2378ce42e1ed25d8cdc936651acc9e3cd823da03
[libfirm] / ir / be / becopyopt.h
1 /**
2  * Author:      Daniel Grund
3  * Date:                11.04.2005
4  * Copyright:   (c) Universitaet Karlsruhe
5  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
6  *
7  * Main file for the optimization reducing the copies needed for:
8  * - Phi coalescing
9  * - Register-constrained nodes
10  * - Two-address code instructions
11  */
12 #ifndef _BECOPYOPT_H
13 #define _BECOPYOPT_H
14
15 #include <stdio.h>
16
17 #include "firm_types.h"
18 #include "bechordal.h"
19
20 /**
21  * Flags for dumping the IFG.
22  */
23 enum {
24         CO_IFG_DUMP_COLORS = 1, /**< Dump the graph colored. */
25         CO_IFG_DUMP_LABELS = 2, /**< Dump node/edge labels. */
26         CO_IFG_DUMP_SHAPE  = 4, /**< Give constrained nodes special shapes. */
27         CO_IFG_DUMP_CONSTR = 8  /**< Dump the node constraints in the label. */
28 };
29
30 /**
31  * Algorithms.
32  */
33 enum {
34         CO_ALGO_NONE,
35         CO_ALGO_HEUR,
36         CO_ALGO_HEUR2,
37         CO_ALGO_HEUR3,
38         CO_ALGO_HEUR4,
39         CO_ALGO_ILP,
40         CO_ALGO_LAST
41 };
42
43 /** The driver for copy minimization. */
44 void co_driver(be_chordal_env_t *cenv);
45
46 typedef struct _copy_opt_t copy_opt_t;
47
48 typedef int(*cost_fct_t)(const copy_opt_t *, ir_node*, ir_node*, int);
49
50 /** A coalescing algorithm. */
51 typedef int (co_algo_t)(copy_opt_t *);
52
53 /**
54  * Generate the problem. Collect all information and optimizable nodes.
55  */
56 copy_opt_t *new_copy_opt(be_chordal_env_t *chordal_env, cost_fct_t get_costs);
57
58 /**
59  * Free the space used...
60  */
61 void free_copy_opt(copy_opt_t *co);
62
63 /**
64  * Checks if a node is optimizable, viz. has something to do with coalescing
65  * @param arch The architecture environment
66  * @param irn  The irn to check
67  */
68 int co_is_optimizable_root(const copy_opt_t *co, ir_node *irn);
69
70 /**
71  * Checks if the irn is a non-interfering argument of a node which 'is_optimizable'
72  */
73 int co_is_optimizable_arg(const copy_opt_t *co, ir_node *irn);
74
75 /**
76  * Computes the costs of a copy according to loop depth
77  * @param co   The copy opt object.
78  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
79  * @return Must be >= 0 in all cases.
80  */
81 int co_get_costs_loop_depth(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
82
83 /**
84  * Computes the costs of a copy according to execution frequency
85  * @param co   The copy opt object.
86  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
87  * @return Must be >= 0 in all cases.
88  */
89 int co_get_costs_exec_freq(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
90
91 /**
92  * All costs equal 1. Using this will reduce the _number_ of copies.
93  * @param co   The copy opt object.
94  * @return Must be >= 0 in all cases.
95  */
96 int co_get_costs_all_one(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
97
98 /**
99  * Statistics over a copy optimization module.
100  */
101 typedef struct {
102         ulong64 aff_edges;            /**< number of affinity edges. */
103         ulong64 aff_nodes;            /**< number of nodes with incident affinity edges. */
104         ulong64 aff_int;              /**< number of affinity edges whose nodes also interfere. */
105         ulong64 inevit_costs;         /**< costs which cannot be evited (due to interfering affinities). */
106         ulong64 max_costs;            /**< all costs of the affinities. */
107         ulong64 costs;                /**< The costs of the current coloring. */
108         ulong64 unsatisfied_edges;    /**< The number of unequally colored affinity edges. */
109 } co_complete_stats_t;
110
111 /**
112  * Collect statistics of a copy optimization module.
113  * @param co    The copy optimization environment.
114  * @param stat  Where to put the stats.
115  * @note  This requires the graph info to be computed.
116  */
117 void co_complete_stats(const copy_opt_t *co, co_complete_stats_t *stat);
118
119
120 /**
121  * Build internal optimization units structure
122  */
123 void co_build_ou_structure(copy_opt_t *co);
124
125 /**
126  * Frees the space used by the opt unit representation.
127  * Does NOT free the whole copyopt structure
128  */
129 void co_free_ou_structure(copy_opt_t *co);
130
131 /**
132  * Solves the problem using a heuristic approach
133  * Uses the OU data structure
134  */
135 int co_solve_heuristic(copy_opt_t *co);
136
137 /**
138  * Apply Park/Moon coalescing to the graph.
139  * @param co The copy optimization data structure.
140  */
141 void co_solve_park_moon(copy_opt_t *co);
142
143 /**
144  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach.
145  * Uses the OU and the GRAPH data structure.
146  */
147 int co_solve_heuristic_new(copy_opt_t *co);
148
149 /**
150  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach implemented in Java.
151  * This function needs a JVM which is started to call the Java module.
152  * Uses the GRAPH data structure.
153  */
154 int co_solve_heuristic_java(copy_opt_t *co);
155
156 /**
157  * This is the pure C implementation of co_solve_heuristic_java().
158  */
159 int co_solve_heuristic_mst(copy_opt_t *co);
160
161 /**
162  * Returns the maximal costs possible, i.e. the costs if all
163  * pairs would be assigned different registers.
164  * Uses the OU data structure
165  */
166 int co_get_max_copy_costs(const copy_opt_t *co);
167
168 /**
169  * Returns the inevitable costs, i.e. the costs of
170  * all copy pairs which interfere.
171  * Uses the OU data structure
172  */
173 int co_get_inevit_copy_costs(const copy_opt_t *co);
174
175 /**
176  * Returns the current costs the copies are causing.
177  * The result includes inevitable costs and the costs
178  * of the copies regarding the current register allocation
179  * Uses the OU data structure
180  */
181 int co_get_copy_costs(const copy_opt_t *co);
182
183 /**
184  * Returns a lower bound for the costs of copies in this ou.
185  * The result includes inevitable costs and the costs of a
186  * minimal costs caused by the nodes of the ou.
187  * Uses the OU data structure
188  */
189 int co_get_lower_bound(const copy_opt_t *co);
190
191 /**
192  * Dump the interference graph according to the Appel/George coalescing contest file format.
193  * See: http://www.cs.princeton.edu/~appel/coalesce/format.html
194  * @note Requires graph structure.
195  * @param co The copy opt object.
196  * @param f  A file to dump to.
197  */
198 void co_dump_appel_graph(const copy_opt_t *co, FILE *f);
199
200 /**
201  * Dumps the IFG of the program splitting after each instruction in the Appel format.
202  * @param co The copy opt object.
203  * @param f  The file to dump to.
204  */
205 void co_dump_appel_graph_cliques(const copy_opt_t *co, FILE *f);
206 /**
207  * Dump the interference graph with the affinity edges and the coloring.
208  * @param co    The copy opt structure.
209  * @param f     The file to dump to.
210  * @param flags The dump flags (see enum above).
211  */
212 void co_dump_ifg_dot(const copy_opt_t *co, FILE *f, unsigned flags);
213
214 /**
215  * Constructs another internal representation of the affinity edges
216  */
217 void co_build_graph_structure(copy_opt_t *co);
218
219 /**
220  * Frees the space used by the graph representation.
221  * Does NOT free the whole copyopt structure
222  */
223 void co_free_graph_structure(copy_opt_t *co);
224
225 /**
226  * Solves the problem using mixed integer programming
227  * @returns 1 iff solution state was optimal
228  * NYI
229  */
230 int co_solve_ilp1(copy_opt_t *co, double time_limit);
231
232 /**
233  * Solves the problem using mixed integer programming
234  * @returns 1 iff solution state was optimal
235  * Uses the OU and the GRAPH data structure
236  * Dependency of the OU structure can be removed
237  */
238 int co_solve_ilp2(copy_opt_t *co);
239
240 /**
241  * Checks if a node is optimizable, viz has something to do with coalescing.
242  * Uses the GRAPH data structure
243  */
244 int co_gs_is_optimizable(copy_opt_t *co, ir_node *irn);
245
246 #endif /* _BECOPYOPT_H */