Skeleton of post-RA scheduler; doesn't do anything yet.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SelectionDAG / ScheduleDAG.cpp
index 5330306c2ad13ece3a619a89109ec9860d8c1d6f..06b232965893fdd3e5db3e7d899d4f16e083a3e9 100644 (file)
@@ -13,7 +13,8 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "sched"
+#define DEBUG_TYPE "pre-RA-sched"
+#include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/CodeGen/ScheduleDAG.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
-#include <iostream>
 using namespace llvm;
 
-
 /// 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.
@@ -127,8 +126,7 @@ void ScheduleDAG::BuildSchedUnits() {
     if (MainNode->isTargetOpcode()) {
       unsigned Opc = MainNode->getTargetOpcode();
       for (unsigned i = 0, ee = TII->getNumOperands(Opc); i != ee; ++i) {
-        if (TII->getOperandConstraint(Opc, i,
-                                      TargetInstrInfo::TIED_TO) != -1) {
+        if (TII->getOperandConstraint(Opc, i, TOI::TIED_TO) != -1) {
           SU->isTwoAddress = true;
           break;
         }
@@ -181,35 +179,41 @@ void ScheduleDAG::BuildSchedUnits() {
   return;
 }
 
-static void CalculateDepths(SUnit &SU, unsigned Depth) {
-  if (SU.Depth == 0 || Depth > SU.Depth) {
-    SU.Depth = Depth;
-    for (SUnit::succ_iterator I = SU.Succs.begin(), E = SU.Succs.end();
-         I != E; ++I)
-      CalculateDepths(*I->first, Depth+1);
-  }
-}
-
 void ScheduleDAG::CalculateDepths() {
-  SUnit *Entry = SUnitMap[DAG.getEntryNode().Val];
-  ::CalculateDepths(*Entry, 0U);
+  std::vector<std::pair<SUnit*, unsigned> > WorkList;
   for (unsigned i = 0, e = SUnits.size(); i != e; ++i)
-    if (SUnits[i].Preds.size() == 0 && &SUnits[i] != Entry) {
-      ::CalculateDepths(SUnits[i], 0U);
+    if (SUnits[i].Preds.size() == 0/* && &SUnits[i] != Entry*/)
+      WorkList.push_back(std::make_pair(&SUnits[i], 0U));
+
+  while (!WorkList.empty()) {
+    SUnit *SU = WorkList.back().first;
+    unsigned Depth = WorkList.back().second;
+    WorkList.pop_back();
+    if (SU->Depth == 0 || Depth > SU->Depth) {
+      SU->Depth = Depth;
+      for (SUnit::succ_iterator I = SU->Succs.begin(), E = SU->Succs.end();
+           I != E; ++I)
+        WorkList.push_back(std::make_pair(I->first, Depth+1));
     }
-}
-
-static void CalculateHeights(SUnit &SU, unsigned Height) {
-  if (SU.Height == 0 || Height > SU.Height) {
-    SU.Height = Height;
-    for (SUnit::pred_iterator I = SU.Preds.begin(), E = SU.Preds.end();
-         I != E; ++I)
-      CalculateHeights(*I->first, Height+1);
   }
 }
+
 void ScheduleDAG::CalculateHeights() {
+  std::vector<std::pair<SUnit*, unsigned> > WorkList;
   SUnit *Root = SUnitMap[DAG.getRoot().Val];
-  ::CalculateHeights(*Root, 0U);
+  WorkList.push_back(std::make_pair(Root, 0U));
+
+  while (!WorkList.empty()) {
+    SUnit *SU = WorkList.back().first;
+    unsigned Height = WorkList.back().second;
+    WorkList.pop_back();
+    if (SU->Height == 0 || Height > SU->Height) {
+      SU->Height = Height;
+      for (SUnit::pred_iterator I = SU->Preds.begin(), E = SU->Preds.end();
+           I != E; ++I)
+        WorkList.push_back(std::make_pair(I->first, Height+1));
+    }
+  }
 }
 
 /// CountResults - The results of target nodes have register or immediate
@@ -250,31 +254,54 @@ static const TargetRegisterClass *getInstrOperandRegClass(
          ? TII->getPointerRegClass() : MRI->getRegClass(toi.RegClass);
 }
 
-static unsigned CreateVirtualRegisters(const MRegisterInfo *MRI,
-                                       MachineInstr *MI,
-                                       unsigned NumResults,
-                                       SSARegMap *RegMap,
-                                       const TargetInstrInfo *TII,
-                                       const TargetInstrDescriptor &II) {
-  // Create the result registers for this node and add the result regs to
-  // the machine instruction.
-  unsigned ResultReg =
-    RegMap->createVirtualRegister(getInstrOperandRegClass(MRI, TII, &II, 0));
-  MI->addRegOperand(ResultReg, true);
-  for (unsigned i = 1; i != NumResults; ++i) {
-    const TargetRegisterClass *RC = getInstrOperandRegClass(MRI, TII, &II, i);
-    assert(RC && "Isn't a register operand!");
-    MI->addRegOperand(RegMap->createVirtualRegister(RC), true);
+static void CreateVirtualRegisters(SDNode *Node,
+                                   unsigned NumResults, 
+                                   const MRegisterInfo *MRI,
+                                   MachineInstr *MI,
+                                   SSARegMap *RegMap,
+                                   const TargetInstrInfo *TII,
+                                   const TargetInstrDescriptor &II,
+                                   DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap) {
+  for (unsigned i = 0; i < NumResults; ++i) {
+    // If the specific node value is only used by a CopyToReg and the dest reg
+    // is a vreg, use the CopyToReg'd destination register instead of creating
+    // a new vreg.
+    unsigned VRBase = 0;
+    for (SDNode::use_iterator UI = Node->use_begin(), E = Node->use_end();
+         UI != E; ++UI) {
+      SDNode *Use = *UI;
+      if (Use->getOpcode() == ISD::CopyToReg && 
+          Use->getOperand(2).Val == Node &&
+          Use->getOperand(2).ResNo == i) {
+        unsigned Reg = cast<RegisterSDNode>(Use->getOperand(1))->getReg();
+        if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
+          VRBase = Reg;
+          MI->addRegOperand(Reg, true);
+          break;
+        }
+      }
+    }
+
+    if (VRBase == 0) {
+      // Create the result registers for this node and add the result regs to
+      // the machine instruction.
+      const TargetRegisterClass *RC = getInstrOperandRegClass(MRI, TII, &II, i);
+      assert(RC && "Isn't a register operand!");
+      VRBase = RegMap->createVirtualRegister(RC);
+      MI->addRegOperand(VRBase, true);
+    }
+
+    bool isNew = VRBaseMap.insert(std::make_pair(SDOperand(Node,i), VRBase));
+    assert(isNew && "Node emitted out of order - early");
   }
-  return ResultReg;
 }
 
 /// getVR - Return the virtual register corresponding to the specified result
 /// of the specified node.
-static unsigned getVR(SDOperand Op, std::map<SDNode*, unsigned> &VRBaseMap) {
-  std::map<SDNode*, unsigned>::iterator I = VRBaseMap.find(Op.Val);
+static unsigned getVR(SDOperand Op, DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap) {
+  DenseMap<SDOperand, unsigned>::iterator I = VRBaseMap.find(Op);
   assert(I != VRBaseMap.end() && "Node emitted out of order - late");
-  return I->second + Op.ResNo;
+  return I->second;
 }
 
 
@@ -285,7 +312,7 @@ static unsigned getVR(SDOperand Op, std::map<SDNode*, unsigned> &VRBaseMap) {
 void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
                              unsigned IIOpNum,
                              const TargetInstrDescriptor *II,
-                             std::map<SDNode*, unsigned> &VRBaseMap) {
+                             DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap) {
   if (Op.isTargetOpcode()) {
     // Note that this case is redundant with the final else block, but we
     // include it because it is the most common and it makes the logic
@@ -296,7 +323,10 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
     
     // Get/emit the operand.
     unsigned VReg = getVR(Op, VRBaseMap);
-    MI->addRegOperand(VReg, false);
+    const TargetInstrDescriptor *TID = MI->getInstrDescriptor();
+    bool isOptDef = (IIOpNum < TID->numOperands)
+      ? (TID->OpInfo[IIOpNum].Flags & M_OPTIONAL_DEF_OPERAND) : false;
+    MI->addRegOperand(VReg, isOptDef);
     
     // Verify that it is right.
     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(VReg) && "Not a vreg?");
@@ -304,13 +334,27 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
       const TargetRegisterClass *RC =
                           getInstrOperandRegClass(MRI, TII, II, IIOpNum);
       assert(RC && "Don't have operand info for this instruction!");
-      assert(RegMap->getRegClass(VReg) == RC &&
-             "Register class of operand and regclass of use don't agree!");
+      const TargetRegisterClass *VRC = RegMap->getRegClass(VReg);
+      if (VRC != RC) {
+        cerr << "Register class of operand and regclass of use don't agree!\n";
+#ifndef NDEBUG
+        cerr << "Operand = " << IIOpNum << "\n";
+        cerr << "Op->Val = "; Op.Val->dump(&DAG); cerr << "\n";
+        cerr << "MI = "; MI->print(cerr);
+        cerr << "VReg = " << VReg << "\n";
+        cerr << "VReg RegClass     size = " << VRC->getSize()
+             << ", align = " << VRC->getAlignment() << "\n";
+        cerr << "Expected RegClass size = " << RC->getSize()
+             << ", align = " << RC->getAlignment() << "\n";
+#endif
+        cerr << "Fatal error, aborting.\n";
+        abort();
+      }
     }
   } else if (ConstantSDNode *C =
              dyn_cast<ConstantSDNode>(Op)) {
     MI->addImmOperand(C->getValue());
-  } else if (RegisterSDNode*R =
+  } else if (RegisterSDNode *R =
              dyn_cast<RegisterSDNode>(Op)) {
     MI->addRegOperand(R->getReg(), false);
   } else if (GlobalAddressSDNode *TGA =
@@ -332,15 +376,11 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
     const Type *Type = CP->getType();
     // MachineConstantPool wants an explicit alignment.
     if (Align == 0) {
-      if (Type == Type::DoubleTy)
-        Align = 3;  // always 8-byte align doubles.
-      else {
-        Align = TM.getTargetData()->getTypeAlignmentShift(Type);
-        if (Align == 0) {
-          // Alignment of packed types.  FIXME!
-          Align = TM.getTargetData()->getTypeSize(Type);
-          Align = Log2_64(Align);
-        }
+      Align = TM.getTargetData()->getPreferredTypeAlignmentShift(Type);
+      if (Align == 0) {
+        // Alignment of vector types.  FIXME!
+        Align = TM.getTargetData()->getTypeSize(Type);
+        Align = Log2_64(Align);
       }
     }
     
@@ -373,13 +413,26 @@ void ScheduleDAG::AddOperand(MachineInstr *MI, SDOperand Op,
   
 }
 
+// Returns the Register Class of a physical register
+static const TargetRegisterClass *getPhysicalRegisterRegClass(
+        const MRegisterInfo *MRI,
+        MVT::ValueType VT,
+        unsigned reg) {
+  assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(reg) &&
+         "reg must be a physical register");
+  // Pick the register class of the right type that contains this physreg.
+  for (MRegisterInfo::regclass_iterator I = MRI->regclass_begin(),
+         E = MRI->regclass_end(); I != E; ++I)
+    if ((*I)->hasType(VT) && (*I)->contains(reg))
+      return *I;
+  assert(false && "Couldn't find the register class");
+  return 0;
+}
 
 /// EmitNode - Generate machine code for an node and needed dependencies.
 ///
 void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node, 
-                           std::map<SDNode*, unsigned> &VRBaseMap) {
-  unsigned VRBase = 0;                 // First virtual register for node
-  
+                           DenseMap<SDOperand, unsigned> &VRBaseMap) {
   // If machine instruction
   if (Node->isTargetOpcode()) {
     unsigned Opc = Node->getTargetOpcode();
@@ -395,32 +448,13 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
 #endif
 
     // Create the new machine instruction.
-    MachineInstr *MI = new MachineInstr(*TII, Opc, NumMIOperands);
+    MachineInstr *MI = new MachineInstr(II);
     
     // Add result register values for things that are defined by this
     // instruction.
-    
-    // If the node is only used by a CopyToReg and the dest reg is a vreg, use
-    // the CopyToReg'd destination register instead of creating a new vreg.
-    if (NumResults == 1) {
-      for (SDNode::use_iterator UI = Node->use_begin(), E = Node->use_end();
-           UI != E; ++UI) {
-        SDNode *Use = *UI;
-        if (Use->getOpcode() == ISD::CopyToReg && 
-            Use->getOperand(2).Val == Node) {
-          unsigned Reg = cast<RegisterSDNode>(Use->getOperand(1))->getReg();
-          if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
-            VRBase = Reg;
-            MI->addRegOperand(Reg, true);
-            break;
-          }
-        }
-      }
-    }
-    
-    // Otherwise, create new virtual registers.
-    if (NumResults && VRBase == 0)
-      VRBase = CreateVirtualRegisters(MRI, MI, NumResults, RegMap, TII, II);
+    if (NumResults)
+      CreateVirtualRegisters(Node, NumResults, MRI, MI, RegMap,
+                             TII, II, VRBaseMap);
     
     // Emit all of the actual operands of this instruction, adding them to the
     // instruction as appropriate.
@@ -431,9 +465,9 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
     if (CommuteSet.count(Node)) {
       MachineInstr *NewMI = TII->commuteInstruction(MI);
       if (NewMI == 0)
-        DEBUG(std::cerr << "Sched: COMMUTING FAILED!\n");
+        DOUT << "Sched: COMMUTING FAILED!\n";
       else {
-        DEBUG(std::cerr << "Sched: COMMUTED TO: " << *NewMI);
+        DOUT << "Sched: COMMUTED TO: " << *NewMI;
         if (MI != NewMI) {
           delete MI;
           MI = NewMI;
@@ -453,24 +487,40 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
     switch (Node->getOpcode()) {
     default:
 #ifndef NDEBUG
-      Node->dump();
+      Node->dump(&DAG);
 #endif
       assert(0 && "This target-independent node should have been selected!");
     case ISD::EntryToken: // fall thru
     case ISD::TokenFactor:
+    case ISD::LABEL:
       break;
     case ISD::CopyToReg: {
-      unsigned InReg = getVR(Node->getOperand(2), VRBaseMap);
+      unsigned InReg;
+      if (RegisterSDNode *R = dyn_cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(2)))
+        InReg = R->getReg();
+      else
+        InReg = getVR(Node->getOperand(2), VRBaseMap);
       unsigned DestReg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(1))->getReg();
-      if (InReg != DestReg)   // Coalesced away the copy?
-        MRI->copyRegToReg(*BB, BB->end(), DestReg, InReg,
-                          RegMap->getRegClass(InReg));
+      if (InReg != DestReg)  {// Coalesced away the copy?
+        const TargetRegisterClass *TRC = 0;
+        // Get the target register class
+        if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(InReg))
+          TRC = RegMap->getRegClass(InReg);
+        else
+          TRC = getPhysicalRegisterRegClass(MRI,
+                                            Node->getOperand(2).getValueType(),
+                                            InReg);
+        MRI->copyRegToReg(*BB, BB->end(), DestReg, InReg, TRC);
+      }
       break;
     }
     case ISD::CopyFromReg: {
+      unsigned VRBase = 0;
       unsigned SrcReg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(1))->getReg();
       if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg)) {
-        VRBase = SrcReg;  // Just use the input register directly!
+        // Just use the input register directly!
+        bool isNew = VRBaseMap.insert(std::make_pair(SDOperand(Node,0),SrcReg));
+        assert(isNew && "Node emitted out of order - early");
         break;
       }
 
@@ -494,21 +544,15 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
       if (VRBase) {
         TRC = RegMap->getRegClass(VRBase);
       } else {
+        TRC = getPhysicalRegisterRegClass(MRI, Node->getValueType(0), SrcReg);
 
-        // Pick the register class of the right type that contains this physreg.
-        for (MRegisterInfo::regclass_iterator I = MRI->regclass_begin(),
-             E = MRI->regclass_end(); I != E; ++I)
-          if ((*I)->hasType(Node->getValueType(0)) &&
-              (*I)->contains(SrcReg)) {
-            TRC = *I;
-            break;
-          }
-        assert(TRC && "Couldn't find register class for reg copy!");
-      
         // Create the reg, emit the copy.
         VRBase = RegMap->createVirtualRegister(TRC);
       }
       MRI->copyRegToReg(*BB, BB->end(), VRBase, SrcReg, TRC);
+
+      bool isNew = VRBaseMap.insert(std::make_pair(SDOperand(Node,0), VRBase));
+      assert(isNew && "Node emitted out of order - early");
       break;
     }
     case ISD::INLINEASM: {
@@ -518,7 +562,7 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
       
       // Create the inline asm machine instruction.
       MachineInstr *MI =
-        new MachineInstr(BB, TargetInstrInfo::INLINEASM, (NumOps-2)/2+1);
+        new MachineInstr(BB, TII->get(TargetInstrInfo::INLINEASM));
 
       // Add the asm string as an external symbol operand.
       const char *AsmStr =
@@ -571,9 +615,6 @@ void ScheduleDAG::EmitNode(SDNode *Node,
     }
     }
   }
-
-  assert(!VRBaseMap.count(Node) && "Node emitted out of order - early");
-  VRBaseMap[Node] = VRBase;
 }
 
 void ScheduleDAG::EmitNoop() {
@@ -596,7 +637,7 @@ void ScheduleDAG::EmitSchedule() {
   
   
   // Finally, emit the code for all of the scheduled instructions.
-  std::map<SDNode*, unsigned> VRBaseMap;
+  DenseMap<SDOperand, unsigned> VRBaseMap;
   for (unsigned i = 0, e = Sequence.size(); i != e; i++) {
     if (SUnit *SU = Sequence[i]) {
       for (unsigned j = 0, ee = SU->FlaggedNodes.size(); j != ee; j++)
@@ -615,7 +656,7 @@ void ScheduleDAG::dumpSchedule() const {
     if (SUnit *SU = Sequence[i])
       SU->dump(&DAG);
     else
-      std::cerr << "**** NOOP ****\n";
+      cerr << "**** NOOP ****\n";
   }
 }
 
@@ -635,14 +676,14 @@ MachineBasicBlock *ScheduleDAG::Run() {
 /// SUnit - Scheduling unit. It's an wrapper around either a single SDNode or
 /// a group of nodes flagged together.
 void SUnit::dump(const SelectionDAG *G) const {
-  std::cerr << "SU(" << NodeNum << "): ";
+  cerr << "SU(" << NodeNum << "): ";
   Node->dump(G);
-  std::cerr << "\n";
+  cerr << "\n";
   if (FlaggedNodes.size() != 0) {
     for (unsigned i = 0, e = FlaggedNodes.size(); i != e; i++) {
-      std::cerr << "    ";
+      cerr << "    ";
       FlaggedNodes[i]->dump(G);
-      std::cerr << "\n";
+      cerr << "\n";
     }
   }
 }
@@ -650,35 +691,35 @@ void SUnit::dump(const SelectionDAG *G) const {
 void SUnit::dumpAll(const SelectionDAG *G) const {
   dump(G);
 
-  std::cerr << "  # preds left       : " << NumPredsLeft << "\n";
-  std::cerr << "  # succs left       : " << NumSuccsLeft << "\n";
-  std::cerr << "  # chain preds left : " << NumChainPredsLeft << "\n";
-  std::cerr << "  # chain succs left : " << NumChainSuccsLeft << "\n";
-  std::cerr << "  Latency            : " << Latency << "\n";
-  std::cerr << "  Depth              : " << Depth << "\n";
-  std::cerr << "  Height             : " << Height << "\n";
+  cerr << "  # preds left       : " << NumPredsLeft << "\n";
+  cerr << "  # succs left       : " << NumSuccsLeft << "\n";
+  cerr << "  # chain preds left : " << NumChainPredsLeft << "\n";
+  cerr << "  # chain succs left : " << NumChainSuccsLeft << "\n";
+  cerr << "  Latency            : " << Latency << "\n";
+  cerr << "  Depth              : " << Depth << "\n";
+  cerr << "  Height             : " << Height << "\n";
 
   if (Preds.size() != 0) {
-    std::cerr << "  Predecessors:\n";
+    cerr << "  Predecessors:\n";
     for (SUnit::const_succ_iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end();
          I != E; ++I) {
       if (I->second)
-        std::cerr << "   ch  #";
+        cerr << "   ch  #";
       else
-        std::cerr << "   val #";
-      std::cerr << I->first << " - SU(" << I->first->NodeNum << ")\n";
+        cerr << "   val #";
+      cerr << I->first << " - SU(" << I->first->NodeNum << ")\n";
     }
   }
   if (Succs.size() != 0) {
-    std::cerr << "  Successors:\n";
+    cerr << "  Successors:\n";
     for (SUnit::const_succ_iterator I = Succs.begin(), E = Succs.end();
          I != E; ++I) {
       if (I->second)
-        std::cerr << "   ch  #";
+        cerr << "   ch  #";
       else
-        std::cerr << "   val #";
-      std::cerr << I->first << " - SU(" << I->first->NodeNum << ")\n";
+        cerr << "   val #";
+      cerr << I->first << " - SU(" << I->first->NodeNum << ")\n";
     }
   }
-  std::cerr << "\n";
+  cerr << "\n";
 }