nsz Git - libfirm/blob - ir/be/bespilldaemel.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 1995-2007 University of Karlsruhe.  All right reserved.
   3  *
   4  * This file is part of libFirm.
   5  *
   6  * This file may be distributed and/or modified under the terms of the
   7  * GNU General Public License version 2 as published by the Free Software
   8  * Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL included in the
   9  * packaging of this file.
  10  *
  11  * Licensees holding valid libFirm Professional Edition licenses may use
  12  * this file in accordance with the libFirm Commercial License.
  13  * Agreement provided with the Software.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with NO WARRANTY OF ANY KIND, INCLUDING THE
  16  * WARRANTY OF DESIGN, MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
  17  * PURPOSE.
  18  */
  19
  20 /**
  21  * @file
  22  * @brief       Naiv spilling algorithm
  23  * @author      Matthias Braun
  24  * @date        20.09.2005
  25  * @version     $Id: bespillbelady.c 13913 2007-05-18 12:48:56Z matze $
  26  * @summary
  27  *   This implements a naiv spilling algorithm. It is design to produce similar
  28  *   effects to the spill decisions produced by traditional graph coloring
  29  *   register allocators that spill while they are coloring the graph.
  30  *
  31  *   This spiller walks over all blocks and looks for places with too high
  32  *   register pressure where it spills the values that are cheapest to spill.
  33  *   Spilling in this context means placing a spill instruction behind the
  34  *   definition of the value and a reload before each usage.
  35  */
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include "config.h"
  38 #endif
  39
  40 #include "debug.h"
  41
  42 #include "irnodeset.h"
  43 #include "irgwalk.h"
  44 #include "irprintf.h"
  45 #include "iredges_t.h"
  46 #include "error.h"
  47
  48 #include "beirg.h"
  49 #include "bespilloptions.h"
  50 #include "bespill.h"
  51 #include "bemodule.h"
  52 #include "besched.h"
  53 #include "bearch_t.h"
  54 #include "be_t.h"
  55 #include "benode_t.h"
  56 #include "beirg.h"
  57
  58 DEBUG_ONLY(static firm_dbg_module_t *dbg = NULL;)
  59
  60 typedef struct daemel_env_t daemel_env_t;
  61 struct daemel_env_t {
  62         spill_env_t                 *spill_env;
  63         int                          n_regs;
  64         const arch_env_t            *arch_env;
  65         const arch_register_class_t *cls;
  66         const be_lv_t               *lv;
  67         bitset_t                    *spilled_nodes;
  68 };
  69
  70 typedef struct spill_candidate_t spill_candidate_t;
  71 struct spill_candidate_t {
  72         double   costs;
  73         ir_node *node;
  74 };
  75
  76 static
  77 int compare_spill_candidates_desc(const void *d1, const void *d2)
  78 {
  79         const spill_candidate_t *c1 = d1;
  80         const spill_candidate_t *c2 = d2;
  81
  82         return (int) (c1->costs - c2->costs);
  83 }
  84
  85 static
  86 double get_spill_costs(daemel_env_t *env, ir_node *node)
  87 {
  88         const ir_edge_t *edge;
  89         spill_env_t     *spill_env = env->spill_env;
  90         double           costs     = be_get_spill_costs(spill_env, node, node);
  91
  92         foreach_out_edge(node, edge) {
  93                 ir_node *use = get_edge_src_irn(edge);
  94
  95                 if(is_Phi(use)) {
  96                         int      in         = get_edge_src_pos(edge);
  97                         ir_node *block      = get_nodes_block(use);
  98
  99                         costs += be_get_reload_costs_on_edge(spill_env, node, block, in);
 100                 } else {
 101                         costs += be_get_reload_costs(spill_env, node, use);
 102                 }
 103         }
 104
 105         return costs;
 106 }
 107
 108 /**
 109  * spills a node by placing a reload before each usage
 110  */
 111 static
 112 void spill_node(daemel_env_t *env, ir_node *node, ir_nodeset_t *nodes)
 113 {
 114         const ir_edge_t *edge;
 115         spill_env_t     *spill_env       = env->spill_env;
 116         const arch_register_class_t *cls = env->cls;
 117
 118         DBG((dbg, LEVEL_3, "\tspilling %+F\n", node));
 119
 120         foreach_out_edge(node, edge) {
 121                 ir_node *use = get_edge_src_irn(edge);
 122
 123                 if(is_Phi(use)) {
 124                         int      in         = get_edge_src_pos(edge);
 125                         ir_node *block      = get_nodes_block(use);
 126
 127                         be_add_reload_on_edge(spill_env, node, block, in, cls, 1);
 128                 } else if(!be_is_Keep(use)) {
 129                         be_add_reload(spill_env, node, use, cls, 1);
 130                 }
 131         }
 132
 133         bitset_set(env->spilled_nodes, get_irn_idx(node));
 134         ir_nodeset_remove(nodes, node);
 135 }
 136
 137 /**
 138  * spill @p n nodes from a nodeset. Removes the nodes from the nodeset and
 139  * sets the spilled bits in env->spilled_nodes.
 140  */
 141 static
 142 void do_spilling(daemel_env_t *env, ir_nodeset_t *nodes, ir_node *node)
 143 {
 144         size_t                       node_count         = ir_nodeset_size(nodes);
 145         size_t                       additional_defines = 0;
 146         size_t                       reload_values      = 0;
 147         int                          registers          = env->n_regs;
 148         const arch_env_t            *arch_env           = env->arch_env;
 149         const arch_register_class_t *cls                = env->cls;
 150         spill_candidate_t           *candidates;
 151         ir_nodeset_iterator_t        iter;
 152         size_t                       i, arity;
 153         int                          spills_needed;
 154         size_t                       cand_idx;
 155         ir_node                     *n;
 156         const bitset_t              *spilled_nodes = env->spilled_nodes;
 157
 158         /* mode_T nodes define several values at once. Count them */
 159         if(get_irn_mode(node) == mode_T) {
 160                 ir_node *proj  = sched_next(node);
 161
 162                 while(is_Proj(proj)) {
 163                         if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, proj)) {
 164                                 ++additional_defines;
 165                         }
 166                         proj = sched_next(proj);
 167                 }
 168         }
 169
 170         /* we might temporarily need registers for reloaded values */
 171         arity = get_irn_arity(node);
 172         for(i = 0; i < arity; ++i) {
 173                 ir_node *pred = get_irn_n(node, i);
 174                 if(bitset_is_set(spilled_nodes, get_irn_idx(pred)))
 175                         ++reload_values;
 176         }
 177
 178         if(reload_values > additional_defines)
 179                 additional_defines = reload_values;
 180
 181         spills_needed = (node_count + additional_defines) - registers;
 182         if(spills_needed <= 0)
 183                 return;
 184         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tspills needed after %+F: %d\n", node, spills_needed));
 185
 186         candidates = malloc(node_count * sizeof(candidates[0]));
 187
 188         /* construct array with spill candidates and calculate their costs */
 189         i = 0;
 190         foreach_ir_nodeset(nodes, n, iter) {
 191                 spill_candidate_t *candidate = & candidates[i];
 192
 193                 candidate->node  = n;
 194                 candidate->costs = get_spill_costs(env, n);
 195                 ++i;
 196         }
 197         assert(i == node_count);
 198
 199         /* sort spill candidates */
 200         qsort(candidates, node_count, sizeof(candidates[0]),
 201               compare_spill_candidates_desc);
 202
 203         /* spill cheapest ones */
 204         cand_idx = 0;
 205         while(spills_needed > 0) {
 206                 if(cand_idx >= node_count) {
 207                         panic("can't spill enough values for node %+F\n", node);
 208                 }
 209
 210                 spill_candidate_t *candidate = &candidates[cand_idx];
 211                 ir_node           *cand_node = candidate->node;
 212                 int                is_use;
 213                 ++cand_idx;
 214
 215                 /* make sure the node is not a use of the instruction */
 216                 is_use = 0;
 217                 for(i = 0; i < arity; ++i) {
 218                         ir_node *in = get_irn_n(node, i);
 219                         if(in == cand_node) {
 220                                 is_use = 1;
 221                                 break;
 222                         }
 223                 }
 224                 if(is_use) {
 225                         continue;
 226                 }
 227
 228                 spill_node(env, cand_node, nodes);
 229                 --spills_needed;
 230         }
 231
 232         free(candidates);
 233 }
 234
 235 /**
 236  * similar to be_liveness_transfer.
 237  * custom liveness transfer function, that doesn't place already spilled values
 238  * into the liveness set
 239  */
 240 static
 241 void liveness_transfer(daemel_env_t *env, ir_node *node, ir_nodeset_t *nodeset)
 242 {
 243         int i, arity;
 244         const arch_register_class_t *cls      = env->cls;
 245         const arch_env_t            *arch_env = env->arch_env;
 246         const bitset_t              *bitset   = env->spilled_nodes;
 247
 248         /* You should better break out of your loop when hitting the first phi
 249          * function. */
 250         assert(!is_Phi(node) && "liveness_transfer produces invalid results for phi nodes");
 251
 252     if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, node)) {
 253         ir_nodeset_remove(nodeset, node);
 254     }
 255
 256     arity = get_irn_arity(node);
 257     for(i = 0; i < arity; ++i) {
 258         ir_node *op = get_irn_n(node, i);
 259
 260         if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, op)
 261                    && !bitset_is_set(bitset, get_irn_idx(op))) {
 262             ir_nodeset_insert(nodeset, op);
 263                 }
 264     }
 265 }
 266
 267 /**
 268  * make sure register pressure in a block is always equal or below the number
 269  * of available registers
 270  */
 271 static
 272 void spill_block(ir_node *block, void *data)
 273 {
 274         daemel_env_t                *env           = data;
 275         const arch_env_t            *arch_env      = env->arch_env;
 276         const arch_register_class_t *cls           = env->cls;
 277         const be_lv_t               *lv            = env->lv;
 278         ir_nodeset_t                 live_nodes;
 279         ir_nodeset_iterator_t        iter;
 280         ir_node                     *node;
 281         bitset_t                    *spilled_nodes = env->spilled_nodes;
 282         int                          phi_count;
 283
 284         DBG((dbg, LEVEL_1, "spilling block %+F\n", block));
 285
 286         ir_nodeset_init(&live_nodes);
 287         be_liveness_end_of_block_ir_nodeset(lv, arch_env, cls, block, &live_nodes);
 288
 289         foreach_ir_nodeset(&live_nodes, node, iter) {
 290                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\t%+F is live-in... ", node));
 291                 if(bitset_is_set(spilled_nodes, get_irn_idx(node))) {
 292                         DBG((dbg, LEVEL_2, "but spilled; removing.\n"));
 293                 } else {
 294                         DBG((dbg, LEVEL_2, "keeping.\n"));
 295                 }
 296         }
 297
 298         sched_foreach_reverse(block, node) {
 299                 if(is_Phi(node))
 300                         break;
 301
 302                 if(is_Proj(node) || be_is_Keep(node)) {
 303                         liveness_transfer(env, node, &live_nodes);
 304                         continue;
 305                 }
 306
 307                 do_spilling(env, &live_nodes, node);
 308                 liveness_transfer(env, node, &live_nodes);
 309         }
 310         do_spilling(env, &live_nodes, node);
 311
 312         phi_count = 0;
 313         int spilled_phis = 0;
 314         sched_foreach(block, node) {
 315                 if(!is_Phi(node))
 316                         break;
 317
 318                 ++phi_count;
 319                 if(bitset_is_set(spilled_nodes, get_irn_idx(node))) {
 320                         ++spilled_phis;
 321                 }
 322         }
 323         int regpressure       = ir_nodeset_size(&live_nodes) - spilled_phis;
 324         int phi_spills_needed = regpressure - env->n_regs;
 325         sched_foreach(block, node) {
 326                 if(!is_Phi(node))
 327                         break;
 328                 if(phi_spills_needed <= 0)
 329                         break;
 330
 331                 if(bitset_is_set(spilled_nodes, get_irn_idx(node))) {
 332                         be_spill_phi(env->spill_env, node);
 333                         --phi_spills_needed;
 334                 }
 335         }
 336         assert(phi_spills_needed <= 0);
 337
 338         ir_nodeset_destroy(&live_nodes);
 339 }
 340
 341 void be_spill_daemel(be_irg_t *birg, const arch_register_class_t *cls)
 342 {
 343         daemel_env_t  env;
 344         ir_graph     *irg    = be_get_birg_irg(birg);
 345         int           n_regs = cls->n_regs - be_put_ignore_regs(birg, cls, NULL);
 346
 347         if(n_regs == 0)
 348                 return;
 349
 350         be_invalidate_liveness(birg);
 351         be_assure_liveness(birg);
 352
 353         env.spill_env     = be_new_spill_env(birg);
 354         env.n_regs        = n_regs;
 355         env.arch_env      = be_get_birg_arch_env(birg);
 356         env.cls           = cls;
 357         env.lv            = be_get_birg_liveness(birg);
 358         env.spilled_nodes = bitset_malloc(get_irg_last_idx(irg));
 359
 360         irg_block_walk_graph(irg, spill_block, NULL, &env);
 361
 362         bitset_free(env.spilled_nodes);
 363
 364         be_insert_spills_reloads(env.spill_env);
 365
 366         be_delete_spill_env(env.spill_env);
 367 }
 368
 369 void be_init_daemelspill(void)
 370 {
 371         static be_spiller_t daemel_spiller = {
 372                 be_spill_daemel
 373         };
 374
 375         be_register_spiller("daemel", &daemel_spiller);
 376         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "ir.be.spilldaemel");
 377 }
 378
 379 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_doedelspill);