added additional cut inequalities for multi-col-usage.
[libfirm] / ir / be / belistsched.c
1 /**
2  * Scheduling algorithms.
3  * Just a simple list scheduling algorithm is here.
4  * @date 20.10.2004
5  * @author Sebastian Hack
6  */
7 #ifdef HAVE_CONFIG_H
8 #include "config.h"
9 #endif
10
11 #include <stdio.h>
12 #include <stdarg.h>
13 #include <string.h>
14
15 #include "fourcc.h"
16 #include "obst.h"
17 #include "irouts.h"
18 #include "irgwalk.h"
19 #include "irnode_t.h"
20 #include "irmode_t.h"
21 #include "list.h"
22 #include "iterator.h"
23 #include "irdump.h"
24 #include "irprintf_t.h"
25 #include "debug.h"
26
27 #include "besched_t.h"
28 #include "beutil.h"
29 #include "belistsched.h"
30
31 /**
32  * Scheduling environment for the whole graph.
33  */
34 typedef struct _sched_env_t {
35     const ir_graph *irg;                        /**< The graph to schedule. */
36     const list_sched_selector_t *selector;                /**< The node selector. */
37     void *selector_env;                         /**< A pointer to give to the selector. */
38 } sched_env_t;
39
40 static ir_node *trivial_select(void *env, void *block_env, const struct list_head *sched_head,
41                 int curr_time, pset *ready_set)
42 {
43     ir_node *res = pset_first(ready_set);
44     pset_break(ready_set);
45     return res;
46 }
47
48 static const list_sched_selector_t trivial_selector_struct = {
49         NULL,
50         NULL,
51         trivial_select,
52         NULL,
53         NULL
54 };
55
56 const list_sched_selector_t *trivial_selector = &trivial_selector_struct;
57
58 static void list_sched_block(ir_node *block, void *env_ptr);
59
60 void list_sched(ir_graph *irg, const list_sched_selector_t *selector)
61 {
62     sched_env_t env;
63
64     memset(&env, 0, sizeof(env));
65     env.selector = selector;
66     env.selector_env = selector->init_graph ? selector->init_graph(irg) : NULL;
67     env.irg = irg;
68
69     /* Normalize proj nodes. */
70     normalize_proj_nodes(irg);
71
72     /* Compute the outs */
73     if(get_irg_outs_state(irg) != outs_consistent)
74         compute_outs(irg);
75
76     /* Dump the graph. */
77     //dump_ir_block_graph(irg, "-before-sched");
78
79     /* Schedule each single block. */
80     irg_block_walk_graph(irg, list_sched_block, NULL, &env);
81
82                 if(selector->finish_graph)
83                         selector->finish_graph(env.selector_env, irg);
84 }
85
86
87 /**
88  * Environment for a block scheduler.
89  */
90 typedef struct _block_sched_env_t {
91     int curr_time;
92     pset *ready_set;
93     pset *already_scheduled;
94     ir_node *block;
95                 firm_dbg_module_t *dbg;
96 } block_sched_env_t;
97
98
99
100
101 /**
102  * Try to put a node in the ready set.
103  * @param env The block scheduler environment.
104  * @param irn The node to make ready.
105  * @return 1, if the node could be made ready, 0 else.
106  */
107 static INLINE int make_ready(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
108 {
109     int i, n;
110
111     /* Blocks cannot be scheduled. */
112     if(is_Block(irn))
113         return 0;
114
115     /*
116      * Check, if the given ir node is in a different block as the
117      * currently scheduled one. If that is so, don't make the node ready.
118      */
119     if(env->block != get_nodes_block(irn))
120         return 0;
121
122     for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
123         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
124
125         /* If the operand is local to the scheduled block and not yet
126          * scheduled, this nodes cannot be made ready, so exit. */
127         if(!pset_find_ptr(env->already_scheduled, op) && get_nodes_block(op) == env->block)
128             return 0;
129     }
130
131     DBG((env->dbg, LEVEL_2, "\tmaking ready: %+F\n", irn));
132     pset_insert_ptr(env->ready_set, irn);
133
134     return 1;
135 }
136
137 /**
138  * Check, if a node is ready in a block schedule.
139  * @param env The block schedule environment.
140  * @param irn The node to check for.
141  * @return 1 if the node was ready, 0 if not.
142  */
143 #define is_ready(env,irn) \
144   (pset_find_ptr((env)->ready_set, irn) != NULL)
145
146 /**
147  * Check, if a node has already been schedules.
148  * @param env The block schedule environment.
149  * @param irn The node to check for.
150  * @return 1 if the node was already scheduled, 0 if not.
151  */
152 #define is_scheduled(env,irn) \
153   (pset_find_ptr((env)->already_scheduled, irn) != NULL)
154
155 /**
156  * Try, to make all users of a node ready.
157  * In fact, a usage node can only be made ready, if all its operands
158  * have already been scheduled yet. This is checked my make_ready().
159  * @param env The block schedule environment.
160  * @param irn The node, which usages (successors) are to be made ready.
161  */
162 static INLINE void make_users_ready(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
163 {
164     int i, n;
165
166     for(i = 0, n = get_irn_n_outs(irn); i < n; ++i) {
167         ir_node *user = get_irn_out(irn, i);
168                                 if(!is_Phi(user))
169                                         make_ready(env, user);
170     }
171 }
172
173 /**
174  * Compare to nodes using pointer equality.
175  * @param p1 Node one.
176  * @param p2 Node two.
177  * @return 0 if they are identical.
178  */
179 static int node_cmp_func(const void *p1, const void *p2)
180 {
181     return p1 != p2;
182 }
183
184 /**
185  * Append an instruction to a schedule.
186  * @param env The block scheduleing environment.
187  * @param irn The node to add to the schedule.
188  * @return The given node.
189  */
190 static ir_node *add_to_sched(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
191 {
192     /* If the node consumes/produces data, it is appended to the schedule
193      * list, otherwise, it is not put into the list */
194     if(to_appear_in_schedule(irn)) {
195         sched_info_t *info = get_irn_sched_info(irn);
196         INIT_LIST_HEAD(&info->list);
197         info->scheduled = 1;
198         sched_add_before(env->block, irn);
199
200         DBG((env->dbg, LEVEL_2, "\tadding %+F\n", irn));
201     }
202
203     /* Insert the node in the set of all already scheduled nodes. */
204     pset_insert_ptr(env->already_scheduled, irn);
205
206     /* Remove the node from the ready set */
207     if(pset_find_ptr(env->ready_set, irn))
208         pset_remove_ptr(env->ready_set, irn);
209
210     return irn;
211 }
212
213
214 /**
215  * Add the proj nodes of a tuple-mode irn to the schedule immediately
216  * after the tuple-moded irn. By pinning the projs after the irn, no
217  * other nodes can create a new lifetime between the tuple-moded irn and
218  * one of its projs. This should render a realistic image of a
219  * tuple-moded irn, which in fact models a node which defines multiple
220  * values.
221  *
222  * @param irn The tuple-moded irn.
223  * @param list The schedule list to append all the projs.
224  * @param time The time step to which the irn and all its projs are
225  * related to.
226  * @param obst The obstack the scheduling data structures shall be
227  * created upon.
228  * @param ready_set The ready set of the list scheduler.
229  * @param already_scheduled A set containing all nodes already
230  * scheduled.
231  */
232 static void add_tuple_projs(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
233 {
234     int i, n;
235     assert(get_irn_mode(irn) == mode_T && "Mode of node must be tuple");
236
237     for(i = 0, n = get_irn_n_outs(irn); i < n; ++i) {
238         ir_node *out = get_irn_out(irn, i);
239
240         assert(is_Proj(out) && "successor of a modeT node must be a proj");
241
242         if(get_irn_mode(out) == mode_T)
243             add_tuple_projs(env, out);
244         else {
245             add_to_sched(env, out);
246             make_users_ready(env, out);
247         }
248     }
249 }
250
251 /**
252  * Perform list scheduling on a block.
253  *
254  * Note, that the caller must compute a linked list of nodes in the block
255  * using the link field before calling this function.
256  *
257  * Also the outs must have been computed.
258  *
259  * @param block The block node.
260  * @param env Schedulting environment.
261  */
262 static void list_sched_block(ir_node *block, void *env_ptr)
263 {
264         void *block_env = NULL;
265         sched_env_t *env = env_ptr;
266         block_sched_env_t be;
267         const list_sched_selector_t *selector = env->selector;
268
269         ir_node *irn;
270         int i, n, j, m;
271         int phi_seen = 0;
272         sched_info_t *info = get_irn_sched_info(block);
273
274         /* Initialize the block's list head that will hold the schedule. */
275         INIT_LIST_HEAD(&info->list);
276
277         /* Initialize the block scheduling environment */
278         be.dbg = firm_dbg_register("firm.be.sched");
279         be.block = block;
280         be.curr_time = 0;
281         be.ready_set = new_pset(node_cmp_func, get_irn_n_outs(block));
282         be.already_scheduled = new_pset(node_cmp_func, get_irn_n_outs(block));
283
284   firm_dbg_set_mask(be.dbg, 0);
285
286         if(selector->init_block)
287                 block_env = selector->init_block(env->selector_env, block);
288
289         DBG((be.dbg, LEVEL_1, "scheduling %+F\n", block));
290
291         /* Then one can add all nodes are ready to the set. */
292         for(i = 0, n = get_irn_n_outs(block); i < n; ++i) {
293                 ir_node *irn = get_irn_out(block, i);
294
295                 /* Skip the end node because of keepalive edges. */
296                 if(get_irn_opcode(irn) == iro_End)
297                         continue;
298
299                 /* Phi functions are scheduled immediately, since they only transfer
300                  * data flow from the predecessors to this block. */
301                 if(is_Phi(irn)) {
302                         add_to_sched(&be, irn);
303                         make_users_ready(&be, irn);
304                         phi_seen = 1;
305                 }
306
307                 /* Other nodes must have all operands in other blocks to be made
308                  * ready */
309                 else {
310                         bool ready = true;
311
312                         /* Check, if the operands of a node are not local to this block */
313                         for(j = 0, m = get_irn_arity(irn); j < m; ++j) {
314                                 ir_node *operand = get_irn_n(irn, j);
315
316                                 if(get_nodes_block(operand) == block) {
317                                         ready = false;
318                                         break;
319                                 }
320                         }
321
322                         /* Make the node ready, if all operands live in a foreign block */
323                         if(ready) {
324                                 DBG((be.dbg, LEVEL_2, "\timmediately ready: %+F\n", irn));
325                                 make_ready(&be, irn);
326                         }
327                 }
328         }
329
330         /* Increase the time, if some phi functions have been scheduled */
331         be.curr_time += phi_seen;
332
333         while(pset_count(be.ready_set) > 0) {
334                 // DBG((be.dbg, LEVEL_2, "\tready set: %*n\n", pset_iterator, be.ready_set));
335
336                 /* select a node to be scheduled and check if it was ready */
337                 irn = selector->select(env->selector_env, block_env, &info->list, be.curr_time, be.ready_set);
338
339                 DBG((be.dbg, LEVEL_3, "\tpicked node %+F\n", irn));
340
341                 /* Add the node to the schedule. */
342                 add_to_sched(&be, irn);
343
344                 if(get_irn_mode(irn) == mode_T)
345                         add_tuple_projs(&be, irn);
346                 else
347                         make_users_ready(&be, irn);
348
349                 /* Increase the time step. */
350                 be.curr_time += 1;
351
352                 /* remove the scheduled node from the ready list. */
353                 if(pset_find_ptr(be.ready_set, irn))
354                         pset_remove_ptr(be.ready_set, irn);
355         }
356
357         if(selector->finish_block)
358                 selector->finish_block(env->selector_env, block_env, block);
359
360         del_pset(be.ready_set);
361         del_pset(be.already_scheduled);
362 }