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

   1 /**
   2  * Chordal register allocation.
   3  * @author Sebastian Hack
   4  * @date 8.12.2004
   5  */
   6
   7 #include <ctype.h>
   8
   9 #include "obst.h"
  10 #include "list.h"
  11 #include "bitset.h"
  12 #include "iterator.h"
  13
  14 #include "irmode_t.h"
  15 #include "irprintf_t.h"
  16 #include "irgwalk.h"
  17 #include "irgraph.h"
  18 #include "irdump.h"
  19 #include "irdom.h"
  20
  21 #include "beutil.h"
  22 #include "besched.h"
  23 #include "bera_t.h"
  24 #include "benumb_t.h"
  25 #include "besched_t.h"
  26 #include "belive_t.h"
  27
  28 #define TEST_COLORS 2048
  29
  30 /** An interval border. */
  31 typedef struct _border_t {
  32         struct list_head list;          /**< list head for queuing. */
  33         const ir_node *irn;                             /**< The node. */
  34         unsigned step;                                          /**< The number equal to the interval border. */
  35         unsigned is_def : 1;                    /**< Does this border denote a use or a def. */
  36 } border_t;
  37
  38 typedef struct _if_edge_t {
  39         int src, tgt;
  40 } if_edge_t;
  41
  42 #define IF_EDGE_HASH(e) ((e)->src)
  43
  44 static int if_edge_cmp(const void *p1, const void *p2, size_t size)
  45 {
  46         const if_edge_t *e1 = p1;
  47         const if_edge_t *e2 = p2;
  48
  49         return !(e1->src == e2->src && e1->tgt == e2->tgt);
  50 }
  51
  52 typedef struct _env_t {
  53         struct obstack obst;    /**< An obstack for temporary storage. */
  54         set *phi_if;                                    /**< The phi interference map. */
  55         bitset_t *live;                 /**< A live bitset to use in every block. */
  56         bitset_t *processed;    /**< A set marking processed blocks. */
  57         bitset_t *colors;                       /**< The color mask. */
  58 } env_t;
  59
  60 typedef struct _be_chordal_dump_params_t {
  61         int x_dist;
  62         int y_dist;
  63         double font_scale;
  64 } be_chordal_dump_params_t;
  65
  66 static const be_chordal_dump_params_t dump_params = {
  67         30,
  68         10,
  69         4
  70 };
  71
  72 static void draw_interval_graphs(ir_node *block,
  73                 struct list_head *border_head,
  74                 const be_chordal_dump_params_t *params)
  75 {
  76         int i;
  77         int x_dist = params->x_dist;
  78         int y_dist = params->y_dist;
  79         ir_graph *irg = get_irn_irg(block);
  80
  81         FILE *f;
  82         char buf[1024];
  83
  84         ir_snprintf(buf, sizeof(buf), "%s_bl%N.eps",
  85                         get_entity_name(get_irg_entity(irg)), block);
  86
  87         if((f = fopen(buf, "wt")) != NULL) {
  88                 border_t *b;
  89                 int *seen = calloc(get_graph_node_count(irg), sizeof(int));
  90                 int last_pos = list_empty(border_head) ? 0 : list_entry(border_head->prev, border_t, list)->step;
  91                 int max_col = 0;
  92
  93                 list_for_each_entry_reverse(border_t, b, border_head, list) {
  94                         const ir_node *irn = b->irn;
  95                         int col = get_irn_color(irn);
  96                         max_col = max_col > col ? max_col : col;
  97                 }
  98
  99                 fprintf(f, "%%!PS-Adobe-2.0\n");
 100                 fprintf(f, "%%%%BoundingBox: -10 -10 %d %d\n",
 101                                 x_dist * last_pos + x_dist, y_dist * max_col + y_dist);
 102                 fprintf(f, "/mainfont /Courier findfont %f scalefont def\n", params->font_scale);
 103                 fprintf(f, "mainfont setfont\n");
 104                 fprintf(f, "0.2 setlinewidth\n");
 105
 106                 for(i = 0; i <= last_pos; ++i) {
 107                         fprintf(f, "0 0 0 setrgbcolor\n");
 108                         fprintf(f, "%d %d moveto\n", i * x_dist, -2);
 109                         fprintf(f, "%d %d lineto\n", i * x_dist, max_col * y_dist + 2);
 110                         fprintf(f, "stroke\n");
 111                 }
 112                 fprintf(f, "0.5 setlinewidth\n");
 113
 114                 list_for_each_entry_reverse(border_t, b, border_head, list) {
 115                         const ir_node *irn = b->irn;
 116                         int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 117
 118                         if(b->is_def)
 119                                 seen[nr] = b->step;
 120                         else {
 121                                 int col = get_irn_color(irn);
 122
 123                                 int pos = last_pos - seen[nr];
 124                                 int end_pos = last_pos - b->step;
 125                                 int live_in = is_live_in(block, irn);
 126                                 int live_out = is_live_out(block, irn);
 127                                 int y_val = y_dist * col;
 128
 129                                 int red = 0;
 130                                 int green = live_out;
 131                                 int blue = live_in;
 132
 133                                 fprintf(f, "0 0 0 setrgbcolor\n");
 134                                 fprintf(f, "%d %d moveto\n", x_dist * pos + 2, y_val + 2);
 135                                 ir_fprintf(f, "(%n/%d%s) show\n", irn, nr, is_phi_operand(irn) ? "*" : "");
 136                                 fprintf(f, "%d %d %d setrgbcolor\n", red, green, blue);
 137                                 fprintf(f, "%d %d moveto\n", x_dist * pos, y_val);
 138                                 fprintf(f, "%d %d lineto\n", (x_dist * end_pos) - 5, y_val);
 139                                 fprintf(f, "stroke\n");
 140                         }
 141                 }
 142
 143                 free(seen);
 144                 fclose(f);
 145         }
 146 }
 147
 148 static INLINE if_edge_t *edge_init(if_edge_t *edge, int src, int tgt)
 149 {
 150         /* Bring the smaller entry to src. */
 151         if(src > tgt) {
 152                 edge->src = tgt;
 153                 edge->tgt = src;
 154         } else {
 155                 edge->src = src;
 156                 edge->tgt = tgt;
 157         }
 158
 159         return edge;
 160 }
 161
 162 static INLINE void add_if(const env_t *env, int src, int tgt)
 163 {
 164         if_edge_t edge;
 165         edge_init(&edge, src, tgt);
 166         set_insert(env->phi_if, &edge, sizeof(edge), IF_EDGE_HASH(&edge));
 167 }
 168
 169 static INLINE int are_connected(const env_t *env, int src, int tgt)
 170 {
 171         if_edge_t edge;
 172         edge_init(&edge, src, tgt);
 173         return set_find(env->phi_if, &edge, sizeof(edge), IF_EDGE_HASH(&edge)) != NULL;
 174 }
 175
 176
 177
 178 static INLINE border_t *border_add(env_t *env, struct list_head *head,
 179                         const ir_node *irn, int step, int is_def)
 180 {
 181         border_t *b = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(*b));
 182         b->is_def = is_def;
 183         b->irn = irn;
 184         b->step = step;
 185         list_add_tail(&b->list, head);
 186         return b;
 187 }
 188
 189 static void block_alloc(ir_node *block, void *env_ptr)
 190 {
 191         env_t *env = env_ptr;
 192         struct obstack *obst = &env->obst;
 193         void *obstack_level = obstack_base(obst);
 194         bitset_t *live = env->live;
 195         bitset_t *colors = env->colors;
 196         ir_graph *irg = get_irn_irg(block);
 197
 198         int i, n;
 199         unsigned step = 0;
 200         int block_nr = get_block_graph_nr(block);
 201         const ir_node *irn;
 202         border_t *b;
 203         struct list_head head;
 204         pset *live_in = get_live_in(block);
 205         pset *live_out = get_live_out(block);
 206         ir_node *idom = get_Block_idom(block);
 207
 208         /*
 209          * Check, if this block has already been processed, if true, return
 210          * immediately.
 211          */
 212         if(bitset_is_set(env->processed, block_nr))
 213                 return;
 214
 215         /*
 216          * Ensure, that the immediate dominator of this block is allocated
 217          * before this block, since the values live in at this block are
 218          * defined in the dominators of this block. Coloring the dominators
 219          * thus is vital before coloring this block.
 220          */
 221         if(idom)
 222                 block_alloc(idom, env);
 223
 224         /* Clear the live and allocate the color bitset. */
 225         bitset_clear_all(live);
 226         bitset_clear_all(colors);
 227
 228         INIT_LIST_HEAD(&head);
 229
 230         /*
 231          * Make final uses of all values live out of the block.
 232          * They are neccessary to build up real intervals.
 233          */
 234         for(irn = pset_first(live_out); irn; irn = pset_next(live_out)) {
 235                 bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 236                 if(!is_Phi(irn) && is_allocatable_irn(irn))
 237                         border_add(env, &head, irn, step, 0);
 238         }
 239
 240         ++step;
 241
 242         /*
 243          * Determine the last uses of a value inside the block, since they are
 244          * relevant for the interval borders.
 245          */
 246         sched_foreach_reverse(block, irn) {
 247                 ir_debugf("insn: %n\n", irn);
 248                 ir_debugf("live: %b\n", live);
 249
 250                 get_irn_ra_info(irn)->color = NO_COLOR;
 251
 252                 /*
 253                  * If the node defines a datab value, i.e. something, registers must
 254                  * be allocated for, add a new def border to the border list.
 255                  */
 256                 if(is_allocatable_irn(irn)) {
 257                         unsigned long elm;
 258                         int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 259
 260                         bitset_clear(live, nr);
 261                         border_add(env, &head, irn, step, 1);
 262
 263                         if(is_phi_operand(irn)) {
 264                                 bitset_foreach(live, elm) {
 265                                         int live_nr = (int) elm;
 266                                         ir_node *live_irn = get_irn_for_graph_nr(irg, live_nr);
 267                                         if(is_phi_operand(live_irn)) {
 268                                                 ir_debugf("\t\tinterfering phi operands: %n, %n\n", irn, live_irn);
 269                                                 add_if(env, nr, live_nr);
 270                                         }
 271                                 }
 272                         }
 273                 }
 274
 275                 /*
 276                  * If the node is no phi node we can examine the uses.
 277                  */
 278                 if(!is_Phi(irn)) {
 279                         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 280                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 281
 282                                 if(is_allocatable_irn(op)) {
 283                                         int nr = get_irn_graph_nr(op);
 284
 285                                         ir_debugf("\t\tpos: %d, use: %n\n", i, op);
 286
 287                                         if(!bitset_is_set(live, nr)) {
 288                                                 border_add(env, &head, op, step, 0);
 289                                                 bitset_set(live, nr);
 290                                         }
 291                                 }
 292                         }
 293                 }
 294
 295                 ++step;
 296         }
 297
 298         bitset_clear_all(live);
 299
 300         /*
 301          * Add initial defs for all values live in.
 302          * Since their colors have already been assigned (The dominators were
 303          * allocated before), we have to mark their colors as used also.
 304          */
 305         for(irn = pset_first(live_in); irn; irn = pset_next(live_in)) {
 306                 if(is_allocatable_irn(irn)) {
 307                         int col = get_irn_color(irn);
 308
 309                         /* Mark the color of the live in value as used. */
 310                         assert(is_color(col) && "Node must have been assigned a color.");
 311                         bitset_set(colors, col);
 312
 313                         /* Mark the value live in. */
 314                         bitset_set(live, get_irn_graph_nr(irn));
 315
 316                         /* Add the def */
 317                         border_add(env, &head, irn, step, 1);
 318                 }
 319         }
 320
 321         ir_debugf("usedef chain for block %n\n", block);
 322         list_for_each_entry(border_t, b, &head, list) {
 323                 ir_debugf("\t%s %n %d\n", b->is_def ? "def" : "use", b->irn, get_irn_graph_nr(b->irn));
 324         }
 325
 326         /*
 327          * Mind that the sequence of defs from back to front defines a perfect
 328          * elimination order. So, coloring the definitions from first to last
 329          * will work.
 330          */
 331         list_for_each_entry_reverse(border_t, b, &head, list) {
 332                 const ir_node *irn = b->irn;
 333                 int nr = get_irn_graph_nr(irn);
 334
 335                 /*
 336                  * Assign a color, if it is a local def. Global defs already have a
 337                  * color.
 338                  */
 339                 if(b->is_def && !is_live_in(block, irn)) {
 340                         ra_info_t *ri = get_irn_ra_info(irn);
 341                         int col = bitset_next_clear(colors, 0);
 342
 343                         assert(!is_color(get_irn_color(irn)) && "Color must not have assigned");
 344                         assert(!bitset_is_set(live, nr) && "Value def must not have been encountered");
 345
 346                         bitset_set(colors, col);
 347                         bitset_set(live, nr);
 348
 349                         ri->color = col;
 350                         ri->pressure = bitset_popcnt(colors);
 351
 352                         ir_debugf("\tassigning color %d to %n\n", col, irn);
 353                 }
 354
 355                 /* Clear the color upon a use. */
 356                 else if(!b->is_def) {
 357                         int col = get_irn_ra_info(irn)->color;
 358
 359                         assert(bitset_is_set(live, nr) && "Cannot have a non live use");
 360                         assert(is_color(col) && "A color must have been assigned");
 361
 362                         bitset_clear(colors, col);
 363                         bitset_clear(live, nr);
 364                 }
 365         }
 366
 367         draw_interval_graphs(block, &head, &dump_params);
 368
 369         /* Mark this block has processed. */
 370         bitset_set(env->processed, block_nr);
 371
 372         /* Reset the obstack to its initial level */
 373         obstack_free(obst, obstack_level);
 374 }
 375
 376
 377 void be_ra_chordal(ir_graph *irg)
 378 {
 379         int node_count = get_graph_node_count(irg);
 380         env_t *env = malloc(sizeof(*env));
 381
 382         if(get_irg_dom_state(irg) != dom_consistent)
 383                 compute_doms(irg);
 384
 385         obstack_init(&env->obst);
 386         env->phi_if = new_set(if_edge_cmp, node_count);
 387         env->live = bitset_obstack_alloc(&env->obst, node_count);
 388         env->processed = bitset_obstack_alloc(&env->obst, get_graph_block_count(irg));
 389         env->colors = bitset_obstack_alloc(&env->obst, TEST_COLORS);
 390
 391         irg_block_walk_graph(irg, block_alloc, NULL, env);
 392         obstack_free(&env->obst, NULL);
 393
 394         set_irg_ra_link(irg, env);
 395 }
 396
 397 void be_ra_chordal_done(ir_graph *irg)
 398 {
 399         env_t *env = get_irg_ra_link(irg);
 400         free(env->phi_if);
 401         free(env);
 402 }
 403
 404 int phi_ops_interfere(const ir_node *a, const ir_node *b)
 405 {
 406         ir_graph *irg = get_irn_irg(a);
 407         env_t *env = get_irg_ra_link(irg);
 408
 409         assert(irg == get_irn_irg(b) && "Both nodes must be in the same graph");
 410
 411         return are_connected(env, get_irn_graph_nr(a), get_irn_graph_nr(b));
 412 }