUnit*> > &SUMap,
-                           std::vector<SUnit> &SUnits) = 0;
+    virtual void initNodes(std::vector<SUnit> &SUnits) = 0;
     virtual void addNode(const SUnit *SU) = 0;
     virtual void updateNode(const SUnit *SU) = 0;
     virtual void releaseState() = 0;
@@ -232,34 +238,33 @@ namespace llvm {
     virtual void remove(SUnit *SU) = 0;
 
     /// ScheduledNode - As each node is scheduled, this method is invoked.  This
-    /// allows the priority function to adjust the priority of node that have
-    /// already been emitted.
-    virtual void ScheduledNode(SUnit *Node) {}
+    /// allows the priority function to adjust the priority of related
+    /// unscheduled nodes, for example.
+    ///
+    virtual void ScheduledNode(SUnit *) {}
 
-    virtual void UnscheduledNode(SUnit *Node) {}
+    virtual void UnscheduledNode(SUnit *) {}
   };
 
   class ScheduleDAG {
   public:
-    SelectionDAG &DAG;                    // DAG of the current basic block
+    SelectionDAG *DAG;                    // DAG of the current basic block
     MachineBasicBlock *BB;                // Current basic block
     const TargetMachine &TM;              // Target processor
     const TargetInstrInfo *TII;           // Target instruction information
     const TargetRegisterInfo *TRI;        // Target processor register info
+    TargetLowering *TLI;                  // Target lowering info
     MachineFunction *MF;                  // Machine function
     MachineRegisterInfo &MRI;             // Virtual/real register map
     MachineConstantPool *ConstPool;       // Target constant pool
     std::vector<SUnit*> Sequence;         // The schedule. Null SUnit*'s
                                           // represent noop instructions.
-    DenseMap<SDNode*, std::vector<SUnit*> > SUnitMap;
-                                          // SDNode to SUnit mapping (n -> n).
     std::vector<SUnit> SUnits;            // The scheduling units.
-    SmallSet<SDNode*, 16> CommuteSet;     // Nodes the should be commuted.
 
-    ScheduleDAG(SelectionDAG &dag, MachineBasicBlock *bb,
+    ScheduleDAG(SelectionDAG *dag, MachineBasicBlock *bb,
                 const TargetMachine &tm);
 
-    virtual ~ScheduleDAG() {}
+    virtual ~ScheduleDAG();
 
     /// viewGraph - Pop up a GraphViz/gv window with the ScheduleDAG rendered
     /// using 'dot'.
@@ -268,87 +273,59 @@ namespace llvm {
   
     /// Run - perform scheduling.
     ///
-    MachineBasicBlock *Run();
-
-    /// isPassiveNode - Return true if the node is a non-scheduled leaf.
-    ///
-    static bool isPassiveNode(SDNode *Node) {
-      if (isa<ConstantSDNode>(Node))       return true;
-      if (isa<ConstantFPSDNode>(Node))     return true;
-      if (isa<RegisterSDNode>(Node))       return true;
-      if (isa<GlobalAddressSDNode>(Node))  return true;
-      if (isa<BasicBlockSDNode>(Node))     return true;
-      if (isa<FrameIndexSDNode>(Node))     return true;
-      if (isa<ConstantPoolSDNode>(Node))   return true;
-      if (isa<JumpTableSDNode>(Node))      return true;
-      if (isa<ExternalSymbolSDNode>(Node)) return true;
-      if (isa<MemOperandSDNode>(Node))     return true;
-      return false;
-    }
+    void Run();
 
-    /// NewSUnit - Creates a new SUnit and return a ptr to it.
+    /// BuildSchedUnits - Build SUnits and set up their Preds and Succs
+    /// to form the scheduling dependency graph.
     ///
-    SUnit *NewSUnit(SDNode *N) {
-      SUnits.push_back(SUnit(N, SUnits.size()));
-      return &SUnits.back();
-    }
-
-    /// Clone - Creates a clone of the specified SUnit. It does not copy the
-    /// predecessors / successors info nor the temporary scheduling states.
-    SUnit *Clone(SUnit *N);
-    
-    /// BuildSchedUnits - Build SUnits from the selection dag that we are input.
-    /// This SUnit graph is similar to the SelectionDAG, but represents flagged
-    /// together nodes with a single SUnit.
-    void BuildSchedUnits();
+    virtual void BuildSchedUnits() = 0;
 
     /// ComputeLatency - Compute node latency.
     ///
-    void ComputeLatency(SUnit *SU);
+    virtual void ComputeLatency(SUnit *SU) { SU->Latency = 1; }
 
     /// CalculateDepths, CalculateHeights - Calculate node depth / height.
     ///
     void CalculateDepths();
     void CalculateHeights();
 
-    /// CountResults - The results of target nodes have register or immediate
-    /// operands first, then an optional chain, and optional flag operands
-    /// (which do not go into the machine instrs.)
-    static unsigned CountResults(SDNode *Node);
+  protected:
+    /// EmitNoop - Emit a noop instruction.
+    ///
+    void EmitNoop();
 
-    /// CountOperands - The inputs to target nodes have any actual inputs first,
-    /// followed by special operands that describe memory references, then an
-    /// optional chain operand, then flag operands.  Compute the number of
-    /// actual operands that will go into the resulting MachineInstr.
-    static unsigned CountOperands(SDNode *Node);
+  public:
+    virtual MachineBasicBlock *EmitSchedule() = 0;
 
-    /// ComputeMemOperandsEnd - Find the index one past the last
-    /// MemOperandSDNode operand
-    static unsigned ComputeMemOperandsEnd(SDNode *Node);
+    void dumpSchedule() const;
 
-    /// EmitNode - Generate machine code for an node and needed dependencies.
-    /// VRBaseMap contains, for each already emitted node, the first virtual
-    /// register number for the results of the node.
-    ///
-    void EmitNode(SDNode *Node, unsigned InstNo,
-                  DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap);
-    
-    /// EmitNoop - Emit a noop instruction.
+    /// Schedule - Order nodes according to selected style, filling
+    /// in the Sequence member.
     ///
-    void EmitNoop();
+    virtual void Schedule() = 0;
 
-    void EmitCrossRCCopy(SUnit *SU, DenseMap<SUnit*, unsigned> &VRBaseMap);
+    virtual void dumpNode(const SUnit *SU) const = 0;
 
-    /// EmitCopyFromReg - Generate machine code for an CopyFromReg node or an
-    /// implicit physical register output.
-    void EmitCopyFromReg(SDNode *Node, unsigned ResNo, unsigned InstNo,
-                         unsigned SrcReg,
-                         DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap);
-    
-    void CreateVirtualRegisters(SDNode *Node, MachineInstr *MI,
-                                const TargetInstrDesc &II,
-                                DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap);
+    /// getGraphNodeLabel - Return a label for an SUnit node in a visualization
+    /// of the ScheduleDAG.
+    virtual std::string getGraphNodeLabel(const SUnit *SU) const = 0;
+
+    /// addCustomGraphFeatures - Add custom features for a visualization of
+    /// the ScheduleDAG.
+    virtual void addCustomGraphFeatures(GraphWriter<ScheduleDAG*> &GW) const {}
+
+#ifndef NDEBUG
+    /// VerifySchedule - Verify that all SUnits were scheduled and that
+    /// their state is consistent.
+    void VerifySchedule(bool isBottomUp);
+#endif
+
+  protected:
+    void AddMemOperand(MachineInstr *MI, const MachineMemOperand &MO);
 
+    void EmitCrossRCCopy(SUnit *SU, DenseMap<SUnit*, unsigned> &VRBaseMap);
+
+  private:
     /// EmitLiveInCopy - Emit a copy for a live in physical register. If the
     /// physical register has only a single copy use, then coalesced the copy
     /// if possible.
@@ -362,52 +339,8 @@ namespace llvm {
     /// and if it has live ins that need to be copied into vregs, emit the
     /// copies into the top of the block.
     void EmitLiveInCopies(MachineBasicBlock *MBB);
-
-    void EmitSchedule();
-
-    void dumpSchedule() const;
-
-    /// Schedule - Order nodes according to selected style.
-    ///
-    virtual void Schedule() {}
-
-  private:
-    /// EmitSubregNode - Generate machine code for subreg nodes.
-    ///
-    void EmitSubregNode(SDNode *Node, 
-                        DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap);
-  
-    void AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op, unsigned IIOpNum,
-                    const TargetInstrDesc *II,
-                    DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap);
-
-    void AddMemOperand(MachineInstr *MI, const MemOperand &MO);
   };
 
-  /// createBURRListDAGScheduler - This creates a bottom up register usage
-  /// reduction list scheduler.
-  ScheduleDAG* createBURRListDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS,
-                                          SelectionDAG *DAG,
-                                          MachineBasicBlock *BB);
-  
-  /// createTDRRListDAGScheduler - This creates a top down register usage
-  /// reduction list scheduler.
-  ScheduleDAG* createTDRRListDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS,
-                                          SelectionDAG *DAG,
-                                          MachineBasicBlock *BB);
-  
-  /// createTDListDAGScheduler - This creates a top-down list scheduler with
-  /// a hazard recognizer.
-  ScheduleDAG* createTDListDAGScheduler(SelectionDAGISel *IS,
-                                        SelectionDAG *DAG,
-                                        MachineBasicBlock *BB);
-                                        
-  /// createDefaultScheduler - This creates an instruction scheduler appropriate
-  /// for the target.
-  ScheduleDAG* createDefaultScheduler(SelectionDAGISel *IS,
-                                      SelectionDAG *DAG,
-                                      MachineBasicBlock *BB);
-
   class SUnitIterator : public forward_iterator<SUnit, ptrdiff_t> {
     SUnit *Node;
     unsigned Operand;
@@ -440,12 +373,13 @@ namespace llvm {
 
     static SUnitIterator begin(SUnit *N) { return SUnitIterator(N, 0); }
     static SUnitIterator end  (SUnit *N) {
-      return SUnitIterator(N, N->Preds.size());
+      return SUnitIterator(N, (unsigned)N->Preds.size());
     }
 
     unsigned getOperand() const { return Operand; }
     const SUnit *getNode() const { return Node; }
     bool isCtrlDep() const { return Node->Preds[Operand].isCtrl; }
+    bool isArtificialDep() const { return Node->Preds[Operand].isArtificial; }
   };
 
   template <> struct GraphTraits<SUnit*> {