move backend into libfirm
[libfirm] / ir / stat / firmstat_t.h
1 /*
2  * Project:     libFIRM
3  * File name:   ir/stat/firmstat_t.h
4  * Purpose:     Statistics for Firm. Internal data structures.
5  * Author:      Michael Beck
6  * Created:
7  * CVS-ID:      $Id$
8  * Copyright:   (c) 2004 Universität Karlsruhe
9  * Licence:     This file protected by GPL -  GNU GENERAL PUBLIC LICENSE.
10  */
11 #ifndef _FIRMSTAT_T_H_
12 #define _FIRMSTAT_T_H_
13
14 /**
15  * @file firmstat_t.h
16  */
17 #include "firmstat.h"
18
19 #include "irop_t.h"
20 #include "irnode_t.h"
21 #include "irgraph_t.h"
22 #include "pset.h"
23 #include "pdeq.h"
24 #include "irprog.h"
25 #include "irgwalk.h"
26 #include "counter.h"
27 #include "irhooks.h"
28
29 /* some useful macro. */
30 #define ARR_SIZE(a)   (sizeof(a)/sizeof((a)[0]))
31
32 /*
33  * just be make some things clear :-), the
34  * poor man "generics"
35  */
36 #define HASH_MAP(type) hmap_##type
37
38 typedef pset hmap_node_entry_t;
39 typedef pset hmap_graph_entry_t;
40 typedef pset hmap_opt_entry_t;
41 typedef pset hmap_block_entry_t;
42 typedef pset hmap_be_block_entry_t;
43 typedef pset hmap_reg_pressure_entry_t;
44 typedef pset hmap_perm_stat_entry_t;
45 typedef pset hmap_perm_class_entry_t;
46 typedef pset hmap_ir_op;
47 typedef pset hmap_distrib_entry_t;
48
49 /**
50  * An entry in a distribution table
51  */
52 typedef struct _distrib_entry_t {
53         counter_t        cnt;       /**< the current count */
54         const void *object;   /**< the object which is counted */
55 } distrib_entry_t;
56
57 /** The type of the hash function for objects in distribution tables. */
58 typedef unsigned (*distrib_hash_fun)(const void *object);
59
60 /**
61  * The distribution table.
62  */
63 typedef struct _distrib_tbl_t {
64         struct obstack            cnts;       /**< obstack containing the distrib_entry_t entries */
65         HASH_MAP(distrib_entry_t) *hash_map;  /**< the hash map containing the distribution */
66         distrib_hash_fun          hash_func;  /**< the hash function for object in this distribution */
67         unsigned                  int_dist;   /**< non-zero, if it's a integer distribution */
68 } distrib_tbl_t;
69
70 /**
71  * possible address marker values
72  */
73 enum adr_marker_t {
74         MARK_ADDRESS_CALC     = 1,    /**< the node is an address expression */
75         MARK_REF_ADR          = 2,    /**< the node is referenced by an address expression */
76         MARK_REF_NON_ADR      = 4,    /**< the node is referenced by a non-address expression */
77 };
78
79 /**
80  * An entry in the address_mark set
81  */
82 typedef struct _address_mark_entry_t {
83   ir_node  *node;               /**< the node which this entry belongs to, needed for compare */
84   unsigned mark;                /**< the mark, a bitmask of enum adr_marker_t */
85 } address_mark_entry_t;
86
87 /**
88  * An entry for ir_nodes, used in ir_graph statistics.
89  */
90 typedef struct _node_entry_t {
91         counter_t   cnt_alive;    /**< amount of nodes in this entry */
92         counter_t   new_node;     /**< amount of new nodes for this entry */
93         counter_t   into_Id;      /**< amount of nodes that turned into Id's for this entry */
94         const ir_op *op;          /**< the op for this entry */
95 } node_entry_t;
96
97 enum leaf_call_state_t {
98         LCS_UNKNOWN       = 0,      /**< state is unknown yet */
99         LCS_LEAF_CALL     = 1,      /**< only leaf functions will be called */
100         LCS_NON_LEAF_CALL = 2,      /**< at least one non-leaf function will be called or indetermined */
101 };
102
103 /**
104  * Graph counter indexes. The first one are accumulated once, the other are always deleted before an
105  * snapshot is taken.
106  */
107 enum graph_counter_names {
108         gcnt_acc_walked,               /**< walker walked over the graph, accumulated */
109         gcnt_acc_walked_blocks,        /**< walker walked over the graph blocks, accumulated */
110         gcnt_acc_was_inlined,          /**< number of times other graph were inlined, accumulated */
111         gcnt_acc_got_inlined,          /**< number of times this graph was inlined, accumulated */
112         gcnt_acc_strength_red,         /**< number of times strength reduction was successful on this graph, accumulated */
113         gcnt_acc_real_func_call,       /**< number real function call optimization, accumulated */
114
115         /* --- non-accumulated values from here */
116         _gcnt_non_acc,                 /**< first non-accumulated counter */
117
118         gcnt_edges = _gcnt_non_acc,    /**< number of DF edges in this graph */
119         gcnt_all_calls,                /**< number of all calls */
120         gcnt_call_with_cnst_arg,       /**< number of calls with const args */
121         gcnt_call_with_all_cnst_arg,   /**< number of calls with all const args */
122         gcnt_call_with_local_adr,      /**< number of calls with address of local var args */
123         gcnt_indirect_calls,           /**< number of indirect calls */
124         gcnt_pure_adr_ops,             /**< number of pure address operation */
125         gcnt_all_adr_ops,              /**< number of all address operation */
126         gcnt_global_adr,               /**< number of global load/store addresses. */
127         gcnt_local_adr,                /**< number of local load/store addresses. */
128         gcnt_param_adr,                /**< number of parameter load/store addresses. */
129         gcnt_this_adr,                 /**< number of this load/store addresses. */
130         gcnt_other_adr,                /**< number of other load/store addresses. */
131         gcnt_if_conv,                  /**< number of if conversions */
132
133         /* --- must be the last enum constant --- */
134         _gcnt_last = gcnt_if_conv + IF_RESULT_LAST                 /**< number of counters */
135 };
136
137 /**
138  * An entry for ir_graphs. These numbers are calculated for every IR graph.
139  */
140 typedef struct _graph_entry_t {
141         struct obstack             recalc_cnts;                  /**< obstack containing the counters that are recalculated */
142         HASH_MAP(node_entry_t)     *opcode_hash;                 /**< hash map containing the opcode counter */
143         HASH_MAP(block_entry_t)    *block_hash;                  /**< hash map containing the block counter */
144         HASH_MAP(block_entry_t)    *extbb_hash;                  /**< hash map containing the extended block counter */
145         HASH_MAP(be_block_entry_t) *be_block_hash;               /**< hash map containing backend block information */
146         counter_t                  cnt[_gcnt_last];               /**< counter */
147         unsigned                   num_tail_recursion;           /**< number of tail recursion optimizations */
148         HASH_MAP(opt_entry_t)      *opt_hash[FS_OPT_MAX];        /**< hash maps containing opcode counter for optimizations */
149         ir_graph                   *irg;                         /**< the graph of this object */
150         ir_entity                  *ent;                         /**< the entity of this graph if one exists */
151         set                        *address_mark;                /**< a set containing the address marks of the nodes */
152         unsigned                   is_deleted:1;                 /**< set if this irg was deleted */
153         unsigned                   is_leaf:1;                    /**< set, if this irg is a leaf function */
154         unsigned                   is_leaf_call:2;               /**< set, if this irg calls only leaf functions */
155         unsigned                   is_recursive:1;               /**< set, if this irg has recursive calls */
156         unsigned                   is_chain_call:1;              /**< set, if this irg is a chain call */
157         unsigned                   is_analyzed:1;                /**< helper: set, if this irg was already analysed */
158 } graph_entry_t;
159
160 /**
161  * An entry for optimized ir_nodes
162  */
163 typedef struct _opt_entry_t {
164         counter_t   count;    /**< optimization counter */
165         const ir_op *op;      /**< the op for this entry */
166 } opt_entry_t;
167
168 /**
169  * An entry for register pressure.
170  */
171 typedef struct _reg_pressure_entry_t {
172         const char *class_name; /**< name of the register class */
173         int         pressure;   /**< the register pressure for this class */
174 } reg_pressure_entry_t;
175
176 /**
177  * An entry for permutation statistics.
178  */
179 typedef struct _perm_stat_entry_t {
180         ir_node       *perm;       /**< the perm node */
181         int            size;       /**< complete size */
182         int            real_size;  /**< number of pairs with different registers */
183         int            n_copies;   /**< number of copies created for lowering */
184         int            n_exchg;    /**< number of exchanges created for lowering */
185         distrib_tbl_t *cycles;     /**< distribution of cycle lengths */
186         distrib_tbl_t *chains;     /**< distribution of chain lengths */
187 } perm_stat_entry_t;
188
189 /**
190  * An entry for permutation statistics per class.
191  */
192 typedef struct _perm_class_entry_t {
193         const char                  *class_name; /**< name of the register class */
194         int                          n_regs;     /**< number of register in this class */
195         HASH_MAP(perm_stat_entry_t) *perm_stat;  /**< statistics about all perm nodes of this class */
196 } perm_class_entry_t;
197
198 /**
199  * An entry for a block or extended block in a ir-graph
200  */
201 typedef struct _be_block_entry_t {
202         long                           block_nr;         /**< block nr */
203         distrib_tbl_t                  *sched_ready;     /**< distribution of ready nodes per block */
204         /**< the highest register pressures for this block for each register class */
205         HASH_MAP(reg_pressure_entry_t) *reg_pressure;
206         HASH_MAP(perm_class_entry_t)   *perm_class_stat; /**< statistics about perm nodes for each register class */
207 } be_block_entry_t;
208
209 /**
210  * Block counter indexes. The first one are accumulated once, the other are always deleted before an
211  * snapshot is taken.
212  */
213 enum block_counter_names {
214         bcnt_nodes,     /**< the counter of nodes in this block */
215         bcnt_edges,     /**< the counter of edges in this block */
216         bcnt_in_edges,  /**< the counter of edges incoming from other blocks to this block */
217         bcnt_out_edges, /**< the counter of edges outgoing from this block to other blocks */
218         bcnt_phi_data,  /**< the counter of data Phi nodes in this block */
219
220         /* --- must be the last enum constant --- */
221         _bcnt_last      /**< number of counters */
222 };
223
224 /**
225  * An entry for a block or extended block in a ir-graph
226  */
227 typedef struct _block_entry_t {
228   counter_t       cnt[_bcnt_last];  /**< counter */
229   long            block_nr;         /**< block nr */
230 } block_entry_t;
231
232 /** An entry for an extended block in a ir-graph */
233 typedef block_entry_t extbb_entry_t;
234
235 /**
236  * Some potential interesting float values
237  */
238 typedef enum _float_classify_t {
239         STAT_FC_0,                /**< the float value 0.0 */
240         STAT_FC_1,                /**< the float value 1.0 */
241         STAT_FC_2,                /**< the float value 2.0 */
242         STAT_FC_0_5,              /**< the float value 0.5 */
243         STAT_FC_EXACT,            /**< an exact value */
244         STAT_FC_OTHER,            /**< all other values */
245         STAT_FC_MAX               /**< last value */
246 } float_classify_t;
247
248 /**
249  * constant info
250  */
251 typedef struct _constant_info_t {
252         counter_t  int_bits_count[32];  /**< distribution of bit sizes of integer constants */
253         counter_t  floats[STAT_FC_MAX]; /**< floating point constants */
254         counter_t  others;              /**< all other constants */
255 } constant_info_t;
256
257 /** forward */
258 typedef struct _dumper_t dumper_t;
259
260 /**
261  * handler for dumping an IRG
262  *
263  * @param dmp   the dumper
264  * @param entry the IR-graph hash map entry
265  */
266 typedef void (*dump_graph_FUNC)(dumper_t *dmp, graph_entry_t *entry);
267
268 /**
269  * handler for dumper a constant info table
270  *
271  * @param dmp   the dumper
272  */
273 typedef void (*dump_const_table_FUNC)(dumper_t *dmp, const constant_info_t *tbl);
274
275 /**
276  * dumps the parameter distribution table
277  */
278 typedef void (*dump_param_tbl_FUNC)(dumper_t *dmp, const distrib_tbl_t *tbl, graph_entry_t *global);
279
280 /**
281  * handler for dumper init
282  *
283  * @param dmp   the dumper
284  * @param name  name of the file to dump to
285  */
286 typedef void (*dump_init_FUNC)(dumper_t *dmp, const char *name);
287
288 /**
289  * handler for dumper finish
290  *
291  * @param dmp   the dumper
292  */
293 typedef void (*dump_finish_FUNC)(dumper_t *dmp);
294
295 /**
296  * statistics info
297  */
298 typedef struct _statistic_info_t {
299         unsigned                stat_options;        /**< statistic options: field must be first */
300         struct obstack          cnts;                /**< obstack containing the counters that are incremented */
301         struct obstack          be_data;             /**< obstack containing backend statistics data */
302         HASH_MAP(graph_entry_t) *irg_hash;           /**< hash map containing the counter for irgs */
303         HASH_MAP(ir_op)         *ir_op_hash;         /**< hash map containing all ir_ops (accessible by op_codes) */
304         pdeq                    *wait_q;             /**< wait queue for leaf call decision */
305         unsigned                recursive:1;         /**< flag for detecting recursive hook calls */
306         unsigned                in_dead_node_elim:1; /**< flag for dead node elimination runs */
307         ir_op                   *op_Phi0;            /**< pseudo op for Phi0 */
308         ir_op                   *op_PhiM;            /**< pseudo op for memory Phi */
309         ir_op                   *op_ProjM;           /**< pseudo op for memory Proj */
310         ir_op                   *op_MulC;            /**< pseudo op for multiplication by const */
311         ir_op                   *op_DivC;            /**< pseudo op for division by const */
312         ir_op                   *op_ModC;            /**< pseudo op for modulo by const */
313         ir_op                   *op_DivModC;         /**< pseudo op for DivMod by const */
314         ir_op                   *op_SelSel;          /**< pseudo op for Sel(Sel) */
315         ir_op                   *op_SelSelSel;       /**< pseudo op for Sel(Sel(Sel)) */
316         dumper_t                *dumper;             /**< list of dumper */
317         int                     reassoc_run;         /**< if set, reassociation is running */
318         constant_info_t         const_info;          /**< statistic info for constants */
319         distrib_tbl_t           *dist_param_cnt;     /**< distributation table for call parameters */
320 } stat_info_t;
321
322 /**
323  * a dumper description
324  */
325 struct _dumper_t {
326         dump_graph_FUNC         dump_graph;     /**< handler for dumping an irg */
327         dump_const_table_FUNC   dump_const_tbl; /**< handler for dumping a const table */
328         dump_param_tbl_FUNC     dump_param_tbl; /**< handler for dumper the Call parameter table */
329         dump_init_FUNC          init;           /**< handler for init */
330         dump_finish_FUNC        finish;         /**< handler for finish */
331         FILE                    *f;             /**< the file to dump to */
332         stat_info_t             *status;        /**< access to the global status */
333         dumper_t                *next;          /**< link to the next dumper */
334         pset                    *func_map;      /**< pset containing all registered functions */
335         unsigned                tag;            /**< the id tag of the dumper */
336 };
337
338 /**
339  * helper: get an ir_op from an opcode
340  */
341 ir_op *stat_get_op_from_opcode(ir_opcode code);
342
343 /* API for distribution tables */
344
345 /**
346  * creates a new distribution table.
347  *
348  * @param cmp_func   Compare function for objects in the distribution
349  * @param hash_func  Hash function for objects in the distribution
350  */
351 distrib_tbl_t *stat_new_distrib_tbl(pset_cmp_fun cmp_func, distrib_hash_fun hash_func);
352
353 /**
354  * creates a new distribution table for an integer distribution.
355  */
356 distrib_tbl_t *stat_new_int_distrib_tbl(void);
357
358 /**
359  * destroys a distribution table.
360  */
361 void stat_delete_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
362
363 /**
364  * adds a new object count into the distribution table.
365  */
366 void stat_add_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object, const counter_t *cnt);
367
368 /**
369  * adds a new key count into the integer distribution table.
370  */
371 void stat_add_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key, const counter_t *cnt);
372
373 /**
374  * increases object count by one
375  */
376 void stat_inc_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object);
377
378 /**
379  * increases key count by one
380  */
381 void stat_inc_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key);
382
383 /**
384  * inserts a new object with count 0 into the distribution table
385  * if object is already present, nothing happens
386  */
387 void stat_insert_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, const void *object);
388
389 /**
390  * inserts a new key with count 0 into the integer distribution table
391  * if key is already present, nothing happens
392  */
393 void stat_insert_int_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl, int key);
394
395 /**
396  * returns the sum over all counters in a distribution table
397  */
398 int stat_get_count_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
399
400 /**
401  * calculates the mean value of a distribution.
402  */
403 double stat_calc_mean_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
404
405 /**
406  * calculates the average value of a distribution
407  */
408 double stat_calc_avg_distrib_tbl(distrib_tbl_t *tbl);
409
410 /** evaluates each entry of a distribution table. */
411 typedef void (*eval_distrib_entry_fun)(const distrib_entry_t *entry, void *env);
412
413 /**
414  * iterates over all entries in a distribution table
415  */
416 void stat_iterate_distrib_tbl(const distrib_tbl_t *tbl, eval_distrib_entry_fun eval, void *env);
417
418 /**
419  * update info on Consts.
420  *
421  * @param node   The Const node
422  * @param graph  The graph entry containing the call
423  */
424 void stat_update_const(stat_info_t *status, ir_node *node, graph_entry_t *graph);
425
426 /**
427  * clears the const statistics for a new snapshot.
428  */
429 void stat_const_clear(stat_info_t *status);
430
431 /**
432  * initialize the Const statistic.
433  */
434 void stat_init_const_cnt(stat_info_t *status);
435
436 /**
437  * return a human readable name for an float classification
438  */
439 const char *stat_fc_name(float_classify_t classification);
440
441 /**
442  * Update the register pressure of a block
443  *
444  * @param irg        the irg containing the block
445  * @param block      the block for which the reg pressure should be set
446  * @param pressure   the pressure
447  * @param class_name the name of the register class
448  */
449 void stat_be_block_regpressure(ir_graph *irg, ir_node *block, int pressure, const char *class_name);
450
451 /**
452  * Update the distribution of ready nodes of a block
453  *
454  * @param irg        the irg containing the block
455  * @param block      the block for which the reg pressure should be set
456  * @param num_ready  the number of ready nodes
457  */
458 void stat_be_block_sched_ready(ir_graph *irg, ir_node *block, int num_ready);
459
460 /**
461  * Update the permutation statistic of a block
462  *
463  * @param class_name the name of the register class
464  * @param perm       the perm node
465  * @param block      the block containing the perm
466  * @param size       the size of the perm
467  * @param real_size  number of pairs with different registers
468  */
469 void stat_be_block_stat_perm(const char *class_name, int n_regs, ir_node *perm, ir_node *block,
470                              int size, int real_size);
471
472 /**
473  * Update the permutation statistic of a single perm
474  *
475  * @param class_name the name of the register class
476  * @param perm       the perm node
477  * @param block      the block containing the perm
478  * @param is_chain   1 if chain, 0 if cycle
479  * @param size       length of the cycle/chain
480  * @param n_ops      the number of ops representing this cycle/chain after lowering
481  */
482 void stat_be_block_stat_permcycle(const char *class_name, ir_node *perm, ir_node *block,
483                                   int is_chain, int size, int n_ops);
484
485 /**
486  * Register an additional function for all dumper.  This function
487  * is called in dump_snapshot once for each graph_entry and dumper.
488  *
489  * @param func  the dump function to register
490  */
491 void stat_register_dumper_func(dump_graph_FUNC func);
492
493 #endif /* _FIRMSTAT_T_H_ */