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

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2008 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief       Driver for the chordal register allocator.
  23  * @author      Sebastian Hack
  24  * @date        29.11.2005
  25  * @version     $Id$
  26  */
  27 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  28 #include "config.h"
  29 #endif
  30
  31 #include <stdlib.h>
  32 #include <time.h>
  33
  34 #include "obst.h"
  35 #include "pset.h"
  36 #include "list.h"
  37 #include "bitset.h"
  38 #include "iterator.h"
  39 #include "firm_config.h"
  40
  41 #include <libcore/lc_opts.h>
  42 #include <libcore/lc_opts_enum.h>
  43 #include <libcore/lc_timing.h>
  44
  45 #include "ircons_t.h"
  46 #include "irmode_t.h"
  47 #include "irgraph_t.h"
  48 #include "irprintf_t.h"
  49 #include "irgwalk.h"
  50 #include "ircons.h"
  51 #include "irdump.h"
  52 #include "irdom.h"
  53 #include "ircons.h"
  54 #include "irbitset.h"
  55 #include "irnode.h"
  56 #include "ircons.h"
  57 #include "debug.h"
  58 #include "xmalloc.h"
  59 #include "execfreq.h"
  60 #include "iredges_t.h"
  61
  62 #include "bechordal_t.h"
  63 #include "beabi.h"
  64 #include "bejavacoal.h"
  65 #include "beutil.h"
  66 #include "besched.h"
  67 #include "besched_t.h"
  68 #include "belive_t.h"
  69 #include "bearch_t.h"
  70 #include "beifg_t.h"
  71 #include "beifg_impl.h"
  72 #include "benode_t.h"
  73 #include "bestatevent.h"
  74 #include "bestat.h"
  75 #include "bemodule.h"
  76 #include "be_t.h"
  77 #include "bera.h"
  78 #include "beirg_t.h"
  79
  80 #include "bespillslots.h"
  81 #include "bespilloptions.h"
  82 #include "belower.h"
  83
  84 #ifdef WITH_ILP
  85 #include "bespillremat.h"
  86 #endif /* WITH_ILP */
  87
  88 #include "bejavacoal.h"
  89 #include "becopystat.h"
  90 #include "becopyopt.h"
  91 #include "bessadestr.h"
  92 #include "beverify.h"
  93 #include "benode_t.h"
  94
  95 static be_ra_chordal_opts_t options = {
  96         BE_CH_DUMP_NONE,
  97         BE_CH_LOWER_PERM_SWAP,
  98         BE_CH_VRFY_WARN,
  99         "",
 100         ""
 101 };
 102
 103 typedef struct _post_spill_env_t {
 104         be_chordal_env_t            cenv;
 105         be_irg_t                    *birg;
 106         const arch_register_class_t *cls;
 107         double                      pre_spill_cost;
 108 } post_spill_env_t;
 109
 110 static be_options_t  *main_opts;
 111
 112 static const lc_opt_enum_int_items_t lower_perm_items[] = {
 113         { "copy", BE_CH_LOWER_PERM_COPY },
 114         { "swap", BE_CH_LOWER_PERM_SWAP },
 115         { NULL, 0 }
 116 };
 117
 118 static const lc_opt_enum_int_items_t lower_perm_stat_items[] = {
 119         { NULL, 0 }
 120 };
 121
 122 static const lc_opt_enum_int_items_t dump_items[] = {
 123         { "none",       BE_CH_DUMP_NONE       },
 124         { "spill",      BE_CH_DUMP_SPILL      },
 125         { "live",       BE_CH_DUMP_LIVE       },
 126         { "color",      BE_CH_DUMP_COLOR      },
 127         { "copymin",    BE_CH_DUMP_COPYMIN    },
 128         { "ssadestr",   BE_CH_DUMP_SSADESTR   },
 129         { "tree",       BE_CH_DUMP_TREE_INTV  },
 130         { "constr",     BE_CH_DUMP_CONSTR     },
 131         { "lower",      BE_CH_DUMP_LOWER      },
 132         { "spillslots", BE_CH_DUMP_SPILLSLOTS },
 133         { "appel",      BE_CH_DUMP_APPEL      },
 134         { "all",        BE_CH_DUMP_ALL        },
 135         { NULL, 0 }
 136 };
 137
 138 static const lc_opt_enum_int_items_t be_ch_vrfy_items[] = {
 139         { "off",    BE_CH_VRFY_OFF    },
 140         { "warn",   BE_CH_VRFY_WARN   },
 141         { "assert", BE_CH_VRFY_ASSERT },
 142         { NULL, 0 }
 143 };
 144
 145 static lc_opt_enum_int_var_t lower_perm_var = {
 146         &options.lower_perm_opt, lower_perm_items
 147 };
 148
 149 static lc_opt_enum_int_var_t dump_var = {
 150         &options.dump_flags, dump_items
 151 };
 152
 153 static lc_opt_enum_int_var_t be_ch_vrfy_var = {
 154         &options.vrfy_option, be_ch_vrfy_items
 155 };
 156
 157 static const lc_opt_table_entry_t be_chordal_options[] = {
 158         LC_OPT_ENT_ENUM_PTR ("perm",          "perm lowering options", &lower_perm_var),
 159         LC_OPT_ENT_ENUM_MASK("dump",          "select dump phases", &dump_var),
 160         LC_OPT_ENT_ENUM_PTR ("vrfy",          "verify options", &be_ch_vrfy_var),
 161         LC_OPT_LAST
 162 };
 163
 164 static void dump(unsigned mask, ir_graph *irg,
 165                                  const arch_register_class_t *cls,
 166                                  const char *suffix,
 167                                  void (*dump_func)(ir_graph *, const char *))
 168 {
 169         if((options.dump_flags & mask) == mask) {
 170                 if (cls) {
 171                         char buf[256];
 172                         snprintf(buf, sizeof(buf), "-%s%s", cls->name, suffix);
 173                         be_dump(irg, buf, dump_func);
 174                 }
 175                 else
 176                         be_dump(irg, suffix, dump_func);
 177         }
 178 }
 179
 180 /**
 181  * Checks for every reload if it's user can perform the load on itself.
 182  */
 183 static void memory_operand_walker(ir_node *irn, void *env) {
 184         be_chordal_env_t *cenv = env;
 185         const arch_env_t *aenv = cenv->birg->main_env->arch_env;
 186         const ir_edge_t  *edge, *ne;
 187         ir_node          *block;
 188         ir_node          *spill;
 189
 190         if (! be_is_Reload(irn))
 191                 return;
 192
 193         /* only use memory operands, if the reload is only used by 1 node */
 194         if(get_irn_n_edges(irn) > 1)
 195                 return;
 196
 197         spill = be_get_Reload_mem(irn);
 198         block = get_nodes_block(irn);
 199
 200         foreach_out_edge_safe(irn, edge, ne) {
 201                 ir_node *src = get_edge_src_irn(edge);
 202                 int     pos  = get_edge_src_pos(edge);
 203
 204                 assert(src && "outedges broken!");
 205
 206                 if (get_nodes_block(src) == block && arch_possible_memory_operand(aenv, src, pos)) {
 207                         arch_perform_memory_operand(aenv, src, spill, pos);
 208                 }
 209         }
 210
 211         /* kill the Reload */
 212         if (get_irn_n_edges(irn) == 0) {
 213                 sched_remove(irn);
 214                 set_irn_n(irn, be_pos_Reload_mem, new_Bad());
 215                 set_irn_n(irn, be_pos_Reload_frame, new_Bad());
 216         }
 217 }
 218
 219 /**
 220  * Starts a walk for memory operands if supported by the backend.
 221  */
 222 static INLINE void check_for_memory_operands(be_chordal_env_t *chordal_env) {
 223         irg_walk_graph(chordal_env->irg, NULL, memory_operand_walker, chordal_env);
 224 }
 225
 226 /**
 227  * Sorry for doing stats again...
 228  */
 229 typedef struct _node_stat_t {
 230         unsigned int n_phis;      /**< Phis of the current register class. */
 231         unsigned int n_mem_phis;  /**< Memory Phis (Phis with spill operands). */
 232         unsigned int n_copies;    /**< Copies */
 233         unsigned int n_perms;     /**< Perms */
 234         unsigned int n_spills;    /**< Spill nodes */
 235         unsigned int n_reloads;   /**< Reloads */
 236 } node_stat_t;
 237
 238 struct node_stat_walker {
 239         node_stat_t      *stat;
 240         const arch_env_t *arch_env;
 241         bitset_t         *mem_phis;
 242         const arch_register_class_t *cls;
 243 };
 244
 245 static void node_stat_walker(ir_node *irn, void *data)
 246 {
 247         struct node_stat_walker *env  = data;
 248         const arch_env_t        *aenv = env->arch_env;
 249
 250         if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(aenv, env->cls, irn)) {
 251
 252                 /* if the node is a normal phi */
 253                 if(is_Phi(irn))
 254                         env->stat->n_phis++;
 255
 256                 else {
 257                         arch_irn_class_t classify = arch_irn_classify(aenv, irn);
 258
 259                         if(classify & arch_irn_class_spill)
 260                                 ++env->stat->n_spills;
 261                         if(classify & arch_irn_class_reload)
 262                                 ++env->stat->n_reloads;
 263                         if(classify & arch_irn_class_copy)
 264                                 ++env->stat->n_copies;
 265                         if(classify & arch_irn_class_perm)
 266                                 ++env->stat->n_perms;
 267                 }
 268         }
 269
 270         /* a mem phi is a PhiM with a mem phi operand or a Spill operand */
 271         /*else*/ if(is_Phi(irn) && get_irn_mode(irn) == mode_M) {
 272                 int i;
 273
 274                 for(i = get_irn_arity(irn) - 1; i >= 0; --i) {
 275                         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 276
 277                         if((is_Phi(op) && bitset_contains_irn(env->mem_phis, op)) || (arch_irn_classify(aenv, op) & arch_irn_class_spill)) {
 278                                 bitset_add_irn(env->mem_phis, irn);
 279                                 env->stat->n_mem_phis++;
 280                                 break;
 281                         }
 282                 }
 283         }
 284 }
 285
 286 static void node_stats(be_irg_t *birg, const arch_register_class_t *cls, node_stat_t *stat)
 287 {
 288         struct node_stat_walker env;
 289
 290         memset(stat, 0, sizeof(stat[0]));
 291         env.arch_env = birg->main_env->arch_env;
 292         env.mem_phis = bitset_irg_malloc(birg->irg);
 293         env.stat     = stat;
 294         env.cls      = cls;
 295         irg_walk_graph(birg->irg, NULL, node_stat_walker, &env);
 296         bitset_free(env.mem_phis);
 297 }
 298
 299 static void insn_count_walker(ir_node *irn, void *data)
 300 {
 301         int *cnt = data;
 302
 303         switch(get_irn_opcode(irn)) {
 304         case iro_Proj:
 305         case iro_Phi:
 306         case iro_Start:
 307         case iro_End:
 308                 break;
 309         default:
 310                 (*cnt)++;
 311         }
 312 }
 313
 314 static unsigned int count_insns(ir_graph *irg)
 315 {
 316         int cnt = 0;
 317         irg_walk_graph(irg, insn_count_walker, NULL, &cnt);
 318         return cnt;
 319 }
 320
 321 /**
 322  * Perform things which need to be done per register class before spilling.
 323  */
 324 static void pre_spill(post_spill_env_t *pse, const arch_register_class_t *cls)
 325 {
 326         be_chordal_env_t    *chordal_env = &pse->cenv;
 327         be_irg_t            *birg        = pse->birg;
 328         ir_graph            *irg         = be_get_birg_irg(birg);
 329         const be_main_env_t *main_env    = birg->main_env;
 330         node_stat_t          node_stat;
 331
 332         pse->cls                   = cls;
 333         chordal_env->cls           = cls;
 334         chordal_env->border_heads  = pmap_create();
 335         chordal_env->ignore_colors = bitset_malloc(chordal_env->cls->n_regs);
 336
 337         be_assure_liveness(birg);
 338         be_liveness_assure_chk(be_get_birg_liveness(birg));
 339
 340         stat_ev_ctx_push_str("bechordal_cls", pse->cls->name);
 341         stat_ev_do(node_stats(birg, pse->cls, &node_stat));
 342         stat_ev_do(pse->pre_spill_cost = be_estimate_irg_costs(irg, main_env->arch_env, birg->exec_freq));
 343         stat_ev_dbl("phis_before_spill", node_stat.n_phis);
 344
 345         /* put all ignore registers into the ignore register set. */
 346         be_put_ignore_regs(birg, pse->cls, chordal_env->ignore_colors);
 347
 348         BE_TIMER_PUSH(t_ra_constr);
 349         be_pre_spill_prepare_constr(chordal_env);
 350         BE_TIMER_POP(t_ra_constr);
 351
 352         dump(BE_CH_DUMP_CONSTR, birg->irg, pse->cls, "-constr-pre", dump_ir_block_graph_sched);
 353
 354         stat_ev_ctx_pop("bechordal_cls");
 355 }
 356
 357 /**
 358  * Perform things which need to be done per register class after spilling.
 359  */
 360 static void post_spill(post_spill_env_t *pse, int iteration) {
 361         be_chordal_env_t    *chordal_env = &pse->cenv;
 362         be_irg_t            *birg        = pse->birg;
 363         ir_graph            *irg         = birg->irg;
 364         const be_main_env_t *main_env    = birg->main_env;
 365         node_stat_t          node_stat;
 366         int                  colors_n     = arch_register_class_n_regs(chordal_env->cls);
 367         int             allocatable_regs = colors_n - be_put_ignore_regs(birg, chordal_env->cls, NULL);
 368
 369         /* some special classes contain only ignore regs, no work to be done */
 370         if (allocatable_regs > 0) {
 371
 372                 stat_ev_ctx_push_str("bechordal_cls", pse->cls->name);
 373                 stat_ev_do(node_stats(birg, pse->cls, &node_stat));
 374                 stat_ev_dbl("phis_after_spill", node_stat.n_phis);
 375                 stat_ev_dbl("mem_phis", node_stat.n_mem_phis);
 376                 stat_ev_dbl("reloads", node_stat.n_reloads);
 377                 stat_ev_dbl("spills", node_stat.n_spills);
 378                 stat_ev_dbl("spillcosts", be_estimate_irg_costs(irg, main_env->arch_env, birg->exec_freq) - pse->pre_spill_cost);
 379
 380                 /*
 381                         If we have a backend provided spiller, post spill is
 382                         called in a loop after spilling for each register class.
 383                         But we only need to fix stack nodes once in this case.
 384                 */
 385                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill);
 386                 check_for_memory_operands(chordal_env);
 387                 if (iteration == 0) {
 388                         be_abi_fix_stack_nodes(birg->abi);
 389                 }
 390                 BE_TIMER_POP(t_ra_spill);
 391
 392                 BE_TIMER_PUSH(t_verify);
 393
 394                 /* verify schedule and register pressure */
 395                 if (chordal_env->opts->vrfy_option == BE_CH_VRFY_WARN) {
 396                         be_verify_schedule(birg);
 397                         be_verify_register_pressure(birg, pse->cls, irg);
 398                 }
 399                 else if (chordal_env->opts->vrfy_option == BE_CH_VRFY_ASSERT) {
 400                         assert(be_verify_schedule(birg) && "Schedule verification failed");
 401                         assert(be_verify_register_pressure(birg, pse->cls, irg)
 402                                 && "Register pressure verification failed");
 403                 }
 404                 BE_TIMER_POP(t_verify);
 405
 406                 /* Color the graph. */
 407                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_color);
 408                 be_ra_chordal_color(chordal_env);
 409                 BE_TIMER_POP(t_ra_color);
 410
 411                 dump(BE_CH_DUMP_CONSTR, irg, pse->cls, "-color", dump_ir_block_graph_sched);
 412
 413                 /* Create the ifg with the selected flavor */
 414                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_ifg);
 415                 chordal_env->ifg = be_create_ifg(chordal_env);
 416                 BE_TIMER_POP(t_ra_ifg);
 417
 418                 {
 419                         be_ifg_stat_t stat;
 420
 421                         stat_ev_do(be_ifg_stat(birg, chordal_env->ifg, &stat));
 422                         stat_ev_dbl("ifg_nodes", stat.n_nodes);
 423                         stat_ev_dbl("ifg_edges", stat.n_edges);
 424                         stat_ev_dbl("ifg_comps", stat.n_comps);
 425
 426                         stat_ev_do(node_stats(birg, pse->cls, &node_stat));
 427                         stat_ev_dbl("perms_before_coal", node_stat.n_perms);
 428                         stat_ev_dbl("copies_before_coal", node_stat.n_copies);
 429                 }
 430
 431                 /* copy minimization */
 432                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_copymin);
 433                 co_driver(chordal_env);
 434                 BE_TIMER_POP(t_ra_copymin);
 435
 436                 dump(BE_CH_DUMP_COPYMIN, irg, pse->cls, "-copymin", dump_ir_block_graph_sched);
 437
 438
 439                 /* ssa destruction */
 440                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_ssa);
 441                 stat_ev_ctx_push_str("berachordal_phase", "ssadestr");
 442                 be_ssa_destruction(chordal_env);
 443                 stat_ev_ctx_pop("berachordal_phase");
 444                 BE_TIMER_POP(t_ra_ssa);
 445
 446                 dump(BE_CH_DUMP_SSADESTR, irg, pse->cls, "-ssadestr", dump_ir_block_graph_sched);
 447
 448                 if (chordal_env->opts->vrfy_option != BE_CH_VRFY_OFF) {
 449                         BE_TIMER_PUSH(t_verify);
 450                         be_ssa_destruction_check(chordal_env);
 451                         BE_TIMER_POP(t_verify);
 452                 }
 453
 454                 stat_ev_do(node_stats(birg, pse->cls, &node_stat));
 455                 stat_ev_dbl("perms_after_coal", node_stat.n_perms);
 456                 stat_ev_dbl("copies_after_coal", node_stat.n_copies);
 457                 stat_ev_ctx_pop("bechordal_cls");
 458
 459                 /* the ifg exists only if there are allocatable regs */
 460                 be_ifg_free(chordal_env->ifg);
 461         }
 462
 463         /* free some always allocated data structures */
 464         pmap_destroy(chordal_env->border_heads);
 465         bitset_free(chordal_env->ignore_colors);
 466 }
 467
 468 /**
 469  * Performs chordal register allocation for each register class on given irg.
 470  *
 471  * @param birg  Backend irg object
 472  * @return Structure containing timer for the single phases or NULL if no timing requested.
 473  */
 474 static void be_ra_chordal_main(be_irg_t *birg)
 475 {
 476         const be_main_env_t *main_env  = birg->main_env;
 477         const arch_isa_t    *isa       = arch_env_get_isa(main_env->arch_env);
 478         ir_graph            *irg       = birg->irg;
 479         int                 j, m;
 480         be_chordal_env_t    chordal_env;
 481         struct obstack      obst;
 482
 483         main_opts = main_env->options;
 484
 485         BE_TIMER_PUSH(t_ra_other);
 486
 487         BE_TIMER_PUSH(t_ra_prolog);
 488
 489         be_assure_dom_front(birg);
 490         be_assure_liveness(birg);
 491
 492         chordal_env.obst          = &obst;
 493         chordal_env.opts          = &options;
 494         chordal_env.irg           = irg;
 495         chordal_env.birg          = birg;
 496         chordal_env.border_heads  = NULL;
 497         chordal_env.ifg           = NULL;
 498         chordal_env.ignore_colors = NULL;
 499
 500         obstack_init(&obst);
 501
 502         BE_TIMER_POP(t_ra_prolog);
 503
 504         stat_ev_if {
 505                 be_stat_ev("insns_before", count_insns(irg));
 506         }
 507
 508         if (! arch_code_generator_has_spiller(birg->cg)) {
 509                 /* use one of the generic spiller */
 510
 511                 /* Perform the following for each register class. */
 512                 for (j = 0, m = arch_isa_get_n_reg_class(isa); j < m; ++j) {
 513                         post_spill_env_t pse;
 514                         const arch_register_class_t *cls
 515                                 = arch_isa_get_reg_class(isa, j);
 516
 517                         if(arch_register_class_flags(cls) & arch_register_class_flag_manual_ra)
 518                                 continue;
 519
 520
 521                         memcpy(&pse.cenv, &chordal_env, sizeof(chordal_env));
 522                         pse.birg = birg;
 523                         pre_spill(&pse, cls);
 524
 525                         BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill);
 526                         be_do_spill(birg, cls);
 527                         BE_TIMER_POP(t_ra_spill);
 528
 529                         dump(BE_CH_DUMP_SPILL, irg, pse.cls, "-spill",
 530                              dump_ir_block_graph_sched);
 531
 532                         post_spill(&pse, 0);
 533                 }
 534         } else {
 535                 post_spill_env_t *pse;
 536
 537                 /* the backend has it's own spiller */
 538                 m = arch_isa_get_n_reg_class(isa);
 539
 540                 pse = alloca(m * sizeof(pse[0]));
 541
 542                 for (j = 0; j < m; ++j) {
 543                         memcpy(&pse[j].cenv, &chordal_env, sizeof(chordal_env));
 544                         pse[j].birg = birg;
 545                         pre_spill(&pse[j], pse[j].cls);
 546                 }
 547
 548                 BE_TIMER_PUSH(t_ra_spill);
 549                 arch_code_generator_spill(birg->cg, birg);
 550                 BE_TIMER_POP(t_ra_spill);
 551                 dump(BE_CH_DUMP_SPILL, irg, NULL, "-spill", dump_ir_block_graph_sched);
 552
 553                 for (j = 0; j < m; ++j) {
 554                         post_spill(&pse[j], j);
 555                 }
 556         }
 557
 558         BE_TIMER_PUSH(t_verify);
 559         be_verify_register_allocation(birg);
 560         BE_TIMER_POP(t_verify);
 561
 562         BE_TIMER_PUSH(t_ra_epilog);
 563         lower_nodes_after_ra(birg, options.lower_perm_opt & BE_CH_LOWER_PERM_COPY ? 1 : 0);
 564         dump(BE_CH_DUMP_LOWER, irg, NULL, "-belower-after-ra", dump_ir_block_graph_sched);
 565
 566         obstack_free(&obst, NULL);
 567         be_liveness_invalidate(be_get_birg_liveness(birg));
 568         BE_TIMER_POP(t_ra_epilog);
 569
 570         BE_TIMER_POP(t_ra_other);
 571
 572         stat_ev_if {
 573                 be_stat_ev("insns_after", count_insns(irg));
 574         }
 575
 576         return;
 577 }
 578
 579 static be_ra_t be_ra_chordal_allocator = {
 580         be_ra_chordal_main,
 581 };
 582
 583 void be_init_chordal_main(void)
 584 {
 585         lc_opt_entry_t *be_grp = lc_opt_get_grp(firm_opt_get_root(), "be");
 586         lc_opt_entry_t *ra_grp = lc_opt_get_grp(be_grp, "ra");
 587         lc_opt_entry_t *chordal_grp = lc_opt_get_grp(ra_grp, "chordal");
 588
 589         lc_opt_add_table(chordal_grp, be_chordal_options);
 590
 591         be_register_allocator("chordal", &be_ra_chordal_allocator);
 592 }
 593
 594 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_chordal_main);