8200b8f658e9df3bf904eef3c3182ca6e63927b5
[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_ILP,
39         CO_ALGO_LAST
40 };
41
42 /** The driver for copy minimization. */
43 void co_driver(be_chordal_env_t *cenv);
44
45 typedef struct _copy_opt_t copy_opt_t;
46
47 typedef int(*cost_fct_t)(const copy_opt_t *, ir_node*, ir_node*, int);
48
49 /** A coalescing algorithm. */
50 typedef int (co_algo_t)(copy_opt_t *);
51
52 /**
53  * Generate the problem. Collect all information and optimizable nodes.
54  */
55 copy_opt_t *new_copy_opt(be_chordal_env_t *chordal_env, cost_fct_t get_costs);
56
57 /**
58  * Free the space used...
59  */
60 void free_copy_opt(copy_opt_t *co);
61
62 /**
63  * Checks if a node is optimizable, viz. has something to do with coalescing
64  * @param arch The architecture environment
65  * @param irn  The irn to check
66  */
67 int co_is_optimizable_root(const copy_opt_t *co, ir_node *irn);
68
69 /**
70  * Checks if the irn is a non-interfering argument of a node which 'is_optimizable'
71  */
72 int co_is_optimizable_arg(const copy_opt_t *co, ir_node *irn);
73
74 /**
75  * Computes the costs of a copy according to loop depth
76  * @param co   The copy opt object.
77  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
78  * @return Must be >= 0 in all cases.
79  */
80 int co_get_costs_loop_depth(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
81
82 /**
83  * Computes the costs of a copy according to execution frequency
84  * @param co   The copy opt object.
85  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
86  * @return Must be >= 0 in all cases.
87  */
88 int co_get_costs_exec_freq(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
89
90 /**
91  * All costs equal 1. Using this will reduce the _number_ of copies.
92  * @param co   The copy opt object.
93  * @return Must be >= 0 in all cases.
94  */
95 int co_get_costs_all_one(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
96
97 /**
98  * Statistics over a copy optimization module.
99  */
100 typedef struct {
101         ulong64 aff_edges;            /**< number of affinity edges. */
102         ulong64 aff_nodes;            /**< number of nodes with incident affinity edges. */
103         ulong64 aff_int;              /**< number of affinity edges whose nodes also interfere. */
104         ulong64 inevit_costs;         /**< costs which cannot be evited (due to interfering affinities). */
105         ulong64 max_costs;            /**< all costs of the affinities. */
106         ulong64 costs;                /**< The costs of the current coloring. */
107         ulong64 unsatisfied_edges;    /**< The number of unequally colored affinity edges. */
108 } co_complete_stats_t;
109
110 /**
111  * Collect statistics of a copy optimization module.
112  * @param co    The copy optimization environment.
113  * @param stat  Where to put the stats.
114  * @note  This requires the graph info to be computed.
115  */
116 void co_complete_stats(const copy_opt_t *co, co_complete_stats_t *stat);
117
118
119 /**
120  * Build internal optimization units structure
121  */
122 void co_build_ou_structure(copy_opt_t *co);
123
124 /**
125  * Frees the space used by the opt unit representation.
126  * Does NOT free the whole copyopt structure
127  */
128 void co_free_ou_structure(copy_opt_t *co);
129
130 /**
131  * Solves the problem using a heuristic approach
132  * Uses the OU data structure
133  */
134 int co_solve_heuristic(copy_opt_t *co);
135
136 /**
137  * Apply Park/Moon coalescing to the graph.
138  * @param co The copy optimization data structure.
139  */
140 void co_solve_park_moon(copy_opt_t *co);
141
142 /**
143  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach.
144  * Uses the OU and the GRAPH data structure.
145  */
146 int  co_solve_heuristic_new(copy_opt_t *co);
147
148 /**
149  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach implemented in Java.
150  * This function needs a JVM which is started to call the Java module.
151  * Uses the GRAPH data structure.
152  */
153 int co_solve_heuristic_java(copy_opt_t *co);
154
155 /**
156  * Returns the maximal costs possible, i.e. the costs if all
157  * pairs would be assigned different registers.
158  * Uses the OU data structure
159  */
160 int co_get_max_copy_costs(const copy_opt_t *co);
161
162 /**
163  * Returns the inevitable costs, i.e. the costs of
164  * all copy pairs which interfere.
165  * Uses the OU data structure
166  */
167 int co_get_inevit_copy_costs(const copy_opt_t *co);
168
169 /**
170  * Returns the current costs the copies are causing.
171  * The result includes inevitable costs and the costs
172  * of the copies regarding the current register allocation
173  * Uses the OU data structure
174  */
175 int co_get_copy_costs(const copy_opt_t *co);
176
177 /**
178  * Returns a lower bound for the costs of copies in this ou.
179  * The result includes inevitable costs and the costs of a
180  * minimal costs caused by the nodes of the ou.
181  * Uses the OU data structure
182  */
183 int co_get_lower_bound(const copy_opt_t *co);
184
185 /**
186  * Dump the interference graph according to the Appel/George coalescing contest file format.
187  * See: http://www.cs.princeton.edu/~appel/coalesce/format.html
188  * @note Requires graph structure.
189  * @param co The copy opt object.
190  * @param f  A file to dump to.
191  */
192 void co_dump_appel_graph(const copy_opt_t *co, FILE *f);
193
194 /**
195  * Dumps the IFG of the program splitting after each instruction in the Appel format.
196  * @param co The copy opt object.
197  * @param f  The file to dump to.
198  */
199 void co_dump_appel_graph_cliques(const copy_opt_t *co, FILE *f);
200 /**
201  * Dump the interference graph with the affinity edges and the coloring.
202  * @param co    The copy opt structure.
203  * @param f     The file to dump to.
204  * @param flags The dump flags (see enum above).
205  */
206 void co_dump_ifg_dot(const copy_opt_t *co, FILE *f, unsigned flags);
207
208 /**
209  * Constructs another internal representation of the affinity edges
210  */
211 void co_build_graph_structure(copy_opt_t *co);
212
213 /**
214  * Frees the space used by the graph representation.
215  * Does NOT free the whole copyopt structure
216  */
217 void co_free_graph_structure(copy_opt_t *co);
218
219 /**
220  * Solves the problem using mixed integer programming
221  * @returns 1 iff solution state was optimal
222  * NYI
223  */
224 int co_solve_ilp1(copy_opt_t *co, double time_limit);
225
226 /**
227  * Solves the problem using mixed integer programming
228  * @returns 1 iff solution state was optimal
229  * Uses the OU and the GRAPH data structure
230  * Dependency of the OU structure can be removed
231  */
232 int co_solve_ilp2(copy_opt_t *co);
233
234 /**
235  * Checks if a node is optimizable, viz has something to do with coalescing.
236  * Uses the GRAPH data structure
237  */
238 int co_gs_is_optimizable(copy_opt_t *co, ir_node *irn);
239
240 #endif /* _BECOPYOPT_H */