nsz Git - libfirm/blob - ir/be/bespillnaive.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       Naive spilling algorithm
  23  * @author      Matthias Braun
  24  * @date        20.09.2005
  25  * @version     $Id$
  26  * @summary
  27  *   This implements a naive 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         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                  ir_node *spill_phis_in)
 144 {
 145         size_t                       node_count         = ir_nodeset_size(nodes);
 146         size_t                       additional_defines = 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         int                          cand_idx;
 155         ir_node                     *n;
 156
 157         /* mode_T nodes define several values at once. Count them */
 158         if(get_irn_mode(node) == mode_T) {
 159                 ir_node *proj  = sched_next(node);
 160
 161                 while(is_Proj(proj)) {
 162                         if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, proj)) {
 163                                 ++additional_defines;
 164                         }
 165                         proj = sched_next(proj);
 166                 }
 167         }
 168
 169         spills_needed = (node_count + additional_defines) - registers;
 170         if(spills_needed <= 0)
 171                 return;
 172         DBG((dbg, LEVEL_2, "\tspills needed after %+F: %d\n", node, spills_needed));
 173
 174         candidates = malloc(node_count * sizeof(candidates[0]));
 175
 176         /* construct array with spill candidates and calculate their costs */
 177         i = 0;
 178         foreach_ir_nodeset(nodes, n, iter) {
 179                 spill_candidate_t *candidate = & candidates[i];
 180
 181                 candidate->node  = n;
 182                 candidate->costs = get_spill_costs(env, n);
 183                 ++i;
 184         }
 185         assert(i == node_count);
 186
 187         /* sort spill candidates */
 188         qsort(candidates, node_count, sizeof(candidates[0]),
 189               compare_spill_candidates_desc);
 190
 191         /* spill cheapest ones */
 192         cand_idx = 0;
 193         arity    = get_irn_arity(node);
 194         while(spills_needed > 0) {
 195                 spill_candidate_t *candidate = &candidates[cand_idx];
 196                 ir_node           *cand_node = candidate->node;
 197                 int                is_use;
 198                 ++cand_idx;
 199
 200                 if(cand_idx >= node_count) {
 201                         panic("can't spill enough values for node %+F\n", node);
 202                 }
 203
 204                 /* make sure the node is not a use of the instruction */
 205                 is_use = 0;
 206                 for(i = 0; i < arity; ++i) {
 207                         ir_node *in = get_irn_n(node, i);
 208                         if(in == cand_node) {
 209                                 is_use = 1;
 210                                 break;
 211                         }
 212                 }
 213                 if(is_use) {
 214                         continue;
 215                 }
 216
 217                 spill_node(env, cand_node, nodes);
 218                 --spills_needed;
 219                 if(spill_phis_in != NULL && is_Phi(node) &&
 220                    get_nodes_block(node) == spill_phis_in) {
 221                         DBG((dbg, LEVEL_3, "\tspilled phi\n"));
 222                         be_spill_phi(env->spill_env, node);
 223                 }
 224         }
 225
 226         free(candidates);
 227 }
 228
 229 /**
 230  * similar to be_liveness_transfer.
 231  * custom liveness transfer function, that doesn't place already spilled values
 232  * into the liveness set
 233  */
 234 static
 235 void liveness_transfer(daemel_env_t *env, ir_node *node, ir_nodeset_t *nodeset)
 236 {
 237         int i, arity;
 238         const arch_register_class_t *cls      = env->cls;
 239         const arch_env_t            *arch_env = env->arch_env;
 240         const bitset_t              *bitset   = env->spilled_nodes;
 241
 242         /* You should better break out of your loop when hitting the first phi
 243          * function. */
 244         assert(!is_Phi(node) && "liveness_transfer produces invalid results for phi nodes");
 245
 246     if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, node)) {
 247         ir_nodeset_remove(nodeset, node);
 248     }
 249
 250     arity = get_irn_arity(node);
 251     for(i = 0; i < arity; ++i) {
 252         ir_node *op = get_irn_n(node, i);
 253
 254         if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, op)
 255                    && !bitset_is_set(bitset, get_irn_idx(op))) {
 256             ir_nodeset_insert(nodeset, op);
 257                 }
 258     }
 259 }
 260
 261 /**
 262  * make sure register pressure in a block is always equal or below the number
 263  * of available registers
 264  */
 265 static
 266 void spill_block(ir_node *block, void *data)
 267 {
 268         daemel_env_t                *env           = data;
 269         const arch_env_t            *arch_env      = env->arch_env;
 270         const arch_register_class_t *cls           = env->cls;
 271         const be_lv_t               *lv            = env->lv;
 272         ir_nodeset_t                 live_nodes;
 273         ir_nodeset_iterator_t        iter;
 274         ir_node                     *node;
 275         bitset_t                    *spilled_nodes = env->spilled_nodes;
 276
 277         DBG((dbg, LEVEL_1, "spilling block %+F\n", block));
 278
 279         ir_nodeset_init(&live_nodes);
 280         be_liveness_end_of_block_ir_nodeset(lv, arch_env, cls, block, &live_nodes);
 281
 282         foreach_ir_nodeset(&live_nodes, node, iter) {
 283                 DBG((dbg, LEVEL_2, "\t%+F is live-in... ", node));
 284                 if(bitset_is_set(spilled_nodes, get_irn_idx(node))) {
 285                         DBG((dbg, LEVEL_2, "but spilled; removing.\n"));
 286                 } else {
 287                         DBG((dbg, LEVEL_2, "keeping.\n"));
 288                 }
 289         }
 290
 291         sched_foreach_reverse(block, node) {
 292                 if(is_Phi(node))
 293                         break;
 294
 295                 if(is_Proj(node) || be_is_Keep(node)) {
 296                         liveness_transfer(env, node, &live_nodes);
 297                         continue;
 298                 }
 299
 300                 do_spilling(env, &live_nodes, node, NULL);
 301
 302                 liveness_transfer(env, node, &live_nodes);
 303         }
 304
 305         do_spilling(env, &live_nodes, node, block);
 306
 307         ir_nodeset_destroy(&live_nodes);
 308 }
 309
 310 void be_spill_daemel(be_irg_t *birg, const arch_register_class_t *cls)
 311 {
 312         daemel_env_t  env;
 313         ir_graph     *irg    = be_get_birg_irg(birg);
 314         int           n_regs = cls->n_regs - be_put_ignore_regs(birg, cls, NULL);
 315
 316         if(n_regs == 0)
 317                 return;
 318
 319         be_liveness_assure_sets(be_assure_liveness(birg));
 320
 321         env.spill_env     = be_new_spill_env(birg);
 322         env.n_regs        = n_regs;
 323         env.arch_env      = be_get_birg_arch_env(birg);
 324         env.cls           = cls;
 325         env.lv            = be_get_birg_liveness(birg);
 326         env.spilled_nodes = bitset_malloc(get_irg_last_idx(irg));
 327
 328         irg_block_walk_graph(irg, spill_block, NULL, &env);
 329
 330         bitset_free(env.spilled_nodes);
 331
 332         be_insert_spills_reloads(env.spill_env);
 333
 334         be_delete_spill_env(env.spill_env);
 335 }
 336
 337 void be_init_daemelspill(void)
 338 {
 339         static be_spiller_t daemel_spiller = {
 340                 be_spill_daemel
 341         };
 342
 343         be_register_spiller("daemel", &daemel_spiller);
 344         FIRM_DBG_REGISTER(dbg, "ir.be.spilldaemel");
 345 }
 346
 347 BE_REGISTER_MODULE_CONSTRUCTOR(be_init_doedelspill);