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 #undef USE_GSL
  18
  19 #include <stdio.h>
  20 #include <string.h>
  21 #include <limits.h>
  22 #include <math.h>
  23
  24 #ifdef USE_GSL
  25 #include <gsl/gsl_linalg.h>
  26 #include <gsl/gsl_vector.h>
  27 #else
  28 #include "gaussjordan.h"
  29 #endif
  30
  31 #include "execfreq.h"
  32
  33 #include "firm_common_t.h"
  34 #include "set.h"
  35 #include "hashptr.h"
  36
  37 #include "irprog_t.h"
  38 #include "irgraph_t.h"
  39 #include "irnode_t.h"
  40 #include "irloop.h"
  41 #include "irgwalk.h"
  42 #include "irouts.h"
  43 #include "irprintf.h"
  44 #include "irhooks.h"
  45
  46 #include "execfreq.h"
  47
  48 #define set_foreach(s,i) for((i)=set_first((s)); (i); (i)=set_next((s)))
  49
  50 #define MAX_INT_FREQ 1000000
  51
  52 typedef struct _freq_t {
  53         const ir_node    *irn;
  54         double            freq;
  55 } freq_t;
  56
  57
  58 typedef struct _walkerdata_t {
  59   set    *set;
  60   size_t  idx;
  61 } walkerdata_t;
  62
  63 struct _exec_freq_t {
  64         set *set;
  65         hook_entry_t hook;
  66         double max;
  67         double min_non_zero;
  68         double m, b;
  69         unsigned infeasible : 1;
  70 };
  71
  72 static int
  73 cmp_freq(const void *a, const void *b, size_t size)
  74 {
  75         const freq_t *p = a;
  76         const freq_t *q = b;
  77
  78         return !(p->irn == q->irn);
  79 }
  80
  81 static freq_t *
  82 set_find_freq(set * set, const ir_node * irn)
  83 {
  84         freq_t     query;
  85
  86         query.irn = irn;
  87         return set_find(set, &query, sizeof(query), HASH_PTR(irn));
  88 }
  89
  90 static freq_t *
  91 set_insert_freq(set * set, const ir_node * irn)
  92 {
  93         freq_t query;
  94
  95         query.irn = irn;
  96         query.freq = 0.0;
  97         return set_insert(set, &query, sizeof(query), HASH_PTR(irn));
  98 }
  99
 100 double
 101 get_block_execfreq(const exec_freq_t *ef, const ir_node * irn)
 102 {
 103         if(!ef->infeasible) {
 104                 set *freqs = ef->set;
 105                 freq_t *freq;
 106                 assert(is_Block(irn));
 107                 freq = set_find_freq(freqs, irn);
 108                 assert(freq);
 109
 110                 assert(freq->freq >= 0);
 111                 return freq->freq;
 112         }
 113
 114         return 1.0;
 115 }
 116
 117 unsigned long
 118 get_block_execfreq_ulong(const exec_freq_t *ef, const ir_node *bb)
 119 {
 120         double f       = get_block_execfreq(ef, bb);
 121         return (int) (f > ef->min_non_zero ? ef->m * f + ef->b : 1.0);
 122 }
 123
 124 #define ZERO(x)   (fabs(x) < 0.0001)
 125
 126 static void
 127 block_walker(ir_node * bb, void * data)
 128 {
 129   walkerdata_t  *wd = data;
 130
 131   set_insert_freq(wd->set, bb);
 132   set_irn_link(bb, (void*)wd->idx++);
 133 }
 134
 135 #ifdef USE_GSL
 136 static gsl_vector *
 137 solve_lgs(double * a_data, double * b_data, size_t size)
 138 {
 139   gsl_matrix_view m
 140     = gsl_matrix_view_array (a_data, size, size);
 141
 142   gsl_vector_view b
 143     = gsl_vector_view_array (b_data, size);
 144
 145   gsl_vector *x = gsl_vector_alloc (size);
 146
 147   int s;
 148
 149   gsl_permutation * p = gsl_permutation_alloc (size);
 150
 151   gsl_linalg_LU_decomp (&m.matrix, p, &s);
 152
 153   gsl_linalg_LU_solve (&m.matrix, p, &b.vector, x);
 154
 155   gsl_permutation_free (p);
 156
 157   return x;
 158 }
 159 #else
 160 static double *
 161 solve_lgs(double * A, double * b, size_t size)
 162 {
 163   if(firm_gaussjordansolve(A,b,size) == 0) {
 164     return b;
 165   } else {
 166     return NULL;
 167   }
 168 }
 169 #endif
 170
 171 static double
 172 get_cf_probability(ir_node *bb, int pos, double loop_weight)
 173 {
 174   double  sum = 0.0;
 175   double  cur = 0.0;
 176   int     i;
 177   ir_node *pred = get_Block_cfgpred_block(bb, pos);
 178
 179   cur = get_loop_depth(get_irn_loop(bb)) < get_loop_depth(get_irn_loop(pred)) ? 1.0 : loop_weight;
 180
 181   for(i = get_Block_n_cfg_outs(pred) - 1; i >= 0; --i) {
 182     ir_node *succ = get_Block_cfg_out(pred, i);
 183
 184     sum += get_loop_depth(get_irn_loop(succ)) < get_loop_depth(get_irn_loop(pred)) ? 1.0 : loop_weight;
 185   }
 186
 187   return cur/sum;
 188 }
 189
 190 static void exec_freq_node_info(void *ctx, FILE *f, const ir_node *irn)
 191 {
 192         if(is_Block(irn)) {
 193                 exec_freq_t *ef = ctx;
 194                 fprintf(f, "execution frequency: %g/%lu\n", get_block_execfreq(ef, irn), get_block_execfreq_ulong(ef, irn));
 195         }
 196 }
 197
 198 exec_freq_t *create_execfreq(ir_graph *irg)
 199 {
 200         exec_freq_t *execfreq = xmalloc(sizeof(execfreq[0]));
 201         memset(execfreq, 0, sizeof(execfreq[0]));
 202         execfreq->set = new_set(cmp_freq, 32);
 203
 204         memset(&execfreq->hook, 0, sizeof(execfreq->hook));
 205         execfreq->hook.context = execfreq;
 206         execfreq->hook.hook._hook_node_info = exec_freq_node_info;
 207         register_hook(hook_node_info, &execfreq->hook);
 208
 209         return execfreq;
 210 }
 211
 212 void set_execfreq(exec_freq_t *execfreq, const ir_node *block, double freq)
 213 {
 214         freq_t *f = set_insert_freq(execfreq->set, block);
 215         f->freq = freq;
 216 }
 217
 218 exec_freq_t *
 219 compute_execfreq(ir_graph * irg, double loop_weight)
 220 {
 221         size_t        size;
 222         double       *matrix;
 223         double       *rhs;
 224         int           i;
 225         freq_t       *freq;
 226         walkerdata_t  wd;
 227         exec_freq_t  *ef;
 228         set          *freqs;
 229 #ifdef USE_GSL
 230         gsl_vector   *x;
 231 #else
 232         double       *x;
 233 #endif
 234
 235         ef = xmalloc(sizeof(ef[0]));
 236         memset(ef, 0, sizeof(ef[0]));
 237         ef->min_non_zero = 1e50; /* initialize with a reasonable large number. */
 238         freqs = ef->set = new_set(cmp_freq, 32);
 239
 240         construct_cf_backedges(irg);
 241
 242         wd.idx = 0;
 243         wd.set = freqs;
 244
 245         irg_block_walk_graph(irg, block_walker, NULL, &wd);
 246
 247         size = set_count(freqs);
 248         matrix = xmalloc(size*size*sizeof(*matrix));
 249         memset(matrix, 0, size*size*sizeof(*matrix));
 250         rhs = xmalloc(size*sizeof(*rhs));
 251         memset(rhs, 0, size*sizeof(*rhs));
 252
 253         set_foreach(freqs, freq) {
 254                 ir_node *bb = (ir_node *)freq->irn;
 255                 size_t  idx = (int)get_irn_link(bb);
 256
 257                 matrix[idx * (size + 1)] = -1.0;
 258
 259                 if (bb == get_irg_start_block(irg)) {
 260                         rhs[(int)get_irn_link(bb)] = -1.0;
 261                         continue;
 262                 }
 263
 264                 for(i = get_Block_n_cfgpreds(bb) - 1; i >= 0; --i) {
 265                         ir_node *pred    = get_Block_cfgpred_block(bb, i);
 266                         size_t  pred_idx = (int)get_irn_link(pred);
 267
 268                         //      matrix[pred_idx + idx*size] += 1.0/(double)get_Block_n_cfg_outs(pred);
 269                         matrix[pred_idx + idx * size] += get_cf_probability(bb, i, loop_weight);
 270                 }
 271         }
 272
 273         x = solve_lgs(matrix, rhs, size);
 274         if(x == NULL) {
 275                 ef->infeasible = 1;
 276                 return ef;
 277         }
 278
 279         ef->max = MAX_INT_FREQ;
 280         set_foreach(freqs, freq) {
 281                 const ir_node *bb = freq->irn;
 282                 size_t        idx = PTR_TO_INT(get_irn_link(bb));
 283
 284 #ifdef USE_GSL
 285                 freq->freq = ZERO(gsl_vector_get(x, idx)) ? 0.0 : gsl_vector_get(x, idx);
 286 #else
 287                 freq->freq = ZERO(x[idx]) ? 0.0 : x[idx];
 288 #endif
 289
 290                 /* get the maximum exec freq */
 291                 ef->max = MAX(ef->max, freq->freq);
 292
 293                 /* Get the minimum non-zero execution frequency. */
 294                 if(freq->freq > 0.0)
 295                         ef->min_non_zero = MIN(ef->min_non_zero, freq->freq);
 296         }
 297
 298         /* compute m and b of the transformation used to convert the doubles into scaled ints */
 299         {
 300                 double l1 = 1.0;
 301                 double h1 = MAX_INT_FREQ;
 302                 double l2 = ef->min_non_zero;
 303                 double h2 = ef->max;
 304
 305                 ef->m = (h1 - l1) / (h2 - l2);
 306                 ef->b = (l1 * h2  - l2 * h1) / (h2 - l2);
 307         }
 308
 309 #ifdef USE_GSL
 310         gsl_vector_free(x);
 311 #endif
 312         free(matrix);
 313
 314         memset(&ef->hook, 0, sizeof(ef->hook));
 315         ef->hook.context = ef;
 316         ef->hook.hook._hook_node_info = exec_freq_node_info;
 317         register_hook(hook_node_info, &ef->hook);
 318
 319         return ef;
 320 }
 321
 322 void
 323 free_execfreq(exec_freq_t *ef)
 324 {
 325         del_set(ef->set);
 326         unregister_hook(hook_node_info, &ef->hook);
 327         free(ef);
 328 }
 329
 330 #undef ELEM