nsz Git - libfirm/blob - ir/be/bechordal.c

   1 /**
   2  * Chordal register allocation.
   3  * @author Sebastian Hack
   4  * @date 8.12.2004
   5  *
   6  * Copyright (C) Universitaet Karlsruhe
   7  * Released under the GPL
   8  */
   9
  10 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  11 #include "config.h"
  12 #endif
  13
  14 #ifdef HAVE_MALLOC_H
  15 #include <malloc.h>
  16 #endif
  17
  18 #ifdef HAVE_ALLOCA_H
  19 #include <alloca.h>
  20 #endif
  21
  22 #include <ctype.h>
  23
  24 #include "obst.h"
  25 #include "pset.h"
  26 #include "list.h"
  27 #include "bitset.h"
  28 #include "iterator.h"
  29
  30 #include "irmode_t.h"
  31 #include "irgraph_t.h"
  32 #include "irprintf_t.h"
  33 #include "irgwalk.h"
  34 #include "irdump.h"
  35 #include "irdom.h"
  36 #include "debug.h"
  37 #include "xmalloc.h"
  38
  39 #include "beutil.h"
  40 #include "besched.h"
  41 #include "benumb_t.h"
  42 #include "besched_t.h"
  43 #include "belive_t.h"
  44 #include "benode_t.h"
  45 #include "bearch.h"
  46 #include "beifg.h"
  47
  48 #include "bechordal_t.h"
  49 #include "bechordal_draw.h"
  50
  51 #define DBG_LEVEL SET_LEVEL_0
  52 #define DBG_LEVEL_CHECK SET_LEVEL_0
  53
  54 #define NO_COLOR (-1)
  55
  56 #undef DUMP_INTERVALS
  57
  58 typedef struct _be_chordal_alloc_env_t {
  59         be_chordal_env_t *chordal_env;
  60
  61         bitset_t *live;                         /**< A liveness bitset. */
  62         bitset_t *colors;                       /**< The color mask. */
  63         bitset_t *in_colors;        /**< Colors used by live in values. */
  64         int colors_n;               /**< The number of colors. */
  65 } be_chordal_alloc_env_t;
  66
  67 #include "fourcc.h"
  68
  69 /* Make a fourcc for border checking. */
  70 #define BORDER_FOURCC                           FOURCC('B', 'O', 'R', 'D')
  71
  72 static void check_border_list(struct list_head *head)
  73 {
  74   border_t *x;
  75   list_for_each_entry(border_t, x, head, list) {
  76     assert(x->magic == BORDER_FOURCC);
  77   }
  78 }
  79
  80 static void check_heads(be_chordal_env_t *env)
  81 {
  82   pmap_entry *ent;
  83   for(ent = pmap_first(env->border_heads); ent; ent = pmap_next(env->border_heads)) {
  84     /* ir_printf("checking border list of block %+F\n", ent->key); */
  85     check_border_list(ent->value);
  86   }
  87 }
  88
  89
  90 /**
  91  * Add an interval border to the list of a block's list
  92  * of interval border.
  93  * @note You always have to create the use before the def.
  94  * @param env The environment.
  95  * @param head The list head to enqueue the borders.
  96  * @param irn The node (value) the border belongs to.
  97  * @param pressure The pressure at this point in time.
  98  * @param step A time step for the border.
  99  * @param is_def Is the border a use or a def.
 100  * @return The created border.
 101  */
 102 static INLINE border_t *border_add(be_chordal_env_t *env, struct list_head *head,
 103                         ir_node *irn, unsigned step, unsigned pressure,
 104                         unsigned is_def, unsigned is_real)
 105 {
 106         border_t *b;
 107
 108         if(!is_def) {
 109                 border_t *def;
 110
 111                 b = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*b));
 112
 113                 /* also allocate the def and tie it to the use. */
 114                 def = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*def));
 115                 memset(def, 0, sizeof(*def));
 116                 b->other_end = def;
 117                 def->other_end = b;
 118
 119                 /*
 120                  * Set the link field of the irn to the def.
 121                  * This strongly relies on the fact, that the use is always
 122                  * made before the def.
 123                  */
 124                 set_irn_link(irn, def);
 125
 126                 b->magic = BORDER_FOURCC;
 127                 def->magic = BORDER_FOURCC;
 128         }
 129
 130         /*
 131          * If the def is encountered, the use was made and so was the
 132          * the def node (see the code above). It was placed into the
 133          * link field of the irn, so we can get it there.
 134          */
 135         else {
 136                 b = get_irn_link(irn);
 137
 138                 assert(b && b->magic == BORDER_FOURCC && "Illegal border encountered");
 139         }
 140
 141         b->pressure = pressure;
 142         b->is_def = is_def;
 143         b->is_real = is_real;
 144         b->irn = irn;
 145         b->step = step;
 146         list_add_tail(&b->list, head);
 147         DBG((env->dbg, LEVEL_5, "\t\t%s adding %+F, step: %d\n", is_def ? "def" : "use", irn, step));
 148
 149
 150         return b;
 151 }
 152
 153 /**
 154  * Check, if an irn is of the register class currently under processing.
 155  * @param env The chordal environment.
 156  * @param irn The node.
 157  * @return 1, if the node is of that register class, 0 if not.
 158  */
 159 static INLINE int has_reg_class(const be_chordal_env_t *env, const ir_node *irn)
 160 {
 161   return arch_irn_has_reg_class(env->main_env->arch_env, irn, -1, env->cls);
 162 }
 163
 164 static border_t *handle_constraint_perm(be_chordal_alloc_env_t *alloc_env, border_t *perm_border)
 165 {
 166         const arch_env_t *arch_env = alloc_env->chordal_env->main_env->arch_env;
 167         bitset_t *bs               = bitset_alloca(alloc_env->chordal_env->cls->n_regs);
 168         ir_node *perm              = perm_border->irn;
 169         int n                      = get_irn_arity(perm_border->irn);
 170         int n_projs                = 0;
 171
 172         border_t *b, *next_border, *cnstr_border;
 173
 174         arch_register_req_t req;
 175         ir_node *cnstr;
 176         int has_cnstr = 0;
 177         int i, m;
 178
 179         assert(is_Perm(perm));
 180
 181         /*
 182          * After the Perm, there must be a sequence of Projs
 183          * which extract the permuted values of the Perm.
 184          */
 185         for(b = perm_border; is_Proj(b->irn); b = border_next(b)) {
 186                 assert(is_Proj(b->irn));
 187                 assert(b->is_def);
 188                 n_projs++;
 189         }
 190
 191         cnstr_border = b;
 192         next_border  = border_next(b);
 193         cnstr        = b->irn;
 194
 195         assert(n_projs == n && "There must be as many Projs as the Perm is wide");
 196
 197         /* The node after the last perm proj must be the constrained node. */
 198         cnstr = b->irn;
 199         for(i = -1, m = get_irn_arity(cnstr); i < m; ++i) {
 200                 req.type = arch_register_req_type_normal;
 201                 if(arch_get_register_req(arch_env, &req, cnstr, i) && req.type == arch_register_req_type_limited) {
 202                         has_cnstr = 1;
 203                         break;
 204                 }
 205         }
 206
 207         assert(has_cnstr && "The node must have a register constraint");
 208
 209         /*
 210          * Consider the code in beconstrperm.c
 211          * We turned each input constraint of a node into an output
 212          * constraint of the Perm's Proj. So we only have to
 213          * consider output constraints here.
 214          */
 215         for(b = perm_border; b != next_border; b = border_next(b)) {
 216                 ir_node *irn = b->irn;
 217
 218                 req.type = arch_register_req_type_normal;
 219                 if(arch_get_register_req(arch_env, &req, irn, -1) && req.type == arch_register_req_type_limited) {
 220                         const arch_register_t *reg;
 221                         int col;
 222
 223                         bitset_clear_all(bs);
 224                         req.data.limited(irn, -1, bs);
 225                         col = bitset_next_set(bs, 0);
 226                         reg = arch_register_for_index(alloc_env->chordal_env->cls, col);
 227
 228                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 229                         bitset_set(alloc_env->colors, col);
 230                 }
 231         }
 232
 233         for(b = perm_border; b != next_border; b = border_next(b)) {
 234                 ir_node *irn = b->irn;
 235                 int nr       = get_irn_graph_nr(irn);
 236
 237                 bitset_set(alloc_env->live, nr);
 238
 239                 if(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL) {
 240                         int col                    = bitset_next_clear(alloc_env->colors, 0);
 241                         const arch_register_t *reg = arch_register_for_index(alloc_env->chordal_env->cls, col);
 242
 243                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 244                 }
 245         }
 246
 247         return cnstr_border;
 248 }
 249
 250 /**
 251  * Annotate the register pressure to the nodes and compute
 252  * the liveness intervals.
 253  * @param block The block to do it for.
 254  * @param env_ptr The environment.
 255  */
 256 static void pressure(ir_node *block, void *env_ptr)
 257 {
 258 /* Convenience macro for a def */
 259 #define border_def(irn, step, real) \
 260         border_add(env, head, irn, step, pressure--, 1, real)
 261
 262 /* Convenience macro for a use */
 263 #define border_use(irn, step, real) \
 264         border_add(env, head, irn, step, ++pressure, 0, real)
 265
 266         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
 267         be_chordal_env_t *env             = alloc_env->chordal_env;
 268         bitset_t *live                    = alloc_env->live;
 269         firm_dbg_module_t *dbg            = env->dbg;
 270         ir_node *irn;
 271
 272         int i, n;
 273         unsigned step = 0;
 274         unsigned pressure = 0;
 275         struct list_head *head;
 276         pset *live_in = put_live_in(block, pset_new_ptr_default());
 277         pset *live_end = put_live_end(block, pset_new_ptr_default());
 278
 279         DBG((dbg, LEVEL_1, "Computing pressure in block %+F\n", block));
 280         bitset_clear_all(live);
 281
 282         /* Set up the border list in the block info */
 283         head = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*head));
 284         INIT_LIST_HEAD(head);
 285         assert(pmap_get(env->border_heads, block) == NULL);
 286         pmap_insert(env->border_heads, block, head);
 287
 288         /*
 289          * Make final uses of all values live out of the block.
 290          * They are necessary to build up real intervals.
 291          */
 292         for(irn = pset_first(live_end); irn; irn = pset_next(live_end)) {
 293                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 294                         DBG((dbg, LEVEL_3, "\tMaking live: %+F/%d\n", irn, get_irn_graph_nr(irn)));
 295                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 296                         border_use(irn, step, 0);
 297                 }
 298         }
 299         ++step;
 300
 301         /*
 302          * Determine the last uses of a value inside the block, since they are
 303          * relevant for the interval borders.
 304          */
 305         sched_foreach_reverse(block, irn) {
 306                 DBG((dbg, LEVEL_1, "\tinsn: %+F, pressure: %d\n", irn, pressure));
 307                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\tlive: %b\n", live));
 308
 309                 /*
 310                  * If the node defines some value, which can put into a
 311                  * register of the current class, make a border for it.
 312                  */
 313                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 314                         int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 315
 316                         bitset_clear(live, nr);
 317                         border_def(irn, step, 1);
 318                 }
 319
 320                 /*
 321                  * If the node is no phi node we can examine the uses.
 322                  */
 323                 if(!is_Phi(irn)) {
 324                         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 325                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 326
 327                                 if(has_reg_class(env, op)) {
 328                                         int nr = get_irn_graph_nr(op);
 329
 330                                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\t\tpos: %d, use: %+F\n", i, op));
 331
 332                                         if(!bitset_is_set(live, nr)) {
 333                                                 border_use(op, step, 1);
 334                                                 bitset_set(live, nr);
 335                                         }
 336                                 }
 337                         }
 338                 }
 339                 ++step;
 340         }
 341
 342         /*
 343          * Add initial defs for all values live in.
 344          */
 345         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 346                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 347
 348                         /* Mark the value live in. */
 349                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 350
 351                         /* Add the def */
 352                         border_def(irn, step, 0);
 353                 }
 354         }
 355
 356
 357   del_pset(live_in);
 358   del_pset(live_end);
 359 }
 360
 361 static void assign(ir_node *block, void *env_ptr)
 362 {
 363         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
 364         be_chordal_env_t *env       = alloc_env->chordal_env;
 365         firm_dbg_module_t *dbg      = env->dbg;
 366         bitset_t *live              = alloc_env->live;
 367         bitset_t *colors            = alloc_env->colors;
 368         bitset_t *in_colors         = alloc_env->in_colors;
 369         const arch_env_t *arch_env  = env->main_env->arch_env;
 370
 371         const ir_node *irn;
 372         border_t *b;
 373         struct list_head *head = get_block_border_head(env, block);
 374         pset *live_in = put_live_in(block, pset_new_ptr_default());
 375
 376         bitset_clear_all(live);
 377         bitset_clear_all(colors);
 378         bitset_clear_all(in_colors);
 379
 380         DBG((dbg, LEVEL_4, "Assigning colors for block %+F\n", block));
 381         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tusedef chain for block\n"));
 382         list_for_each_entry(border_t, b, head, list) {
 383                 DBG((dbg, LEVEL_4, "\t%s %+F/%d\n", b->is_def ? "def" : "use",
 384                                         b->irn, get_irn_graph_nr(b->irn)));
 385         }
 386
 387         /*
 388          * Add initial defs for all values live in.
 389          * Since their colors have already been assigned (The dominators were
 390          * allocated before), we have to mark their colors as used also.
 391          */
 392         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 393                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 394                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
 395                         int col;
 396
 397                         assert(reg && "Node must have been assigned a register");
 398                         col = arch_register_get_index(reg);
 399
 400                         /* Mark the color of the live in value as used. */
 401                         bitset_set(colors, col);
 402                         bitset_set(in_colors, col);
 403
 404                         /* Mark the value live in. */
 405                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 406                 }
 407         }
 408
 409         /*
 410          * Mind that the sequence of defs from back to front defines a perfect
 411          * elimination order. So, coloring the definitions from first to last
 412          * will work.
 413          */
 414         list_for_each_entry_reverse(border_t, b, head, list) {
 415                 ir_node *irn = b->irn;
 416                 int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 417
 418                 /*
 419                  * Assign a color, if it is a local def. Global defs already have a
 420                  * color.
 421                  */
 422                 if(b->is_def && !is_live_in(block, irn)) {
 423                         const arch_register_t *reg;
 424                         int col = NO_COLOR;
 425
 426                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tcolors in use: %b\n", colors));
 427
 428                         col = bitset_next_clear(colors, 0);
 429                         reg = arch_register_for_index(env->cls, col);
 430
 431                         assert(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL && "This node must not have been assigned a register yet");
 432                         assert(!bitset_is_set(live, nr) && "Value's definition must not have been encountered");
 433
 434                         bitset_set(colors, col);
 435                         bitset_set(live, nr);
 436
 437                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 438                         DBG((dbg, LEVEL_1, "\tassigning register %s(%d) to %+F\n",
 439             arch_register_get_name(reg), col, irn));
 440                 }
 441
 442                 /* Clear the color upon a use. */
 443                 else if(!b->is_def) {
 444                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
 445                         int col;
 446
 447                         assert(reg && "Register must have been assigned");
 448
 449                         col = arch_register_get_index(reg);
 450                         assert(bitset_is_set(live, nr) && "Cannot have a non live use");
 451
 452                         bitset_clear(colors, col);
 453                         bitset_clear(live, nr);
 454
 455                         /*
 456                          * If we encounter a Perm, it is due to register constraints.
 457                          * To achieve a valid coloring in the presence of register
 458                          * constraints, we invoke a special function which takes care
 459                          * that all constraints are fulfilled.
 460                          * This function assigned valid colors to the projs of the
 461                          * Perm and the constrained node itself and skips these
 462                          * nodes in the border list.
 463                          */
 464                         if(is_Perm(b->irn))
 465                                 b = handle_constraint_perm(alloc_env, border_next(b));
 466                 }
 467         }
 468
 469         del_pset(live_in);
 470 }
 471
 472 void be_ra_chordal_color(be_chordal_env_t *chordal_env)
 473 {
 474         int node_count        = get_graph_node_count(chordal_env->irg);
 475         int colors_n          = arch_register_class_n_regs(chordal_env->cls);
 476         ir_graph *irg         = chordal_env->irg;
 477
 478         be_chordal_alloc_env_t env;
 479
 480         if(get_irg_dom_state(irg) != dom_consistent)
 481                 compute_doms(irg);
 482
 483         env.chordal_env  = chordal_env;
 484         env.live         = bitset_malloc(node_count);
 485         env.colors       = bitset_malloc(colors_n);
 486         env.in_colors    = bitset_malloc(colors_n);
 487         env.colors_n     = colors_n;
 488
 489         /* First, determine the pressure */
 490         dom_tree_walk_irg(irg, pressure, NULL, &env);
 491
 492         /* Assign the colors */
 493         dom_tree_walk_irg(irg, assign, NULL, &env);
 494
 495 #ifdef DUMP_INTERVALS
 496         {
 497                 char buf[128];
 498         plotter_t *plotter;
 499
 500                 ir_snprintf(buf, sizeof(buf), "ifg_%s_%F.eps", cls->name, irg);
 501         plotter = new_plotter_ps(buf);
 502
 503         draw_interval_tree(&draw_chordal_def_opts, chordal_env, plotter, env->arch_env, cls);
 504         plotter_free(plotter);
 505         }
 506 #endif
 507
 508         free(env.live);
 509         free(env.colors);
 510         free(env.in_colors);
 511 }