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 #include <ctype.h>
  15
  16 #include "obst.h"
  17 #include "pset.h"
  18 #include "list.h"
  19 #include "bitset.h"
  20 #include "iterator.h"
  21
  22 #include "irmode_t.h"
  23 #include "irgraph_t.h"
  24 #include "irprintf_t.h"
  25 #include "irgwalk.h"
  26 #include "irdump.h"
  27 #include "irdom.h"
  28 #include "debug.h"
  29 #include "xmalloc.h"
  30
  31 #include "beutil.h"
  32 #include "besched.h"
  33 #include "benumb_t.h"
  34 #include "besched_t.h"
  35 #include "belive_t.h"
  36 #include "bearch.h"
  37 #include "beifg.h"
  38
  39 #include "bechordal_t.h"
  40 #include "bechordal_draw.h"
  41
  42 #define DBG_LEVEL SET_LEVEL_0
  43 #define DBG_LEVEL_CHECK SET_LEVEL_0
  44
  45 #define NO_COLOR (-1)
  46
  47 #undef DUMP_INTERVALS
  48
  49 typedef struct _be_chordal_alloc_env_t {
  50         be_chordal_env_t *chordal_env;
  51
  52         bitset_t *live;                         /**< A liveness bitset. */
  53         bitset_t *colors;                       /**< The color mask. */
  54         bitset_t *in_colors;        /**< Colors used by live in values. */
  55         int colors_n;               /**< The number of colors. */
  56 } be_chordal_alloc_env_t;
  57
  58 #include "fourcc.h"
  59
  60 /* Make a fourcc for border checking. */
  61 #define BORDER_FOURCC                           FOURCC('B', 'O', 'R', 'D')
  62
  63 static void check_border_list(struct list_head *head)
  64 {
  65   border_t *x;
  66   list_for_each_entry(border_t, x, head, list) {
  67     assert(x->magic == BORDER_FOURCC);
  68   }
  69 }
  70
  71 static void check_heads(be_chordal_env_t *env)
  72 {
  73   pmap_entry *ent;
  74   for(ent = pmap_first(env->border_heads); ent; ent = pmap_next(env->border_heads)) {
  75     /* ir_printf("checking border list of block %+F\n", ent->key); */
  76     check_border_list(ent->value);
  77   }
  78 }
  79
  80
  81 /**
  82  * Add an interval border to the list of a block's list
  83  * of interval border.
  84  * @note You always have to create the use before the def.
  85  * @param env The environment.
  86  * @param head The list head to enqueue the borders.
  87  * @param irn The node (value) the border belongs to.
  88  * @param pressure The pressure at this point in time.
  89  * @param step A time step for the border.
  90  * @param is_def Is the border a use or a def.
  91  * @return The created border.
  92  */
  93 static INLINE border_t *border_add(be_chordal_env_t *env, struct list_head *head,
  94                         ir_node *irn, unsigned step, unsigned pressure,
  95                         unsigned is_def, unsigned is_real)
  96 {
  97         border_t *b;
  98
  99         if(!is_def) {
 100                 border_t *def;
 101
 102                 b = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*b));
 103
 104                 /* also allocate the def and tie it to the use. */
 105                 def = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*def));
 106                 memset(def, 0, sizeof(*def));
 107                 b->other_end = def;
 108                 def->other_end = b;
 109
 110                 /*
 111                  * Set the link field of the irn to the def.
 112                  * This strongly relies on the fact, that the use is always
 113                  * made before the def.
 114                  */
 115                 set_irn_link(irn, def);
 116
 117                 b->magic = BORDER_FOURCC;
 118                 def->magic = BORDER_FOURCC;
 119         }
 120
 121         /*
 122          * If the def is encountered, the use was made and so was the
 123          * the def node (see the code above). It was placed into the
 124          * link field of the irn, so we can get it there.
 125          */
 126         else {
 127                 b = get_irn_link(irn);
 128
 129                 assert(b && b->magic == BORDER_FOURCC && "Illegal border encountered");
 130         }
 131
 132         b->pressure = pressure;
 133         b->is_def = is_def;
 134         b->is_real = is_real;
 135         b->irn = irn;
 136         b->step = step;
 137         list_add_tail(&b->list, head);
 138         DBG((env->dbg, LEVEL_5, "\t\t%s adding %+F, step: %d\n", is_def ? "def" : "use", irn, step));
 139
 140
 141         return b;
 142 }
 143
 144 /**
 145  * Check, if an irn is of the register class currently under processing.
 146  * @param env The chordal environment.
 147  * @param irn The node.
 148  * @return 1, if the node is of that register class, 0 if not.
 149  */
 150 static INLINE int has_reg_class(const be_chordal_env_t *env, const ir_node *irn)
 151 {
 152   return arch_irn_has_reg_class(env->main_env->arch_env, irn, -1, env->cls);
 153 }
 154
 155 /**
 156  * Annotate the register pressure to the nodes and compute
 157  * the liveness intervals.
 158  * @param block The block to do it for.
 159  * @param env_ptr The environment.
 160  */
 161 static void pressure(ir_node *block, void *env_ptr)
 162 {
 163 /* Convenience macro for a def */
 164 #define border_def(irn, step, real) \
 165         border_add(env, head, irn, step, pressure--, 1, real)
 166
 167 /* Convenience macro for a use */
 168 #define border_use(irn, step, real) \
 169         border_add(env, head, irn, step, ++pressure, 0, real)
 170
 171         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
 172         be_chordal_env_t *env             = alloc_env->chordal_env;
 173         bitset_t *live                    = alloc_env->live;
 174         firm_dbg_module_t *dbg            = env->dbg;
 175         ir_node *irn;
 176
 177         int i, n;
 178         unsigned step = 0;
 179         unsigned pressure = 0;
 180         struct list_head *head;
 181         pset *live_in = put_live_in(block, pset_new_ptr_default());
 182         pset *live_end = put_live_end(block, pset_new_ptr_default());
 183
 184         DBG((dbg, LEVEL_1, "Computing pressure in block %+F\n", block));
 185         bitset_clear_all(live);
 186
 187         /* Set up the border list in the block info */
 188         head = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*head));
 189         INIT_LIST_HEAD(head);
 190         assert(pmap_get(env->border_heads, block) == NULL);
 191         pmap_insert(env->border_heads, block, head);
 192
 193         /*
 194          * Make final uses of all values live out of the block.
 195          * They are necessary to build up real intervals.
 196          */
 197         for(irn = pset_first(live_end); irn; irn = pset_next(live_end)) {
 198                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 199                         DBG((dbg, LEVEL_3, "\tMaking live: %+F/%d\n", irn, get_irn_graph_nr(irn)));
 200                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 201                         border_use(irn, step, 0);
 202                 }
 203         }
 204         ++step;
 205
 206         /*
 207          * Determine the last uses of a value inside the block, since they are
 208          * relevant for the interval borders.
 209          */
 210         sched_foreach_reverse(block, irn) {
 211                 DBG((dbg, LEVEL_1, "\tinsn: %+F, pressure: %d\n", irn, pressure));
 212                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\tlive: %b\n", live));
 213
 214             /*
 215              * If the node defines some value, which can put into a
 216              * register of the current class, make a border for it.
 217              */
 218                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 219                         int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 220
 221                         bitset_clear(live, nr);
 222                         border_def(irn, step, 1);
 223                 }
 224
 225                 /*
 226                  * If the node is no phi node we can examine the uses.
 227                  */
 228                 if(!is_Phi(irn)) {
 229                         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 230                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 231
 232                                 if(has_reg_class(env, op)) {
 233                                         int nr = get_irn_graph_nr(op);
 234
 235                                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\t\tpos: %d, use: %+F\n", i, op));
 236
 237                                         if(!bitset_is_set(live, nr)) {
 238                                                 border_use(op, step, 1);
 239                                                 bitset_set(live, nr);
 240                                         }
 241                                 }
 242                         }
 243                 }
 244                 ++step;
 245         }
 246
 247         /*
 248          * Add initial defs for all values live in.
 249          */
 250         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 251                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 252
 253                         /* Mark the value live in. */
 254                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 255
 256                         /* Add the def */
 257                         border_def(irn, step, 0);
 258                 }
 259         }
 260
 261
 262   del_pset(live_in);
 263   del_pset(live_end);
 264 }
 265
 266 static void assign(ir_node *block, void *env_ptr)
 267 {
 268         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
 269         be_chordal_env_t *env       = alloc_env->chordal_env;
 270         firm_dbg_module_t *dbg      = env->dbg;
 271         bitset_t *live              = alloc_env->live;
 272         bitset_t *colors            = alloc_env->colors;
 273         bitset_t *in_colors         = alloc_env->in_colors;
 274         const arch_env_t *arch_env  = env->main_env->arch_env;
 275
 276         const ir_node *irn;
 277         border_t *b;
 278         struct list_head *head = get_block_border_head(env, block);
 279         pset *live_in = put_live_in(block, pset_new_ptr_default());
 280
 281         bitset_clear_all(live);
 282         bitset_clear_all(colors);
 283         bitset_clear_all(in_colors);
 284
 285         DBG((dbg, LEVEL_4, "Assigning colors for block %+F\n", block));
 286         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tusedef chain for block\n"));
 287         list_for_each_entry(border_t, b, head, list) {
 288                 DBG((dbg, LEVEL_4, "\t%s %+F/%d\n", b->is_def ? "def" : "use",
 289                                         b->irn, get_irn_graph_nr(b->irn)));
 290         }
 291
 292         /*
 293          * Add initial defs for all values live in.
 294          * Since their colors have already been assigned (The dominators were
 295          * allocated before), we have to mark their colors as used also.
 296          */
 297         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 298                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 299                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
 300                         int col;
 301
 302                         assert(reg && "Node must have been assigned a register");
 303                         col = arch_register_get_index(reg);
 304
 305                         /* Mark the color of the live in value as used. */
 306                         bitset_set(colors, col);
 307                         bitset_set(in_colors, col);
 308
 309                         /* Mark the value live in. */
 310                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 311                 }
 312         }
 313
 314         /*
 315          * Mind that the sequence of defs from back to front defines a perfect
 316          * elimination order. So, coloring the definitions from first to last
 317          * will work.
 318          */
 319         list_for_each_entry_reverse(border_t, b, head, list) {
 320                 ir_node *irn = b->irn;
 321                 int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 322
 323                 /*
 324                  * Assign a color, if it is a local def. Global defs already have a
 325                  * color.
 326                  */
 327                 if(b->is_def && !is_live_in(block, irn)) {
 328                         const arch_register_t *reg;
 329                         int col = NO_COLOR;
 330
 331                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tcolors in use: %b\n", colors));
 332
 333                         col = bitset_next_clear(colors, 0);
 334                         reg = arch_register_for_index(env->cls, col);
 335
 336                         assert(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL && "This node must not have been assigned a register yet");
 337                         assert(!bitset_is_set(live, nr) && "Value's definition must not have been encountered");
 338
 339                         bitset_set(colors, col);
 340                         bitset_set(live, nr);
 341
 342                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 343                         DBG((dbg, LEVEL_1, "\tassigning register %s(%d) to %+F\n",
 344             arch_register_get_name(reg), col, irn));
 345                 }
 346
 347                 /* Clear the color upon a use. */
 348                 else if(!b->is_def) {
 349                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
 350                         int col;
 351
 352                         assert(reg && "Register must have been assigned");
 353
 354                         col = arch_register_get_index(reg);
 355                         assert(bitset_is_set(live, nr) && "Cannot have a non live use");
 356
 357                         bitset_clear(colors, col);
 358                         bitset_clear(live, nr);
 359                 }
 360         }
 361
 362         del_pset(live_in);
 363 }
 364
 365 void be_ra_chordal_color(be_chordal_env_t *chordal_env)
 366 {
 367         int node_count        = get_graph_node_count(chordal_env->irg);
 368         int colors_n          = arch_register_class_n_regs(chordal_env->cls);
 369         ir_graph *irg         = chordal_env->irg;
 370         void *base            = obstack_base(&chordal_env->obst);
 371
 372         be_chordal_alloc_env_t env;
 373
 374         if(get_irg_dom_state(irg) != dom_consistent)
 375                 compute_doms(irg);
 376
 377         env.chordal_env  = chordal_env;
 378         env.live         = bitset_obstack_alloc(&chordal_env->obst, node_count);
 379         env.colors       = bitset_obstack_alloc(&chordal_env->obst, colors_n);
 380         env.in_colors    = bitset_obstack_alloc(&chordal_env->obst, colors_n);
 381         env.colors_n     = colors_n;
 382
 383         /* First, determine the pressure */
 384         dom_tree_walk_irg(irg, pressure, NULL, &env);
 385
 386         /* Assign the colors */
 387         dom_tree_walk_irg(irg, assign, NULL, &env);
 388
 389 #ifdef DUMP_INTERVALS
 390         {
 391                 char buf[128];
 392         plotter_t *plotter;
 393
 394                 ir_snprintf(buf, sizeof(buf), "ifg_%s_%F.eps", cls->name, irg);
 395         plotter = new_plotter_ps(buf);
 396
 397         draw_interval_tree(&draw_chordal_def_opts, chordal_env, plotter, env->arch_env, cls);
 398         plotter_free(plotter);
 399         }
 400 #endif
 401
 402         obstack_free(&chordal_env->obst, base);
 403 }