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 <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                 return freq->freq;
 110         }
 111
 112         return 1.0;
 113 }
 114
 115 unsigned long
 116 get_block_execfreq_ulong(const exec_freq_t *ef, const ir_node *bb)
 117 {
 118         double f       = get_block_execfreq(ef, bb);
 119         return (int) (f > ef->min_non_zero ? ef->m * f + ef->b : 1.0);
 120 }
 121
 122 #define ZERO(x)   (fabs(x) < 0.0001)
 123
 124 static void
 125 block_walker(ir_node * bb, void * data)
 126 {
 127   walkerdata_t  *wd = data;
 128
 129   set_insert_freq(wd->set, bb);
 130   set_irn_link(bb, (void*)wd->idx++);
 131 }
 132
 133 #ifdef USE_GSL
 134 static gsl_vector *
 135 solve_lgs(double * a_data, double * b_data, size_t size)
 136 {
 137   gsl_matrix_view m
 138     = gsl_matrix_view_array (a_data, size, size);
 139
 140   gsl_vector_view b
 141     = gsl_vector_view_array (b_data, size);
 142
 143   gsl_vector *x = gsl_vector_alloc (size);
 144
 145   int s;
 146
 147   gsl_permutation * p = gsl_permutation_alloc (size);
 148
 149   gsl_linalg_LU_decomp (&m.matrix, p, &s);
 150
 151   gsl_linalg_LU_solve (&m.matrix, p, &b.vector, x);
 152
 153   gsl_permutation_free (p);
 154
 155   return x;
 156 }
 157 #else
 158 static double *
 159 solve_lgs(double * A, double * b, size_t size)
 160 {
 161   if(firm_gaussjordansolve(A,b,size) == 0) {
 162     return b;
 163   } else {
 164     return NULL;
 165   }
 166 }
 167 #endif
 168
 169 static double
 170 get_cf_probability(ir_node *bb, int pos, double loop_weight)
 171 {
 172   double  sum = 0.0;
 173   double  cur = 0.0;
 174   int     i;
 175   ir_node *pred = get_Block_cfgpred_block(bb, pos);
 176
 177   cur = get_loop_depth(get_irn_loop(bb)) < get_loop_depth(get_irn_loop(pred)) ? 1.0 : loop_weight;
 178
 179   for(i = get_Block_n_cfg_outs(pred) - 1; i >= 0; --i) {
 180     ir_node *succ = get_Block_cfg_out(pred, i);
 181
 182     sum += get_loop_depth(get_irn_loop(succ)) < get_loop_depth(get_irn_loop(pred)) ? 1.0 : loop_weight;
 183   }
 184
 185   return cur/sum;
 186 }
 187
 188 static void exec_freq_node_info(void *ctx, FILE *f, const ir_node *irn)
 189 {
 190         if(is_Block(irn)) {
 191                 exec_freq_t *ef = ctx;
 192                 fprintf(f, "execution frequency: %g/%lu\n", get_block_execfreq(ef, irn), get_block_execfreq_ulong(ef, irn));
 193         }
 194 }
 195
 196 exec_freq_t *
 197 compute_execfreq(ir_graph * irg, double loop_weight)
 198 {
 199   size_t        size;
 200   double       *matrix;
 201   double       *rhs;
 202   int           i;
 203   freq_t       *freq;
 204   walkerdata_t  wd;
 205         exec_freq_t  *ef;
 206         set          *freqs;
 207 #ifdef USE_GSL
 208   gsl_vector   *x;
 209 #else
 210   double       *x;
 211 #endif
 212
 213         ef = xmalloc(sizeof(ef[0]));
 214         memset(ef, 0, sizeof(ef[0]));
 215         ef->min_non_zero = 1e50; /* initialize with a reasonable large number. */
 216   freqs = ef->set = new_set(cmp_freq, 32);
 217
 218   construct_cf_backedges(irg);
 219
 220   wd.idx = 0;
 221   wd.set = freqs;
 222
 223   irg_block_walk_graph(irg, block_walker, NULL, &wd);
 224
 225   size = set_count(freqs);
 226   matrix = xmalloc(size*size*sizeof(*matrix));
 227   memset(matrix, 0, size*size*sizeof(*matrix));
 228   rhs = xmalloc(size*sizeof(*rhs));
 229   memset(rhs, 0, size*sizeof(*rhs));
 230
 231   set_foreach(freqs, freq) {
 232     ir_node *bb = (ir_node *)freq->irn;
 233     size_t  idx = (int)get_irn_link(bb);
 234
 235     matrix[idx * (size + 1)] = -1.0;
 236
 237     if (bb == get_irg_start_block(irg)) {
 238       rhs[(int)get_irn_link(bb)] = -1.0;
 239       continue;
 240     }
 241
 242     for(i = get_Block_n_cfgpreds(bb) - 1; i >= 0; --i) {
 243       ir_node *pred    = get_Block_cfgpred_block(bb, i);
 244       size_t  pred_idx = (int)get_irn_link(pred);
 245
 246 //      matrix[pred_idx + idx*size] += 1.0/(double)get_Block_n_cfg_outs(pred);
 247       matrix[pred_idx + idx * size] += get_cf_probability(bb, i, loop_weight);
 248     }
 249   }
 250
 251   x = solve_lgs(matrix, rhs, size);
 252   if(x == NULL) {
 253                 ef->infeasible = 1;
 254                 return ef;
 255   }
 256
 257   ef->max = MAX_INT_FREQ;
 258   set_foreach(freqs, freq) {
 259     const ir_node *bb = freq->irn;
 260     size_t        idx = PTR_TO_INT(get_irn_link(bb));
 261
 262 #ifdef USE_GSL
 263     freq->freq = ZERO(gsl_vector_get(x, idx)) ? 0.0 : gsl_vector_get(x, idx);
 264 #else
 265     freq->freq = ZERO(x[idx]) ? 0.0 : x[idx];
 266 #endif
 267
 268         /* get the maximum exec freq */
 269         ef->max = MAX(ef->max, freq->freq);
 270
 271         /* Get the minimum non-zero execution frequency. */
 272         if(freq->freq > 0.0)
 273                 ef->min_non_zero = MIN(ef->min_non_zero, freq->freq);
 274   }
 275
 276   /* compute m and b of the transformation used to convert the doubles into scaled ints */
 277   {
 278           /* double l1 = 1; */
 279           double h1 = MAX_INT_FREQ;
 280           double l2 = ef->min_non_zero;
 281           double h2 = ef->max;
 282
 283           ef->m = (h1 /* - l1 */) / (h2 - l2);
 284           ef->b = (/* l1 * */ h2  - l2 * h1) / (h2 - l2);
 285   }
 286
 287 #ifdef USE_GSL
 288   gsl_vector_free(x);
 289 #endif
 290   free(matrix);
 291
 292         memset(&ef->hook, 0, sizeof(ef->hook));
 293         ef->hook.context = ef;
 294         ef->hook.hook._hook_node_info = exec_freq_node_info;
 295         register_hook(hook_node_info, &ef->hook);
 296
 297   return ef;
 298 }
 299
 300 void
 301 free_execfreq(exec_freq_t *ef)
 302 {
 303         del_set(ef->set);
 304         unregister_hook(hook_node_info, &ef->hook);
 305         free(ef);
 306 }
 307
 308 #undef ELEM