nsz Git - libfirm/blob - ir/ana/execfreq.c

   1 /*
   2  * Project:     libFIRM
   3  * File name:   ir/ana/execfreq.c
   4  * Purpose:     Compute an estimate of basic block executions.
   5  * Author:      Adam M. Szalkowski
   6  * Modified by:
   7  * Created:     28.05.2006
   8  * CVS-ID:      $Id$
   9  * Copyright:   (c) 2006 Universität Karlsruhe
  10  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
  11  */
  12
  13 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  14 #include "config.h"
  15 #endif
  16
  17 //#define USE_GSL
  18
  19 #include <stdio.h>
  20 #include <string.h>
  21 #include <math.h>
  22
  23 #ifdef USE_GSL
  24 #include <gsl/gsl_linalg.h>
  25 #include <gsl/gsl_vector.h>
  26 #else
  27 #include "gaussjordan.h"
  28 #endif
  29
  30 #include "execfreq.h"
  31
  32 #include "firm_common_t.h"
  33 #include "set.h"
  34 #include "hashptr.h"
  35
  36 #include "irprog_t.h"
  37 #include "irgraph_t.h"
  38 #include "irnode_t.h"
  39 #include "irloop.h"
  40 #include "irgwalk.h"
  41 #include "irouts.h"
  42 #include "irprintf.h"
  43 #include "irhooks.h"
  44
  45 #include "execfreq.h"
  46
  47 #define set_foreach(s,i) for((i)=set_first((s)); (i); (i)=set_next((s)))
  48
  49 typedef struct _freq_t {
  50         const ir_node    *irn;
  51         double            freq;
  52 } freq_t;
  53
  54
  55 typedef struct _walkerdata_t {
  56   set    *set;
  57   size_t  idx;
  58 } walkerdata_t;
  59
  60 struct _exec_freq_t {
  61         set *set;
  62         hook_entry_t hook;
  63         double min_non_zero;
  64         unsigned infeasible : 1;
  65 };
  66
  67 static int
  68 cmp_freq(const void *a, const void *b, size_t size)
  69 {
  70   const freq_t *p = a;
  71   const freq_t *q = b;
  72
  73   return !(p->irn == q->irn);
  74 }
  75
  76 static freq_t *
  77 set_find_freq(set * set, const ir_node * irn)
  78 {
  79   freq_t     query;
  80
  81   query.irn = irn;
  82   return set_find(set, &query, sizeof(query), HASH_PTR(irn));
  83 }
  84
  85 static freq_t *
  86 set_insert_freq(set * set, const ir_node * irn)
  87 {
  88   freq_t     query;
  89
  90   query.irn = irn;
  91   query.freq = 0.0;
  92   return set_insert(set, &query, sizeof(query), HASH_PTR(irn));
  93 }
  94
  95 double
  96 get_block_execfreq(const exec_freq_t *ef, const ir_node * irn)
  97 {
  98         if(!ef->infeasible) {
  99                 set *freqs = ef->set;
 100                 freq_t *freq;
 101                 assert(is_Block(irn));
 102                 freq = set_find_freq(freqs, irn);
 103                 assert(freq);
 104                 return freq->freq;
 105         }
 106
 107         return 1.0;
 108 }
 109
 110 unsigned long
 111 get_block_execfreq_ulong(const exec_freq_t *ef, const ir_node *bb)
 112 {
 113         double f = get_block_execfreq(ef, bb);
 114         return (unsigned long) (f / ef->min_non_zero);
 115 }
 116
 117 #define ZERO(x)   (fabs(x) < 0.0001)
 118
 119 static void
 120 block_walker(ir_node * bb, void * data)
 121 {
 122   walkerdata_t  *wd = data;
 123
 124   set_insert_freq(wd->set, bb);
 125   set_irn_link(bb, (void*)wd->idx++);
 126 }
 127
 128 #ifdef USE_GSL
 129 static gsl_vector *
 130 solve_lgs(double * a_data, double * b_data, size_t size)
 131 {
 132   gsl_matrix_view m
 133     = gsl_matrix_view_array (a_data, size, size);
 134
 135   gsl_vector_view b
 136     = gsl_vector_view_array (b_data, size);
 137
 138   gsl_vector *x = gsl_vector_alloc (size);
 139
 140   int s;
 141
 142   gsl_permutation * p = gsl_permutation_alloc (size);
 143
 144   gsl_linalg_LU_decomp (&m.matrix, p, &s);
 145
 146   gsl_linalg_LU_solve (&m.matrix, p, &b.vector, x);
 147
 148   gsl_permutation_free (p);
 149
 150   return x;
 151 }
 152 #else
 153 static double *
 154 solve_lgs(double * A, double * b, size_t size)
 155 {
 156   if(firm_gaussjordansolve(A,b,size) == 0) {
 157     return b;
 158   } else {
 159     return NULL;
 160   }
 161 }
 162 #endif
 163
 164 static double
 165 get_cf_probability(ir_node *bb, int pos, double loop_weight)
 166 {
 167   double  sum = 0.0;
 168   double  cur = 0.0;
 169   int     i;
 170   ir_node *pred = get_Block_cfgpred_block(bb, pos);
 171
 172   cur = get_loop_depth(get_irn_loop(bb)) < get_loop_depth(get_irn_loop(pred)) ? 1.0 : loop_weight;
 173
 174   for(i = get_Block_n_cfg_outs(pred) - 1; i >= 0; --i) {
 175     ir_node *succ = get_Block_cfg_out(pred, i);
 176
 177     sum += get_loop_depth(get_irn_loop(succ)) < get_loop_depth(get_irn_loop(pred)) ? 1.0 : loop_weight;
 178   }
 179
 180   return cur/sum;
 181 }
 182
 183 static void exec_freq_node_info(void *ctx, FILE *f, const ir_node *irn)
 184 {
 185         if(is_Block(irn)) {
 186                 exec_freq_t *ef = ctx;
 187                 fprintf(f, "execution frequency: %g/%lu\n", get_block_execfreq(ef, irn), get_block_execfreq_ulong(ef, irn));
 188         }
 189 }
 190
 191 exec_freq_t *
 192 compute_execfreq(ir_graph * irg, double loop_weight)
 193 {
 194   size_t        size;
 195   double       *matrix;
 196   double       *rhs;
 197   int           i;
 198   freq_t       *freq;
 199   walkerdata_t  wd;
 200         exec_freq_t  *ef;
 201         set          *freqs;
 202 #ifdef USE_GSL
 203   gsl_vector   *x;
 204 #else
 205   double       *x;
 206 #endif
 207
 208         ef = xmalloc(sizeof(ef[0]));
 209         memset(ef, 0, sizeof(ef[0]));
 210         ef->min_non_zero = 1e50; /* initialize with a reasonable large number. */
 211   freqs = ef->set = new_set(cmp_freq, 32);
 212
 213   construct_cf_backedges(irg);
 214
 215   wd.idx = 0;
 216   wd.set = freqs;
 217
 218   irg_block_walk_graph(irg, block_walker, NULL, &wd);
 219
 220   size = set_count(freqs);
 221   matrix = xmalloc(size*size*sizeof(*matrix));
 222   memset(matrix, 0, size*size*sizeof(*matrix));
 223   rhs = xmalloc(size*sizeof(*rhs));
 224   memset(rhs, 0, size*sizeof(*rhs));
 225
 226   set_foreach(freqs, freq) {
 227     ir_node *bb = (ir_node *)freq->irn;
 228     size_t  idx = (int)get_irn_link(bb);
 229
 230     matrix[idx * (size + 1)] = -1.0;
 231
 232     if (bb == get_irg_start_block(irg)) {
 233       rhs[(int)get_irn_link(bb)] = -1.0;
 234       continue;
 235     }
 236
 237     for(i = get_Block_n_cfgpreds(bb) - 1; i >= 0; --i) {
 238       ir_node *pred    = get_Block_cfgpred_block(bb, i);
 239       size_t  pred_idx = (int)get_irn_link(pred);
 240
 241 //      matrix[pred_idx + idx*size] += 1.0/(double)get_Block_n_cfg_outs(pred);
 242       matrix[pred_idx + idx * size] += get_cf_probability(bb, i, loop_weight);
 243     }
 244   }
 245
 246   x = solve_lgs(matrix, rhs, size);
 247   if(x == NULL) {
 248                 ef->infeasible = 1;
 249                 return ef;
 250   }
 251
 252   set_foreach(freqs, freq) {
 253     const ir_node *bb = freq->irn;
 254     size_t        idx = PTR_TO_INT(get_irn_link(bb));
 255
 256 #ifdef USE_GSL
 257     freq->freq = ZERO(gsl_vector_get(x, idx)) ? 0.0 : gsl_vector_get(x, idx);
 258 #else
 259     freq->freq = ZERO(x[idx]) ? 0.0 : x[idx];
 260 #endif
 261         /* Get the minimum non-zero execution frequency. */
 262         if(freq->freq != 0.0)
 263                 ef->min_non_zero = MIN(ef->min_non_zero, freq->freq);
 264   }
 265
 266 #ifdef USE_GSL
 267   gsl_vector_free(x);
 268 #endif
 269   free(matrix);
 270
 271         memset(&ef->hook, 0, sizeof(ef->hook));
 272         ef->hook.context = ef;
 273         ef->hook.hook._hook_node_info = exec_freq_node_info;
 274         register_hook(hook_node_info, &ef->hook);
 275
 276   return ef;
 277 }
 278
 279 void
 280 free_execfreq(exec_freq_t *ef)
 281 {
 282         del_set(ef->set);
 283         unregister_hook(hook_node_info, &ef->hook);
 284         free(ef);
 285 }
 286
 287 #undef ELEM