18010b631SJonas Paulsson //-- SystemZMachineScheduler.cpp - SystemZ Scheduler Interface -*- C++ -*---==// 28010b631SJonas Paulsson // 38010b631SJonas Paulsson // The LLVM Compiler Infrastructure 48010b631SJonas Paulsson // 58010b631SJonas Paulsson // This file is distributed under the University of Illinois Open Source 68010b631SJonas Paulsson // License. See LICENSE.TXT for details. 78010b631SJonas Paulsson // 88010b631SJonas Paulsson //===----------------------------------------------------------------------===// 98010b631SJonas Paulsson // 108010b631SJonas Paulsson // -------------------------- Post RA scheduling ---------------------------- // 118010b631SJonas Paulsson // SystemZPostRASchedStrategy is a scheduling strategy which is plugged into 128010b631SJonas Paulsson // the MachineScheduler. It has a sorted Available set of SUs and a pickNode() 138010b631SJonas Paulsson // implementation that looks to optimize decoder grouping and balance the 14*57a705d9SJonas Paulsson // usage of processor resources. Scheduler states are saved for the end 15*57a705d9SJonas Paulsson // region of each MBB, so that a successor block can learn from it. 168010b631SJonas Paulsson //===----------------------------------------------------------------------===// 178010b631SJonas Paulsson 188010b631SJonas Paulsson #include "SystemZMachineScheduler.h" 198010b631SJonas Paulsson 208010b631SJonas Paulsson using namespace llvm; 218010b631SJonas Paulsson 220cd23f56SEvandro Menezes #define DEBUG_TYPE "machine-scheduler" 238010b631SJonas Paulsson 248010b631SJonas Paulsson #ifndef NDEBUG 258010b631SJonas Paulsson // Print the set of SUs 268010b631SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy::SUSet:: 276da25f4fSRafael Espindola dump(SystemZHazardRecognizer &HazardRec) const { 288010b631SJonas Paulsson dbgs() << "{"; 298010b631SJonas Paulsson for (auto &SU : *this) { 308010b631SJonas Paulsson HazardRec.dumpSU(SU, dbgs()); 318010b631SJonas Paulsson if (SU != *rbegin()) 328010b631SJonas Paulsson dbgs() << ", "; 338010b631SJonas Paulsson } 348010b631SJonas Paulsson dbgs() << "}\n"; 358010b631SJonas Paulsson } 368010b631SJonas Paulsson #endif 378010b631SJonas Paulsson 38*57a705d9SJonas Paulsson // Try to find a single predecessor that would be interesting for the 39*57a705d9SJonas Paulsson // scheduler in the top-most region of MBB. 40*57a705d9SJonas Paulsson static MachineBasicBlock *getSingleSchedPred(MachineBasicBlock *MBB, 41*57a705d9SJonas Paulsson const MachineLoop *Loop) { 42*57a705d9SJonas Paulsson MachineBasicBlock *PredMBB = nullptr; 43*57a705d9SJonas Paulsson if (MBB->pred_size() == 1) 44*57a705d9SJonas Paulsson PredMBB = *MBB->pred_begin(); 45*57a705d9SJonas Paulsson 46*57a705d9SJonas Paulsson // The loop header has two predecessors, return the latch, but not for a 47*57a705d9SJonas Paulsson // single block loop. 48*57a705d9SJonas Paulsson if (MBB->pred_size() == 2 && Loop != nullptr && Loop->getHeader() == MBB) { 49*57a705d9SJonas Paulsson for (auto I = MBB->pred_begin(); I != MBB->pred_end(); ++I) 50*57a705d9SJonas Paulsson if (Loop->contains(*I)) 51*57a705d9SJonas Paulsson PredMBB = (*I == MBB ? nullptr : *I); 52*57a705d9SJonas Paulsson } 53*57a705d9SJonas Paulsson 54*57a705d9SJonas Paulsson assert ((PredMBB == nullptr || !Loop || Loop->contains(PredMBB)) 55*57a705d9SJonas Paulsson && "Loop MBB should not consider predecessor outside of loop."); 56*57a705d9SJonas Paulsson 57*57a705d9SJonas Paulsson return PredMBB; 58*57a705d9SJonas Paulsson } 59*57a705d9SJonas Paulsson 60*57a705d9SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy:: 61*57a705d9SJonas Paulsson advanceTo(MachineBasicBlock::iterator NextBegin) { 62*57a705d9SJonas Paulsson MachineBasicBlock::iterator LastEmittedMI = HazardRec->getLastEmittedMI(); 63*57a705d9SJonas Paulsson MachineBasicBlock::iterator I = 64*57a705d9SJonas Paulsson ((LastEmittedMI != nullptr && LastEmittedMI->getParent() == MBB) ? 65*57a705d9SJonas Paulsson std::next(LastEmittedMI) : MBB->begin()); 66*57a705d9SJonas Paulsson 67*57a705d9SJonas Paulsson for (; I != NextBegin; ++I) { 68*57a705d9SJonas Paulsson if (I->isPosition() || I->isDebugValue()) 69*57a705d9SJonas Paulsson continue; 70*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec->emitInstruction(&*I); 71*57a705d9SJonas Paulsson } 72*57a705d9SJonas Paulsson } 73*57a705d9SJonas Paulsson 74*57a705d9SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy::enterMBB(MachineBasicBlock *NextMBB) { 75*57a705d9SJonas Paulsson assert ((SchedStates.find(NextMBB) == SchedStates.end()) && 76*57a705d9SJonas Paulsson "Entering MBB twice?"); 77*57a705d9SJonas Paulsson DEBUG (dbgs() << "+++ Entering MBB#" << NextMBB->getNumber()); 78*57a705d9SJonas Paulsson 79*57a705d9SJonas Paulsson MBB = NextMBB; 80*57a705d9SJonas Paulsson /// Create a HazardRec for MBB, save it in SchedStates and set HazardRec to 81*57a705d9SJonas Paulsson /// point to it. 82*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec = SchedStates[MBB] = new SystemZHazardRecognizer(TII, &SchedModel); 83*57a705d9SJonas Paulsson DEBUG (const MachineLoop *Loop = MLI->getLoopFor(MBB); 84*57a705d9SJonas Paulsson if(Loop && Loop->getHeader() == MBB) 85*57a705d9SJonas Paulsson dbgs() << " (Loop header)"; 86*57a705d9SJonas Paulsson dbgs() << ":\n";); 87*57a705d9SJonas Paulsson 88*57a705d9SJonas Paulsson // Try to take over the state from a single predecessor, if it has been 89*57a705d9SJonas Paulsson // scheduled. If this is not possible, we are done. 90*57a705d9SJonas Paulsson MachineBasicBlock *SinglePredMBB = 91*57a705d9SJonas Paulsson getSingleSchedPred(MBB, MLI->getLoopFor(MBB)); 92*57a705d9SJonas Paulsson if (SinglePredMBB == nullptr || 93*57a705d9SJonas Paulsson SchedStates.find(SinglePredMBB) == SchedStates.end()) 94*57a705d9SJonas Paulsson return; 95*57a705d9SJonas Paulsson 96*57a705d9SJonas Paulsson DEBUG (dbgs() << "+++ Continued scheduling from MBB#" 97*57a705d9SJonas Paulsson << SinglePredMBB->getNumber() << "\n";); 98*57a705d9SJonas Paulsson 99*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec->copyState(SchedStates[SinglePredMBB]); 100*57a705d9SJonas Paulsson 101*57a705d9SJonas Paulsson // Emit incoming terminator(s). Be optimistic and assume that branch 102*57a705d9SJonas Paulsson // prediction will generally do "the right thing". 103*57a705d9SJonas Paulsson for (MachineBasicBlock::iterator I = SinglePredMBB->getFirstTerminator(); 104*57a705d9SJonas Paulsson I != SinglePredMBB->end(); I++) { 105*57a705d9SJonas Paulsson DEBUG (dbgs() << "+++ Emitting incoming branch: "; I->dump();); 106*57a705d9SJonas Paulsson bool TakenBranch = (I->isBranch() && 107*57a705d9SJonas Paulsson (TII->getBranchInfo(*I).Target->isReg() || // Relative branch 108*57a705d9SJonas Paulsson TII->getBranchInfo(*I).Target->getMBB() == MBB)); 109*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec->emitInstruction(&*I, TakenBranch); 110*57a705d9SJonas Paulsson if (TakenBranch) 111*57a705d9SJonas Paulsson break; 112*57a705d9SJonas Paulsson } 113*57a705d9SJonas Paulsson } 114*57a705d9SJonas Paulsson 115*57a705d9SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy::leaveMBB() { 116*57a705d9SJonas Paulsson DEBUG (dbgs() << "+++ Leaving MBB#" << MBB->getNumber() << "\n";); 117*57a705d9SJonas Paulsson 118*57a705d9SJonas Paulsson // Advance to first terminator. The successor block will handle terminators 119*57a705d9SJonas Paulsson // dependent on CFG layout (T/NT branch etc). 120*57a705d9SJonas Paulsson advanceTo(MBB->getFirstTerminator()); 121*57a705d9SJonas Paulsson } 122*57a705d9SJonas Paulsson 1238010b631SJonas Paulsson SystemZPostRASchedStrategy:: 1248010b631SJonas Paulsson SystemZPostRASchedStrategy(const MachineSchedContext *C) 125*57a705d9SJonas Paulsson : MLI(C->MLI), 126*57a705d9SJonas Paulsson TII(static_cast<const SystemZInstrInfo *> 127*57a705d9SJonas Paulsson (C->MF->getSubtarget().getInstrInfo())), 128*57a705d9SJonas Paulsson MBB(nullptr), HazardRec(nullptr) { 129*57a705d9SJonas Paulsson const TargetSubtargetInfo *ST = &C->MF->getSubtarget(); 130*57a705d9SJonas Paulsson SchedModel.init(ST->getSchedModel(), ST, TII); 131*57a705d9SJonas Paulsson } 1328010b631SJonas Paulsson 133*57a705d9SJonas Paulsson SystemZPostRASchedStrategy::~SystemZPostRASchedStrategy() { 134*57a705d9SJonas Paulsson // Delete hazard recognizers kept around for each MBB. 135*57a705d9SJonas Paulsson for (auto I : SchedStates) { 136*57a705d9SJonas Paulsson SystemZHazardRecognizer *hazrec = I.second; 137*57a705d9SJonas Paulsson delete hazrec; 138*57a705d9SJonas Paulsson } 139*57a705d9SJonas Paulsson } 140*57a705d9SJonas Paulsson 141*57a705d9SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy::initPolicy(MachineBasicBlock::iterator Begin, 142*57a705d9SJonas Paulsson MachineBasicBlock::iterator End, 143*57a705d9SJonas Paulsson unsigned NumRegionInstrs) { 144*57a705d9SJonas Paulsson // Don't emit the terminators. 145*57a705d9SJonas Paulsson if (Begin->isTerminator()) 146*57a705d9SJonas Paulsson return; 147*57a705d9SJonas Paulsson 148*57a705d9SJonas Paulsson // Emit any instructions before start of region. 149*57a705d9SJonas Paulsson advanceTo(Begin); 1508010b631SJonas Paulsson } 1518010b631SJonas Paulsson 1528010b631SJonas Paulsson // Pick the next node to schedule. 1538010b631SJonas Paulsson SUnit *SystemZPostRASchedStrategy::pickNode(bool &IsTopNode) { 1548010b631SJonas Paulsson // Only scheduling top-down. 1558010b631SJonas Paulsson IsTopNode = true; 1568010b631SJonas Paulsson 1578010b631SJonas Paulsson if (Available.empty()) 1588010b631SJonas Paulsson return nullptr; 1598010b631SJonas Paulsson 1608010b631SJonas Paulsson // If only one choice, return it. 1618010b631SJonas Paulsson if (Available.size() == 1) { 1628010b631SJonas Paulsson DEBUG (dbgs() << "+++ Only one: "; 163*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec->dumpSU(*Available.begin(), dbgs()); dbgs() << "\n";); 1648010b631SJonas Paulsson return *Available.begin(); 1658010b631SJonas Paulsson } 1668010b631SJonas Paulsson 1678010b631SJonas Paulsson // All nodes that are possible to schedule are stored by in the 1688010b631SJonas Paulsson // Available set. 169*57a705d9SJonas Paulsson DEBUG(dbgs() << "+++ Available: "; Available.dump(*HazardRec);); 1708010b631SJonas Paulsson 1718010b631SJonas Paulsson Candidate Best; 1728010b631SJonas Paulsson for (auto *SU : Available) { 1738010b631SJonas Paulsson 1748010b631SJonas Paulsson // SU is the next candidate to be compared against current Best. 175*57a705d9SJonas Paulsson Candidate c(SU, *HazardRec); 1768010b631SJonas Paulsson 1778010b631SJonas Paulsson // Remeber which SU is the best candidate. 1788010b631SJonas Paulsson if (Best.SU == nullptr || c < Best) { 1798010b631SJonas Paulsson Best = c; 1808010b631SJonas Paulsson DEBUG(dbgs() << "+++ Best sofar: "; 181*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec->dumpSU(Best.SU, dbgs()); 1828010b631SJonas Paulsson if (Best.GroupingCost != 0) 1838010b631SJonas Paulsson dbgs() << "\tGrouping cost:" << Best.GroupingCost; 1848010b631SJonas Paulsson if (Best.ResourcesCost != 0) 1858010b631SJonas Paulsson dbgs() << " Resource cost:" << Best.ResourcesCost; 1868010b631SJonas Paulsson dbgs() << " Height:" << Best.SU->getHeight(); 1878010b631SJonas Paulsson dbgs() << "\n";); 1888010b631SJonas Paulsson } 1898010b631SJonas Paulsson 1908010b631SJonas Paulsson // Once we know we have seen all SUs that affect grouping or use unbuffered 1918010b631SJonas Paulsson // resources, we can stop iterating if Best looks good. 1928010b631SJonas Paulsson if (!SU->isScheduleHigh && Best.noCost()) 1938010b631SJonas Paulsson break; 1948010b631SJonas Paulsson } 1958010b631SJonas Paulsson 1968010b631SJonas Paulsson assert (Best.SU != nullptr); 1978010b631SJonas Paulsson return Best.SU; 1988010b631SJonas Paulsson } 1998010b631SJonas Paulsson 2008010b631SJonas Paulsson SystemZPostRASchedStrategy::Candidate:: 2018010b631SJonas Paulsson Candidate(SUnit *SU_, SystemZHazardRecognizer &HazardRec) : Candidate() { 2028010b631SJonas Paulsson SU = SU_; 2038010b631SJonas Paulsson 2048010b631SJonas Paulsson // Check the grouping cost. For a node that must begin / end a 2058010b631SJonas Paulsson // group, it is positive if it would do so prematurely, or negative 2068010b631SJonas Paulsson // if it would fit naturally into the schedule. 2078010b631SJonas Paulsson GroupingCost = HazardRec.groupingCost(SU); 2088010b631SJonas Paulsson 2098010b631SJonas Paulsson // Check the resources cost for this SU. 2108010b631SJonas Paulsson ResourcesCost = HazardRec.resourcesCost(SU); 2118010b631SJonas Paulsson } 2128010b631SJonas Paulsson 2138010b631SJonas Paulsson bool SystemZPostRASchedStrategy::Candidate:: 2148010b631SJonas Paulsson operator<(const Candidate &other) { 2158010b631SJonas Paulsson 2168010b631SJonas Paulsson // Check decoder grouping. 2178010b631SJonas Paulsson if (GroupingCost < other.GroupingCost) 2188010b631SJonas Paulsson return true; 2198010b631SJonas Paulsson if (GroupingCost > other.GroupingCost) 2208010b631SJonas Paulsson return false; 2218010b631SJonas Paulsson 2228010b631SJonas Paulsson // Compare the use of resources. 2238010b631SJonas Paulsson if (ResourcesCost < other.ResourcesCost) 2248010b631SJonas Paulsson return true; 2258010b631SJonas Paulsson if (ResourcesCost > other.ResourcesCost) 2268010b631SJonas Paulsson return false; 2278010b631SJonas Paulsson 2288010b631SJonas Paulsson // Higher SU is otherwise generally better. 2298010b631SJonas Paulsson if (SU->getHeight() > other.SU->getHeight()) 2308010b631SJonas Paulsson return true; 2318010b631SJonas Paulsson if (SU->getHeight() < other.SU->getHeight()) 2328010b631SJonas Paulsson return false; 2338010b631SJonas Paulsson 2348010b631SJonas Paulsson // If all same, fall back to original order. 2358010b631SJonas Paulsson if (SU->NodeNum < other.SU->NodeNum) 2368010b631SJonas Paulsson return true; 2378010b631SJonas Paulsson 2388010b631SJonas Paulsson return false; 2398010b631SJonas Paulsson } 2408010b631SJonas Paulsson 2418010b631SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy::schedNode(SUnit *SU, bool IsTopNode) { 2428010b631SJonas Paulsson DEBUG(dbgs() << "+++ Scheduling SU(" << SU->NodeNum << ")\n";); 2438010b631SJonas Paulsson 2448010b631SJonas Paulsson // Remove SU from Available set and update HazardRec. 2458010b631SJonas Paulsson Available.erase(SU); 246*57a705d9SJonas Paulsson HazardRec->EmitInstruction(SU); 2478010b631SJonas Paulsson } 2488010b631SJonas Paulsson 2498010b631SJonas Paulsson void SystemZPostRASchedStrategy::releaseTopNode(SUnit *SU) { 2508010b631SJonas Paulsson // Set isScheduleHigh flag on all SUs that we want to consider first in 2518010b631SJonas Paulsson // pickNode(). 252*57a705d9SJonas Paulsson const MCSchedClassDesc *SC = HazardRec->getSchedClass(SU); 2538010b631SJonas Paulsson bool AffectsGrouping = (SC->isValid() && (SC->BeginGroup || SC->EndGroup)); 2548010b631SJonas Paulsson SU->isScheduleHigh = (AffectsGrouping || SU->isUnbuffered); 2558010b631SJonas Paulsson 2568010b631SJonas Paulsson // Put all released SUs in the Available set. 2578010b631SJonas Paulsson Available.insert(SU); 2588010b631SJonas Paulsson } 259