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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 "irnode.h"
38 #include "bechordal.h"
39
40 /**
41  * Flags for dumping the IFG.
42  */
43 enum {
44         CO_IFG_DUMP_COLORS = 1, /**< Dump the graph colored. */
45         CO_IFG_DUMP_LABELS = 2, /**< Dump node/edge labels. */
46         CO_IFG_DUMP_SHAPE  = 4, /**< Give constrained nodes special shapes. */
47         CO_IFG_DUMP_CONSTR = 8  /**< Dump the node constraints in the label. */
48 };
49
50 /**
51  * Algorithms.
52  */
53 enum {
54         CO_ALGO_NONE,
55         CO_ALGO_HEUR,
56         CO_ALGO_HEUR2,
57         CO_ALGO_HEUR3,
58         CO_ALGO_HEUR4,
59         CO_ALGO_ILP,
60         CO_ALGO_LAST
61 };
62
63 /** The driver for copy minimization. */
64 void co_driver(be_chordal_env_t *cenv);
65
66 typedef struct _copy_opt_t copy_opt_t;
67
68 typedef int(*cost_fct_t)(const copy_opt_t *, ir_node *, ir_node *, int);
69
70 /** A coalescing algorithm. */
71 typedef int (co_algo_t)(copy_opt_t *);
72
73 /**
74  * Generate the problem. Collect all information and optimizable nodes.
75  */
76 copy_opt_t *new_copy_opt(be_chordal_env_t *chordal_env, cost_fct_t get_costs);
77
78 /**
79  * Free the space used...
80  */
81 void free_copy_opt(copy_opt_t *co);
82
83 /**
84  * Checks if a node is optimizable, viz. has something to do with coalescing
85  * @param arch The architecture environment
86  * @param irn  The irn to check
87  */
88 int co_is_optimizable_root(const copy_opt_t *co, ir_node *irn);
89
90 /**
91  * Checks if the irn is a non-interfering argument of a node which 'is_optimizable'
92  */
93 int co_is_optimizable_arg(const copy_opt_t *co, ir_node *irn);
94
95 /**
96  * Computes the costs of a copy according to loop depth
97  * @param co   The copy opt object.
98  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
99  * @return Must be >= 0 in all cases.
100  */
101 int co_get_costs_loop_depth(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
102
103 /**
104  * Computes the costs of a copy according to execution frequency
105  * @param co   The copy opt object.
106  * @param pos   the argument position of arg in the root arguments
107  * @return Must be >= 0 in all cases.
108  */
109 int co_get_costs_exec_freq(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
110
111 /**
112  * All costs equal 1. Using this will reduce the _number_ of copies.
113  * @param co   The copy opt object.
114  * @return Must be >= 0 in all cases.
115  */
116 int co_get_costs_all_one(const copy_opt_t *co, ir_node *root, ir_node* arg, int pos);
117
118 /**
119  * Statistics over a copy optimization module.
120  */
121 typedef struct {
122         ulong64 aff_edges;            /**< number of affinity edges. */
123         ulong64 aff_nodes;            /**< number of nodes with incident affinity edges. */
124         ulong64 aff_int;              /**< number of affinity edges whose nodes also interfere. */
125         ulong64 inevit_costs;         /**< costs which cannot be evited (due to interfering affinities). */
126         ulong64 max_costs;            /**< all costs of the affinities. */
127         ulong64 costs;                /**< The costs of the current coloring. */
128         ulong64 unsatisfied_edges;    /**< The number of unequally colored affinity edges. */
129 } co_complete_stats_t;
130
131 /**
132  * Collect statistics of a copy optimization module.
133  * @param co    The copy optimization environment.
134  * @param stat  Where to put the stats.
135  * @note  This requires the graph info to be computed.
136  */
137 void co_complete_stats(const copy_opt_t *co, co_complete_stats_t *stat);
138
139
140 /**
141  * Build internal optimization units structure
142  */
143 void co_build_ou_structure(copy_opt_t *co);
144
145 /**
146  * Frees the space used by the opt unit representation.
147  * Does NOT free the whole copyopt structure
148  */
149 void co_free_ou_structure(copy_opt_t *co);
150
151 /**
152  * Solves the problem using a heuristic approach
153  * Uses the OU data structure
154  */
155 int co_solve_heuristic(copy_opt_t *co);
156
157 /**
158  * Apply Park/Moon coalescing to the graph.
159  * @param co The copy optimization data structure.
160  */
161 void co_solve_park_moon(copy_opt_t *co);
162
163 /**
164  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach.
165  * Uses the OU and the GRAPH data structure.
166  */
167 int co_solve_heuristic_new(copy_opt_t *co);
168
169 /**
170  * Solves the copy minimization problem using another heuristic approach implemented in Java.
171  * This function needs a JVM which is started to call the Java module.
172  * Uses the GRAPH data structure.
173  */
174 int co_solve_heuristic_java(copy_opt_t *co);
175
176 /**
177  * This is the pure C implementation of co_solve_heuristic_java().
178  */
179 int co_solve_heuristic_mst(copy_opt_t *co);
180
181 /**
182  * Returns the maximal costs possible, i.e. the costs if all
183  * pairs would be assigned different registers.
184  * Uses the OU data structure
185  */
186 int co_get_max_copy_costs(const copy_opt_t *co);
187
188 /**
189  * Returns the inevitable costs, i.e. the costs of
190  * all copy pairs which interfere.
191  * Uses the OU data structure
192  */
193 int co_get_inevit_copy_costs(const copy_opt_t *co);
194
195 /**
196  * Returns the current costs the copies are causing.
197  * The result includes inevitable costs and the costs
198  * of the copies regarding the current register allocation
199  * Uses the OU data structure
200  */
201 int co_get_copy_costs(const copy_opt_t *co);
202
203 /**
204  * Returns a lower bound for the costs of copies in this ou.
205  * The result includes inevitable costs and the costs of a
206  * minimal costs caused by the nodes of the ou.
207  * Uses the OU data structure
208  */
209 int co_get_lower_bound(const copy_opt_t *co);
210
211 /**
212  * Dump the interference graph according to the Appel/George coalescing contest file format.
213  * See: http://www.cs.princeton.edu/~appel/coalesce/format.html
214  * @note Requires graph structure.
215  * @param co The copy opt object.
216  * @param f  A file to dump to.
217  */
218 void co_dump_appel_graph(const copy_opt_t *co, FILE *f);
219
220 /**
221  * Dumps the IFG of the program splitting after each instruction in the Appel format.
222  * @param co The copy opt object.
223  * @param f  The file to dump to.
224  */
225 void co_dump_appel_graph_cliques(const copy_opt_t *co, FILE *f);
226 /**
227  * Dump the interference graph with the affinity edges and the coloring.
228  * @param co    The copy opt structure.
229  * @param f     The file to dump to.
230  * @param flags The dump flags (see enum above).
231  */
232 void co_dump_ifg_dot(const copy_opt_t *co, FILE *f, unsigned flags);
233
234 /**
235  * Constructs another internal representation of the affinity edges
236  */
237 void co_build_graph_structure(copy_opt_t *co);
238
239 /**
240  * Frees the space used by the graph representation.
241  * Does NOT free the whole copyopt structure
242  */
243 void co_free_graph_structure(copy_opt_t *co);
244
245 /**
246  * Solves the problem using mixed integer programming
247  * @returns 1 iff solution state was optimal
248  * NYI
249  */
250 int co_solve_ilp1(copy_opt_t *co, double time_limit);
251
252 /**
253  * Solves the problem using mixed integer programming
254  * @returns 1 iff solution state was optimal
255  * Uses the OU and the GRAPH data structure
256  * Dependency of the OU structure can be removed
257  */
258 int co_solve_ilp2(copy_opt_t *co);
259
260 /**
261  * Checks if a node is optimizable, viz has something to do with coalescing.
262  * Uses the GRAPH data structure
263  */
264 int co_gs_is_optimizable(copy_opt_t *co, ir_node *irn);
265
266 #endif /* FIRM_BE_BECOPYOPT_H */