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[libfirm] / ir / be / becopyopt.h
1 /*
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3  *
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17  * PURPOSE.
18  */
19
20 /**
21  * @file
22  * @brief       Copy minimization driver.
23  * @author      Daniel Grund
24  * @date        11.04.2005
25  * @version     $Id$
26  *
27  * Main file for the optimization reducing the copies needed for:
28  * - Phi coalescing
29  * - Register-constrained nodes
30  * - Two-address code instructions
31  */
32 #ifndef FIRM_BE_BECOPYOPT_H
33 #define FIRM_BE_BECOPYOPT_H
34
35 #include <stdio.h>
36
37 #include "firm_types.h"
38 #include "bechordal.h"
39 #include "beutil.h"
40
41 /**
42  * Flags for dumping the IFG.
43  */
44 enum {
45         CO_IFG_DUMP_COLORS = 1, /**< Dump the graph colored. */
46         CO_IFG_DUMP_LABELS = 2, /**< Dump node/edge labels. */
47         CO_IFG_DUMP_SHAPE  = 4, /**< Give constrained nodes special shapes. */
48         CO_IFG_DUMP_CONSTR = 8  /**< Dump the node constraints in the label. */
49 };
50
51 /**
52  * Algorithms.
53  */
54 enum {
55         CO_ALGO_NONE,
56         CO_ALGO_HEUR,
57         CO_ALGO_HEUR2,
58         CO_ALGO_HEUR4,
59         CO_ALGO_ILP,
60 #ifdef FIRM_KAPS
61         CO_ALGO_PBQP,
62 #endif
63         CO_ALGO_LAST
64 };
65
66 /** The driver for copy minimization. */
67 void co_driver(be_chordal_env_t *cenv);
68
69 typedef struct _copy_opt_t copy_opt_t;
70
71 typedef int(*cost_fct_t)(const copy_opt_t *, ir_node *, ir_node *, int);
72
73 /** A coalescing algorithm. */
74 typedef int (co_algo_t)(copy_opt_t *);
75
76 /**
77  * Generate the problem. Collect all information and optimizable nodes.
78  */
79 copy_opt_t *new_copy_opt(be_chordal_env_t *chordal_env, cost_fct_t get_costs);
80
81 /**
82  * Free the space used...
83  */
84 void free_copy_opt(copy_opt_t *co);
85
86 /**
87  * Computes the costs of a copy according to loop depth
88  * @param co   The copy opt object.
89  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
90  * @return Must be >= 0 in all cases.
91  */
92 int co_get_costs_loop_depth(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
93
94 /**
95  * Computes the costs of a copy according to execution frequency
96  * @param co   The copy opt object.
97  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
98  * @return Must be >= 0 in all cases.
99  */
100 int co_get_costs_exec_freq(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
101
102 /**
103  * All costs equal 1. Using this will reduce the _number_ of copies.
104  * @param co   The copy opt object.
105  * @return Must be >= 0 in all cases.
106  */
107 int co_get_costs_all_one(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
108
109 /**
110  * Statistics over a copy optimization module.
111  */
112 typedef struct {
113         ulong64 aff_edges;            /**< number of affinity edges. */
114         ulong64 aff_nodes;            /**< number of nodes with incident affinity edges. */
115         ulong64 aff_int;              /**< number of affinity edges whose nodes also interfere. */
116         ulong64 inevit_costs;         /**< costs which cannot be evited (due to interfering affinities). */
117         ulong64 max_costs;            /**< all costs of the affinities. */
118         ulong64 costs;                /**< The costs of the current coloring. */
119         ulong64 unsatisfied_edges;    /**< The number of unequally colored affinity edges. */
120 } co_complete_stats_t;
121
122 /**
123  * Collect statistics of a copy optimization module.
124  * @param co    The copy optimization environment.
125  * @param stat  Where to put the stats.
126  * @note  This requires the graph info to be computed.
127  */
128 void co_complete_stats(const copy_opt_t *co, co_complete_stats_t *stat);
129
130
131 /**
132  * Build internal optimization units structure
133  */
134 void co_build_ou_structure(copy_opt_t *co);
135
136 /**
137  * Frees the space used by the opt unit representation.
138  * Does NOT free the whole copyopt structure
139  */
140 void co_free_ou_structure(copy_opt_t *co);
141
142 /**
143  * Solves the problem using a heuristic approach
144  * Uses the OU data structure
145  */
146 int co_solve_heuristic(copy_opt_t *co);
147
148 /**
149  * Apply Park/Moon coalescing to the graph.
150  * @param co The copy optimization data structure.
151  */
152 void co_solve_park_moon(copy_opt_t *co);
153
154 /**
155  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach.
156  * Uses the OU and the GRAPH data structure.
157  */
158 int co_solve_heuristic_new(copy_opt_t *co);
159
160 /**
161  * This is the pure C implementation of co_solve_heuristic_java().
162  */
163 int co_solve_heuristic_mst(copy_opt_t *co);
164
165 /**
166  * Returns the maximal costs possible, i.e. the costs if all
167  * pairs would be assigned different registers.
168  * Uses the OU data structure
169  */
170 int co_get_max_copy_costs(const copy_opt_t *co);
171
172 /**
173  * Returns the inevitable costs, i.e. the costs of
174  * all copy pairs which interfere.
175  * Uses the OU data structure
176  */
177 int co_get_inevit_copy_costs(const copy_opt_t *co);
178
179 /**
180  * Returns the current costs the copies are causing.
181  * The result includes inevitable costs and the costs
182  * of the copies regarding the current register allocation
183  * Uses the OU data structure
184  */
185 int co_get_copy_costs(const copy_opt_t *co);
186
187 /**
188  * Returns a lower bound for the costs of copies in this ou.
189  * The result includes inevitable costs and the costs of a
190  * minimal costs caused by the nodes of the ou.
191  * Uses the OU data structure
192  */
193 int co_get_lower_bound(const copy_opt_t *co);
194
195 /**
196  * Dump the interference graph according to the Appel/George coalescing contest file format.
197  * See: http://www.cs.princeton.edu/~appel/coalesce/format.html
198  * @note Requires graph structure.
199  * @param co The copy opt object.
200  * @param f  A file to dump to.
201  */
202 void co_dump_appel_graph(const copy_opt_t *co, FILE *f);
203
204 /**
205  * Dumps the IFG of the program splitting after each instruction in the Appel format.
206  * @param co The copy opt object.
207  * @param f  The file to dump to.
208  */
209 void co_dump_appel_graph_cliques(const copy_opt_t *co, FILE *f);
210 /**
211  * Dump the interference graph with the affinity edges and the coloring.
212  * @param co    The copy opt structure.
213  * @param f     The file to dump to.
214  * @param flags The dump flags (see enum above).
215  */
216 void co_dump_ifg_dot(const copy_opt_t *co, FILE *f, unsigned flags);
217
218 /**
219  * Constructs another internal representation of the affinity edges
220  */
221 void co_build_graph_structure(copy_opt_t *co);
222
223 /**
224  * Frees the space used by the graph representation.
225  * Does NOT free the whole copyopt structure
226  */
227 void co_free_graph_structure(copy_opt_t *co);
228
229 /**
230  * Solves the problem using mixed integer programming
231  * @returns 1 iff solution state was optimal
232  * NYI
233  */
234 int co_solve_ilp1(copy_opt_t *co, double time_limit);
235
236 /**
237  * Solves the problem using mixed integer programming
238  * @returns 1 iff solution state was optimal
239  * Uses the OU and the GRAPH data structure
240  * Dependency of the OU structure can be removed
241  */
242 int co_solve_ilp2(copy_opt_t *co);
243
244 int co_solve_heuristic_pbqp(copy_opt_t *co);
245
246 /**
247  * Checks if a node is optimizable, viz has something to do with coalescing.
248  * Uses the GRAPH data structure
249  */
250 int co_gs_is_optimizable(copy_opt_t *co, ir_node *irn);
251
252 #endif /* FIRM_BE_BECOPYOPT_H */