implemented register liveness analysis
authorMichael Beck <beck@ipd.info.uni-karlsruhe.de>
Tue, 28 Mar 2006 02:52:02 +0000 (02:52 +0000)
committerMichael Beck <beck@ipd.info.uni-karlsruhe.de>
Tue, 28 Mar 2006 02:52:02 +0000 (02:52 +0000)
used liveanalysis to insert push/pop
implemented copy and fst

ir/be/ia32/ia32_x87.c

index 6b7e4e6..3c0d9ab 100644 (file)
@@ -1,6 +1,8 @@
 /**
  * This file implements the x87 support and virtual to stack
- * register translation.
+ * register translation for the ia32 backend.
+ *
+ * @author: Michael Beck
  *
  * $Id$
  */
 #include "irop_t.h"
 #include "irprog.h"
 #include "iredges_t.h"
+#include "irgmod.h"
 #include "obst.h"
 #include "pmap.h"
 #include "pdeq.h"
 #include "irprintf.h"
 
-#include "..\belive.h"
+#include "..\belive_t.h"
 #include "..\besched.h"
+#include "..\benode_t.h"
 #include "ia32_new_nodes.h"
 #include "gen_ia32_new_nodes.h"
 #include "gen_ia32_regalloc_if.h"
@@ -31,6 +35,9 @@
 /* the unop index */
 #define UNOP_IDX  0
 
+/* the store val index */
+#define STORE_VAL_IDX 2
+
 #define MASK_TOS(x)            ((x) & (N_x87_REGS - 1))
 
 /** the virtual floating point flag */
 /**
  * An exchange template.
  * Note that our virtual functions have the same inputs
- * ant attributes as the real ones, so we can simple exchange
+ * and attributes as the real ones, so we can simple exchange
  * their opcodes!
  * Further, x87 supports inverse instructions, so we can handle them.
  */
 typedef struct _exchange_tmpl {
-       ir_op *normal_op;               /**< the normal one */
-       ir_op *reverse_op;      /**< the reverse one if exists */
+       ir_op *normal_op;       /**< the normal one */
+       ir_op *reverse_op;      /**< the reverse one if exists */
+       ir_op *normal_pop_op;   /**< the normal one with tos pop */
+       ir_op *reverse_pop_op;  /**< the reverse one with tos pop */
 } exchange_tmpl;
 
 /**
@@ -112,13 +121,20 @@ static void x87_dump_stack(const x87_state *state) {
 }
 
 /**
- * Set the tos virtual register
+ * Set a virtual register to st(pos)
  */
-static void x87_set_tos_reg(x87_state *state, const arch_register_t *vreg) {
+static void x87_set_reg(x87_state *state, const arch_register_t *vreg, int pos) {
        assert(0 < state->depth);
-       state->st[MASK_TOS(state->tos)] = vreg;
+       state->st[MASK_TOS(state->tos + pos)] = vreg;
+
+       printf("After SET_REG:\n "); x87_dump_stack(state);
+}
 
-       printf("After INSTR:\n "); x87_dump_stack(state);
+/**
+ * Set the tos virtual register
+ */
+static void x87_set_tos_reg(x87_state *state, const arch_register_t *vreg) {
+       x87_set_reg(state, vreg, 0);
 }
 
 /**
@@ -279,71 +295,220 @@ static void x87_create_fpush(const arch_env_t *env, x87_state *state, ir_node *n
        printf("<<< %s %s, %s\n", get_irn_opname(fpush), attr->x87[0]->name, attr->x87[2]->name);
 }
 
+/* --------------------------------- liveness ------------------------------------------ */
+
+/**
+ * The liveness transfer function.
+ * Updates a live set over a single step from a given node to its predecessor.
+ * Everything defined at the node is removed from the set, the uses of the node get inserted.
+ * @param arch_env The architecture environment.
+ * @param irn      The node at which liveness should be computed.
+ * @param live     The bitset of registers live before @p irn. This set gets modified by updating it to
+ *                 the registers live after irn.
+ * @return live.
+ */
+static unsigned vfp_liveness_transfer(const arch_env_t *arch_env, ir_node *irn, unsigned live)
+{
+       int i, n;
+       const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
+
+       if(arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, irn)) {
+                       const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
+                       live &= ~(1 << reg->index);
+       }
+
+       for(i = 0, n = get_irn_arity(irn); i < n; ++i) {
+               ir_node *op = get_irn_n(irn, i);
+
+               if (arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, op)) {
+                       const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, op);
+                       live |= 1 << reg->index;
+               }
+       }
+
+       return live;
+}
+
+/**
+ * Put all live virtual registers at the end of a block into a bitset.
+ * @param arch_env The architecture environment.
+ * @param bl       The block.
+ * @return The live bitset.
+ */
+static unsigned vfp_liveness_end_of_block(const arch_env_t *arch_env, const ir_node *bl)
+{
+       irn_live_t *li;
+       unsigned live = 0;
+       const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
+
+       live_foreach(bl, li) {
+               ir_node *irn = (ir_node *) li->irn;
+               if (live_is_end(li) && arch_irn_consider_in_reg_alloc(arch_env, cls, irn)) {
+                       const arch_register_t *reg = arch_get_irn_register(arch_env, irn);
+                       live |= 1 << reg->index;
+               }
+       }
+
+       return live;
+}
+
+/**
+ * Compute a bitset of registers which are live at another node.
+ * @param arch_env The architecture environment.
+ * @param pos      The node.
+ * @return The live bitset.
+ */
+static unsigned vfp_liveness_nodes_live_at(const arch_env_t *arch_env, const ir_node *pos)
+{
+       const ir_node *bl = is_Block(pos) ? pos : get_nodes_block(pos);
+       const arch_register_class_t *cls = &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp];
+       ir_node *irn;
+       unsigned live;
+
+       live = vfp_liveness_end_of_block(arch_env, bl);
+
+       sched_foreach_reverse(bl, irn) {
+               /*
+                * If we encounter the node we want to insert the Perm after,
+                * exit immediately, so that this node is still live
+                */
+               if (irn == pos)
+                       return live;
+
+               live = vfp_liveness_transfer(arch_env, irn, live);
+       }
+
+       return live;
+}
+
+/**
+ * Returns true if a register is live in a set.
+ */
+static unsigned is_vfp_live(const arch_register_t *reg, unsigned live) {
+       return live & (1 << reg->index);
+}
+
+static vfp_dump_live(unsigned live) {
+       int i;
+
+       printf("Live registers here: \n");
+       for (i = 0; i < 8; ++i) {
+               if (live & (1 << i)) {
+                       printf(" vf%d", i);
+               }
+       }
+       printf("\n");
+}
+
+/* --------------------------------- simulators ---------------------------------------- */
+
+#define XCHG(a, b) do { int t =(a); (a) = (b); (b) = t; } while (0)
+
 /**
  * Simulate a virtual binop
  */
 static void sim_binop(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env, const exchange_tmpl *tmpl) {
        int op1_idx, op2_idx = -1;
-       int out_idx;
+       int out_idx, do_pop =0;
+       ia32_attr_t *attr;
+       ir_op *dst;
        const arch_register_t *op1 = arch_get_irn_register(env, get_irn_n(n, BINOP_IDX_1));
        const arch_register_t *op2 = arch_get_irn_register(env, get_irn_n(n, BINOP_IDX_2));
        const arch_register_t *out = arch_get_irn_register(env, n);
-       ia32_attr_t *attr = get_ia32_attr(n);
+       unsigned live = vfp_liveness_nodes_live_at(env, n);
 
        printf(">>> %s %s, %s -> %s\n", get_irn_opname(n), op1->name, op2->name, out->name);
+  vfp_dump_live(live);
 
-       out_idx = x87_on_stack(state, out);
        op1_idx = x87_on_stack(state, op1);
 
-       if (out_idx == op1_idx) {
-               /* good, first operands match, bring it to top */
-               if (out_idx != 0) {
-                       x87_create_fxch(state, n, out_idx, BINOP_IDX_1);
-                       op1_idx = 0;
-                       out_idx = 0;
-               }
+       if (op2->reg_class == &ia32_reg_classes[CLASS_ia32_vfp]) {
+               /* second operand is a vfp register */
+               op2_idx = x87_on_stack(state, op2);
 
-               if (op2->index != REG_VFP_NOREG) {
-                       /* op2 is no address mode */
-                       op2_idx = x87_on_stack(state, op2);
-               }
-               else
-                       op2_idx = REG_ST_NOREG;
+               if (is_vfp_live(op1, live)) {
+                       /* first operand is live */
 
-               n->op = tmpl->normal_op;
-       }
-       else {
-               if (op2->index != REG_VFP_NOREG) {
-                       /* op2 is no address mode */
-                       op2_idx = x87_on_stack(state, op2);
+                       if (is_vfp_live(op2, live)) {
+                               /* both operands are live: push the first one */
+                               x87_create_fpush(env, state, n, op1_idx, BINOP_IDX_1);
+                               out_idx = op1_idx = 0;
+                               ++op2_idx;
+                               dst = tmpl->normal_op;
+                               do_pop = 0;
+                       }
+                       else {
+                               /* first live, second operand is dead here, bring it to tos */
+                               if (op2_idx != 0) {
+                                       x87_create_fxch(state, n, op2_idx, BINOP_IDX_2);
+                                       if (op1_idx == 0)
+                                               op1_idx = op2_idx;
+                               }
+                               op2_idx = out_idx = 0;
+                               dst = tmpl->normal_op;
+                               do_pop = 0;
+                       }
                }
-
-               if (out_idx == op2_idx) {
-                       /* good, second operands match, bring it to top */
-                       if (out_idx != 0) {
-                               x87_create_fxch(state, n, out_idx, BINOP_IDX_2);
-                               op2_idx = 0;
-                               out_idx = 0;
-
-                               if (op1_idx == 0)
-                                       op1_idx = out_idx;
+               else {
+                       /* first operand is dead */
+                       if (is_vfp_live(op2, live)) {
+                               /* second operand is live: bring first to tos */
+                               if (op1_idx != 0) {
+                                       x87_create_fxch(state, n, op1_idx, BINOP_IDX_1);
+                                       if (op2_idx == 0)
+                                               op2_idx = op1_idx;
+                               }
+                               op1_idx = out_idx = 0;
+                               dst = tmpl->normal_op;
+                               do_pop = 0;
+                       }
+                       else {
+                               /* both operands are dead here, pop them from the stack */
+                               if (op1_idx == 0) {
+                                       out_idx = op2_idx;
+                                       XCHG(op1_idx, op2_idx);
+                                       dst = tmpl->reverse_pop_op;
+                                       do_pop = 1;
+                               }
+                               else if (op2_idx == 0) {
+                                       out_idx = op1_idx;
+                                       dst = tmpl->normal_pop_op;
+                                       do_pop = 1;
+                               }
+                               else {
+                                       /* bring the second on top */
+                                       x87_create_fxch(state, n, op2_idx, BINOP_IDX_2);
+                                       op2_idx = 0;
+                                       out_idx = op1_idx;
+                                       dst = tmpl->normal_pop_op;
+                                       do_pop = 1;
+                               }
                        }
-                       n->op = tmpl->reverse_op;
+               }
+       }
+       else {
+               /* second operand is an address mode */
+               if (is_vfp_live(op1, live)) {
+                       /* first operand is live: push it here */
+                       x87_create_fpush(env, state, n, op1_idx, BINOP_IDX_1);
                }
                else {
-                       /* bad, both numbers did not match, push op1 */
-                       x87_push(state, op1);
-                       if (op2->index != REG_VFP_NOREG)
-                               ++op2_idx;
-                       else
-                               op2_idx = REG_ST_NOREG;
-                       op1_idx = 0;
-                       out_idx = 0;
-
-                       n->op = tmpl->normal_op;
+                       /* first operand is dead: bring it to tos */
+                       if (op1_idx != 0)
+                               x87_create_fxch(state, n, op1_idx, BINOP_IDX_1);
                }
+               op1_idx = out_idx = 0;
+               dst = tmpl->normal_op;
+               do_pop = 0;
        }
-       x87_set_tos_reg(state, out);
+
+       x87_set_reg(state, out, out_idx);
+       if (do_pop)
+               x87_pop(state);
+
+       /* patch the operation */
+       n->op = dst;
+       attr = get_ia32_attr(n);
        attr->x87[0] = op1 = &ia32_st_regs[op1_idx];
        attr->x87[1] = op2 = &ia32_st_regs[op2_idx];
        attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[out_idx];
@@ -358,50 +523,80 @@ static void sim_unop(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env, ir_op
        int op1_idx, out_idx;
        const arch_register_t *op1 = arch_get_irn_register(env, get_irn_n(n, UNOP_IDX));
        const arch_register_t *out = arch_get_irn_register(env, n);
-       ia32_attr_t *attr = get_ia32_attr(n);
+       ia32_attr_t *attr;
+       unsigned live = vfp_liveness_nodes_live_at(env, n);
+
+       printf(">>> %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name);
+  vfp_dump_live(live);
 
-       out_idx = x87_on_stack(state, out);
        op1_idx = x87_on_stack(state, op1);
 
-       if (out_idx == op1_idx) {
-               /* good, operands match, bring it to top */
-               if (out_idx != 0) {
-                       x87_create_fxch(state, n, out_idx, UNOP_IDX);
-                       op1_idx = 0;
-                       out_idx = 0;
-               }
+       if (is_vfp_live(op1, live)) {
+               /* push the operand here */
+               x87_create_fpush(env, state, n, op1_idx, UNOP_IDX);
        }
        else {
-               /* create a push or an exchange here */
-               if (1)
-                       x87_create_fpush(env, state, n, op1_idx, UNOP_IDX);
-               else
+               /* operand is dead, bring it to tos */
+               if (op1_idx != 0)
                        x87_create_fxch(state, n, op1_idx, UNOP_IDX);
        }
-       printf(">>> %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name);
+
+       x87_set_tos_reg(state, out);
+       op1_idx = out_idx = 0;
        n->op = op;
+       attr = get_ia32_attr(n);
        attr->x87[0] = op1 = &ia32_st_regs[0];
        attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[0];
        printf("<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name);
 }
 
 /**
- * Simulate a virtual Load
+ * Simulate a virtual Load instructions
  */
 static void sim_load(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env, ir_op *op) {
        const arch_register_t *out = arch_get_irn_register(env, n);
-       ia32_attr_t *attr = get_ia32_attr(n);
+       ia32_attr_t *attr;
 
        printf(">>> %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name);
        x87_push(state, out);
        n->op = op;
+       attr = get_ia32_attr(n);
        attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[0];
        printf("<<< %s -> %s\n", get_irn_opname(n), out->name);
 }
 
+/**
+ * Simulate a virtual Store
+ */
+static void sim_fst(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env) {
+       int op2_idx;
+       const arch_register_t *op2 = arch_get_irn_register(env, get_irn_n(n, STORE_VAL_IDX));
+       ia32_attr_t *attr;
+       unsigned live = vfp_liveness_nodes_live_at(env, n);
+
+       op2_idx = x87_on_stack(state, op2);
+
+       printf(">>> %s %s ->\n", get_irn_opname(n), op2->name);
+
+       /* we can only store the tos to memory */
+       if (op2_idx != 0)
+               x87_create_fxch(state, n, op2_idx, STORE_VAL_IDX);
+
+       if (is_vfp_live(op2, live))
+               n->op = op_ia32_fst;
+       else {
+               x87_pop(state);
+               n->op = op_ia32_fstp;
+       }
+
+       attr = get_ia32_attr(n);
+       attr->x87[1] = op2 = &ia32_st_regs[0];
+       printf("<<< %s %s ->\n", get_irn_opname(n), op2->name);
+}
+
 #define _GEN_BINOP(op, rev) \
 static void sim_##op(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env) { \
-       exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev }; \
+       exchange_tmpl tmpl = { op_ia32_##op, op_ia32_##rev, op_ia32_##op##p, op_ia32_##rev##p }; \
        sim_binop(state, n, env, &tmpl); \
 }
 
@@ -420,7 +615,7 @@ static void sim_##op(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env) { \
        sim_unop(state, n, env, op_ia32_##op); \
 }
 
-
+/* all stubs */
 GEN_BINOP(fadd)
 GEN_BINOPR(fsub)
 GEN_BINOP(fmul)
@@ -437,6 +632,51 @@ GEN_UNOP(fsin)
 GEN_UNOP(fcos)
 GEN_UNOP(fsqrt)
 
+/**
+ * Simulate a virtual Copy
+ */
+static void sim_Copy(x87_state *state, ir_node *n, const arch_env_t *env) {
+       ir_mode *mode = get_irn_mode(n);
+
+       if (mode_is_float(mode)) {
+               const arch_register_t *op1 = arch_get_irn_register(env, get_irn_n(n, 0));
+               const arch_register_t *out = arch_get_irn_register(env, n);
+               ir_node *node, *next;
+               ia32_attr_t *attr;
+               int op1_idx;
+               unsigned live = vfp_liveness_nodes_live_at(env, n);
+
+               op1_idx = x87_on_stack(state, op1);
+
+               printf(">>> %s %s -> %s\n", get_irn_opname(n), op1->name, out->name);
+         vfp_dump_live(live);
+
+               if (is_vfp_live(op1, live)) {
+                       /* operand is still live,a real copy */
+                       x87_push(state, out);
+
+                       node = new_rd_ia32_fpush(get_irn_dbg_info(n), get_irn_irg(n), get_nodes_block(n), get_irn_n(n, 0), mode);
+                       arch_set_irn_register(env, node, out);
+
+                       attr = get_ia32_attr(node);
+                       attr->x87[0] = op1 = &ia32_st_regs[op1_idx];
+                       attr->x87[2] = out = &ia32_st_regs[0];
+
+                       next = sched_next(n);
+                       sched_remove(n);
+                       exchange(n, node);
+                       sched_add_before(next, node);
+                       printf(">>> %s %s -> %s\n", get_irn_opname(node), op1->name, out->name);
+               }
+               else {
+                       /* just a virtual copy */
+                       x87_set_reg(state, out, op1_idx);
+                       sched_remove(n);
+                       printf(">>> KILLED %s\n", get_irn_opname(n));
+               }
+       }
+}
+
 /**
  * Run a simulation and fix all virtual instructions for a block.
  *
@@ -444,7 +684,7 @@ GEN_UNOP(fsqrt)
  *         zero if the simulation must be rerun
  */
 static int x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block) {
-       ir_node *n;
+       ir_node *n, *next;
        blk_state *bl_state = x87_get_bl_state(sim, block);
        x87_state *state = bl_state->begin;
        const ir_edge_t *edge;
@@ -456,9 +696,11 @@ static int x87_simulate_block(x87_simulator *sim, ir_node *block) {
 
        assert(bl_state->end == NULL);
 
-       sched_foreach(block, n) {
+       /* beware, n might changed */
+       for (n = sched_first(block); !sched_is_end(n); n = next) {
                ir_op *op = get_irn_op(n);
 
+               next = sched_next(n);
                if (op->ops.generic) {
                        sim_func func = (sim_func)op->ops.generic;
 
@@ -515,7 +757,8 @@ static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, const arch_env_t *env) {
 
        clear_irp_opcodes_generic_func();
 
-#define ASSOC(op)      (op_ia32_v ## op)->ops.generic = (op_func)(sim_##op)
+#define ASSOC(op)          (op_ia32_v ## op)->ops.generic = (op_func)(sim_##op)
+#define ASSOC_BE(op)   (op_be_ ## op)->ops.generic = (op_func)(sim_##op)
        ASSOC(fConst);
        ASSOC(fld);
        ASSOC(fld1);
@@ -530,6 +773,9 @@ static void x87_init_simulator(x87_simulator *sim, const arch_env_t *env) {
        ASSOC(fsin);
        ASSOC(fcos);
        ASSOC(fsqrt);
+       ASSOC(fst);
+       ASSOC_BE(Copy);
+#undef ASSOC_BE
 #undef ASSOC
 }