OSDN Git Service

* tracer.c (rest_of_handle_tracer): We already cleaned
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / modulo-sched.c
1 /* Swing Modulo Scheduling implementation.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006
3    Free Software Foundation, Inc.
4    Contributed by Ayal Zaks and Mustafa Hagog <zaks,mustafa@il.ibm.com>
5
6 This file is part of GCC.
7
8 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
9 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
10 Software Foundation; either version 2, or (at your option) any later
11 version.
12
13 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
14 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
15 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
16 for more details.
17
18 You should have received a copy of the GNU General Public License
19 along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
20 Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
21 02110-1301, USA.  */
22
23
24 #include "config.h"
25 #include "system.h"
26 #include "coretypes.h"
27 #include "tm.h"
28 #include "toplev.h"
29 #include "rtl.h"
30 #include "tm_p.h"
31 #include "hard-reg-set.h"
32 #include "regs.h"
33 #include "function.h"
34 #include "flags.h"
35 #include "insn-config.h"
36 #include "insn-attr.h"
37 #include "except.h"
38 #include "toplev.h"
39 #include "recog.h"
40 #include "sched-int.h"
41 #include "target.h"
42 #include "cfglayout.h"
43 #include "cfgloop.h"
44 #include "cfghooks.h"
45 #include "expr.h"
46 #include "params.h"
47 #include "gcov-io.h"
48 #include "df.h"
49 #include "ddg.h"
50 #include "timevar.h"
51 #include "tree-pass.h"
52
53 #ifdef INSN_SCHEDULING
54
55 /* This file contains the implementation of the Swing Modulo Scheduler,
56    described in the following references:
57    [1] J. Llosa, A. Gonzalez, E. Ayguade, M. Valero., and J. Eckhardt.
58        Lifetime--sensitive modulo scheduling in a production environment.
59        IEEE Trans. on Comps., 50(3), March 2001
60    [2] J. Llosa, A. Gonzalez, E. Ayguade, and M. Valero.
61        Swing Modulo Scheduling: A Lifetime Sensitive Approach.
62        PACT '96 , pages 80-87, October 1996 (Boston - Massachusetts - USA).
63
64    The basic structure is:
65    1. Build a data-dependence graph (DDG) for each loop.
66    2. Use the DDG to order the insns of a loop (not in topological order
67       necessarily, but rather) trying to place each insn after all its
68       predecessors _or_ after all its successors.
69    3. Compute MII: a lower bound on the number of cycles to schedule the loop.
70    4. Use the ordering to perform list-scheduling of the loop:
71       1. Set II = MII.  We will try to schedule the loop within II cycles.
72       2. Try to schedule the insns one by one according to the ordering.
73          For each insn compute an interval of cycles by considering already-
74          scheduled preds and succs (and associated latencies); try to place
75          the insn in the cycles of this window checking for potential
76          resource conflicts (using the DFA interface).
77          Note: this is different from the cycle-scheduling of schedule_insns;
78          here the insns are not scheduled monotonically top-down (nor bottom-
79          up).
80       3. If failed in scheduling all insns - bump II++ and try again, unless
81          II reaches an upper bound MaxII, in which case report failure.
82    5. If we succeeded in scheduling the loop within II cycles, we now
83       generate prolog and epilog, decrease the counter of the loop, and
84       perform modulo variable expansion for live ranges that span more than
85       II cycles (i.e. use register copies to prevent a def from overwriting
86       itself before reaching the use).
87 */
88
89 \f
90 /* This page defines partial-schedule structures and functions for
91    modulo scheduling.  */
92
93 typedef struct partial_schedule *partial_schedule_ptr;
94 typedef struct ps_insn *ps_insn_ptr;
95
96 /* The minimum (absolute) cycle that a node of ps was scheduled in.  */
97 #define PS_MIN_CYCLE(ps) (((partial_schedule_ptr)(ps))->min_cycle)
98
99 /* The maximum (absolute) cycle that a node of ps was scheduled in.  */
100 #define PS_MAX_CYCLE(ps) (((partial_schedule_ptr)(ps))->max_cycle)
101
102 /* Perform signed modulo, always returning a non-negative value.  */
103 #define SMODULO(x,y) ((x) % (y) < 0 ? ((x) % (y) + (y)) : (x) % (y))
104
105 /* The number of different iterations the nodes in ps span, assuming
106    the stage boundaries are placed efficiently.  */
107 #define PS_STAGE_COUNT(ps) ((PS_MAX_CYCLE (ps) - PS_MIN_CYCLE (ps) \
108                              + 1 + (ps)->ii - 1) / (ps)->ii)
109
110 /* A single instruction in the partial schedule.  */
111 struct ps_insn
112 {
113   /* The corresponding DDG_NODE.  */
114   ddg_node_ptr node;
115
116   /* The (absolute) cycle in which the PS instruction is scheduled.
117      Same as SCHED_TIME (node).  */
118   int cycle;
119
120   /* The next/prev PS_INSN in the same row.  */
121   ps_insn_ptr next_in_row,
122               prev_in_row;
123
124   /* The number of nodes in the same row that come after this node.  */
125   int row_rest_count;
126 };
127
128 /* Holds the partial schedule as an array of II rows.  Each entry of the
129    array points to a linked list of PS_INSNs, which represents the
130    instructions that are scheduled for that row.  */
131 struct partial_schedule
132 {
133   int ii;       /* Number of rows in the partial schedule.  */
134   int history;  /* Threshold for conflict checking using DFA.  */
135
136   /* rows[i] points to linked list of insns scheduled in row i (0<=i<ii).  */
137   ps_insn_ptr *rows;
138
139   /* The earliest absolute cycle of an insn in the partial schedule.  */
140   int min_cycle;
141
142   /* The latest absolute cycle of an insn in the partial schedule.  */
143   int max_cycle;
144
145   ddg_ptr g;    /* The DDG of the insns in the partial schedule.  */
146 };
147
148 /* We use this to record all the register replacements we do in
149    the kernel so we can undo SMS if it is not profitable.  */
150 struct undo_replace_buff_elem
151 {
152   rtx insn;
153   rtx orig_reg;
154   rtx new_reg;
155   struct undo_replace_buff_elem *next;
156 };
157
158
159   
160 static partial_schedule_ptr create_partial_schedule (int ii, ddg_ptr, int history);
161 static void free_partial_schedule (partial_schedule_ptr);
162 static void reset_partial_schedule (partial_schedule_ptr, int new_ii);
163 void print_partial_schedule (partial_schedule_ptr, FILE *);
164 static int kernel_number_of_cycles (rtx first_insn, rtx last_insn);
165 static ps_insn_ptr ps_add_node_check_conflicts (partial_schedule_ptr,
166                                                 ddg_node_ptr node, int cycle,
167                                                 sbitmap must_precede,
168                                                 sbitmap must_follow);
169 static void rotate_partial_schedule (partial_schedule_ptr, int);
170 void set_row_column_for_ps (partial_schedule_ptr);
171 static bool ps_unschedule_node (partial_schedule_ptr, ddg_node_ptr );
172
173 \f
174 /* This page defines constants and structures for the modulo scheduling
175    driver.  */
176
177 /* As in haifa-sched.c:  */
178 /* issue_rate is the number of insns that can be scheduled in the same
179    machine cycle.  It can be defined in the config/mach/mach.h file,
180    otherwise we set it to 1.  */
181
182 static int issue_rate;
183
184 static int sms_order_nodes (ddg_ptr, int, int * result);
185 static void set_node_sched_params (ddg_ptr);
186 static partial_schedule_ptr sms_schedule_by_order (ddg_ptr, int, int, int *);
187 static void permute_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, rtx last);
188 static void generate_prolog_epilog (partial_schedule_ptr ,struct loop * loop, rtx);
189 static void duplicate_insns_of_cycles (partial_schedule_ptr ps,
190                                        int from_stage, int to_stage,
191                                        int is_prolog);
192
193 #define SCHED_ASAP(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->asap)
194 #define SCHED_TIME(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->time)
195 #define SCHED_FIRST_REG_MOVE(x) \
196         (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->first_reg_move)
197 #define SCHED_NREG_MOVES(x) \
198         (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->nreg_moves)
199 #define SCHED_ROW(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->row)
200 #define SCHED_STAGE(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->stage)
201 #define SCHED_COLUMN(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->column)
202
203 /* The scheduling parameters held for each node.  */
204 typedef struct node_sched_params
205 {
206   int asap;     /* A lower-bound on the absolute scheduling cycle.  */
207   int time;     /* The absolute scheduling cycle (time >= asap).  */
208
209   /* The following field (first_reg_move) is a pointer to the first
210      register-move instruction added to handle the modulo-variable-expansion
211      of the register defined by this node.  This register-move copies the
212      original register defined by the node.  */
213   rtx first_reg_move;
214
215   /* The number of register-move instructions added, immediately preceding
216      first_reg_move.  */
217   int nreg_moves;
218
219   int row;    /* Holds time % ii.  */
220   int stage;  /* Holds time / ii.  */
221
222   /* The column of a node inside the ps.  If nodes u, v are on the same row,
223      u will precede v if column (u) < column (v).  */
224   int column;
225 } *node_sched_params_ptr;
226
227 \f
228 /* The following three functions are copied from the current scheduler
229    code in order to use sched_analyze() for computing the dependencies.
230    They are used when initializing the sched_info structure.  */
231 static const char *
232 sms_print_insn (rtx insn, int aligned ATTRIBUTE_UNUSED)
233 {
234   static char tmp[80];
235
236   sprintf (tmp, "i%4d", INSN_UID (insn));
237   return tmp;
238 }
239
240 static void
241 compute_jump_reg_dependencies (rtx insn ATTRIBUTE_UNUSED,
242                                regset cond_exec ATTRIBUTE_UNUSED,
243                                regset used ATTRIBUTE_UNUSED,
244                                regset set ATTRIBUTE_UNUSED)
245 {
246 }
247
248 static struct sched_info sms_sched_info =
249 {
250   NULL,
251   NULL,
252   NULL,
253   NULL,
254   NULL,
255   sms_print_insn,
256   NULL,
257   compute_jump_reg_dependencies,
258   NULL, NULL,
259   NULL, NULL,
260   0, 0, 0,
261
262   NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
263 #ifdef ENABLE_CHECKING
264   NULL,
265 #endif
266   0
267 };
268
269
270 /* Return the register decremented and tested in INSN,
271    or zero if it is not a decrement-and-branch insn.  */
272
273 static rtx
274 doloop_register_get (rtx insn ATTRIBUTE_UNUSED)
275 {
276 #ifdef HAVE_doloop_end
277   rtx pattern, reg, condition;
278
279   if (! JUMP_P (insn))
280     return NULL_RTX;
281
282   pattern = PATTERN (insn);
283   condition = doloop_condition_get (pattern);
284   if (! condition)
285     return NULL_RTX;
286
287   if (REG_P (XEXP (condition, 0)))
288     reg = XEXP (condition, 0);
289   else if (GET_CODE (XEXP (condition, 0)) == PLUS
290            && REG_P (XEXP (XEXP (condition, 0), 0)))
291     reg = XEXP (XEXP (condition, 0), 0);
292   else
293     gcc_unreachable ();
294
295   return reg;
296 #else
297   return NULL_RTX;
298 #endif
299 }
300
301 /* Check if COUNT_REG is set to a constant in the PRE_HEADER block, so
302    that the number of iterations is a compile-time constant.  If so,
303    return the rtx that sets COUNT_REG to a constant, and set COUNT to
304    this constant.  Otherwise return 0.  */
305 static rtx
306 const_iteration_count (rtx count_reg, basic_block pre_header,
307                        HOST_WIDEST_INT * count)
308 {
309   rtx insn;
310   rtx head, tail;
311
312   if (! pre_header)
313     return NULL_RTX;
314
315   get_ebb_head_tail (pre_header, pre_header, &head, &tail);
316
317   for (insn = tail; insn != PREV_INSN (head); insn = PREV_INSN (insn))
318     if (INSN_P (insn) && single_set (insn) &&
319         rtx_equal_p (count_reg, SET_DEST (single_set (insn))))
320       {
321         rtx pat = single_set (insn);
322
323         if (GET_CODE (SET_SRC (pat)) == CONST_INT)
324           {
325             *count = INTVAL (SET_SRC (pat));
326             return insn;
327           }
328
329         return NULL_RTX;
330       }
331
332   return NULL_RTX;
333 }
334
335 /* A very simple resource-based lower bound on the initiation interval.
336    ??? Improve the accuracy of this bound by considering the
337    utilization of various units.  */
338 static int
339 res_MII (ddg_ptr g)
340 {
341   return (g->num_nodes / issue_rate);
342 }
343
344
345 /* Points to the array that contains the sched data for each node.  */
346 static node_sched_params_ptr node_sched_params;
347
348 /* Allocate sched_params for each node and initialize it.  Assumes that
349    the aux field of each node contain the asap bound (computed earlier),
350    and copies it into the sched_params field.  */
351 static void
352 set_node_sched_params (ddg_ptr g)
353 {
354   int i;
355
356   /* Allocate for each node in the DDG a place to hold the "sched_data".  */
357   /* Initialize ASAP/ALAP/HIGHT to zero.  */
358   node_sched_params = (node_sched_params_ptr)
359                        xcalloc (g->num_nodes,
360                                 sizeof (struct node_sched_params));
361
362   /* Set the pointer of the general data of the node to point to the
363      appropriate sched_params structure.  */
364   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
365     {
366       /* Watch out for aliasing problems?  */
367       node_sched_params[i].asap = g->nodes[i].aux.count;
368       g->nodes[i].aux.info = &node_sched_params[i];
369     }
370 }
371
372 static void
373 print_node_sched_params (FILE * file, int num_nodes)
374 {
375   int i;
376
377   if (! file)
378     return;
379   for (i = 0; i < num_nodes; i++)
380     {
381       node_sched_params_ptr nsp = &node_sched_params[i];
382       rtx reg_move = nsp->first_reg_move;
383       int j;
384
385       fprintf (file, "Node %d:\n", i);
386       fprintf (file, " asap = %d:\n", nsp->asap);
387       fprintf (file, " time = %d:\n", nsp->time);
388       fprintf (file, " nreg_moves = %d:\n", nsp->nreg_moves);
389       for (j = 0; j < nsp->nreg_moves; j++)
390         {
391           fprintf (file, " reg_move = ");
392           print_rtl_single (file, reg_move);
393           reg_move = PREV_INSN (reg_move);
394         }
395     }
396 }
397
398 /* Calculate an upper bound for II.  SMS should not schedule the loop if it
399    requires more cycles than this bound.  Currently set to the sum of the
400    longest latency edge for each node.  Reset based on experiments.  */
401 static int
402 calculate_maxii (ddg_ptr g)
403 {
404   int i;
405   int maxii = 0;
406
407   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
408     {
409       ddg_node_ptr u = &g->nodes[i];
410       ddg_edge_ptr e;
411       int max_edge_latency = 0;
412
413       for (e = u->out; e; e = e->next_out)
414         max_edge_latency = MAX (max_edge_latency, e->latency);
415
416       maxii += max_edge_latency;
417     }
418   return maxii;
419 }
420
421 /*
422    Breaking intra-loop register anti-dependences:
423    Each intra-loop register anti-dependence implies a cross-iteration true
424    dependence of distance 1. Therefore, we can remove such false dependencies
425    and figure out if the partial schedule broke them by checking if (for a
426    true-dependence of distance 1): SCHED_TIME (def) < SCHED_TIME (use) and
427    if so generate a register move.   The number of such moves is equal to:
428               SCHED_TIME (use) - SCHED_TIME (def)       { 0 broken
429    nreg_moves = ----------------------------------- + 1 - {   dependence.
430                             ii                          { 1 if not.
431 */
432 static struct undo_replace_buff_elem *
433 generate_reg_moves (partial_schedule_ptr ps)
434 {
435   ddg_ptr g = ps->g;
436   int ii = ps->ii;
437   int i;
438   struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces = NULL;
439
440   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
441     {
442       ddg_node_ptr u = &g->nodes[i];
443       ddg_edge_ptr e;
444       int nreg_moves = 0, i_reg_move;
445       sbitmap *uses_of_defs;
446       rtx last_reg_move;
447       rtx prev_reg, old_reg;
448
449       /* Compute the number of reg_moves needed for u, by looking at life
450          ranges started at u (excluding self-loops).  */
451       for (e = u->out; e; e = e->next_out)
452         if (e->type == TRUE_DEP && e->dest != e->src)
453           {
454             int nreg_moves4e = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src)) / ii;
455
456             if (e->distance == 1)
457               nreg_moves4e = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src) + ii) / ii;
458
459             /* If dest precedes src in the schedule of the kernel, then dest
460                will read before src writes and we can save one reg_copy.  */
461             if (SCHED_ROW (e->dest) == SCHED_ROW (e->src)
462                 && SCHED_COLUMN (e->dest) < SCHED_COLUMN (e->src))
463               nreg_moves4e--;
464
465             nreg_moves = MAX (nreg_moves, nreg_moves4e);
466           }
467
468       if (nreg_moves == 0)
469         continue;
470
471       /* Every use of the register defined by node may require a different
472          copy of this register, depending on the time the use is scheduled.
473          Set a bitmap vector, telling which nodes use each copy of this
474          register.  */
475       uses_of_defs = sbitmap_vector_alloc (nreg_moves, g->num_nodes);
476       sbitmap_vector_zero (uses_of_defs, nreg_moves);
477       for (e = u->out; e; e = e->next_out)
478         if (e->type == TRUE_DEP && e->dest != e->src)
479           {
480             int dest_copy = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src)) / ii;
481
482             if (e->distance == 1)
483               dest_copy = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src) + ii) / ii;
484
485             if (SCHED_ROW (e->dest) == SCHED_ROW (e->src)
486                 && SCHED_COLUMN (e->dest) < SCHED_COLUMN (e->src))
487               dest_copy--;
488
489             if (dest_copy)
490               SET_BIT (uses_of_defs[dest_copy - 1], e->dest->cuid);
491           }
492
493       /* Now generate the reg_moves, attaching relevant uses to them.  */
494       SCHED_NREG_MOVES (u) = nreg_moves;
495       old_reg = prev_reg = copy_rtx (SET_DEST (single_set (u->insn)));
496       last_reg_move = u->insn;
497
498       for (i_reg_move = 0; i_reg_move < nreg_moves; i_reg_move++)
499         {
500           unsigned int i_use = 0;
501           rtx new_reg = gen_reg_rtx (GET_MODE (prev_reg));
502           rtx reg_move = gen_move_insn (new_reg, prev_reg);
503           sbitmap_iterator sbi;
504
505           add_insn_before (reg_move, last_reg_move);
506           last_reg_move = reg_move;
507
508           if (!SCHED_FIRST_REG_MOVE (u))
509             SCHED_FIRST_REG_MOVE (u) = reg_move;
510
511           EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (uses_of_defs[i_reg_move], 0, i_use, sbi)
512             {
513               struct undo_replace_buff_elem *rep;
514
515               rep = (struct undo_replace_buff_elem *)
516                     xcalloc (1, sizeof (struct undo_replace_buff_elem));
517               rep->insn = g->nodes[i_use].insn;
518               rep->orig_reg = old_reg;
519               rep->new_reg = new_reg;
520
521               if (! reg_move_replaces)
522                 reg_move_replaces = rep;
523               else
524                 {
525                   rep->next = reg_move_replaces;
526                   reg_move_replaces = rep;
527                 }
528
529               replace_rtx (g->nodes[i_use].insn, old_reg, new_reg);
530             }
531
532           prev_reg = new_reg;
533         }
534       sbitmap_vector_free (uses_of_defs);
535     }
536   return reg_move_replaces;
537 }
538
539 /* We call this when we want to undo the SMS schedule for a given loop.
540    One of the things that we do is to delete the register moves generated
541    for the sake of SMS; this function deletes the register move instructions
542    recorded in the undo buffer.  */
543 static void
544 undo_generate_reg_moves (partial_schedule_ptr ps,
545                          struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces)
546 {
547   int i,j;
548
549   for (i = 0; i < ps->g->num_nodes; i++)
550     {
551       ddg_node_ptr u = &ps->g->nodes[i];
552       rtx prev;
553       rtx crr = SCHED_FIRST_REG_MOVE (u);
554
555       for (j = 0; j < SCHED_NREG_MOVES (u); j++)
556         {
557           prev = PREV_INSN (crr);
558           delete_insn (crr);
559           crr = prev;
560         }
561       SCHED_FIRST_REG_MOVE (u) = NULL_RTX;
562     }
563
564   while (reg_move_replaces)
565     {
566       struct undo_replace_buff_elem *rep = reg_move_replaces;
567
568       reg_move_replaces = reg_move_replaces->next;
569       replace_rtx (rep->insn, rep->new_reg, rep->orig_reg);
570     }
571 }
572
573 /* Free memory allocated for the undo buffer.  */
574 static void
575 free_undo_replace_buff (struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces)
576 {
577
578   while (reg_move_replaces)
579     {
580       struct undo_replace_buff_elem *rep = reg_move_replaces;
581
582       reg_move_replaces = reg_move_replaces->next;
583       free (rep);
584     }
585 }
586
587 /* Bump the SCHED_TIMEs of all nodes to start from zero.  Set the values
588    of SCHED_ROW and SCHED_STAGE.  */
589 static void
590 normalize_sched_times (partial_schedule_ptr ps)
591 {
592   int i;
593   ddg_ptr g = ps->g;
594   int amount = PS_MIN_CYCLE (ps);
595   int ii = ps->ii;
596
597   /* Don't include the closing branch assuming that it is the last node.  */
598   for (i = 0; i < g->num_nodes - 1; i++)
599     {
600       ddg_node_ptr u = &g->nodes[i];
601       int normalized_time = SCHED_TIME (u) - amount;
602
603       gcc_assert (normalized_time >= 0);
604
605       SCHED_TIME (u) = normalized_time;
606       SCHED_ROW (u) = normalized_time % ii;
607       SCHED_STAGE (u) = normalized_time / ii;
608     }
609 }
610
611 /* Set SCHED_COLUMN of each node according to its position in PS.  */
612 static void
613 set_columns_for_ps (partial_schedule_ptr ps)
614 {
615   int row;
616
617   for (row = 0; row < ps->ii; row++)
618     {
619       ps_insn_ptr cur_insn = ps->rows[row];
620       int column = 0;
621
622       for (; cur_insn; cur_insn = cur_insn->next_in_row)
623         SCHED_COLUMN (cur_insn->node) = column++;
624     }
625 }
626
627 /* Permute the insns according to their order in PS, from row 0 to
628    row ii-1, and position them right before LAST.  This schedules
629    the insns of the loop kernel.  */
630 static void
631 permute_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, rtx last)
632 {
633   int ii = ps->ii;
634   int row;
635   ps_insn_ptr ps_ij;
636
637   for (row = 0; row < ii ; row++)
638     for (ps_ij = ps->rows[row]; ps_ij; ps_ij = ps_ij->next_in_row)
639       if (PREV_INSN (last) != ps_ij->node->insn)
640         reorder_insns_nobb (ps_ij->node->first_note, ps_ij->node->insn,
641                             PREV_INSN (last));
642 }
643
644 /* As part of undoing SMS we return to the original ordering of the
645    instructions inside the loop kernel.  Given the partial schedule PS, this
646    function returns the ordering of the instruction according to their CUID
647    in the DDG (PS->G), which is the original order of the instruction before
648    performing SMS.  */
649 static void
650 undo_permute_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, rtx last)
651 {
652   int i;
653
654   for (i = 0 ; i < ps->g->num_nodes; i++)
655     if (last == ps->g->nodes[i].insn
656         || last == ps->g->nodes[i].first_note)
657       break;
658     else if (PREV_INSN (last) != ps->g->nodes[i].insn)
659       reorder_insns_nobb (ps->g->nodes[i].first_note, ps->g->nodes[i].insn,
660                           PREV_INSN (last));
661 }
662
663 /* Used to generate the prologue & epilogue.  Duplicate the subset of
664    nodes whose stages are between FROM_STAGE and TO_STAGE (inclusive
665    of both), together with a prefix/suffix of their reg_moves.  */
666 static void
667 duplicate_insns_of_cycles (partial_schedule_ptr ps, int from_stage,
668                            int to_stage, int for_prolog)
669 {
670   int row;
671   ps_insn_ptr ps_ij;
672
673   for (row = 0; row < ps->ii; row++)
674     for (ps_ij = ps->rows[row]; ps_ij; ps_ij = ps_ij->next_in_row)
675       {
676         ddg_node_ptr u_node = ps_ij->node;
677         int j, i_reg_moves;
678         rtx reg_move = NULL_RTX;
679
680         if (for_prolog)
681           {
682             /* SCHED_STAGE (u_node) >= from_stage == 0.  Generate increasing
683                number of reg_moves starting with the second occurrence of
684                u_node, which is generated if its SCHED_STAGE <= to_stage.  */
685             i_reg_moves = to_stage - SCHED_STAGE (u_node) + 1;
686             i_reg_moves = MAX (i_reg_moves, 0);
687             i_reg_moves = MIN (i_reg_moves, SCHED_NREG_MOVES (u_node));
688
689             /* The reg_moves start from the *first* reg_move backwards.  */
690             if (i_reg_moves)
691               {
692                 reg_move = SCHED_FIRST_REG_MOVE (u_node);
693                 for (j = 1; j < i_reg_moves; j++)
694                   reg_move = PREV_INSN (reg_move);
695               }
696           }
697         else /* It's for the epilog.  */
698           {
699             /* SCHED_STAGE (u_node) <= to_stage.  Generate all reg_moves,
700                starting to decrease one stage after u_node no longer occurs;
701                that is, generate all reg_moves until
702                SCHED_STAGE (u_node) == from_stage - 1.  */
703             i_reg_moves = SCHED_NREG_MOVES (u_node)
704                        - (from_stage - SCHED_STAGE (u_node) - 1);
705             i_reg_moves = MAX (i_reg_moves, 0);
706             i_reg_moves = MIN (i_reg_moves, SCHED_NREG_MOVES (u_node));
707
708             /* The reg_moves start from the *last* reg_move forwards.  */
709             if (i_reg_moves)
710               {
711                 reg_move = SCHED_FIRST_REG_MOVE (u_node);
712                 for (j = 1; j < SCHED_NREG_MOVES (u_node); j++)
713                   reg_move = PREV_INSN (reg_move);
714               }
715           }
716
717         for (j = 0; j < i_reg_moves; j++, reg_move = NEXT_INSN (reg_move))
718           emit_insn (copy_rtx (PATTERN (reg_move)));
719         if (SCHED_STAGE (u_node) >= from_stage
720             && SCHED_STAGE (u_node) <= to_stage)
721           duplicate_insn_chain (u_node->first_note, u_node->insn);
722       }
723 }
724
725
726 /* Generate the instructions (including reg_moves) for prolog & epilog.  */
727 static void
728 generate_prolog_epilog (partial_schedule_ptr ps, struct loop * loop, rtx count_reg)
729 {
730   int i;
731   int last_stage = PS_STAGE_COUNT (ps) - 1;
732   edge e;
733
734   /* Generate the prolog, inserting its insns on the loop-entry edge.  */
735   start_sequence ();
736
737   if (count_reg)
738    /* Generate a subtract instruction at the beginning of the prolog to
739       adjust the loop count by STAGE_COUNT.  */
740    emit_insn (gen_sub2_insn (count_reg, GEN_INT (last_stage)));
741
742   for (i = 0; i < last_stage; i++)
743     duplicate_insns_of_cycles (ps, 0, i, 1);
744
745   /* Put the prolog on the entry edge.  */
746   e = loop_preheader_edge (loop);
747   split_edge_and_insert (e, get_insns());
748
749   end_sequence ();
750
751   /* Generate the epilog, inserting its insns on the loop-exit edge.  */
752   start_sequence ();
753
754   for (i = 0; i < last_stage; i++)
755     duplicate_insns_of_cycles (ps, i + 1, last_stage, 0);
756
757   /* Put the epilogue on the exit edge.  */
758   gcc_assert (single_exit (loop));
759   e = single_exit (loop);
760   split_edge_and_insert (e, get_insns());
761   end_sequence ();
762 }
763
764 /* Return true if all the BBs of the loop are empty except the
765    loop header.  */
766 static bool
767 loop_single_full_bb_p (struct loop *loop)
768 {
769   unsigned i;
770   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
771
772   for (i = 0; i < loop->num_nodes ; i++)
773     {
774       rtx head, tail;
775       bool empty_bb = true;
776
777       if (bbs[i] == loop->header)
778         continue;
779
780       /* Make sure that basic blocks other than the header
781          have only notes labels or jumps.  */
782       get_ebb_head_tail (bbs[i], bbs[i], &head, &tail);
783       for (; head != NEXT_INSN (tail); head = NEXT_INSN (head))
784         {
785           if (NOTE_P (head) || LABEL_P (head)
786               || (INSN_P (head) && JUMP_P (head)))
787             continue;
788           empty_bb = false;
789           break;
790         }
791
792       if (! empty_bb)
793         {
794           free (bbs);
795           return false;
796         }
797     }
798   free (bbs);
799   return true;
800 }
801
802 /* A simple loop from SMS point of view; it is a loop that is composed of
803    either a single basic block or two BBs - a header and a latch.  */
804 #define SIMPLE_SMS_LOOP_P(loop) ((loop->num_nodes < 3 )                     \
805                                   && (EDGE_COUNT (loop->latch->preds) == 1) \
806                                   && (EDGE_COUNT (loop->latch->succs) == 1))
807
808 /* Return true if the loop is in its canonical form and false if not.
809    i.e. SIMPLE_SMS_LOOP_P and have one preheader block, and single exit.  */
810 static bool
811 loop_canon_p (struct loop *loop)
812 {
813
814   if (loop->inner || ! loop->outer)
815     return false;
816
817   if (!single_exit (loop))
818     {
819       if (dump_file)
820         {
821           rtx insn = BB_END (loop->header);
822  
823           fprintf (dump_file, "SMS loop many exits ");
824                   fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
825                            insn_file (insn), insn_line (insn));
826         }
827       return false;
828     }
829
830   if (! SIMPLE_SMS_LOOP_P (loop) && ! loop_single_full_bb_p (loop))
831     {
832       if (dump_file)
833         {
834           rtx insn = BB_END (loop->header);
835  
836           fprintf (dump_file, "SMS loop many BBs. ");
837           fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
838                    insn_file (insn), insn_line (insn));
839         }
840       return false;
841     }
842
843     return true;
844 }
845
846 /* If there are more than one entry for the loop,
847    make it one by splitting the first entry edge and
848    redirecting the others to the new BB.  */
849 static void
850 canon_loop (struct loop *loop)
851 {
852   edge e;
853   edge_iterator i;
854
855   /* Avoid annoying special cases of edges going to exit
856      block.  */
857   FOR_EACH_EDGE (e, i, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
858     if ((e->flags & EDGE_FALLTHRU) && (EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1))
859       split_edge (e);
860
861   if (loop->latch == loop->header
862       || EDGE_COUNT (loop->latch->succs) > 1)
863     {
864       FOR_EACH_EDGE (e, i, loop->header->preds)
865         if (e->src == loop->latch)
866           break;
867       split_edge (e);
868     }
869 }
870
871 /* Probability in % that the sms-ed loop rolls enough so that optimized
872    version may be entered.  Just a guess.  */
873 #define PROB_SMS_ENOUGH_ITERATIONS 80
874
875 /* Main entry point, perform SMS scheduling on the loops of the function
876    that consist of single basic blocks.  */
877 static void
878 sms_schedule (void)
879 {
880   static int passes = 0;
881   rtx insn;
882   ddg_ptr *g_arr, g;
883   int * node_order;
884   int maxii;
885   loop_iterator li;
886   partial_schedule_ptr ps;
887   struct df *df;
888   basic_block bb = NULL;
889   struct loop *loop;
890   basic_block condition_bb = NULL;
891   edge latch_edge;
892   gcov_type trip_count = 0;
893
894   loop_optimizer_init (LOOPS_HAVE_PREHEADERS
895                        | LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
896   if (!current_loops)
897     return;  /* There are no loops to schedule.  */
898
899   /* Initialize issue_rate.  */
900   if (targetm.sched.issue_rate)
901     {
902       int temp = reload_completed;
903
904       reload_completed = 1;
905       issue_rate = targetm.sched.issue_rate ();
906       reload_completed = temp;
907     }
908   else
909     issue_rate = 1;
910
911   /* Initialize the scheduler.  */
912   current_sched_info = &sms_sched_info;
913   sched_init ();
914
915   /* Init Data Flow analysis, to be used in interloop dep calculation.  */
916   df = df_init (DF_HARD_REGS | DF_EQUIV_NOTES | DF_SUBREGS);
917   df_rd_add_problem (df, 0);
918   df_ru_add_problem (df, 0);
919   df_chain_add_problem (df, DF_DU_CHAIN | DF_UD_CHAIN);
920   df_analyze (df);
921
922   if (dump_file)
923     df_dump (df, dump_file);
924
925   /* Allocate memory to hold the DDG array one entry for each loop.
926      We use loop->num as index into this array.  */
927   g_arr = XCNEWVEC (ddg_ptr, number_of_loops ());
928
929   /* Build DDGs for all the relevant loops and hold them in G_ARR
930      indexed by the loop index.  */
931   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
932     {
933       rtx head, tail;
934       rtx count_reg;
935
936       /* For debugging.  */
937       if ((passes++ > MAX_SMS_LOOP_NUMBER) && (MAX_SMS_LOOP_NUMBER != -1))
938         {
939           if (dump_file)
940             fprintf (dump_file, "SMS reached MAX_PASSES... \n");
941
942           break;
943         }
944
945       if (! loop_canon_p (loop))
946         continue;
947
948       if (! loop_single_full_bb_p (loop))
949         continue;
950
951       bb = loop->header;
952
953       get_ebb_head_tail (bb, bb, &head, &tail);
954       latch_edge = loop_latch_edge (loop);
955       gcc_assert (single_exit (loop));
956       if (single_exit (loop)->count)
957         trip_count = latch_edge->count / single_exit (loop)->count;
958
959       /* Perfrom SMS only on loops that their average count is above threshold.  */
960
961       if ( latch_edge->count
962           && (latch_edge->count < single_exit (loop)->count * SMS_LOOP_AVERAGE_COUNT_THRESHOLD))
963         {
964           if (dump_file)
965             {
966               fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
967                        insn_file (tail), insn_line (tail));
968               fprintf (dump_file, "SMS single-bb-loop\n");
969               if (profile_info && flag_branch_probabilities)
970                 {
971                   fprintf (dump_file, "SMS loop-count ");
972                   fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
973                            (HOST_WIDEST_INT) bb->count);
974                   fprintf (dump_file, "\n");
975                   fprintf (dump_file, "SMS trip-count ");
976                   fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
977                            (HOST_WIDEST_INT) trip_count);
978                   fprintf (dump_file, "\n");
979                   fprintf (dump_file, "SMS profile-sum-max ");
980                   fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
981                            (HOST_WIDEST_INT) profile_info->sum_max);
982                   fprintf (dump_file, "\n");
983                 }
984             }
985           continue;
986         }
987
988       /* Make sure this is a doloop.  */
989       if ( !(count_reg = doloop_register_get (tail)))
990         continue;
991
992       /* Don't handle BBs with calls or barriers, or !single_set insns.  */
993       for (insn = head; insn != NEXT_INSN (tail); insn = NEXT_INSN (insn))
994         if (CALL_P (insn)
995             || BARRIER_P (insn)
996             || (INSN_P (insn) && !JUMP_P (insn)
997                 && !single_set (insn) && GET_CODE (PATTERN (insn)) != USE))
998           break;
999
1000       if (insn != NEXT_INSN (tail))
1001         {
1002           if (dump_file)
1003             {
1004               if (CALL_P (insn))
1005                 fprintf (dump_file, "SMS loop-with-call\n");
1006               else if (BARRIER_P (insn))
1007                 fprintf (dump_file, "SMS loop-with-barrier\n");
1008               else
1009                 fprintf (dump_file, "SMS loop-with-not-single-set\n");
1010               print_rtl_single (dump_file, insn);
1011             }
1012
1013           continue;
1014         }
1015
1016       if (! (g = create_ddg (bb, df, 0)))
1017         {
1018           if (dump_file)
1019             fprintf (dump_file, "SMS doloop\n");
1020           continue;
1021         }
1022
1023       g_arr[loop->num] = g;
1024     }
1025
1026   /* Release Data Flow analysis data structures.  */
1027   df_finish (df);
1028   df = NULL;
1029
1030   /* We don't want to perform SMS on new loops - created by versioning.  */
1031   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_ONLY_OLD)
1032     {
1033       rtx head, tail;
1034       rtx count_reg, count_init;
1035       int mii, rec_mii;
1036       unsigned stage_count = 0;
1037       HOST_WIDEST_INT loop_count = 0;
1038
1039       if (! (g = g_arr[loop->num]))
1040         continue;
1041
1042       if (dump_file)
1043         print_ddg (dump_file, g);
1044
1045       get_ebb_head_tail (loop->header, loop->header, &head, &tail);
1046
1047       latch_edge = loop_latch_edge (loop);
1048       gcc_assert (single_exit (loop));
1049       if (single_exit (loop)->count)
1050         trip_count = latch_edge->count / single_exit (loop)->count;
1051
1052       if (dump_file)
1053         {
1054           fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
1055                    insn_file (tail), insn_line (tail));
1056           fprintf (dump_file, "SMS single-bb-loop\n");
1057           if (profile_info && flag_branch_probabilities)
1058             {
1059               fprintf (dump_file, "SMS loop-count ");
1060               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
1061                        (HOST_WIDEST_INT) bb->count);
1062               fprintf (dump_file, "\n");
1063               fprintf (dump_file, "SMS profile-sum-max ");
1064               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
1065                        (HOST_WIDEST_INT) profile_info->sum_max);
1066               fprintf (dump_file, "\n");
1067             }
1068           fprintf (dump_file, "SMS doloop\n");
1069           fprintf (dump_file, "SMS built-ddg %d\n", g->num_nodes);
1070           fprintf (dump_file, "SMS num-loads %d\n", g->num_loads);
1071           fprintf (dump_file, "SMS num-stores %d\n", g->num_stores);
1072         }
1073
1074
1075       /* In case of th loop have doloop register it gets special
1076          handling.  */
1077       count_init = NULL_RTX;
1078       if ((count_reg = doloop_register_get (tail)))
1079         {
1080           basic_block pre_header;
1081
1082           pre_header = loop_preheader_edge (loop)->src;
1083           count_init = const_iteration_count (count_reg, pre_header,
1084                                               &loop_count);
1085         }
1086       gcc_assert (count_reg);
1087
1088       if (dump_file && count_init)
1089         {
1090           fprintf (dump_file, "SMS const-doloop ");
1091           fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
1092                      loop_count);
1093           fprintf (dump_file, "\n");
1094         }
1095
1096       node_order = XNEWVEC (int, g->num_nodes);
1097
1098       mii = 1; /* Need to pass some estimate of mii.  */
1099       rec_mii = sms_order_nodes (g, mii, node_order);
1100       mii = MAX (res_MII (g), rec_mii);
1101       maxii = (calculate_maxii (g) * SMS_MAX_II_FACTOR) / 100;
1102
1103       if (dump_file)
1104         fprintf (dump_file, "SMS iis %d %d %d (rec_mii, mii, maxii)\n",
1105                  rec_mii, mii, maxii);
1106
1107       /* After sms_order_nodes and before sms_schedule_by_order, to copy over
1108          ASAP.  */
1109       set_node_sched_params (g);
1110
1111       ps = sms_schedule_by_order (g, mii, maxii, node_order);
1112
1113       if (ps)
1114         stage_count = PS_STAGE_COUNT (ps);
1115
1116       /* Stage count of 1 means that there is no interleaving between
1117          iterations, let the scheduling passes do the job.  */
1118       if (stage_count < 1
1119           || (count_init && (loop_count <= stage_count))
1120           || (flag_branch_probabilities && (trip_count <= stage_count)))
1121         {
1122           if (dump_file)
1123             {
1124               fprintf (dump_file, "SMS failed... \n");
1125               fprintf (dump_file, "SMS sched-failed (stage-count=%d, loop-count=", stage_count);
1126               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, loop_count);
1127               fprintf (dump_file, ", trip-count=");
1128               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, trip_count);
1129               fprintf (dump_file, ")\n");
1130             }
1131           continue;
1132         }
1133       else
1134         {
1135           int orig_cycles = kernel_number_of_cycles (BB_HEAD (g->bb), BB_END (g->bb));
1136           int new_cycles;
1137           struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces;
1138
1139           if (dump_file)
1140             {
1141               fprintf (dump_file,
1142                        "SMS succeeded %d %d (with ii, sc)\n", ps->ii,
1143                        stage_count);
1144               print_partial_schedule (ps, dump_file);
1145               fprintf (dump_file,
1146                        "SMS Branch (%d) will later be scheduled at cycle %d.\n",
1147                        g->closing_branch->cuid, PS_MIN_CYCLE (ps) - 1);
1148             }
1149
1150           /* Set the stage boundaries.  If the DDG is built with closing_branch_deps,
1151              the closing_branch was scheduled and should appear in the last (ii-1)
1152              row.  Otherwise, we are free to schedule the branch, and we let nodes
1153              that were scheduled at the first PS_MIN_CYCLE cycle appear in the first
1154              row; this should reduce stage_count to minimum.  */
1155           normalize_sched_times (ps);
1156           rotate_partial_schedule (ps, PS_MIN_CYCLE (ps));
1157           set_columns_for_ps (ps);
1158
1159           /* Generate the kernel just to be able to measure its cycles.  */
1160           permute_partial_schedule (ps, g->closing_branch->first_note);
1161           reg_move_replaces = generate_reg_moves (ps);
1162
1163           /* Get the number of cycles the new kernel expect to execute in.  */
1164           new_cycles = kernel_number_of_cycles (BB_HEAD (g->bb), BB_END (g->bb));
1165
1166           /* Get back to the original loop so we can do loop versioning.  */
1167           undo_permute_partial_schedule (ps, g->closing_branch->first_note);
1168           if (reg_move_replaces)
1169             undo_generate_reg_moves (ps, reg_move_replaces);
1170
1171           if ( new_cycles >= orig_cycles)
1172             {
1173               /* SMS is not profitable so undo the permutation and reg move generation
1174                  and return the kernel to its original state.  */
1175               if (dump_file)
1176                 fprintf (dump_file, "Undoing SMS because it is not profitable.\n");
1177
1178             }
1179           else
1180             {
1181               canon_loop (loop);
1182
1183               /* case the BCT count is not known , Do loop-versioning */
1184               if (count_reg && ! count_init)
1185                 {
1186                   rtx comp_rtx = gen_rtx_fmt_ee (GT, VOIDmode, count_reg,
1187                                                  GEN_INT(stage_count));
1188                   unsigned prob = (PROB_SMS_ENOUGH_ITERATIONS
1189                                    * REG_BR_PROB_BASE) / 100;
1190
1191                   loop_version (loop, comp_rtx, &condition_bb,
1192                                 prob, prob, REG_BR_PROB_BASE - prob,
1193                                 true);
1194                 }
1195
1196               /* Set new iteration count of loop kernel.  */
1197               if (count_reg && count_init)
1198                 SET_SRC (single_set (count_init)) = GEN_INT (loop_count
1199                                                              - stage_count + 1);
1200
1201               /* Now apply the scheduled kernel to the RTL of the loop.  */
1202               permute_partial_schedule (ps, g->closing_branch->first_note);
1203
1204               /* Mark this loop as software pipelined so the later
1205               scheduling passes doesn't touch it.  */
1206               if (! flag_resched_modulo_sched)
1207                 g->bb->flags |= BB_DISABLE_SCHEDULE;
1208               /* The life-info is not valid any more.  */
1209               g->bb->flags |= BB_DIRTY;
1210
1211               reg_move_replaces = generate_reg_moves (ps);
1212               if (dump_file)
1213                 print_node_sched_params (dump_file, g->num_nodes);
1214               /* Generate prolog and epilog.  */
1215               if (count_reg && !count_init)
1216                 generate_prolog_epilog (ps, loop, count_reg);
1217               else
1218                 generate_prolog_epilog (ps, loop, NULL_RTX);
1219             }
1220           free_undo_replace_buff (reg_move_replaces);
1221         }
1222
1223       free_partial_schedule (ps);
1224       free (node_sched_params);
1225       free (node_order);
1226       free_ddg (g);
1227     }
1228
1229   free (g_arr);
1230
1231   /* Release scheduler data, needed until now because of DFA.  */
1232   sched_finish ();
1233   loop_optimizer_finalize ();
1234 }
1235
1236 /* The SMS scheduling algorithm itself
1237    -----------------------------------
1238    Input: 'O' an ordered list of insns of a loop.
1239    Output: A scheduling of the loop - kernel, prolog, and epilogue.
1240
1241    'Q' is the empty Set
1242    'PS' is the partial schedule; it holds the currently scheduled nodes with
1243         their cycle/slot.
1244    'PSP' previously scheduled predecessors.
1245    'PSS' previously scheduled successors.
1246    't(u)' the cycle where u is scheduled.
1247    'l(u)' is the latency of u.
1248    'd(v,u)' is the dependence distance from v to u.
1249    'ASAP(u)' the earliest time at which u could be scheduled as computed in
1250              the node ordering phase.
1251    'check_hardware_resources_conflicts(u, PS, c)'
1252                              run a trace around cycle/slot through DFA model
1253                              to check resource conflicts involving instruction u
1254                              at cycle c given the partial schedule PS.
1255    'add_to_partial_schedule_at_time(u, PS, c)'
1256                              Add the node/instruction u to the partial schedule
1257                              PS at time c.
1258    'calculate_register_pressure(PS)'
1259                              Given a schedule of instructions, calculate the register
1260                              pressure it implies.  One implementation could be the
1261                              maximum number of overlapping live ranges.
1262    'maxRP' The maximum allowed register pressure, it is usually derived from the number
1263            registers available in the hardware.
1264
1265    1. II = MII.
1266    2. PS = empty list
1267    3. for each node u in O in pre-computed order
1268    4.   if (PSP(u) != Q && PSS(u) == Q) then
1269    5.     Early_start(u) = max ( t(v) + l(v) - d(v,u)*II ) over all every v in PSP(u).
1270    6.     start = Early_start; end = Early_start + II - 1; step = 1
1271    11.  else if (PSP(u) == Q && PSS(u) != Q) then
1272    12.      Late_start(u) = min ( t(v) - l(v) + d(v,u)*II ) over all every v in PSS(u).
1273    13.     start = Late_start; end = Late_start - II + 1; step = -1
1274    14.  else if (PSP(u) != Q && PSS(u) != Q) then
1275    15.     Early_start(u) = max ( t(v) + l(v) - d(v,u)*II ) over all every v in PSP(u).
1276    16.     Late_start(u) = min ( t(v) - l(v) + d(v,u)*II ) over all every v in PSS(u).
1277    17.     start = Early_start;
1278    18.     end = min(Early_start + II - 1 , Late_start);
1279    19.     step = 1
1280    20.     else "if (PSP(u) == Q && PSS(u) == Q)"
1281    21.    start = ASAP(u); end = start + II - 1; step = 1
1282    22.  endif
1283
1284    23.  success = false
1285    24.  for (c = start ; c != end ; c += step)
1286    25.     if check_hardware_resources_conflicts(u, PS, c) then
1287    26.       add_to_partial_schedule_at_time(u, PS, c)
1288    27.       success = true
1289    28.       break
1290    29.     endif
1291    30.  endfor
1292    31.  if (success == false) then
1293    32.    II = II + 1
1294    33.    if (II > maxII) then
1295    34.       finish - failed to schedule
1296    35.   endif
1297    36.    goto 2.
1298    37.  endif
1299    38. endfor
1300    39. if (calculate_register_pressure(PS) > maxRP) then
1301    40.    goto 32.
1302    41. endif
1303    42. compute epilogue & prologue
1304    43. finish - succeeded to schedule
1305 */
1306
1307 /* A limit on the number of cycles that resource conflicts can span.  ??? Should
1308    be provided by DFA, and be dependent on the type of insn scheduled.  Currently
1309    set to 0 to save compile time.  */
1310 #define DFA_HISTORY SMS_DFA_HISTORY
1311
1312 /* Given the partial schedule PS, this function calculates and returns the
1313    cycles in which we can schedule the node with the given index I.
1314    NOTE: Here we do the backtracking in SMS, in some special cases. We have
1315    noticed that there are several cases in which we fail    to SMS the loop
1316    because the sched window of a node is empty    due to tight data-deps. In
1317    such cases we want to unschedule    some of the predecessors/successors
1318    until we get non-empty    scheduling window.  It returns -1 if the
1319    scheduling window is empty and zero otherwise.  */
1320
1321 static int
1322 get_sched_window (partial_schedule_ptr ps, int *nodes_order, int i,
1323                   sbitmap sched_nodes, int ii, int *start_p, int *step_p, int *end_p)
1324 {
1325   int start, step, end;
1326   ddg_edge_ptr e;
1327   int u = nodes_order [i];
1328   ddg_node_ptr u_node = &ps->g->nodes[u];
1329   sbitmap psp = sbitmap_alloc (ps->g->num_nodes);
1330   sbitmap pss = sbitmap_alloc (ps->g->num_nodes);
1331   sbitmap u_node_preds = NODE_PREDECESSORS (u_node);
1332   sbitmap u_node_succs = NODE_SUCCESSORS (u_node);
1333   int psp_not_empty;
1334   int pss_not_empty;
1335
1336   /* 1. compute sched window for u (start, end, step).  */
1337   sbitmap_zero (psp);
1338   sbitmap_zero (pss);
1339   psp_not_empty = sbitmap_a_and_b_cg (psp, u_node_preds, sched_nodes);
1340   pss_not_empty = sbitmap_a_and_b_cg (pss, u_node_succs, sched_nodes);
1341
1342   if (psp_not_empty && !pss_not_empty)
1343     {
1344       int early_start = INT_MIN;
1345
1346       end = INT_MAX;
1347       for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1348         {
1349           ddg_node_ptr v_node = e->src;
1350           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1351             {
1352               int node_st = SCHED_TIME (v_node)
1353                             + e->latency - (e->distance * ii);
1354
1355               early_start = MAX (early_start, node_st);
1356
1357               if (e->data_type == MEM_DEP)
1358                 end = MIN (end, SCHED_TIME (v_node) + ii - 1);
1359             }
1360         }
1361       start = early_start;
1362       end = MIN (end, early_start + ii);
1363       step = 1;
1364     }
1365
1366   else if (!psp_not_empty && pss_not_empty)
1367     {
1368       int late_start = INT_MAX;
1369
1370       end = INT_MIN;
1371       for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1372         {
1373           ddg_node_ptr v_node = e->dest;
1374           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1375             {
1376               late_start = MIN (late_start,
1377                                 SCHED_TIME (v_node) - e->latency
1378                                 + (e->distance * ii));
1379               if (e->data_type == MEM_DEP)
1380                 end = MAX (end, SCHED_TIME (v_node) - ii + 1);
1381             }
1382         }
1383       start = late_start;
1384       end = MAX (end, late_start - ii);
1385       step = -1;
1386     }
1387
1388   else if (psp_not_empty && pss_not_empty)
1389     {
1390       int early_start = INT_MIN;
1391       int late_start = INT_MAX;
1392
1393       start = INT_MIN;
1394       end = INT_MAX;
1395       for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1396         {
1397           ddg_node_ptr v_node = e->src;
1398
1399           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1400             {
1401               early_start = MAX (early_start,
1402                                  SCHED_TIME (v_node) + e->latency
1403                                  - (e->distance * ii));
1404               if (e->data_type == MEM_DEP)
1405                 end = MIN (end, SCHED_TIME (v_node) + ii - 1);
1406             }
1407         }
1408       for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1409         {
1410           ddg_node_ptr v_node = e->dest;
1411
1412           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1413             {
1414               late_start = MIN (late_start,
1415                                 SCHED_TIME (v_node) - e->latency
1416                                 + (e->distance * ii));
1417               if (e->data_type == MEM_DEP)
1418                 start = MAX (start, SCHED_TIME (v_node) - ii + 1);
1419             }
1420         }
1421       start = MAX (start, early_start);
1422       end = MIN (end, MIN (early_start + ii, late_start + 1));
1423       step = 1;
1424     }
1425   else /* psp is empty && pss is empty.  */
1426     {
1427       start = SCHED_ASAP (u_node);
1428       end = start + ii;
1429       step = 1;
1430     }
1431
1432   *start_p = start;
1433   *step_p = step;
1434   *end_p = end;
1435   sbitmap_free (psp);
1436   sbitmap_free (pss);
1437
1438   if ((start >= end && step == 1) || (start <= end && step == -1))
1439     return -1;
1440   else
1441     return 0;
1442 }
1443
1444 /* This function implements the scheduling algorithm for SMS according to the
1445    above algorithm.  */
1446 static partial_schedule_ptr
1447 sms_schedule_by_order (ddg_ptr g, int mii, int maxii, int *nodes_order)
1448 {
1449   int ii = mii;
1450   int i, c, success;
1451   int try_again_with_larger_ii = true;
1452   int num_nodes = g->num_nodes;
1453   ddg_edge_ptr e;
1454   int start, end, step; /* Place together into one struct?  */
1455   sbitmap sched_nodes = sbitmap_alloc (num_nodes);
1456   sbitmap must_precede = sbitmap_alloc (num_nodes);
1457   sbitmap must_follow = sbitmap_alloc (num_nodes);
1458   sbitmap tobe_scheduled = sbitmap_alloc (num_nodes);
1459
1460   partial_schedule_ptr ps = create_partial_schedule (ii, g, DFA_HISTORY);
1461
1462   sbitmap_ones (tobe_scheduled);
1463   sbitmap_zero (sched_nodes);
1464
1465   while ((! sbitmap_equal (tobe_scheduled, sched_nodes)
1466          || try_again_with_larger_ii ) && ii < maxii)
1467     {
1468       int j;
1469       bool unscheduled_nodes = false;
1470
1471       if (dump_file)
1472         fprintf(dump_file, "Starting with ii=%d\n", ii);
1473       if (try_again_with_larger_ii)
1474         {
1475           try_again_with_larger_ii = false;
1476           sbitmap_zero (sched_nodes);
1477         }
1478
1479       for (i = 0; i < num_nodes; i++)
1480         {
1481           int u = nodes_order[i];
1482           ddg_node_ptr u_node = &ps->g->nodes[u];
1483           rtx insn = u_node->insn;
1484
1485           if (!INSN_P (insn))
1486             {
1487               RESET_BIT (tobe_scheduled, u);
1488               continue;
1489             }
1490
1491           if (JUMP_P (insn)) /* Closing branch handled later.  */
1492             {
1493               RESET_BIT (tobe_scheduled, u);
1494               continue;
1495             }
1496
1497           if (TEST_BIT (sched_nodes, u))
1498             continue;
1499
1500           /* Try to get non-empty scheduling window.  */
1501           j = i;
1502           while (get_sched_window (ps, nodes_order, i, sched_nodes, ii, &start, &step, &end) < 0
1503                  && j > 0)
1504             {
1505               unscheduled_nodes = true;
1506               if (TEST_BIT (NODE_PREDECESSORS (u_node), nodes_order[j - 1])
1507                   || TEST_BIT (NODE_SUCCESSORS (u_node), nodes_order[j - 1]))
1508                 {
1509                   ps_unschedule_node (ps, &ps->g->nodes[nodes_order[j - 1]]);
1510                   RESET_BIT (sched_nodes, nodes_order [j - 1]);
1511                 }
1512               j--;
1513             }
1514           if (j < 0)
1515             {
1516               /* ??? Try backtracking instead of immediately ii++?  */
1517               ii++;
1518               try_again_with_larger_ii = true;
1519               reset_partial_schedule (ps, ii);
1520               break;
1521             }
1522           /* 2. Try scheduling u in window.  */
1523           if (dump_file)
1524             fprintf(dump_file, "Trying to schedule node %d in (%d .. %d) step %d\n",
1525                     u, start, end, step);
1526
1527           /* use must_follow & must_precede bitmaps to determine order
1528              of nodes within the cycle.  */
1529           sbitmap_zero (must_precede);
1530           sbitmap_zero (must_follow);
1531           for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1532             if (TEST_BIT (sched_nodes, e->src->cuid)
1533                 && e->latency == (ii * e->distance)
1534                 && start == SCHED_TIME (e->src))
1535              SET_BIT (must_precede, e->src->cuid);
1536
1537           for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1538             if (TEST_BIT (sched_nodes, e->dest->cuid)
1539                 && e->latency == (ii * e->distance)
1540                 && end == SCHED_TIME (e->dest))
1541              SET_BIT (must_follow, e->dest->cuid);
1542
1543           success = 0;
1544           if ((step > 0 && start < end) ||  (step < 0 && start > end))
1545             for (c = start; c != end; c += step)
1546               {
1547                 ps_insn_ptr psi;
1548
1549                 psi = ps_add_node_check_conflicts (ps, u_node, c,
1550                                                    must_precede,
1551                                                    must_follow);
1552
1553                 if (psi)
1554                   {
1555                     SCHED_TIME (u_node) = c;
1556                     SET_BIT (sched_nodes, u);
1557                     success = 1;
1558                     if (dump_file)
1559                       fprintf(dump_file, "Schedule in %d\n", c);
1560                     break;
1561                   }
1562               }
1563           if (!success)
1564             {
1565               /* ??? Try backtracking instead of immediately ii++?  */
1566               ii++;
1567               try_again_with_larger_ii = true;
1568               reset_partial_schedule (ps, ii);
1569               break;
1570             }
1571           if (unscheduled_nodes)
1572             break;
1573
1574           /* ??? If (success), check register pressure estimates.  */
1575         } /* Continue with next node.  */
1576     } /* While try_again_with_larger_ii.  */
1577
1578   sbitmap_free (sched_nodes);
1579   sbitmap_free (must_precede);
1580   sbitmap_free (must_follow);
1581   sbitmap_free (tobe_scheduled);
1582
1583   if (ii >= maxii)
1584     {
1585       free_partial_schedule (ps);
1586       ps = NULL;
1587     }
1588   return ps;
1589 }
1590
1591 \f
1592 /* This page implements the algorithm for ordering the nodes of a DDG
1593    for modulo scheduling, activated through the
1594    "int sms_order_nodes (ddg_ptr, int mii, int * result)" API.  */
1595
1596 #define ORDER_PARAMS(x) ((struct node_order_params *) (x)->aux.info)
1597 #define ASAP(x) (ORDER_PARAMS ((x))->asap)
1598 #define ALAP(x) (ORDER_PARAMS ((x))->alap)
1599 #define HEIGHT(x) (ORDER_PARAMS ((x))->height)
1600 #define MOB(x) (ALAP ((x)) - ASAP ((x)))
1601 #define DEPTH(x) (ASAP ((x)))
1602
1603 typedef struct node_order_params * nopa;
1604
1605 static void order_nodes_of_sccs (ddg_all_sccs_ptr, int * result);
1606 static int order_nodes_in_scc (ddg_ptr, sbitmap, sbitmap, int*, int);
1607 static nopa  calculate_order_params (ddg_ptr, int mii);
1608 static int find_max_asap (ddg_ptr, sbitmap);
1609 static int find_max_hv_min_mob (ddg_ptr, sbitmap);
1610 static int find_max_dv_min_mob (ddg_ptr, sbitmap);
1611
1612 enum sms_direction {BOTTOMUP, TOPDOWN};
1613
1614 struct node_order_params
1615 {
1616   int asap;
1617   int alap;
1618   int height;
1619 };
1620
1621 /* Check if NODE_ORDER contains a permutation of 0 .. NUM_NODES-1.  */
1622 static void
1623 check_nodes_order (int *node_order, int num_nodes)
1624 {
1625   int i;
1626   sbitmap tmp = sbitmap_alloc (num_nodes);
1627
1628   sbitmap_zero (tmp);
1629
1630   for (i = 0; i < num_nodes; i++)
1631     {
1632       int u = node_order[i];
1633
1634       gcc_assert (u < num_nodes && u >= 0 && !TEST_BIT (tmp, u));
1635
1636       SET_BIT (tmp, u);
1637     }
1638
1639   sbitmap_free (tmp);
1640 }
1641
1642 /* Order the nodes of G for scheduling and pass the result in
1643    NODE_ORDER.  Also set aux.count of each node to ASAP.
1644    Return the recMII for the given DDG.  */
1645 static int
1646 sms_order_nodes (ddg_ptr g, int mii, int * node_order)
1647 {
1648   int i;
1649   int rec_mii = 0;
1650   ddg_all_sccs_ptr sccs = create_ddg_all_sccs (g);
1651
1652   nopa nops = calculate_order_params (g, mii);
1653
1654   order_nodes_of_sccs (sccs, node_order);
1655
1656   if (sccs->num_sccs > 0)
1657     /* First SCC has the largest recurrence_length.  */
1658     rec_mii = sccs->sccs[0]->recurrence_length;
1659
1660   /* Save ASAP before destroying node_order_params.  */
1661   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
1662     {
1663       ddg_node_ptr v = &g->nodes[i];
1664       v->aux.count = ASAP (v);
1665     }
1666
1667   free (nops);
1668   free_ddg_all_sccs (sccs);
1669   check_nodes_order (node_order, g->num_nodes);
1670
1671   return rec_mii;
1672 }
1673
1674 static void
1675 order_nodes_of_sccs (ddg_all_sccs_ptr all_sccs, int * node_order)
1676 {
1677   int i, pos = 0;
1678   ddg_ptr g = all_sccs->ddg;
1679   int num_nodes = g->num_nodes;
1680   sbitmap prev_sccs = sbitmap_alloc (num_nodes);
1681   sbitmap on_path = sbitmap_alloc (num_nodes);
1682   sbitmap tmp = sbitmap_alloc (num_nodes);
1683   sbitmap ones = sbitmap_alloc (num_nodes);
1684
1685   sbitmap_zero (prev_sccs);
1686   sbitmap_ones (ones);
1687
1688   /* Perfrom the node ordering starting from the SCC with the highest recMII.
1689      For each SCC order the nodes according to their ASAP/ALAP/HEIGHT etc.  */
1690   for (i = 0; i < all_sccs->num_sccs; i++)
1691     {
1692       ddg_scc_ptr scc = all_sccs->sccs[i];
1693
1694       /* Add nodes on paths from previous SCCs to the current SCC.  */
1695       find_nodes_on_paths (on_path, g, prev_sccs, scc->nodes);
1696       sbitmap_a_or_b (tmp, scc->nodes, on_path);
1697
1698       /* Add nodes on paths from the current SCC to previous SCCs.  */
1699       find_nodes_on_paths (on_path, g, scc->nodes, prev_sccs);
1700       sbitmap_a_or_b (tmp, tmp, on_path);
1701
1702       /* Remove nodes of previous SCCs from current extended SCC.  */
1703       sbitmap_difference (tmp, tmp, prev_sccs);
1704
1705       pos = order_nodes_in_scc (g, prev_sccs, tmp, node_order, pos);
1706       /* Above call to order_nodes_in_scc updated prev_sccs |= tmp.  */
1707     }
1708
1709   /* Handle the remaining nodes that do not belong to any scc.  Each call
1710      to order_nodes_in_scc handles a single connected component.  */
1711   while (pos < g->num_nodes)
1712     {
1713       sbitmap_difference (tmp, ones, prev_sccs);
1714       pos = order_nodes_in_scc (g, prev_sccs, tmp, node_order, pos);
1715     }
1716   sbitmap_free (prev_sccs);
1717   sbitmap_free (on_path);
1718   sbitmap_free (tmp);
1719   sbitmap_free (ones);
1720 }
1721
1722 /* MII is needed if we consider backarcs (that do not close recursive cycles).  */
1723 static struct node_order_params *
1724 calculate_order_params (ddg_ptr g, int mii ATTRIBUTE_UNUSED)
1725 {
1726   int u;
1727   int max_asap;
1728   int num_nodes = g->num_nodes;
1729   ddg_edge_ptr e;
1730   /* Allocate a place to hold ordering params for each node in the DDG.  */
1731   nopa node_order_params_arr;
1732
1733   /* Initialize of ASAP/ALAP/HEIGHT to zero.  */
1734   node_order_params_arr = (nopa) xcalloc (num_nodes,
1735                                           sizeof (struct node_order_params));
1736
1737   /* Set the aux pointer of each node to point to its order_params structure.  */
1738   for (u = 0; u < num_nodes; u++)
1739     g->nodes[u].aux.info = &node_order_params_arr[u];
1740
1741   /* Disregarding a backarc from each recursive cycle to obtain a DAG,
1742      calculate ASAP, ALAP, mobility, distance, and height for each node
1743      in the dependence (direct acyclic) graph.  */
1744
1745   /* We assume that the nodes in the array are in topological order.  */
1746
1747   max_asap = 0;
1748   for (u = 0; u < num_nodes; u++)
1749     {
1750       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
1751
1752       ASAP (u_node) = 0;
1753       for (e = u_node->in; e; e = e->next_in)
1754         if (e->distance == 0)
1755           ASAP (u_node) = MAX (ASAP (u_node),
1756                                ASAP (e->src) + e->latency);
1757       max_asap = MAX (max_asap, ASAP (u_node));
1758     }
1759
1760   for (u = num_nodes - 1; u > -1; u--)
1761     {
1762       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
1763
1764       ALAP (u_node) = max_asap;
1765       HEIGHT (u_node) = 0;
1766       for (e = u_node->out; e; e = e->next_out)
1767         if (e->distance == 0)
1768           {
1769             ALAP (u_node) = MIN (ALAP (u_node),
1770                                  ALAP (e->dest) - e->latency);
1771             HEIGHT (u_node) = MAX (HEIGHT (u_node),
1772                                    HEIGHT (e->dest) + e->latency);
1773           }
1774     }
1775
1776   return node_order_params_arr;
1777 }
1778
1779 static int
1780 find_max_asap (ddg_ptr g, sbitmap nodes)
1781 {
1782   unsigned int u = 0;
1783   int max_asap = -1;
1784   int result = -1;
1785   sbitmap_iterator sbi;
1786
1787   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (nodes, 0, u, sbi)
1788     {
1789       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
1790
1791       if (max_asap < ASAP (u_node))
1792         {
1793           max_asap = ASAP (u_node);
1794           result = u;
1795         }
1796     }
1797   return result;
1798 }
1799
1800 static int
1801 find_max_hv_min_mob (ddg_ptr g, sbitmap nodes)
1802 {
1803   unsigned int u = 0;
1804   int max_hv = -1;
1805   int min_mob = INT_MAX;
1806   int result = -1;
1807   sbitmap_iterator sbi;
1808
1809   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (nodes, 0, u, sbi)
1810     {
1811       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
1812
1813       if (max_hv < HEIGHT (u_node))
1814         {
1815           max_hv = HEIGHT (u_node);
1816           min_mob = MOB (u_node);
1817           result = u;
1818         }
1819       else if ((max_hv == HEIGHT (u_node))
1820                && (min_mob > MOB (u_node)))
1821         {
1822           min_mob = MOB (u_node);
1823           result = u;
1824         }
1825     }
1826   return result;
1827 }
1828
1829 static int
1830 find_max_dv_min_mob (ddg_ptr g, sbitmap nodes)
1831 {
1832   unsigned int u = 0;
1833   int max_dv = -1;
1834   int min_mob = INT_MAX;
1835   int result = -1;
1836   sbitmap_iterator sbi;
1837
1838   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (nodes, 0, u, sbi)
1839     {
1840       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
1841
1842       if (max_dv < DEPTH (u_node))
1843         {
1844           max_dv = DEPTH (u_node);
1845           min_mob = MOB (u_node);
1846           result = u;
1847         }
1848       else if ((max_dv == DEPTH (u_node))
1849                && (min_mob > MOB (u_node)))
1850         {
1851           min_mob = MOB (u_node);
1852           result = u;
1853         }
1854     }
1855   return result;
1856 }
1857
1858 /* Places the nodes of SCC into the NODE_ORDER array starting
1859    at position POS, according to the SMS ordering algorithm.
1860    NODES_ORDERED (in&out parameter) holds the bitset of all nodes in
1861    the NODE_ORDER array, starting from position zero.  */
1862 static int
1863 order_nodes_in_scc (ddg_ptr g, sbitmap nodes_ordered, sbitmap scc,
1864                     int * node_order, int pos)
1865 {
1866   enum sms_direction dir;
1867   int num_nodes = g->num_nodes;
1868   sbitmap workset = sbitmap_alloc (num_nodes);
1869   sbitmap tmp = sbitmap_alloc (num_nodes);
1870   sbitmap zero_bitmap = sbitmap_alloc (num_nodes);
1871   sbitmap predecessors = sbitmap_alloc (num_nodes);
1872   sbitmap successors = sbitmap_alloc (num_nodes);
1873
1874   sbitmap_zero (predecessors);
1875   find_predecessors (predecessors, g, nodes_ordered);
1876
1877   sbitmap_zero (successors);
1878   find_successors (successors, g, nodes_ordered);
1879
1880   sbitmap_zero (tmp);
1881   if (sbitmap_a_and_b_cg (tmp, predecessors, scc))
1882     {
1883       sbitmap_copy (workset, tmp);
1884       dir = BOTTOMUP;
1885     }
1886   else if (sbitmap_a_and_b_cg (tmp, successors, scc))
1887     {
1888       sbitmap_copy (workset, tmp);
1889       dir = TOPDOWN;
1890     }
1891   else
1892     {
1893       int u;
1894
1895       sbitmap_zero (workset);
1896       if ((u = find_max_asap (g, scc)) >= 0)
1897         SET_BIT (workset, u);
1898       dir = BOTTOMUP;
1899     }
1900
1901   sbitmap_zero (zero_bitmap);
1902   while (!sbitmap_equal (workset, zero_bitmap))
1903     {
1904       int v;
1905       ddg_node_ptr v_node;
1906       sbitmap v_node_preds;
1907       sbitmap v_node_succs;
1908
1909       if (dir == TOPDOWN)
1910         {
1911           while (!sbitmap_equal (workset, zero_bitmap))
1912             {
1913               v = find_max_hv_min_mob (g, workset);
1914               v_node = &g->nodes[v];
1915               node_order[pos++] = v;
1916               v_node_succs = NODE_SUCCESSORS (v_node);
1917               sbitmap_a_and_b (tmp, v_node_succs, scc);
1918
1919               /* Don't consider the already ordered successors again.  */
1920               sbitmap_difference (tmp, tmp, nodes_ordered);
1921               sbitmap_a_or_b (workset, workset, tmp);
1922               RESET_BIT (workset, v);
1923               SET_BIT (nodes_ordered, v);
1924             }
1925           dir = BOTTOMUP;
1926           sbitmap_zero (predecessors);
1927           find_predecessors (predecessors, g, nodes_ordered);
1928           sbitmap_a_and_b (workset, predecessors, scc);
1929         }
1930       else
1931         {
1932           while (!sbitmap_equal (workset, zero_bitmap))
1933             {
1934               v = find_max_dv_min_mob (g, workset);
1935               v_node = &g->nodes[v];
1936               node_order[pos++] = v;
1937               v_node_preds = NODE_PREDECESSORS (v_node);
1938               sbitmap_a_and_b (tmp, v_node_preds, scc);
1939
1940               /* Don't consider the already ordered predecessors again.  */
1941               sbitmap_difference (tmp, tmp, nodes_ordered);
1942               sbitmap_a_or_b (workset, workset, tmp);
1943               RESET_BIT (workset, v);
1944               SET_BIT (nodes_ordered, v);
1945             }
1946           dir = TOPDOWN;
1947           sbitmap_zero (successors);
1948           find_successors (successors, g, nodes_ordered);
1949           sbitmap_a_and_b (workset, successors, scc);
1950         }
1951     }
1952   sbitmap_free (tmp);
1953   sbitmap_free (workset);
1954   sbitmap_free (zero_bitmap);
1955   sbitmap_free (predecessors);
1956   sbitmap_free (successors);
1957   return pos;
1958 }
1959
1960 \f
1961 /* This page contains functions for manipulating partial-schedules during
1962    modulo scheduling.  */
1963
1964 /* Create a partial schedule and allocate a memory to hold II rows.  */
1965
1966 static partial_schedule_ptr
1967 create_partial_schedule (int ii, ddg_ptr g, int history)
1968 {
1969   partial_schedule_ptr ps = XNEW (struct partial_schedule);
1970   ps->rows = (ps_insn_ptr *) xcalloc (ii, sizeof (ps_insn_ptr));
1971   ps->ii = ii;
1972   ps->history = history;
1973   ps->min_cycle = INT_MAX;
1974   ps->max_cycle = INT_MIN;
1975   ps->g = g;
1976
1977   return ps;
1978 }
1979
1980 /* Free the PS_INSNs in rows array of the given partial schedule.
1981    ??? Consider caching the PS_INSN's.  */
1982 static void
1983 free_ps_insns (partial_schedule_ptr ps)
1984 {
1985   int i;
1986
1987   for (i = 0; i < ps->ii; i++)
1988     {
1989       while (ps->rows[i])
1990         {
1991           ps_insn_ptr ps_insn = ps->rows[i]->next_in_row;
1992
1993           free (ps->rows[i]);
1994           ps->rows[i] = ps_insn;
1995         }
1996       ps->rows[i] = NULL;
1997     }
1998 }
1999
2000 /* Free all the memory allocated to the partial schedule.  */
2001
2002 static void
2003 free_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps)
2004 {
2005   if (!ps)
2006     return;
2007   free_ps_insns (ps);
2008   free (ps->rows);
2009   free (ps);
2010 }
2011
2012 /* Clear the rows array with its PS_INSNs, and create a new one with
2013    NEW_II rows.  */
2014
2015 static void
2016 reset_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, int new_ii)
2017 {
2018   if (!ps)
2019     return;
2020   free_ps_insns (ps);
2021   if (new_ii == ps->ii)
2022     return;
2023   ps->rows = (ps_insn_ptr *) xrealloc (ps->rows, new_ii
2024                                                  * sizeof (ps_insn_ptr));
2025   memset (ps->rows, 0, new_ii * sizeof (ps_insn_ptr));
2026   ps->ii = new_ii;
2027   ps->min_cycle = INT_MAX;
2028   ps->max_cycle = INT_MIN;
2029 }
2030
2031 /* Prints the partial schedule as an ii rows array, for each rows
2032    print the ids of the insns in it.  */
2033 void
2034 print_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, FILE *dump)
2035 {
2036   int i;
2037
2038   for (i = 0; i < ps->ii; i++)
2039     {
2040       ps_insn_ptr ps_i = ps->rows[i];
2041
2042       fprintf (dump, "\n[CYCLE %d ]: ", i);
2043       while (ps_i)
2044         {
2045           fprintf (dump, "%d, ",
2046                    INSN_UID (ps_i->node->insn));
2047           ps_i = ps_i->next_in_row;
2048         }
2049     }
2050 }
2051
2052 /* Creates an object of PS_INSN and initializes it to the given parameters.  */
2053 static ps_insn_ptr
2054 create_ps_insn (ddg_node_ptr node, int rest_count, int cycle)
2055 {
2056   ps_insn_ptr ps_i = XNEW (struct ps_insn);
2057
2058   ps_i->node = node;
2059   ps_i->next_in_row = NULL;
2060   ps_i->prev_in_row = NULL;
2061   ps_i->row_rest_count = rest_count;
2062   ps_i->cycle = cycle;
2063
2064   return ps_i;
2065 }
2066
2067
2068 /* Removes the given PS_INSN from the partial schedule.  Returns false if the
2069    node is not found in the partial schedule, else returns true.  */
2070 static bool
2071 remove_node_from_ps (partial_schedule_ptr ps, ps_insn_ptr ps_i)
2072 {
2073   int row;
2074
2075   if (!ps || !ps_i)
2076     return false;
2077
2078   row = SMODULO (ps_i->cycle, ps->ii);
2079   if (! ps_i->prev_in_row)
2080     {
2081       if (ps_i != ps->rows[row])
2082         return false;
2083
2084       ps->rows[row] = ps_i->next_in_row;
2085       if (ps->rows[row])
2086         ps->rows[row]->prev_in_row = NULL;
2087     }
2088   else
2089     {
2090       ps_i->prev_in_row->next_in_row = ps_i->next_in_row;
2091       if (ps_i->next_in_row)
2092         ps_i->next_in_row->prev_in_row = ps_i->prev_in_row;
2093     }
2094   free (ps_i);
2095   return true;
2096 }
2097
2098 /* Unlike what literature describes for modulo scheduling (which focuses
2099    on VLIW machines) the order of the instructions inside a cycle is
2100    important.  Given the bitmaps MUST_FOLLOW and MUST_PRECEDE we know
2101    where the current instruction should go relative to the already
2102    scheduled instructions in the given cycle.  Go over these
2103    instructions and find the first possible column to put it in.  */
2104 static bool
2105 ps_insn_find_column (partial_schedule_ptr ps, ps_insn_ptr ps_i,
2106                      sbitmap must_precede, sbitmap must_follow)
2107 {
2108   ps_insn_ptr next_ps_i;
2109   ps_insn_ptr first_must_follow = NULL;
2110   ps_insn_ptr last_must_precede = NULL;
2111   int row;
2112
2113   if (! ps_i)
2114     return false;
2115
2116   row = SMODULO (ps_i->cycle, ps->ii);
2117
2118   /* Find the first must follow and the last must precede
2119      and insert the node immediately after the must precede
2120      but make sure that it there is no must follow after it.  */
2121   for (next_ps_i = ps->rows[row];
2122        next_ps_i;
2123        next_ps_i = next_ps_i->next_in_row)
2124     {
2125       if (TEST_BIT (must_follow, next_ps_i->node->cuid)
2126           && ! first_must_follow)
2127         first_must_follow = next_ps_i;
2128       if (TEST_BIT (must_precede, next_ps_i->node->cuid))
2129         {
2130           /* If we have already met a node that must follow, then
2131              there is no possible column.  */
2132           if (first_must_follow)
2133             return false;
2134           else
2135             last_must_precede = next_ps_i;
2136         }
2137     }
2138
2139   /* Now insert the node after INSERT_AFTER_PSI.  */
2140
2141   if (! last_must_precede)
2142     {
2143       ps_i->next_in_row = ps->rows[row];
2144       ps_i->prev_in_row = NULL;
2145       if (ps_i->next_in_row)
2146         ps_i->next_in_row->prev_in_row = ps_i;
2147       ps->rows[row] = ps_i;
2148     }
2149   else
2150     {
2151       ps_i->next_in_row = last_must_precede->next_in_row;
2152       last_must_precede->next_in_row = ps_i;
2153       ps_i->prev_in_row = last_must_precede;
2154       if (ps_i->next_in_row)
2155         ps_i->next_in_row->prev_in_row = ps_i;
2156     }
2157
2158   return true;
2159 }
2160
2161 /* Advances the PS_INSN one column in its current row; returns false
2162    in failure and true in success.  Bit N is set in MUST_FOLLOW if 
2163    the node with cuid N must be come after the node pointed to by 
2164    PS_I when scheduled in the same cycle.  */
2165 static int
2166 ps_insn_advance_column (partial_schedule_ptr ps, ps_insn_ptr ps_i,
2167                         sbitmap must_follow)
2168 {
2169   ps_insn_ptr prev, next;
2170   int row;
2171   ddg_node_ptr next_node;
2172
2173   if (!ps || !ps_i)
2174     return false;
2175
2176   row = SMODULO (ps_i->cycle, ps->ii);
2177
2178   if (! ps_i->next_in_row)
2179     return false;
2180
2181   next_node = ps_i->next_in_row->node;
2182
2183   /* Check if next_in_row is dependent on ps_i, both having same sched
2184      times (typically ANTI_DEP).  If so, ps_i cannot skip over it.  */
2185   if (TEST_BIT (must_follow, next_node->cuid))
2186     return false;
2187
2188   /* Advance PS_I over its next_in_row in the doubly linked list.  */
2189   prev = ps_i->prev_in_row;
2190   next = ps_i->next_in_row;
2191
2192   if (ps_i == ps->rows[row])
2193     ps->rows[row] = next;
2194
2195   ps_i->next_in_row = next->next_in_row;
2196
2197   if (next->next_in_row)
2198     next->next_in_row->prev_in_row = ps_i;
2199
2200   next->next_in_row = ps_i;
2201   ps_i->prev_in_row = next;
2202
2203   next->prev_in_row = prev;
2204   if (prev)
2205     prev->next_in_row = next;
2206
2207   return true;
2208 }
2209
2210 /* Inserts a DDG_NODE to the given partial schedule at the given cycle.
2211    Returns 0 if this is not possible and a PS_INSN otherwise.  Bit N is 
2212    set in MUST_PRECEDE/MUST_FOLLOW if the node with cuid N must be come 
2213    before/after (respectively) the node pointed to by PS_I when scheduled 
2214    in the same cycle.  */
2215 static ps_insn_ptr
2216 add_node_to_ps (partial_schedule_ptr ps, ddg_node_ptr node, int cycle,
2217                 sbitmap must_precede, sbitmap must_follow)
2218 {
2219   ps_insn_ptr ps_i;
2220   int rest_count = 1;
2221   int row = SMODULO (cycle, ps->ii);
2222
2223   if (ps->rows[row]
2224       && ps->rows[row]->row_rest_count >= issue_rate)
2225     return NULL;
2226
2227   if (ps->rows[row])
2228     rest_count += ps->rows[row]->row_rest_count;
2229
2230   ps_i = create_ps_insn (node, rest_count, cycle);
2231
2232   /* Finds and inserts PS_I according to MUST_FOLLOW and
2233      MUST_PRECEDE.  */
2234   if (! ps_insn_find_column (ps, ps_i, must_precede, must_follow))
2235     {
2236       free (ps_i);
2237       return NULL;
2238     }
2239
2240   return ps_i;
2241 }
2242
2243 /* Advance time one cycle.  Assumes DFA is being used.  */
2244 static void
2245 advance_one_cycle (void)
2246 {
2247   if (targetm.sched.dfa_pre_cycle_insn)
2248     state_transition (curr_state,
2249                       targetm.sched.dfa_pre_cycle_insn ());
2250
2251   state_transition (curr_state, NULL);
2252
2253   if (targetm.sched.dfa_post_cycle_insn)
2254     state_transition (curr_state,
2255                       targetm.sched.dfa_post_cycle_insn ());
2256 }
2257
2258 /* Given the kernel of a loop (from FIRST_INSN to LAST_INSN), finds
2259    the number of cycles according to DFA that the kernel fits in,
2260    we use this to check if we done well with SMS after we add
2261    register moves.  In some cases register moves overhead makes
2262    it even worse than the original loop.  We want SMS to be performed
2263    when it gives less cycles after register moves are added.  */
2264 static int
2265 kernel_number_of_cycles (rtx first_insn, rtx last_insn)
2266 {
2267   int cycles = 0;
2268   rtx insn;
2269   int can_issue_more = issue_rate;
2270
2271   state_reset (curr_state);
2272
2273   for (insn = first_insn;
2274        insn != NULL_RTX && insn != last_insn;
2275        insn = NEXT_INSN (insn))
2276     {
2277       if (! INSN_P (insn) || GET_CODE (PATTERN (insn)) == USE)
2278         continue;
2279
2280       /* Check if there is room for the current insn.  */
2281       if (!can_issue_more || state_dead_lock_p (curr_state))
2282         {
2283           cycles ++;
2284           advance_one_cycle ();
2285           can_issue_more = issue_rate;
2286         }
2287
2288         /* Update the DFA state and return with failure if the DFA found
2289            recource conflicts.  */
2290       if (state_transition (curr_state, insn) >= 0)
2291         {
2292           cycles ++;
2293           advance_one_cycle ();
2294           can_issue_more = issue_rate;
2295         }
2296
2297       if (targetm.sched.variable_issue)
2298         can_issue_more =
2299           targetm.sched.variable_issue (sched_dump, sched_verbose,
2300                                         insn, can_issue_more);
2301       /* A naked CLOBBER or USE generates no instruction, so don't
2302          let them consume issue slots.  */
2303       else if (GET_CODE (PATTERN (insn)) != USE
2304                && GET_CODE (PATTERN (insn)) != CLOBBER)
2305         can_issue_more--;
2306     }
2307   return cycles;
2308 }
2309
2310 /* Checks if PS has resource conflicts according to DFA, starting from
2311    FROM cycle to TO cycle; returns true if there are conflicts and false
2312    if there are no conflicts.  Assumes DFA is being used.  */
2313 static int
2314 ps_has_conflicts (partial_schedule_ptr ps, int from, int to)
2315 {
2316   int cycle;
2317
2318   state_reset (curr_state);
2319
2320   for (cycle = from; cycle <= to; cycle++)
2321     {
2322       ps_insn_ptr crr_insn;
2323       /* Holds the remaining issue slots in the current row.  */
2324       int can_issue_more = issue_rate;
2325
2326       /* Walk through the DFA for the current row.  */
2327       for (crr_insn = ps->rows[SMODULO (cycle, ps->ii)];
2328            crr_insn;
2329            crr_insn = crr_insn->next_in_row)
2330         {
2331           rtx insn = crr_insn->node->insn;
2332
2333           if (!INSN_P (insn))
2334             continue;
2335
2336           /* Check if there is room for the current insn.  */
2337           if (!can_issue_more || state_dead_lock_p (curr_state))
2338             return true;
2339
2340           /* Update the DFA state and return with failure if the DFA found
2341              recource conflicts.  */
2342           if (state_transition (curr_state, insn) >= 0)
2343             return true;
2344
2345           if (targetm.sched.variable_issue)
2346             can_issue_more =
2347               targetm.sched.variable_issue (sched_dump, sched_verbose,
2348                                             insn, can_issue_more);
2349           /* A naked CLOBBER or USE generates no instruction, so don't
2350              let them consume issue slots.  */
2351           else if (GET_CODE (PATTERN (insn)) != USE
2352                    && GET_CODE (PATTERN (insn)) != CLOBBER)
2353             can_issue_more--;
2354         }
2355
2356       /* Advance the DFA to the next cycle.  */
2357       advance_one_cycle ();
2358     }
2359   return false;
2360 }
2361
2362 /* Checks if the given node causes resource conflicts when added to PS at
2363    cycle C.  If not the node is added to PS and returned; otherwise zero
2364    is returned.  Bit N is set in MUST_PRECEDE/MUST_FOLLOW if the node with 
2365    cuid N must be come before/after (respectively) the node pointed to by 
2366    PS_I when scheduled in the same cycle.  */
2367 ps_insn_ptr
2368 ps_add_node_check_conflicts (partial_schedule_ptr ps, ddg_node_ptr n,
2369                              int c, sbitmap must_precede,
2370                              sbitmap must_follow)
2371 {
2372   int has_conflicts = 0;
2373   ps_insn_ptr ps_i;
2374
2375   /* First add the node to the PS, if this succeeds check for
2376      conflicts, trying different issue slots in the same row.  */
2377   if (! (ps_i = add_node_to_ps (ps, n, c, must_precede, must_follow)))
2378     return NULL; /* Failed to insert the node at the given cycle.  */
2379
2380   has_conflicts = ps_has_conflicts (ps, c, c)
2381                   || (ps->history > 0
2382                       && ps_has_conflicts (ps,
2383                                            c - ps->history,
2384                                            c + ps->history));
2385
2386   /* Try different issue slots to find one that the given node can be
2387      scheduled in without conflicts.  */
2388   while (has_conflicts)
2389     {
2390       if (! ps_insn_advance_column (ps, ps_i, must_follow))
2391         break;
2392       has_conflicts = ps_has_conflicts (ps, c, c)
2393                       || (ps->history > 0
2394                           && ps_has_conflicts (ps,
2395                                                c - ps->history,
2396                                                c + ps->history));
2397     }
2398
2399   if (has_conflicts)
2400     {
2401       remove_node_from_ps (ps, ps_i);
2402       return NULL;
2403     }
2404
2405   ps->min_cycle = MIN (ps->min_cycle, c);
2406   ps->max_cycle = MAX (ps->max_cycle, c);
2407   return ps_i;
2408 }
2409
2410 /* Rotate the rows of PS such that insns scheduled at time
2411    START_CYCLE will appear in row 0.  Updates max/min_cycles.  */
2412 void
2413 rotate_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, int start_cycle)
2414 {
2415   int i, row, backward_rotates;
2416   int last_row = ps->ii - 1;
2417
2418   if (start_cycle == 0)
2419     return;
2420
2421   backward_rotates = SMODULO (start_cycle, ps->ii);
2422
2423   /* Revisit later and optimize this into a single loop.  */
2424   for (i = 0; i < backward_rotates; i++)
2425     {
2426       ps_insn_ptr first_row = ps->rows[0];
2427
2428       for (row = 0; row < last_row; row++)
2429         ps->rows[row] = ps->rows[row+1];
2430
2431       ps->rows[last_row] = first_row;
2432     }
2433
2434   ps->max_cycle -= start_cycle;
2435   ps->min_cycle -= start_cycle;
2436 }
2437
2438 /* Remove the node N from the partial schedule PS; because we restart the DFA
2439    each time we want to check for resource conflicts; this is equivalent to
2440    unscheduling the node N.  */
2441 static bool
2442 ps_unschedule_node (partial_schedule_ptr ps, ddg_node_ptr n)
2443 {
2444   ps_insn_ptr ps_i;
2445   int row = SMODULO (SCHED_TIME (n), ps->ii);
2446
2447   if (row < 0 || row > ps->ii)
2448     return false;
2449
2450   for (ps_i = ps->rows[row];
2451        ps_i &&  ps_i->node != n;
2452        ps_i = ps_i->next_in_row);
2453   if (!ps_i)
2454     return false;
2455
2456   return remove_node_from_ps (ps, ps_i);
2457 }
2458 #endif /* INSN_SCHEDULING */
2459 \f
2460 static bool
2461 gate_handle_sms (void)
2462 {
2463   return (optimize > 0 && flag_modulo_sched);
2464 }
2465
2466
2467 /* Run instruction scheduler.  */
2468 /* Perform SMS module scheduling.  */
2469 static unsigned int
2470 rest_of_handle_sms (void)
2471 {
2472 #ifdef INSN_SCHEDULING
2473   basic_block bb;
2474
2475   /* We want to be able to create new pseudos.  */
2476   no_new_pseudos = 0;
2477   /* Collect loop information to be used in SMS.  */
2478   cfg_layout_initialize (CLEANUP_UPDATE_LIFE);
2479   sms_schedule ();
2480
2481   /* Update the life information, because we add pseudos.  */
2482   max_regno = max_reg_num ();
2483   allocate_reg_info (max_regno, FALSE, FALSE);
2484   update_life_info (NULL, UPDATE_LIFE_GLOBAL_RM_NOTES,
2485                     (PROP_DEATH_NOTES
2486                      | PROP_REG_INFO
2487                      | PROP_KILL_DEAD_CODE
2488                      | PROP_SCAN_DEAD_CODE));
2489
2490   no_new_pseudos = 1;
2491
2492   /* Finalize layout changes.  */
2493   FOR_EACH_BB (bb)
2494     if (bb->next_bb != EXIT_BLOCK_PTR)
2495       bb->aux = bb->next_bb;
2496   cfg_layout_finalize ();
2497   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2498 #endif /* INSN_SCHEDULING */
2499   return 0;
2500 }
2501
2502 struct tree_opt_pass pass_sms =
2503 {
2504   "sms",                                /* name */
2505   gate_handle_sms,                      /* gate */
2506   rest_of_handle_sms,                   /* execute */
2507   NULL,                                 /* sub */
2508   NULL,                                 /* next */
2509   0,                                    /* static_pass_number */
2510   TV_SMS,                               /* tv_id */
2511   0,                                    /* properties_required */
2512   0,                                    /* properties_provided */
2513   0,                                    /* properties_destroyed */
2514   TODO_dump_func,                       /* todo_flags_start */
2515   TODO_dump_func |
2516   TODO_ggc_collect,                     /* todo_flags_finish */
2517   'm'                                   /* letter */
2518 };
2519