nsz Git - libfirm/blob - 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 #include <limits.h>
  15
  16 #include "fourcc.h"
  17 #include "obst.h"
  18 #include "list.h"
  19 #include "iterator.h"
  20
  21 #include "iredges_t.h"
  22 #include "irgwalk.h"
  23 #include "irnode_t.h"
  24 #include "irmode_t.h"
  25 #include "irdump.h"
  26 #include "irprintf_t.h"
  27 #include "debug.h"
  28
  29 #include "besched_t.h"
  30 #include "beutil.h"
  31 #include "belive_t.h"
  32 #include "belistsched.h"
  33 #include "bearch.h"
  34
  35 #define MAX(x,y) ((x) > (y) ? (x) : (y))
  36 #define MIN(x,y) ((x) < (y) ? (x) : (y))
  37
  38 /**
  39  * Scheduling environment for the whole graph.
  40  */
  41 typedef struct _sched_env_t {
  42     const ir_graph *irg;                        /**< The graph to schedule. */
  43     const list_sched_selector_t *selector;                /**< The node selector. */
  44     void *selector_env;                         /**< A pointer to give to the selector. */
  45 } sched_env_t;
  46
  47 #if 0
  48 /*
  49  * Ugly global variable for the compare function
  50  * since qsort(3) does not pass an extra pointer.
  51  */
  52 static ir_node *curr_bl = NULL;
  53
  54 static int cmp_usage(const void *a, const void *b)
  55 {
  56         struct trivial_sched_env *env;
  57         const ir_node *p = a;
  58         const ir_node *q = b;
  59         int res = 0;
  60
  61         res = is_live_end(env->curr_bl, a) - is_live_end(env->curr_bl, b);
  62
  63         /*
  64          * One of them is live at the end of the block.
  65          * Then, that one shall be scheduled at after the other
  66          */
  67         if(res != 0)
  68                 return res;
  69
  70
  71         return res;
  72 }
  73 #endif
  74
  75 static ir_node *trivial_select(void *env, void *block_env,
  76                 const struct list_head *sched_head,
  77                 int curr_time, pset *ready_set)
  78 {
  79         ir_node *res;
  80
  81 #if 0
  82         int i, n = pset_count(ready_set);
  83         ir_node *irn;
  84         ir_node **ready = alloca(n * sizeof(ready[0]));
  85
  86         for(irn = pset_first(ready_set); irn; irn = pset_next(ready_set))
  87                 ready[i++] = irn;
  88 #endif
  89
  90         res = pset_first(ready_set);
  91         pset_break(ready_set);
  92         return res;
  93 }
  94
  95 static const list_sched_selector_t trivial_selector_struct = {
  96         NULL,
  97         NULL,
  98         trivial_select,
  99         NULL,
 100         NULL
 101 };
 102
 103 const list_sched_selector_t *trivial_selector = &trivial_selector_struct;
 104
 105 typedef struct _usage_stats_t {
 106         ir_node *irn;
 107         struct _usage_stats_t *next;
 108         int max_hops;
 109         int uses_in_block;      /**< Number of uses inside the current block. */
 110         int already_consumed;   /**< Number of insns using this value already
 111                                                           scheduled. */
 112 } usage_stats_t;
 113
 114 typedef struct {
 115         struct obstack obst;
 116         usage_stats_t *root;
 117         pset *already_scheduled;
 118 } reg_pressure_selector_env_t;
 119
 120 static INLINE usage_stats_t *get_or_set_usage_stats(reg_pressure_selector_env_t *env, ir_node *irn)
 121 {
 122         usage_stats_t *us = get_irn_link(irn);
 123
 124         if(!us) {
 125                 us                   = obstack_alloc(&env->obst, sizeof(us[0]));
 126                 us->irn              = irn;
 127                 us->already_consumed = 0;
 128                 us->max_hops         = INT_MAX;
 129                 us->next             = env->root;
 130                 env->root            = us;
 131                 set_irn_link(irn, us);
 132         }
 133
 134         return us;
 135 }
 136
 137 static INLINE usage_stats_t *get_usage_stats(ir_node *irn)
 138 {
 139         usage_stats_t *us = get_irn_link(irn);
 140         assert(us && "This node must have usage stats");
 141         return us;
 142 }
 143
 144 static int max_hops_walker(ir_node *irn, ir_node *tgt, int depth, unsigned visited_nr)
 145 {
 146         int i, n;
 147         int res = 0;
 148
 149         if(irn != tgt) {
 150                 res = INT_MAX;
 151
 152                 for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 153                         ir_node *operand = get_irn_n(irn, i);
 154
 155                         if(get_irn_visited(operand) < visited_nr) {
 156                                 int tmp;
 157
 158                                 set_irn_visited(operand, visited_nr);
 159                                 tmp = max_hops_walker(operand, tgt, depth + 1, visited_nr);
 160                                 res = MAX(tmp, res);
 161                         }
 162                 }
 163         }
 164
 165         return res;
 166 }
 167
 168 static int compute_max_hops(reg_pressure_selector_env_t *env, ir_node *irn)
 169 {
 170         ir_node *bl   = get_nodes_block(irn);
 171         ir_graph *irg = get_irn_irg(bl);
 172         int res       = INT_MAX;
 173
 174         const ir_edge_t *edge;
 175
 176         foreach_out_edge(irn, edge) {
 177                 ir_node *user = get_edge_src_irn(edge);
 178
 179                 if(get_nodes_block(user) == bl && !pset_find_ptr(env->already_scheduled, user)) {
 180                         unsigned visited_nr = get_irg_visited(irg) + 1;
 181                         int max_hops;
 182
 183                         set_irg_visited(irg, visited_nr);
 184                         max_hops = max_hops_walker(user, irn, 0, visited_nr);
 185                         res = MAX(res, max_hops);
 186                 }
 187         }
 188
 189         return res;
 190 }
 191
 192 static void *reg_pressure_graph_init(const arch_isa_t *isa, ir_graph *irg)
 193 {
 194         irg_walk_graph(irg, firm_clear_link, NULL, NULL);
 195         return NULL;
 196 }
 197
 198 static void *reg_pressure_block_init(void *graph_env, ir_node *bl)
 199 {
 200         ir_node *irn;
 201         reg_pressure_selector_env_t *env = xmalloc(sizeof(env[0]));
 202
 203         obstack_init(&env->obst);
 204         env->root = NULL;
 205         env->already_scheduled = pset_new_ptr(32);
 206
 207         /*
 208          * Collect usage statistics.
 209          */
 210         sched_foreach(bl, irn) {
 211                 if(to_appear_in_schedule(irn)) {
 212                         int i, n;
 213
 214                         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 215                                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 216                                 if(to_appear_in_schedule(op)) {
 217                                         usage_stats_t *us = get_or_set_usage_stats(env, irn);
 218                                         if(is_live_end(bl, op))
 219                                                 us->uses_in_block = 99999;
 220                                         else
 221                                                 us->uses_in_block++;
 222                                 }
 223                         }
 224                 }
 225         }
 226
 227         return env;
 228 }
 229
 230 static void reg_pressure_block_free(void *graph_env, void *block_env, ir_node *bl)
 231 {
 232         reg_pressure_selector_env_t *env = block_env;
 233         usage_stats_t *us;
 234
 235         for(us = env->root; us; us = us->next)
 236                 set_irn_link(us->irn, NULL);
 237
 238         obstack_free(&env->obst, NULL);
 239         del_pset(env->already_scheduled);
 240         free(env);
 241 }
 242
 243 static INLINE int reg_pr_costs(reg_pressure_selector_env_t *env, ir_node *irn)
 244 {
 245         int i, n;
 246         int sum = 0;
 247
 248         for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 249                 ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 250
 251                 if(to_appear_in_schedule(op))
 252                         sum += compute_max_hops(env, op);
 253         }
 254
 255         return sum;
 256 }
 257
 258 ir_node *reg_pressure_select(void *graph_env, void *block_env,
 259                                                          const struct list_head *sched_head,
 260                                                          int curr_time, pset *ready_set)
 261 {
 262         reg_pressure_selector_env_t *env = block_env;
 263         ir_node *irn, *res     = NULL;
 264         int curr_cost          = INT_MAX;
 265
 266         assert(pset_count(ready_set) > 0);
 267
 268         for(irn = pset_first(ready_set); irn; irn = pset_next(ready_set)) {
 269                 int costs = reg_pr_costs(env, irn);
 270                 if(costs <= curr_cost) {
 271                         res       = irn;
 272                         curr_cost = costs;
 273                 }
 274         }
 275
 276         pset_insert_ptr(env->already_scheduled, res);
 277         return res;
 278 }
 279
 280 static const list_sched_selector_t reg_pressure_selector_struct = {
 281         reg_pressure_graph_init,
 282         reg_pressure_block_init,
 283         reg_pressure_select,
 284         reg_pressure_block_free,
 285         NULL
 286 };
 287
 288 const list_sched_selector_t *reg_pressure_selector = &reg_pressure_selector_struct;
 289
 290 static void list_sched_block(ir_node *block, void *env_ptr);
 291
 292 void list_sched(const struct _arch_isa_t *isa, ir_graph *irg)
 293 {
 294         sched_env_t env;
 295         const list_sched_selector_t *selector;
 296
 297         memset(&env, 0, sizeof(env));
 298         selector = env.selector = isa->impl->get_list_sched_selector(isa);
 299         env.selector_env = selector->init_graph ? selector->init_graph(isa, irg) : NULL;
 300         env.irg = irg;
 301
 302         /* Assure, that the out edges are computed */
 303         edges_assure(irg);
 304
 305         /* Schedule each single block. */
 306         irg_block_walk_graph(irg, list_sched_block, NULL, &env);
 307
 308         if(selector->finish_graph)
 309                 selector->finish_graph(env.selector_env, irg);
 310 }
 311
 312
 313 /**
 314  * Environment for a block scheduler.
 315  */
 316 typedef struct _block_sched_env_t {
 317         int curr_time;
 318         pset *ready_set;
 319         pset *already_scheduled;
 320         ir_node *block;
 321         firm_dbg_module_t *dbg;
 322 } block_sched_env_t;
 323
 324 /**
 325  * Try to put a node in the ready set.
 326  * @param env The block scheduler environment.
 327  * @param irn The node to make ready.
 328  * @return 1, if the node could be made ready, 0 else.
 329  */
 330 static INLINE int make_ready(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
 331 {
 332     int i, n;
 333
 334     /* Blocks cannot be scheduled. */
 335     if(is_Block(irn))
 336         return 0;
 337
 338     /*
 339      * Check, if the given ir node is in a different block as the
 340      * currently scheduled one. If that is so, don't make the node ready.
 341      */
 342     if(env->block != get_nodes_block(irn))
 343         return 0;
 344
 345     for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
 346         ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
 347
 348         /* If the operand is local to the scheduled block and not yet
 349          * scheduled, this nodes cannot be made ready, so exit. */
 350         if(!pset_find_ptr(env->already_scheduled, op) && get_nodes_block(op) == env->block)
 351             return 0;
 352     }
 353
 354     DBG((env->dbg, LEVEL_2, "\tmaking ready: %+F\n", irn));
 355     pset_insert_ptr(env->ready_set, irn);
 356
 357     return 1;
 358 }
 359
 360 /**
 361  * Check, if a node is ready in a block schedule.
 362  * @param env The block schedule environment.
 363  * @param irn The node to check for.
 364  * @return 1 if the node was ready, 0 if not.
 365  */
 366 #define is_ready(env,irn) \
 367   (pset_find_ptr((env)->ready_set, irn) != NULL)
 368
 369 /**
 370  * Check, if a node has already been schedules.
 371  * @param env The block schedule environment.
 372  * @param irn The node to check for.
 373  * @return 1 if the node was already scheduled, 0 if not.
 374  */
 375 #define is_scheduled(env,irn) \
 376   (pset_find_ptr((env)->already_scheduled, irn) != NULL)
 377
 378 /**
 379  * Try, to make all users of a node ready.
 380  * In fact, a usage node can only be made ready, if all its operands
 381  * have already been scheduled yet. This is checked my make_ready().
 382  * @param env The block schedule environment.
 383  * @param irn The node, which usages (successors) are to be made ready.
 384  */
 385 static INLINE void make_users_ready(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
 386 {
 387         const ir_edge_t *edge;
 388
 389         foreach_out_edge(irn, edge) {
 390                 ir_node *user = edge->src;
 391                 if(!is_Phi(user))
 392                         make_ready(env, user);
 393         }
 394 }
 395
 396 /**
 397  * Compare to nodes using pointer equality.
 398  * @param p1 Node one.
 399  * @param p2 Node two.
 400  * @return 0 if they are identical.
 401  */
 402 static int node_cmp_func(const void *p1, const void *p2)
 403 {
 404     return p1 != p2;
 405 }
 406
 407 /**
 408  * Append an instruction to a schedule.
 409  * @param env The block scheduleing environment.
 410  * @param irn The node to add to the schedule.
 411  * @return The given node.
 412  */
 413 static ir_node *add_to_sched(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
 414 {
 415     /* If the node consumes/produces data, it is appended to the schedule
 416      * list, otherwise, it is not put into the list */
 417     if(to_appear_in_schedule(irn)) {
 418         sched_info_t *info = get_irn_sched_info(irn);
 419         INIT_LIST_HEAD(&info->list);
 420         info->scheduled = 1;
 421         sched_add_before(env->block, irn);
 422
 423         DBG((env->dbg, LEVEL_2, "\tadding %+F\n", irn));
 424     }
 425
 426     /* Insert the node in the set of all already scheduled nodes. */
 427     pset_insert_ptr(env->already_scheduled, irn);
 428
 429     /* Remove the node from the ready set */
 430     if(pset_find_ptr(env->ready_set, irn))
 431         pset_remove_ptr(env->ready_set, irn);
 432
 433     return irn;
 434 }
 435
 436
 437 /**
 438  * Add the proj nodes of a tuple-mode irn to the schedule immediately
 439  * after the tuple-moded irn. By pinning the projs after the irn, no
 440  * other nodes can create a new lifetime between the tuple-moded irn and
 441  * one of its projs. This should render a realistic image of a
 442  * tuple-moded irn, which in fact models a node which defines multiple
 443  * values.
 444  *
 445  * @param irn The tuple-moded irn.
 446  * @param list The schedule list to append all the projs.
 447  * @param time The time step to which the irn and all its projs are
 448  * related to.
 449  * @param obst The obstack the scheduling data structures shall be
 450  * created upon.
 451  * @param ready_set The ready set of the list scheduler.
 452  * @param already_scheduled A set containing all nodes already
 453  * scheduled.
 454  */
 455 static void add_tuple_projs(block_sched_env_t *env, ir_node *irn)
 456 {
 457         const ir_edge_t *edge;
 458
 459         assert(get_irn_mode(irn) == mode_T && "Mode of node must be tuple");
 460
 461         foreach_out_edge(irn, edge) {
 462                 ir_node *out = edge->src;
 463
 464                 assert(is_Proj(out) && "successor of a modeT node must be a proj");
 465
 466                 if(get_irn_mode(out) == mode_T)
 467                         add_tuple_projs(env, out);
 468                 else {
 469                         add_to_sched(env, out);
 470                         make_users_ready(env, out);
 471                 }
 472         }
 473 }
 474
 475 /**
 476  * Perform list scheduling on a block.
 477  *
 478  * Note, that the caller must compute a linked list of nodes in the block
 479  * using the link field before calling this function.
 480  *
 481  * Also the outs must have been computed.
 482  *
 483  * @param block The block node.
 484  * @param env Scheduling environment.
 485  */
 486 static void list_sched_block(ir_node *block, void *env_ptr)
 487 {
 488         void *block_env = NULL;
 489         sched_env_t *env = env_ptr;
 490         block_sched_env_t be;
 491         const list_sched_selector_t *selector = env->selector;
 492         const ir_edge_t *edge;
 493         ir_node *irn;
 494         int j, m;
 495         int phi_seen = 0;
 496         sched_info_t *info = get_irn_sched_info(block);
 497
 498         /* Initialize the block's list head that will hold the schedule. */
 499         INIT_LIST_HEAD(&info->list);
 500
 501         /* Initialize the block scheduling environment */
 502         be.dbg = firm_dbg_register("firm.be.sched");
 503         be.block = block;
 504         be.curr_time = 0;
 505         be.ready_set = new_pset(node_cmp_func, get_irn_n_edges(block));
 506         be.already_scheduled = new_pset(node_cmp_func, get_irn_n_edges(block));
 507
 508         firm_dbg_set_mask(be.dbg, 0);
 509
 510         if(selector->init_block)
 511                 block_env = selector->init_block(env->selector_env, block);
 512
 513         DBG((be.dbg, LEVEL_1, "scheduling %+F\n", block));
 514
 515         /* Then one can add all nodes are ready to the set. */
 516         foreach_out_edge(block, edge) {
 517                 ir_node *irn = get_edge_src_irn(edge);
 518
 519                 /* Skip the end node because of keepalive edges. */
 520                 if(get_irn_opcode(irn) == iro_End)
 521                         continue;
 522
 523                 /* Phi functions are scheduled immediately, since they only transfer
 524                  * data flow from the predecessors to this block. */
 525                 if(is_Phi(irn)) {
 526                         add_to_sched(&be, irn);
 527                         make_users_ready(&be, irn);
 528                         phi_seen = 1;
 529                 }
 530
 531                 /* Other nodes must have all operands in other blocks to be made
 532                  * ready */
 533                 else {
 534                         int ready = 1;
 535
 536                         /* Check, if the operands of a node are not local to this block */
 537                         for(j = 0, m = get_irn_arity(irn); j < m; ++j) {
 538                                 ir_node *operand = get_irn_n(irn, j);
 539
 540                                 if(get_nodes_block(operand) == block) {
 541                                         ready = 0;
 542                                         break;
 543                                 }
 544                         }
 545
 546                         /* Make the node ready, if all operands live in a foreign block */
 547                         if(ready) {
 548                                 DBG((be.dbg, LEVEL_2, "\timmediately ready: %+F\n", irn));
 549                                 make_ready(&be, irn);
 550                         }
 551                 }
 552         }
 553
 554         /* Increase the time, if some phi functions have been scheduled */
 555         be.curr_time += phi_seen;
 556
 557         while(pset_count(be.ready_set) > 0) {
 558                 /* select a node to be scheduled and check if it was ready */
 559                 irn = selector->select(env->selector_env, block_env, &info->list, be.curr_time, be.ready_set);
 560
 561                 DBG((be.dbg, LEVEL_3, "\tpicked node %+F\n", irn));
 562
 563                 /* Add the node to the schedule. */
 564                 add_to_sched(&be, irn);
 565
 566                 if(get_irn_mode(irn) == mode_T)
 567                         add_tuple_projs(&be, irn);
 568                 else
 569                         make_users_ready(&be, irn);
 570
 571                 /* Increase the time step. */
 572                 be.curr_time += 1;
 573
 574                 /* remove the scheduled node from the ready list. */
 575                 if(pset_find_ptr(be.ready_set, irn))
 576                         pset_remove_ptr(be.ready_set, irn);
 577         }
 578
 579         if(selector->finish_block)
 580                 selector->finish_block(env->selector_env, block_env, block);
 581
 582         del_pset(be.ready_set);
 583         del_pset(be.already_scheduled);
 584 }