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[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / PostRASchedulerList.cpp
index 5ee6ed0852e8f21a4f68b50a622242d7b2118552..b6521e1cc0082262ba10f922ac21b07a048e0ae3 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "post-RA-sched"
+#include "ScheduleDAGInstrs.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
-#include "llvm/CodeGen/ScheduleDAGInstrs.h"
 #include "llvm/CodeGen/LatencyPriorityQueue.h"
 #include "llvm/CodeGen/SchedulerRegistry.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/ScheduleHazardRecognizer.h"
+#include "llvm/Target/TargetLowering.h"
+#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
-#include "llvm/ADT/DenseSet.h"
-#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
 #include <map>
-#include <climits>
 using namespace llvm;
 
+STATISTIC(NumNoops, "Number of noops inserted");
 STATISTIC(NumStalls, "Number of pipeline stalls");
 
 static cl::opt<bool>
 EnableAntiDepBreaking("break-anti-dependencies",
-                      cl::desc("Break scheduling anti-dependencies"),
-                      cl::init(false));
+                      cl::desc("Break post-RA scheduling anti-dependencies"),
+                      cl::init(true), cl::Hidden);
+
+static cl::opt<bool>
+EnablePostRAHazardAvoidance("avoid-hazards",
+                      cl::desc("Enable simple hazard-avoidance"),
+                      cl::init(true), cl::Hidden);
 
 namespace {
   class VISIBILITY_HIDDEN PostRAScheduler : public MachineFunctionPass {
@@ -49,6 +57,14 @@ namespace {
     static char ID;
     PostRAScheduler() : MachineFunctionPass(&ID) {}
 
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
+      AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
+      AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
+      AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
+    }
+
     const char *getPassName() const {
       return "Post RA top-down list latency scheduler";
     }
@@ -71,175 +87,215 @@ namespace {
     /// Topo - A topological ordering for SUnits.
     ScheduleDAGTopologicalSort Topo;
 
+    /// AllocatableSet - The set of allocatable registers.
+    /// We'll be ignoring anti-dependencies on non-allocatable registers,
+    /// because they may not be safe to break.
+    const BitVector AllocatableSet;
+
+    /// HazardRec - The hazard recognizer to use.
+    ScheduleHazardRecognizer *HazardRec;
+
+    /// Classes - For live regs that are only used in one register class in a
+    /// live range, the register class. If the register is not live, the
+    /// corresponding value is null. If the register is live but used in
+    /// multiple register classes, the corresponding value is -1 casted to a
+    /// pointer.
+    const TargetRegisterClass *
+      Classes[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
+
+    /// RegRegs - Map registers to all their references within a live range.
+    std::multimap<unsigned, MachineOperand *> RegRefs;
+
+    /// The index of the most recent kill (proceding bottom-up), or ~0u if
+    /// the register is not live.
+    unsigned KillIndices[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
+
+    /// The index of the most recent complete def (proceding bottom up), or ~0u
+    /// if the register is live.
+    unsigned DefIndices[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
+
   public:
-    SchedulePostRATDList(MachineBasicBlock *mbb, const TargetMachine &tm)
-      : ScheduleDAGInstrs(mbb, tm), Topo(SUnits) {}
+    SchedulePostRATDList(MachineFunction &MF,
+                         const MachineLoopInfo &MLI,
+                         const MachineDominatorTree &MDT,
+                         ScheduleHazardRecognizer *HR)
+      : ScheduleDAGInstrs(MF, MLI, MDT), Topo(SUnits),
+        AllocatableSet(TRI->getAllocatableSet(MF)),
+        HazardRec(HR) {}
+
+    ~SchedulePostRATDList() {
+      delete HazardRec;
+    }
+
+    /// StartBlock - Initialize register live-range state for scheduling in
+    /// this block.
+    ///
+    void StartBlock(MachineBasicBlock *BB);
 
+    /// Schedule - Schedule the instruction range using list scheduling.
+    ///
     void Schedule();
 
+    /// Observe - Update liveness information to account for the current
+    /// instruction, which will not be scheduled.
+    ///
+    void Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count);
+
+    /// FinishBlock - Clean up register live-range state.
+    ///
+    void FinishBlock();
+
   private:
-    void ReleaseSucc(SUnit *SU, SUnit *SuccSU, bool isChain);
+    void PrescanInstruction(MachineInstr *MI);
+    void ScanInstruction(MachineInstr *MI, unsigned Count);
+    void ReleaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge);
+    void ReleaseSuccessors(SUnit *SU);
     void ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle);
     void ListScheduleTopDown();
     bool BreakAntiDependencies();
   };
-}
-
-bool PostRAScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
-  DOUT << "PostRAScheduler\n";
-
-  // Loop over all of the basic blocks
-  for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
-       MBB != MBBe; ++MBB) {
-
-    SchedulePostRATDList Scheduler(MBB, Fn.getTarget());
-
-    Scheduler.Run();
 
-    Scheduler.EmitSchedule();
-  }
+  /// SimpleHazardRecognizer - A *very* simple hazard recognizer. It uses
+  /// a coarse classification and attempts to avoid that instructions of
+  /// a given class aren't grouped too densely together.
+  class SimpleHazardRecognizer : public ScheduleHazardRecognizer {
+    /// Class - A simple classification for SUnits.
+    enum Class {
+      Other, Load, Store
+    };
+
+    /// Window - The Class values of the most recently issued
+    /// instructions.
+    Class Window[8];
+
+    /// getClass - Classify the given SUnit.
+    Class getClass(const SUnit *SU) {
+      const MachineInstr *MI = SU->getInstr();
+      const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
+      if (TID.mayLoad())
+        return Load;
+      if (TID.mayStore())
+        return Store;
+      return Other;
+    }
 
-  return true;
-}
-  
-/// Schedule - Schedule the DAG using list scheduling.
-void SchedulePostRATDList::Schedule() {
-  DOUT << "********** List Scheduling **********\n";
-  
-  // Build scheduling units.
-  BuildSchedUnits();
+    /// Step - Rotate the existing entries in Window and insert the
+    /// given class value in position as the most recent.
+    void Step(Class C) {
+      std::copy(Window+1, array_endof(Window), Window);
+      Window[array_lengthof(Window)-1] = C;
+    }
 
-  if (EnableAntiDepBreaking) {
-    if (BreakAntiDependencies()) {
-      // We made changes. Update the dependency graph.
-      // Theoretically we could update the graph in place:
-      // When a live range is changed to use a different register, remove
-      // the def's anti-dependence *and* output-dependence edges due to
-      // that register, and add new anti-dependence and output-dependence
-      // edges based on the next live range of the register.
-      SUnits.clear();
-      BuildSchedUnits();
+  public:
+    SimpleHazardRecognizer() : Window() {}
+
+    virtual HazardType getHazardType(SUnit *SU) {
+      Class C = getClass(SU);
+      if (C == Other)
+        return NoHazard;
+      unsigned Score = 0;
+      for (unsigned i = 0; i != array_lengthof(Window); ++i)
+        if (Window[i] == C)
+          Score += i + 1;
+      if (Score > array_lengthof(Window) * 2)
+        return Hazard;
+      return NoHazard;
     }
-  }
 
-  AvailableQueue.initNodes(SUnits);
+    virtual void EmitInstruction(SUnit *SU) {
+      Step(getClass(SU));
+    }
 
-  ListScheduleTopDown();
-  
-  AvailableQueue.releaseState();
+    virtual void AdvanceCycle() {
+      Step(Other);
+    }
+  };
 }
 
-/// getInstrOperandRegClass - Return register class of the operand of an
-/// instruction of the specified TargetInstrDesc.
-static const TargetRegisterClass*
-getInstrOperandRegClass(const TargetRegisterInfo *TRI,
-                        const TargetInstrInfo *TII, const TargetInstrDesc &II,
-                        unsigned Op) {
-  if (Op >= II.getNumOperands())
-    return NULL;
-  if (II.OpInfo[Op].isLookupPtrRegClass())
-    return TII->getPointerRegClass();
-  return TRI->getRegClass(II.OpInfo[Op].RegClass);
+/// isSchedulingBoundary - Test if the given instruction should be
+/// considered a scheduling boundary. This primarily includes labels
+/// and terminators.
+///
+static bool isSchedulingBoundary(const MachineInstr *MI,
+                                 const MachineFunction &MF) {
+  // Terminators and labels can't be scheduled around.
+  if (MI->getDesc().isTerminator() || MI->isLabel())
+    return true;
+
+  // Don't attempt to schedule around any instruction that modifies
+  // a stack-oriented pointer, as it's unlikely to be profitable. This
+  // saves compile time, because it doesn't require every single
+  // stack slot reference to depend on the instruction that does the
+  // modification.
+  const TargetLowering &TLI = *MF.getTarget().getTargetLowering();
+  if (MI->modifiesRegister(TLI.getStackPointerRegisterToSaveRestore()))
+    return true;
+
+  return false;
 }
 
-/// BreakAntiDependencies - Identifiy anti-dependencies along the critical path
-/// of the ScheduleDAG and break them by renaming registers.
-///
-bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
-  // The code below assumes that there is at least one instruction,
-  // so just duck out immediately if the block is empty.
-  if (BB->empty()) return false;
+bool PostRAScheduler::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
+  DOUT << "PostRAScheduler\n";
 
-  Topo.InitDAGTopologicalSorting();
+  const MachineLoopInfo &MLI = getAnalysis<MachineLoopInfo>();
+  const MachineDominatorTree &MDT = getAnalysis<MachineDominatorTree>();
+  ScheduleHazardRecognizer *HR = EnablePostRAHazardAvoidance ?
+                                 new SimpleHazardRecognizer :
+                                 new ScheduleHazardRecognizer();
 
-  // Compute a critical path for the DAG.
-  SUnit *Max = 0;
-  std::vector<SDep *> CriticalPath(SUnits.size());
-  for (ScheduleDAGTopologicalSort::const_iterator I = Topo.begin(),
-       E = Topo.end(); I != E; ++I) {
-    SUnit *SU = &SUnits[*I];
-    for (SUnit::pred_iterator P = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end();
-         P != PE; ++P) {
-      SUnit *PredSU = P->Dep;
-      // This assumes that there's no delay for reusing registers.
-      unsigned PredLatency = (P->isCtrl && P->Reg != 0) ? 1 : PredSU->Latency;
-      unsigned PredTotalLatency = PredSU->CycleBound + PredLatency;
-      if (SU->CycleBound < PredTotalLatency ||
-          (SU->CycleBound == PredTotalLatency && !P->isAntiDep)) {
-        SU->CycleBound = PredTotalLatency;
-        CriticalPath[*I] = &*P;
+  SchedulePostRATDList Scheduler(Fn, MLI, MDT, HR);
+
+  // Loop over all of the basic blocks
+  for (MachineFunction::iterator MBB = Fn.begin(), MBBe = Fn.end();
+       MBB != MBBe; ++MBB) {
+    // Initialize register live-range state for scheduling in this block.
+    Scheduler.StartBlock(MBB);
+
+    // Schedule each sequence of instructions not interrupted by a label
+    // or anything else that effectively needs to shut down scheduling.
+    MachineBasicBlock::iterator Current = MBB->end();
+    unsigned Count = MBB->size(), CurrentCount = Count;
+    for (MachineBasicBlock::iterator I = Current; I != MBB->begin(); ) {
+      MachineInstr *MI = prior(I);
+      if (isSchedulingBoundary(MI, Fn)) {
+        if (I != Current) {
+          Scheduler.Run(MBB, I, Current, CurrentCount);
+          Scheduler.EmitSchedule();
+        }
+        Scheduler.Observe(MI, Count);
+        Current = MI;
+        CurrentCount = Count - 1;
       }
+      I = MI;
+      --Count;
     }
-    // Keep track of the node at the end of the critical path.
-    if (!Max || SU->CycleBound + SU->Latency > Max->CycleBound + Max->Latency)
-      Max = SU;
+    assert(Count == 0 && "Instruction count mismatch!");
+    if (MBB->begin() != Current) {
+      assert(CurrentCount != 0 && "Instruction count mismatch!");
+      Scheduler.Run(MBB, MBB->begin(), Current, CurrentCount);
+    }
+    Scheduler.EmitSchedule();
+
+    // Clean up register live-range state.
+    Scheduler.FinishBlock();
   }
 
-  DOUT << "Critical path has total latency "
-       << (Max ? Max->CycleBound + Max->Latency : 0) << "\n";
+  return true;
+}
+  
+/// StartBlock - Initialize register live-range state for scheduling in
+/// this block.
+///
+void SchedulePostRATDList::StartBlock(MachineBasicBlock *BB) {
+  // Call the superclass.
+  ScheduleDAGInstrs::StartBlock(BB);
 
-  // Walk the critical path from the bottom up. Collect all anti-dependence
-  // edges on the critical path. Skip anti-dependencies between SUnits that
-  // are connected with other edges, since such units won't be able to be
-  // scheduled past each other anyway.
-  //
-  // The heuristic is that edges on the critical path are more important to
-  // break than other edges. And since there are a limited number of
-  // registers, we don't want to waste them breaking edges that aren't
-  // important.
-  // 
-  // TODO: Instructions with multiple defs could have multiple
-  // anti-dependencies. The current code here only knows how to break one
-  // edge per instruction. Note that we'd have to be able to break all of
-  // the anti-dependencies in an instruction in order to be effective.
-  BitVector AllocatableSet = TRI->getAllocatableSet(*MF);
-  DenseMap<MachineInstr *, unsigned> CriticalAntiDeps;
-  for (SUnit *SU = Max; CriticalPath[SU->NodeNum];
-       SU = CriticalPath[SU->NodeNum]->Dep) {
-    SDep *Edge = CriticalPath[SU->NodeNum];
-    SUnit *NextSU = Edge->Dep;
-    unsigned AntiDepReg = Edge->Reg;
-    // Only consider anti-dependence edges.
-    if (!Edge->isAntiDep)
-      continue;
-    assert(AntiDepReg != 0 && "Anti-dependence on reg0?");
-    // Don't break anti-dependencies on non-allocatable registers.
-    if (!AllocatableSet.test(AntiDepReg))
-      continue;
-    // If the SUnit has other dependencies on the SUnit that it
-    // anti-depends on, don't bother breaking the anti-dependency.
-    // Also, if there are dependencies on other SUnits with the
-    // same register as the anti-dependency, don't attempt to
-    // break it.
-    for (SUnit::pred_iterator P = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end();
-         P != PE; ++P)
-      if (P->Dep == NextSU ?
-            (!P->isAntiDep || P->Reg != AntiDepReg) :
-            (!P->isCtrl && !P->isAntiDep && P->Reg == AntiDepReg)) {
-        AntiDepReg = 0;
-        break;
-      }
-    if (AntiDepReg != 0)
-      CriticalAntiDeps[SU->getInstr()] = AntiDepReg;
-  }
+  // Clear out the register class data.
+  std::fill(Classes, array_endof(Classes),
+            static_cast<const TargetRegisterClass *>(0));
 
-  // For live regs that are only used in one register class in a live range,
-  // the register class. If the register is not live, the corresponding value
-  // is null. If the register is live but used in multiple register classes,
-  // the corresponding value is -1 casted to a pointer.
-  const TargetRegisterClass *
-    Classes[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister] = {};
-
-  // Map registers to all their references within a live range.
-  std::multimap<unsigned, MachineOperand *> RegRefs;
-
-  // The index of the most recent kill (proceding bottom-up), or -1 if
-  // the register is not live.
-  unsigned KillIndices[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
-  std::fill(KillIndices, array_endof(KillIndices), -1);
-  // The index of the most recent def (proceding bottom up), or -1 if
-  // the register is live.
-  unsigned DefIndices[TargetRegisterInfo::FirstVirtualRegister];
+  // Initialize the indices to indicate that no registers are live.
+  std::fill(KillIndices, array_endof(KillIndices), ~0u);
   std::fill(DefIndices, array_endof(DefIndices), BB->size());
 
   // Determine the live-out physregs for this block.
@@ -250,31 +306,31 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
       unsigned Reg = *I;
       Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
       KillIndices[Reg] = BB->size();
-      DefIndices[Reg] = -1;
+      DefIndices[Reg] = ~0u;
       // Repeat, for all aliases.
       for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
         unsigned AliasReg = *Alias;
         Classes[AliasReg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
         KillIndices[AliasReg] = BB->size();
-        DefIndices[AliasReg] = -1;
+        DefIndices[AliasReg] = ~0u;
       }
     }
   else
     // In a non-return block, examine the live-in regs of all successors.
     for (MachineBasicBlock::succ_iterator SI = BB->succ_begin(),
-         SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI) 
+         SE = BB->succ_end(); SI != SE; ++SI)
       for (MachineBasicBlock::livein_iterator I = (*SI)->livein_begin(),
            E = (*SI)->livein_end(); I != E; ++I) {
         unsigned Reg = *I;
         Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
         KillIndices[Reg] = BB->size();
-        DefIndices[Reg] = -1;
+        DefIndices[Reg] = ~0u;
         // Repeat, for all aliases.
         for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
           unsigned AliasReg = *Alias;
           Classes[AliasReg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
           KillIndices[AliasReg] = BB->size();
-          DefIndices[AliasReg] = -1;
+          DefIndices[AliasReg] = ~0u;
         }
       }
 
@@ -285,22 +341,239 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
   // TODO: If the callee saves and restores these, then we can potentially
   // use them between the save and the restore. To do that, we could scan
   // the exit blocks to see which of these registers are defined.
-  // Alternatively, calle-saved registers that aren't saved and restored
+  // Alternatively, callee-saved registers that aren't saved and restored
   // could be marked live-in in every block.
   for (const unsigned *I = TRI->getCalleeSavedRegs(); *I; ++I) {
     unsigned Reg = *I;
     Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
     KillIndices[Reg] = BB->size();
-    DefIndices[Reg] = -1;
+    DefIndices[Reg] = ~0u;
     // Repeat, for all aliases.
     for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
       unsigned AliasReg = *Alias;
       Classes[AliasReg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
       KillIndices[AliasReg] = BB->size();
-      DefIndices[AliasReg] = -1;
+      DefIndices[AliasReg] = ~0u;
+    }
+  }
+}
+
+/// Schedule - Schedule the instruction range using list scheduling.
+///
+void SchedulePostRATDList::Schedule() {
+  DOUT << "********** List Scheduling **********\n";
+  
+  // Build the scheduling graph.
+  BuildSchedGraph();
+
+  if (EnableAntiDepBreaking) {
+    if (BreakAntiDependencies()) {
+      // We made changes. Update the dependency graph.
+      // Theoretically we could update the graph in place:
+      // When a live range is changed to use a different register, remove
+      // the def's anti-dependence *and* output-dependence edges due to
+      // that register, and add new anti-dependence and output-dependence
+      // edges based on the next live range of the register.
+      SUnits.clear();
+      EntrySU = SUnit();
+      ExitSU = SUnit();
+      BuildSchedGraph();
     }
   }
 
+  AvailableQueue.initNodes(SUnits);
+
+  ListScheduleTopDown();
+  
+  AvailableQueue.releaseState();
+}
+
+/// Observe - Update liveness information to account for the current
+/// instruction, which will not be scheduled.
+///
+void SchedulePostRATDList::Observe(MachineInstr *MI, unsigned Count) {
+  PrescanInstruction(MI);
+  ScanInstruction(MI, Count);
+}
+
+/// FinishBlock - Clean up register live-range state.
+///
+void SchedulePostRATDList::FinishBlock() {
+  RegRefs.clear();
+
+  // Call the superclass.
+  ScheduleDAGInstrs::FinishBlock();
+}
+
+/// getInstrOperandRegClass - Return register class of the operand of an
+/// instruction of the specified TargetInstrDesc.
+static const TargetRegisterClass*
+getInstrOperandRegClass(const TargetRegisterInfo *TRI,
+                         const TargetInstrDesc &II, unsigned Op) {
+  if (Op >= II.getNumOperands())
+    return NULL;
+  if (II.OpInfo[Op].isLookupPtrRegClass())
+    return TRI->getPointerRegClass();
+  return TRI->getRegClass(II.OpInfo[Op].RegClass);
+}
+
+/// CriticalPathStep - Return the next SUnit after SU on the bottom-up
+/// critical path.
+static SDep *CriticalPathStep(SUnit *SU) {
+  SDep *Next = 0;
+  unsigned NextDepth = 0;
+  // Find the predecessor edge with the greatest depth.
+  for (SUnit::pred_iterator P = SU->Preds.begin(), PE = SU->Preds.end();
+       P != PE; ++P) {
+    SUnit *PredSU = P->getSUnit();
+    unsigned PredLatency = P->getLatency();
+    unsigned PredTotalLatency = PredSU->getDepth() + PredLatency;
+    // In the case of a latency tie, prefer an anti-dependency edge over
+    // other types of edges.
+    if (NextDepth < PredTotalLatency ||
+        (NextDepth == PredTotalLatency && P->getKind() == SDep::Anti)) {
+      NextDepth = PredTotalLatency;
+      Next = &*P;
+    }
+  }
+  return Next;
+}
+
+void SchedulePostRATDList::PrescanInstruction(MachineInstr *MI) {
+  // Scan the register operands for this instruction and update
+  // Classes and RegRefs.
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg()) continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (Reg == 0) continue;
+    const TargetRegisterClass *NewRC =
+      getInstrOperandRegClass(TRI, MI->getDesc(), i);
+
+    // For now, only allow the register to be changed if its register
+    // class is consistent across all uses.
+    if (!Classes[Reg] && NewRC)
+      Classes[Reg] = NewRC;
+    else if (!NewRC || Classes[Reg] != NewRC)
+      Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
+
+    // Now check for aliases.
+    for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
+      // If an alias of the reg is used during the live range, give up.
+      // Note that this allows us to skip checking if AntiDepReg
+      // overlaps with any of the aliases, among other things.
+      unsigned AliasReg = *Alias;
+      if (Classes[AliasReg]) {
+        Classes[AliasReg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
+        Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
+      }
+    }
+
+    // If we're still willing to consider this register, note the reference.
+    if (Classes[Reg] != reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1))
+      RegRefs.insert(std::make_pair(Reg, &MO));
+  }
+}
+
+void SchedulePostRATDList::ScanInstruction(MachineInstr *MI,
+                                           unsigned Count) {
+  // Update liveness.
+  // Proceding upwards, registers that are defed but not used in this
+  // instruction are now dead.
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg()) continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (Reg == 0) continue;
+    if (!MO.isDef()) continue;
+    // Ignore two-addr defs.
+    if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(i)) continue;
+
+    DefIndices[Reg] = Count;
+    KillIndices[Reg] = ~0u;
+          assert(((KillIndices[Reg] == ~0u) !=
+                  (DefIndices[Reg] == ~0u)) &&
+               "Kill and Def maps aren't consistent for Reg!");
+    Classes[Reg] = 0;
+    RegRefs.erase(Reg);
+    // Repeat, for all subregs.
+    for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
+         *Subreg; ++Subreg) {
+      unsigned SubregReg = *Subreg;
+      DefIndices[SubregReg] = Count;
+      KillIndices[SubregReg] = ~0u;
+      Classes[SubregReg] = 0;
+      RegRefs.erase(SubregReg);
+    }
+    // Conservatively mark super-registers as unusable.
+    for (const unsigned *Super = TRI->getSuperRegisters(Reg);
+         *Super; ++Super) {
+      unsigned SuperReg = *Super;
+      Classes[SuperReg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
+    }
+  }
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg()) continue;
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (Reg == 0) continue;
+    if (!MO.isUse()) continue;
+
+    const TargetRegisterClass *NewRC =
+      getInstrOperandRegClass(TRI, MI->getDesc(), i);
+
+    // For now, only allow the register to be changed if its register
+    // class is consistent across all uses.
+    if (!Classes[Reg] && NewRC)
+      Classes[Reg] = NewRC;
+    else if (!NewRC || Classes[Reg] != NewRC)
+      Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
+
+    RegRefs.insert(std::make_pair(Reg, &MO));
+
+    // It wasn't previously live but now it is, this is a kill.
+    if (KillIndices[Reg] == ~0u) {
+      KillIndices[Reg] = Count;
+      DefIndices[Reg] = ~0u;
+          assert(((KillIndices[Reg] == ~0u) !=
+                  (DefIndices[Reg] == ~0u)) &&
+               "Kill and Def maps aren't consistent for Reg!");
+    }
+    // Repeat, for all aliases.
+    for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
+      unsigned AliasReg = *Alias;
+      if (KillIndices[AliasReg] == ~0u) {
+        KillIndices[AliasReg] = Count;
+        DefIndices[AliasReg] = ~0u;
+      }
+    }
+  }
+}
+
+/// BreakAntiDependencies - Identifiy anti-dependencies along the critical path
+/// of the ScheduleDAG and break them by renaming registers.
+///
+bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
+  // The code below assumes that there is at least one instruction,
+  // so just duck out immediately if the block is empty.
+  if (SUnits.empty()) return false;
+
+  // Find the node at the bottom of the critical path.
+  SUnit *Max = 0;
+  for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
+    SUnit *SU = &SUnits[i];
+    if (!Max || SU->getDepth() + SU->Latency > Max->getDepth() + Max->Latency)
+      Max = SU;
+  }
+
+  DOUT << "Critical path has total latency "
+       << (Max->getDepth() + Max->Latency) << "\n";
+
+  // Track progress along the critical path through the SUnit graph as we walk
+  // the instructions.
+  SUnit *CriticalPathSU = Max;
+  MachineInstr *CriticalPathMI = CriticalPathSU->getInstr();
+
   // Consider this pattern:
   //   A = ...
   //   ... = A
@@ -348,10 +621,10 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
   // instructions from the bottom up, tracking information about liveness
   // as we go to help determine which registers are available.
   bool Changed = false;
-  unsigned Count = BB->size() - 1;
-  for (MachineBasicBlock::reverse_iterator I = BB->rbegin(), E = BB->rend();
-       I != E; ++I, --Count) {
-    MachineInstr *MI = &*I;
+  unsigned Count = InsertPosIndex - 1;
+  for (MachineBasicBlock::iterator I = InsertPos, E = Begin;
+       I != E; --Count) {
+    MachineInstr *MI = --I;
 
     // After regalloc, IMPLICIT_DEF instructions aren't safe to treat as
     // dependence-breaking. In the case of an INSERT_SUBREG, the IMPLICIT_DEF
@@ -360,49 +633,72 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
     if (MI->getOpcode() == TargetInstrInfo::IMPLICIT_DEF)
       continue;
 
-    // Check if this instruction has an anti-dependence that we're
-    // interested in.
-    DenseMap<MachineInstr *, unsigned>::iterator C = CriticalAntiDeps.find(MI);
-    unsigned AntiDepReg = C != CriticalAntiDeps.end() ?
-      C->second : 0;
+    // Check if this instruction has a dependence on the critical path that
+    // is an anti-dependence that we may be able to break. If it is, set
+    // AntiDepReg to the non-zero register associated with the anti-dependence.
+    //
+    // We limit our attention to the critical path as a heuristic to avoid
+    // breaking anti-dependence edges that aren't going to significantly
+    // impact the overall schedule. There are a limited number of registers
+    // and we want to save them for the important edges.
+    // 
+    // TODO: Instructions with multiple defs could have multiple
+    // anti-dependencies. The current code here only knows how to break one
+    // edge per instruction. Note that we'd have to be able to break all of
+    // the anti-dependencies in an instruction in order to be effective.
+    unsigned AntiDepReg = 0;
+    if (MI == CriticalPathMI) {
+      if (SDep *Edge = CriticalPathStep(CriticalPathSU)) {
+        SUnit *NextSU = Edge->getSUnit();
+
+        // Only consider anti-dependence edges.
+        if (Edge->getKind() == SDep::Anti) {
+          AntiDepReg = Edge->getReg();
+          assert(AntiDepReg != 0 && "Anti-dependence on reg0?");
+          // Don't break anti-dependencies on non-allocatable registers.
+          if (!AllocatableSet.test(AntiDepReg))
+            AntiDepReg = 0;
+          else {
+            // If the SUnit has other dependencies on the SUnit that it
+            // anti-depends on, don't bother breaking the anti-dependency
+            // since those edges would prevent such units from being
+            // scheduled past each other regardless.
+            //
+            // Also, if there are dependencies on other SUnits with the
+            // same register as the anti-dependency, don't attempt to
+            // break it.
+            for (SUnit::pred_iterator P = CriticalPathSU->Preds.begin(),
+                 PE = CriticalPathSU->Preds.end(); P != PE; ++P)
+              if (P->getSUnit() == NextSU ?
+                    (P->getKind() != SDep::Anti || P->getReg() != AntiDepReg) :
+                    (P->getKind() == SDep::Data && P->getReg() == AntiDepReg)) {
+                AntiDepReg = 0;
+                break;
+              }
+          }
+        }
+        CriticalPathSU = NextSU;
+        CriticalPathMI = CriticalPathSU->getInstr();
+      } else {
+        // We've reached the end of the critical path.
+        CriticalPathSU = 0;
+        CriticalPathMI = 0;
+      }
+    }
+
+    PrescanInstruction(MI);
 
-    // Scan the register operands for this instruction and update
-    // Classes and RegRefs.
+    // If this instruction has a use of AntiDepReg, breaking it
+    // is invalid.
     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
       if (!MO.isReg()) continue;
       unsigned Reg = MO.getReg();
       if (Reg == 0) continue;
-      const TargetRegisterClass *NewRC =
-        getInstrOperandRegClass(TRI, TII, MI->getDesc(), i);
-
-      // If this instruction has a use of AntiDepReg, breaking it
-      // is invalid.
-      if (MO.isUse() && AntiDepReg == Reg)
+      if (MO.isUse() && AntiDepReg == Reg) {
         AntiDepReg = 0;
-
-      // For now, only allow the register to be changed if its register
-      // class is consistent across all uses.
-      if (!Classes[Reg] && NewRC)
-        Classes[Reg] = NewRC;
-      else if (!NewRC || Classes[Reg] != NewRC)
-        Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
-
-      // Now check for aliases.
-      for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
-        // If an alias of the reg is used during the live range, give up.
-        // Note that this allows us to skip checking if AntiDepReg
-        // overlaps with any of the aliases, among other things.
-        unsigned AliasReg = *Alias;
-        if (Classes[AliasReg]) {
-          Classes[AliasReg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
-          Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
-        }
+        break;
       }
-
-      // If we're still willing to consider this register, note the reference.
-      if (Classes[Reg] != reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1))
-        RegRefs.insert(std::make_pair(Reg, &MO));
     }
 
     // Determine AntiDepReg's register class, if it is live and is
@@ -418,8 +714,8 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
     // TODO: Instead of picking the first free register, consider which might
     // be the best.
     if (AntiDepReg != 0) {
-      for (TargetRegisterClass::iterator R = RC->allocation_order_begin(*MF),
-           RE = RC->allocation_order_end(*MF); R != RE; ++R) {
+      for (TargetRegisterClass::iterator R = RC->allocation_order_begin(MF),
+           RE = RC->allocation_order_end(MF); R != RE; ++R) {
         unsigned NewReg = *R;
         // Don't replace a register with itself.
         if (NewReg == AntiDepReg) continue;
@@ -429,11 +725,12 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
         if (NewReg == LastNewReg[AntiDepReg]) continue;
         // If NewReg is dead and NewReg's most recent def is not before
         // AntiDepReg's kill, it's safe to replace AntiDepReg with NewReg.
-        assert(((KillIndices[AntiDepReg] == -1u) != (DefIndices[AntiDepReg] == -1u)) &&
+        assert(((KillIndices[AntiDepReg] == ~0u) != (DefIndices[AntiDepReg] == ~0u)) &&
                "Kill and Def maps aren't consistent for AntiDepReg!");
-        assert(((KillIndices[NewReg] == -1u) != (DefIndices[NewReg] == -1u)) &&
+        assert(((KillIndices[NewReg] == ~0u) != (DefIndices[NewReg] == ~0u)) &&
                "Kill and Def maps aren't consistent for NewReg!");
-        if (KillIndices[NewReg] == -1u &&
+        if (KillIndices[NewReg] == ~0u &&
+            Classes[NewReg] != reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1) &&
             KillIndices[AntiDepReg] <= DefIndices[NewReg]) {
           DOUT << "Breaking anti-dependence edge on "
                << TRI->getName(AntiDepReg)
@@ -455,10 +752,16 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
           Classes[NewReg] = Classes[AntiDepReg];
           DefIndices[NewReg] = DefIndices[AntiDepReg];
           KillIndices[NewReg] = KillIndices[AntiDepReg];
+          assert(((KillIndices[NewReg] == ~0u) !=
+                  (DefIndices[NewReg] == ~0u)) &&
+               "Kill and Def maps aren't consistent for NewReg!");
 
           Classes[AntiDepReg] = 0;
           DefIndices[AntiDepReg] = KillIndices[AntiDepReg];
-          KillIndices[AntiDepReg] = -1;
+          KillIndices[AntiDepReg] = ~0u;
+          assert(((KillIndices[AntiDepReg] == ~0u) !=
+                  (DefIndices[AntiDepReg] == ~0u)) &&
+               "Kill and Def maps aren't consistent for AntiDepReg!");
 
           RegRefs.erase(AntiDepReg);
           Changed = true;
@@ -468,67 +771,8 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
       }
     }
 
-    // Update liveness.
-    // Proceding upwards, registers that are defed but not used in this
-    // instruction are now dead.
-    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-      MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-      if (!MO.isReg()) continue;
-      unsigned Reg = MO.getReg();
-      if (Reg == 0) continue;
-      if (!MO.isDef()) continue;
-      // Ignore two-addr defs.
-      if (MI->isRegReDefinedByTwoAddr(i)) continue;
-
-      DefIndices[Reg] = Count;
-      KillIndices[Reg] = -1;
-      Classes[Reg] = 0;
-      RegRefs.erase(Reg);
-      // Repeat, for all subregs.
-      for (const unsigned *Subreg = TRI->getSubRegisters(Reg);
-           *Subreg; ++Subreg) {
-        unsigned SubregReg = *Subreg;
-        DefIndices[SubregReg] = Count;
-        KillIndices[SubregReg] = -1;
-        Classes[SubregReg] = 0;
-        RegRefs.erase(SubregReg);
-      }
-    }
-    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
-      MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-      if (!MO.isReg()) continue;
-      unsigned Reg = MO.getReg();
-      if (Reg == 0) continue;
-      if (!MO.isUse()) continue;
-
-      const TargetRegisterClass *NewRC =
-        getInstrOperandRegClass(TRI, TII, MI->getDesc(), i);
-
-      // For now, only allow the register to be changed if its register
-      // class is consistent across all uses.
-      if (!Classes[Reg] && NewRC)
-        Classes[Reg] = NewRC;
-      else if (!NewRC || Classes[Reg] != NewRC)
-        Classes[Reg] = reinterpret_cast<TargetRegisterClass *>(-1);
-
-      RegRefs.insert(std::make_pair(Reg, &MO));
-
-      // It wasn't previously live but now it is, this is a kill.
-      if (KillIndices[Reg] == -1u) {
-        KillIndices[Reg] = Count;
-        DefIndices[Reg] = -1u;
-      }
-      // Repeat, for all aliases.
-      for (const unsigned *Alias = TRI->getAliasSet(Reg); *Alias; ++Alias) {
-        unsigned AliasReg = *Alias;
-        if (KillIndices[AliasReg] == -1u) {
-          KillIndices[AliasReg] = Count;
-          DefIndices[AliasReg] = -1u;
-        }
-      }
-    }
+    ScanInstruction(MI, Count);
   }
-  assert(Count == -1u && "Count mismatch!");
 
   return Changed;
 }
@@ -539,7 +783,8 @@ bool SchedulePostRATDList::BreakAntiDependencies() {
 
 /// ReleaseSucc - Decrement the NumPredsLeft count of a successor. Add it to
 /// the PendingQueue if the count reaches zero. Also update its cycle bound.
-void SchedulePostRATDList::ReleaseSucc(SUnit *SU, SUnit *SuccSU, bool isChain) {
+void SchedulePostRATDList::ReleaseSucc(SUnit *SU, SDep *SuccEdge) {
+  SUnit *SuccSU = SuccEdge->getSUnit();
   --SuccSU->NumPredsLeft;
   
 #ifndef NDEBUG
@@ -554,19 +799,19 @@ void SchedulePostRATDList::ReleaseSucc(SUnit *SU, SUnit *SuccSU, bool isChain) {
   // Compute how many cycles it will be before this actually becomes
   // available.  This is the max of the start time of all predecessors plus
   // their latencies.
-  // If this is a token edge, we don't need to wait for the latency of the
-  // preceeding instruction (e.g. a long-latency load) unless there is also
-  // some other data dependence.
-  unsigned PredDoneCycle = SU->Cycle;
-  if (!isChain)
-    PredDoneCycle += SU->Latency;
-  else if (SU->Latency)
-    PredDoneCycle += 1;
-  SuccSU->CycleBound = std::max(SuccSU->CycleBound, PredDoneCycle);
+  SuccSU->setDepthToAtLeast(SU->getDepth() + SuccEdge->getLatency());
   
-  if (SuccSU->NumPredsLeft == 0) {
+  // If all the node's predecessors are scheduled, this node is ready
+  // to be scheduled. Ignore the special ExitSU node.
+  if (SuccSU->NumPredsLeft == 0 && SuccSU != &ExitSU)
     PendingQueue.push_back(SuccSU);
-  }
+}
+
+/// ReleaseSuccessors - Call ReleaseSucc on each of SU's successors.
+void SchedulePostRATDList::ReleaseSuccessors(SUnit *SU) {
+  for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
+       I != E; ++I)
+    ReleaseSucc(SU, &*I);
 }
 
 /// ScheduleNodeTopDown - Add the node to the schedule. Decrement the pending
@@ -577,13 +822,10 @@ void SchedulePostRATDList::ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle) {
   DEBUG(SU->dump(this));
   
   Sequence.push_back(SU);
-  SU->Cycle = CurCycle;
-
-  // Top down: release successors.
-  for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
-       I != E; ++I)
-    ReleaseSucc(SU, I->Dep, I->isCtrl);
+  assert(CurCycle >= SU->getDepth() && "Node scheduled above its depth!");
+  SU->setDepthToAtLeast(CurCycle);
 
+  ReleaseSuccessors(SU);
   SU->isScheduled = true;
   AvailableQueue.ScheduledNode(SU);
 }
@@ -593,6 +835,9 @@ void SchedulePostRATDList::ScheduleNodeTopDown(SUnit *SU, unsigned CurCycle) {
 void SchedulePostRATDList::ListScheduleTopDown() {
   unsigned CurCycle = 0;
 
+  // Release any successors of the special Entry node.
+  ReleaseSuccessors(&EntrySU);
+
   // All leaves to Available queue.
   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i) {
     // It is available if it has no predecessors.
@@ -601,47 +846,83 @@ void SchedulePostRATDList::ListScheduleTopDown() {
       SUnits[i].isAvailable = true;
     }
   }
-  
+
   // While Available queue is not empty, grab the node with the highest
   // priority. If it is not ready put it back.  Schedule the node.
+  std::vector<SUnit*> NotReady;
   Sequence.reserve(SUnits.size());
   while (!AvailableQueue.empty() || !PendingQueue.empty()) {
     // Check to see if any of the pending instructions are ready to issue.  If
     // so, add them to the available queue.
+    unsigned MinDepth = ~0u;
     for (unsigned i = 0, e = PendingQueue.size(); i != e; ++i) {
-      if (PendingQueue[i]->CycleBound == CurCycle) {
+      if (PendingQueue[i]->getDepth() <= CurCycle) {
         AvailableQueue.push(PendingQueue[i]);
         PendingQueue[i]->isAvailable = true;
         PendingQueue[i] = PendingQueue.back();
         PendingQueue.pop_back();
         --i; --e;
-      } else {
-        assert(PendingQueue[i]->CycleBound > CurCycle && "Negative latency?");
-      }
+      } else if (PendingQueue[i]->getDepth() < MinDepth)
+        MinDepth = PendingQueue[i]->getDepth();
     }
     
-    // If there are no instructions available, don't try to issue anything.
+    // If there are no instructions available, don't try to issue anything, and
+    // don't advance the hazard recognizer.
     if (AvailableQueue.empty()) {
-      ++CurCycle;
+      CurCycle = MinDepth != ~0u ? MinDepth : CurCycle + 1;
       continue;
     }
 
-    SUnit *FoundSUnit = AvailableQueue.pop();
-    
+    SUnit *FoundSUnit = 0;
+
+    bool HasNoopHazards = false;
+    while (!AvailableQueue.empty()) {
+      SUnit *CurSUnit = AvailableQueue.pop();
+
+      ScheduleHazardRecognizer::HazardType HT =
+        HazardRec->getHazardType(CurSUnit);
+      if (HT == ScheduleHazardRecognizer::NoHazard) {
+        FoundSUnit = CurSUnit;
+        break;
+      }
+
+      // Remember if this is a noop hazard.
+      HasNoopHazards |= HT == ScheduleHazardRecognizer::NoopHazard;
+
+      NotReady.push_back(CurSUnit);
+    }
+
+    // Add the nodes that aren't ready back onto the available list.
+    if (!NotReady.empty()) {
+      AvailableQueue.push_all(NotReady);
+      NotReady.clear();
+    }
+
     // If we found a node to schedule, do it now.
     if (FoundSUnit) {
       ScheduleNodeTopDown(FoundSUnit, CurCycle);
+      HazardRec->EmitInstruction(FoundSUnit);
 
       // If this is a pseudo-op node, we don't want to increment the current
       // cycle.
       if (FoundSUnit->Latency)  // Don't increment CurCycle for pseudo-ops!
-        ++CurCycle;        
-    } else {
+        ++CurCycle;
+    } else if (!HasNoopHazards) {
       // Otherwise, we have a pipeline stall, but no other problem, just advance
       // the current cycle and try again.
       DOUT << "*** Advancing cycle, no work to do\n";
+      HazardRec->AdvanceCycle();
       ++NumStalls;
       ++CurCycle;
+    } else {
+      // Otherwise, we have no instructions to issue and we have instructions
+      // that will fault if we don't do this right.  This is the case for
+      // processors without pipeline interlocks and other cases.
+      DOUT << "*** Emitting noop\n";
+      HazardRec->EmitNoop();
+      Sequence.push_back(0);   // NULL here means noop
+      ++NumNoops;
+      ++CurCycle;
     }
   }