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;
 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 = border_next(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       = b->irn;
 192         next_border = border_next(b);
 193
 194         assert(n_projs == n && "There must be as many Projs as the Perm is wide");
 195
 196         /* The node after the last perm proj must be the constrained node. */
 197         cnstr = b->irn;
 198         for(i = -1, m = get_irn_arity(cnstr); i < m; ++i) {
 199                 req.type = arch_register_req_type_normal;
 200                 if(arch_get_register_req(arch_env, &req, cnstr, i) && req.type == arch_register_req_type_limited) {
 201                         has_cnstr = 1;
 202                         break;
 203                 }
 204         }
 205
 206         assert(has_cnstr && "The node must have a register constraint");
 207
 208         /*
 209          * Consider the code in beconstrperm.c
 210          * We turned each input constraint of a node into an output
 211          * constraint of the Perm's Proj. So we only have to
 212          * consider output constraints here.
 213          */
 214         for(b = border_next(perm_border); b != next_border; b = border_next(b)) {
 215                 ir_node *irn = b->irn;
 216
 217                 req.type = arch_register_req_type_normal;
 218                 if(arch_get_register_req(arch_env, &req, irn, -1) && req.type == arch_register_req_type_limited) {
 219                         const arch_register_t *reg;
 220                         int col;
 221
 222                         bitset_clear_all(bs);
 223                         req.data.limited(irn, -1, bs);
 224                         col = bitset_next_set(bs, 0);
 225                         reg = arch_register_for_index(alloc_env->chordal_env->cls, col);
 226
 227                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 228                         bitset_set(alloc_env->colors, col);
 229                 }
 230         }
 231
 232         for(b = border_next(perm_border); b != next_border; b = border_next(b)) {
 233                 ir_node *irn = b->irn;
 234                 int nr       = get_irn_graph_nr(irn);
 235
 236                 bitset_set(alloc_env->live, nr);
 237
 238                 if(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL) {
 239                         int col                    = bitset_next_clear(alloc_env->colors, 0);
 240                         const arch_register_t *reg = arch_register_for_index(alloc_env->chordal_env->cls, col);
 241
 242                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 243                 }
 244         }
 245
 246         return next_border;
 247 }
 248
 249 /**
 250  * Annotate the register pressure to the nodes and compute
 251  * the liveness intervals.
 252  * @param block The block to do it for.
 253  * @param env_ptr The environment.
 254  */
 255 static void pressure(ir_node *block, void *env_ptr)
 256 {
 257 /* Convenience macro for a def */
 258 #define border_def(irn, step, real) \
 259         border_add(env, head, irn, step, pressure--, 1, real)
 260
 261 /* Convenience macro for a use */
 262 #define border_use(irn, step, real) \
 263         border_add(env, head, irn, step, ++pressure, 0, real)
 264
 265         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
 266         be_chordal_env_t *env             = alloc_env->chordal_env;
 267         bitset_t *live                    = alloc_env->live;
 268         firm_dbg_module_t *dbg            = env->dbg;
 269         ir_node *irn;
 270
 271         int i, n;
 272         unsigned step = 0;
 273         unsigned pressure = 0;
 274         struct list_head *head;
 275         pset *live_in = put_live_in(block, pset_new_ptr_default());
 276         pset *live_end = put_live_end(block, pset_new_ptr_default());
 277
 278         DBG((dbg, LEVEL_1, "Computing pressure in block %+F\n", block));
 279         bitset_clear_all(live);
 280
 281         /* Set up the border list in the block info */
 282         head = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*head));
 283         INIT_LIST_HEAD(head);
 284         assert(pmap_get(env->border_heads, block) == NULL);
 285         pmap_insert(env->border_heads, block, head);
 286
 287         /*
 288          * Make final uses of all values live out of the block.
 289          * They are necessary to build up real intervals.
 290          */
 291         for(irn = pset_first(live_end); irn; irn = pset_next(live_end)) {
 292                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 293                         DBG((dbg, LEVEL_3, "\tMaking live: %+F/%d\n", irn, get_irn_graph_nr(irn)));
 294                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 295                         border_use(irn, step, 0);
 296                 }
 297         }
 298         ++step;
 299
 300         /*
 301          * Determine the last uses of a value inside the block, since they are
 302          * relevant for the interval borders.
 303          */
 304         sched_foreach_reverse(block, irn) {
 305                 DBG((dbg, LEVEL_1, "\tinsn: %+F, pressure: %d\n", irn, pressure));
 306                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\tlive: %b\n", live));
 307
 308                 /*
 309                  * If the node defines some value, which can put into a
 310                  * register of the current class, make a border for it.
 311                  */
 312                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 313                         int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 314
 315                         bitset_clear(live, nr);
 316                         border_def(irn, step, 1);
 317                 }
 318
 319                 /*
 320                  * If the node is no phi node we can examine the uses.
 321                  */
 322                 if(!is_Phi(irn)) {
 323                         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 324                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 325
 326                                 if(has_reg_class(env, op)) {
 327                                         int nr = get_irn_graph_nr(op);
 328
 329                                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\t\tpos: %d, use: %+F\n", i, op));
 330
 331                                         if(!bitset_is_set(live, nr)) {
 332                                                 border_use(op, step, 1);
 333                                                 bitset_set(live, nr);
 334                                         }
 335                                 }
 336                         }
 337                 }
 338                 ++step;
 339         }
 340
 341         /*
 342          * Add initial defs for all values live in.
 343          */
 344         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 345                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 346
 347                         /* Mark the value live in. */
 348                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 349
 350                         /* Add the def */
 351                         border_def(irn, step, 0);
 352                 }
 353         }
 354
 355
 356   del_pset(live_in);
 357   del_pset(live_end);
 358 }
 359
 360 static void assign(ir_node *block, void *env_ptr)
 361 {
 362         be_chordal_alloc_env_t *alloc_env = env_ptr;
 363         be_chordal_env_t *env       = alloc_env->chordal_env;
 364         firm_dbg_module_t *dbg      = env->dbg;
 365         bitset_t *live              = alloc_env->live;
 366         bitset_t *colors            = alloc_env->colors;
 367         bitset_t *in_colors         = alloc_env->in_colors;
 368         const arch_env_t *arch_env  = env->main_env->arch_env;
 369
 370         const ir_node *irn;
 371         border_t *b;
 372         struct list_head *head = get_block_border_head(env, block);
 373         pset *live_in = put_live_in(block, pset_new_ptr_default());
 374
 375         bitset_clear_all(live);
 376         bitset_clear_all(colors);
 377         bitset_clear_all(in_colors);
 378
 379         DBG((dbg, LEVEL_4, "Assigning colors for block %+F\n", block));
 380         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tusedef chain for block\n"));
 381         list_for_each_entry(border_t, b, head, list) {
 382                 DBG((dbg, LEVEL_4, "\t%s %+F/%d\n", b->is_def ? "def" : "use",
 383                                         b->irn, get_irn_graph_nr(b->irn)));
 384         }
 385
 386         /*
 387          * Add initial defs for all values live in.
 388          * Since their colors have already been assigned (The dominators were
 389          * allocated before), we have to mark their colors as used also.
 390          */
 391         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 392                 if(has_reg_class(env, irn)) {
 393                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
 394                         int col;
 395
 396                         assert(reg && "Node must have been assigned a register");
 397                         col = arch_register_get_index(reg);
 398
 399                         /* Mark the color of the live in value as used. */
 400                         bitset_set(colors, col);
 401                         bitset_set(in_colors, col);
 402
 403                         /* Mark the value live in. */
 404                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 405                 }
 406         }
 407
 408         /*
 409          * Mind that the sequence of defs from back to front defines a perfect
 410          * elimination order. So, coloring the definitions from first to last
 411          * will work.
 412          */
 413         list_for_each_entry_reverse(border_t, b, head, list) {
 414                 ir_node *irn = b->irn;
 415                 int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 416
 417                 /*
 418                  * Assign a color, if it is a local def. Global defs already have a
 419                  * color.
 420                  */
 421                 if(b->is_def && !is_live_in(block, irn)) {
 422                         const arch_register_t *reg;
 423                         int col = NO_COLOR;
 424
 425                         DBG((dbg, LEVEL_4, "\tcolors in use: %b\n", colors));
 426
 427                         col = bitset_next_clear(colors, 0);
 428                         reg = arch_register_for_index(env->cls, col);
 429
 430                         assert(arch_get_irn_register(arch_env, irn) == NULL && "This node must not have been assigned a register yet");
 431                         assert(!bitset_is_set(live, nr) && "Value's definition must not have been encountered");
 432
 433                         bitset_set(colors, col);
 434                         bitset_set(live, nr);
 435
 436                         arch_set_irn_register(arch_env, irn, reg);
 437                         DBG((dbg, LEVEL_1, "\tassigning register %s(%d) to %+F\n",
 438             arch_register_get_name(reg), col, irn));
 439                 }
 440
 441                 /* Clear the color upon a use. */
 442                 else if(!b->is_def) {
 443                         const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
 444                         int col;
 445
 446                         assert(reg && "Register must have been assigned");
 447
 448                         col = arch_register_get_index(reg);
 449                         assert(bitset_is_set(live, nr) && "Cannot have a non live use");
 450
 451                         bitset_clear(colors, col);
 452                         bitset_clear(live, nr);
 453
 454                         /*
 455                          * If we encounter a Perm, it is due to register constraints.
 456                          * To achieve a valid coloring in the presence of register
 457                          * constraints, we invoke a special function which takes care
 458                          * that all constraints are fulfilled.
 459                          * This function assigned valid colors to the projs of the
 460                          * Perm and the constrained node itself and skips these
 461                          * nodes in the border list.
 462                          */
 463                         if(is_Perm(b->irn))
 464                                 b = handle_constraint_perm(alloc_env, b);
 465                 }
 466         }
 467
 468         del_pset(live_in);
 469 }
 470
 471 void be_ra_chordal_color(be_chordal_env_t *chordal_env)
 472 {
 473         int node_count        = get_graph_node_count(chordal_env->irg);
 474         int colors_n          = arch_register_class_n_regs(chordal_env->cls);
 475         ir_graph *irg         = chordal_env->irg;
 476
 477         be_chordal_alloc_env_t env;
 478
 479         if(get_irg_dom_state(irg) != dom_consistent)
 480                 compute_doms(irg);
 481
 482         env.chordal_env  = chordal_env;
 483         env.live         = bitset_malloc(node_count);
 484         env.colors       = bitset_malloc(colors_n);
 485         env.in_colors    = bitset_malloc(colors_n);
 486         env.colors_n     = colors_n;
 487
 488         /* First, determine the pressure */
 489         dom_tree_walk_irg(irg, pressure, NULL, &env);
 490
 491         /* Assign the colors */
 492         dom_tree_walk_irg(irg, assign, NULL, &env);
 493
 494 #ifdef DUMP_INTERVALS
 495         {
 496                 char buf[128];
 497         plotter_t *plotter;
 498
 499                 ir_snprintf(buf, sizeof(buf), "ifg_%s_%F.eps", cls->name, irg);
 500         plotter = new_plotter_ps(buf);
 501
 502         draw_interval_tree(&draw_chordal_def_opts, chordal_env, plotter, env->arch_env, cls);
 503         plotter_free(plotter);
 504         }
 505 #endif
 506
 507         free(env.live);
 508         free(env.colors);
 509         free(env.in_colors);
 510 }