OSDN Git Service

Note which PR this was related to.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / modulo-sched.c
1 /* Swing Modulo Scheduling implementation.
2    Copyright (C) 2004, 2005, 2006, 2007, 2008
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 3, 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 COPYING3.  If not see
20 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
21
22
23 #include "config.h"
24 #include "system.h"
25 #include "coretypes.h"
26 #include "tm.h"
27 #include "toplev.h"
28 #include "rtl.h"
29 #include "tm_p.h"
30 #include "hard-reg-set.h"
31 #include "regs.h"
32 #include "function.h"
33 #include "flags.h"
34 #include "insn-config.h"
35 #include "insn-attr.h"
36 #include "except.h"
37 #include "toplev.h"
38 #include "recog.h"
39 #include "sched-int.h"
40 #include "target.h"
41 #include "cfglayout.h"
42 #include "cfgloop.h"
43 #include "cfghooks.h"
44 #include "expr.h"
45 #include "params.h"
46 #include "gcov-io.h"
47 #include "ddg.h"
48 #include "timevar.h"
49 #include "tree-pass.h"
50 #include "dbgcnt.h"
51
52 #ifdef INSN_SCHEDULING
53
54 /* This file contains the implementation of the Swing Modulo Scheduler,
55    described in the following references:
56    [1] J. Llosa, A. Gonzalez, E. Ayguade, M. Valero., and J. Eckhardt.
57        Lifetime--sensitive modulo scheduling in a production environment.
58        IEEE Trans. on Comps., 50(3), March 2001
59    [2] J. Llosa, A. Gonzalez, E. Ayguade, and M. Valero.
60        Swing Modulo Scheduling: A Lifetime Sensitive Approach.
61        PACT '96 , pages 80-87, October 1996 (Boston - Massachusetts - USA).
62
63    The basic structure is:
64    1. Build a data-dependence graph (DDG) for each loop.
65    2. Use the DDG to order the insns of a loop (not in topological order
66       necessarily, but rather) trying to place each insn after all its
67       predecessors _or_ after all its successors.
68    3. Compute MII: a lower bound on the number of cycles to schedule the loop.
69    4. Use the ordering to perform list-scheduling of the loop:
70       1. Set II = MII.  We will try to schedule the loop within II cycles.
71       2. Try to schedule the insns one by one according to the ordering.
72          For each insn compute an interval of cycles by considering already-
73          scheduled preds and succs (and associated latencies); try to place
74          the insn in the cycles of this window checking for potential
75          resource conflicts (using the DFA interface).
76          Note: this is different from the cycle-scheduling of schedule_insns;
77          here the insns are not scheduled monotonically top-down (nor bottom-
78          up).
79       3. If failed in scheduling all insns - bump II++ and try again, unless
80          II reaches an upper bound MaxII, in which case report failure.
81    5. If we succeeded in scheduling the loop within II cycles, we now
82       generate prolog and epilog, decrease the counter of the loop, and
83       perform modulo variable expansion for live ranges that span more than
84       II cycles (i.e. use register copies to prevent a def from overwriting
85       itself before reaching the use).
86
87     SMS works with countable loops (1) whose control part can be easily
88     decoupled from the rest of the loop and (2) whose loop count can
89     be easily adjusted.  This is because we peel a constant number of
90     iterations into a prologue and epilogue for which we want to avoid
91     emitting the control part, and a kernel which is to iterate that
92     constant number of iterations less than the original loop.  So the
93     control part should be a set of insns clearly identified and having
94     its own iv, not otherwise used in the loop (at-least for now), which
95     initializes a register before the loop to the number of iterations.
96     Currently SMS relies on the do-loop pattern to recognize such loops,
97     where (1) the control part comprises of all insns defining and/or
98     using a certain 'count' register and (2) the loop count can be
99     adjusted by modifying this register prior to the loop.
100     TODO: Rely on cfgloop analysis instead.  */
101 \f
102 /* This page defines partial-schedule structures and functions for
103    modulo scheduling.  */
104
105 typedef struct partial_schedule *partial_schedule_ptr;
106 typedef struct ps_insn *ps_insn_ptr;
107
108 /* The minimum (absolute) cycle that a node of ps was scheduled in.  */
109 #define PS_MIN_CYCLE(ps) (((partial_schedule_ptr)(ps))->min_cycle)
110
111 /* The maximum (absolute) cycle that a node of ps was scheduled in.  */
112 #define PS_MAX_CYCLE(ps) (((partial_schedule_ptr)(ps))->max_cycle)
113
114 /* Perform signed modulo, always returning a non-negative value.  */
115 #define SMODULO(x,y) ((x) % (y) < 0 ? ((x) % (y) + (y)) : (x) % (y))
116
117 /* The number of different iterations the nodes in ps span, assuming
118    the stage boundaries are placed efficiently.  */
119 #define PS_STAGE_COUNT(ps) ((PS_MAX_CYCLE (ps) - PS_MIN_CYCLE (ps) \
120                              + 1 + (ps)->ii - 1) / (ps)->ii)
121
122 /* A single instruction in the partial schedule.  */
123 struct ps_insn
124 {
125   /* The corresponding DDG_NODE.  */
126   ddg_node_ptr node;
127
128   /* The (absolute) cycle in which the PS instruction is scheduled.
129      Same as SCHED_TIME (node).  */
130   int cycle;
131
132   /* The next/prev PS_INSN in the same row.  */
133   ps_insn_ptr next_in_row,
134               prev_in_row;
135
136   /* The number of nodes in the same row that come after this node.  */
137   int row_rest_count;
138 };
139
140 /* Holds the partial schedule as an array of II rows.  Each entry of the
141    array points to a linked list of PS_INSNs, which represents the
142    instructions that are scheduled for that row.  */
143 struct partial_schedule
144 {
145   int ii;       /* Number of rows in the partial schedule.  */
146   int history;  /* Threshold for conflict checking using DFA.  */
147
148   /* rows[i] points to linked list of insns scheduled in row i (0<=i<ii).  */
149   ps_insn_ptr *rows;
150
151   /* The earliest absolute cycle of an insn in the partial schedule.  */
152   int min_cycle;
153
154   /* The latest absolute cycle of an insn in the partial schedule.  */
155   int max_cycle;
156
157   ddg_ptr g;    /* The DDG of the insns in the partial schedule.  */
158 };
159
160 /* We use this to record all the register replacements we do in
161    the kernel so we can undo SMS if it is not profitable.  */
162 struct undo_replace_buff_elem
163 {
164   rtx insn;
165   rtx orig_reg;
166   rtx new_reg;
167   struct undo_replace_buff_elem *next;
168 };
169
170
171
172 static partial_schedule_ptr create_partial_schedule (int ii, ddg_ptr, int history);
173 static void free_partial_schedule (partial_schedule_ptr);
174 static void reset_partial_schedule (partial_schedule_ptr, int new_ii);
175 void print_partial_schedule (partial_schedule_ptr, FILE *);
176 static void verify_partial_schedule (partial_schedule_ptr, sbitmap);
177 static ps_insn_ptr ps_add_node_check_conflicts (partial_schedule_ptr,
178                                                 ddg_node_ptr node, int cycle,
179                                                 sbitmap must_precede,
180                                                 sbitmap must_follow);
181 static void rotate_partial_schedule (partial_schedule_ptr, int);
182 void set_row_column_for_ps (partial_schedule_ptr);
183 static void ps_insert_empty_row (partial_schedule_ptr, int, sbitmap);
184 static int compute_split_row (sbitmap, int, int, int, ddg_node_ptr);
185
186 \f
187 /* This page defines constants and structures for the modulo scheduling
188    driver.  */
189
190 static int sms_order_nodes (ddg_ptr, int, int *, int *);
191 static void set_node_sched_params (ddg_ptr);
192 static partial_schedule_ptr sms_schedule_by_order (ddg_ptr, int, int, int *);
193 static void permute_partial_schedule (partial_schedule_ptr, rtx);
194 static void generate_prolog_epilog (partial_schedule_ptr, struct loop *,
195                                     rtx, rtx);
196 static void duplicate_insns_of_cycles (partial_schedule_ptr,
197                                        int, int, int, rtx);
198
199 #define SCHED_ASAP(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->asap)
200 #define SCHED_TIME(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->time)
201 #define SCHED_FIRST_REG_MOVE(x) \
202         (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->first_reg_move)
203 #define SCHED_NREG_MOVES(x) \
204         (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->nreg_moves)
205 #define SCHED_ROW(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->row)
206 #define SCHED_STAGE(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->stage)
207 #define SCHED_COLUMN(x) (((node_sched_params_ptr)(x)->aux.info)->column)
208
209 /* The scheduling parameters held for each node.  */
210 typedef struct node_sched_params
211 {
212   int asap;     /* A lower-bound on the absolute scheduling cycle.  */
213   int time;     /* The absolute scheduling cycle (time >= asap).  */
214
215   /* The following field (first_reg_move) is a pointer to the first
216      register-move instruction added to handle the modulo-variable-expansion
217      of the register defined by this node.  This register-move copies the
218      original register defined by the node.  */
219   rtx first_reg_move;
220
221   /* The number of register-move instructions added, immediately preceding
222      first_reg_move.  */
223   int nreg_moves;
224
225   int row;    /* Holds time % ii.  */
226   int stage;  /* Holds time / ii.  */
227
228   /* The column of a node inside the ps.  If nodes u, v are on the same row,
229      u will precede v if column (u) < column (v).  */
230   int column;
231 } *node_sched_params_ptr;
232
233 \f
234 /* The following three functions are copied from the current scheduler
235    code in order to use sched_analyze() for computing the dependencies.
236    They are used when initializing the sched_info structure.  */
237 static const char *
238 sms_print_insn (const_rtx insn, int aligned ATTRIBUTE_UNUSED)
239 {
240   static char tmp[80];
241
242   sprintf (tmp, "i%4d", INSN_UID (insn));
243   return tmp;
244 }
245
246 static void
247 compute_jump_reg_dependencies (rtx insn ATTRIBUTE_UNUSED,
248                                regset cond_exec ATTRIBUTE_UNUSED,
249                                regset used ATTRIBUTE_UNUSED,
250                                regset set ATTRIBUTE_UNUSED)
251 {
252 }
253
254 static struct common_sched_info_def sms_common_sched_info;
255
256 static struct sched_deps_info_def sms_sched_deps_info =
257   {
258     compute_jump_reg_dependencies,
259     NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
260     NULL,
261     0, 0, 0
262   };
263
264 static struct haifa_sched_info sms_sched_info =
265 {
266   NULL,
267   NULL,
268   NULL,
269   NULL,
270   NULL,
271   sms_print_insn,
272   NULL,
273   NULL, /* insn_finishes_block_p */
274   NULL, NULL,
275   NULL, NULL,
276   0, 0,
277
278   NULL, NULL, NULL,
279   0
280 };
281
282 /* Given HEAD and TAIL which are the first and last insns in a loop;
283    return the register which controls the loop.  Return zero if it has
284    more than one occurrence in the loop besides the control part or the
285    do-loop pattern is not of the form we expect.  */
286 static rtx
287 doloop_register_get (rtx head ATTRIBUTE_UNUSED, rtx tail ATTRIBUTE_UNUSED)
288 {
289 #ifdef HAVE_doloop_end
290   rtx reg, condition, insn, first_insn_not_to_check;
291
292   if (!JUMP_P (tail))
293     return NULL_RTX;
294
295   /* TODO: Free SMS's dependence on doloop_condition_get.  */
296   condition = doloop_condition_get (tail);
297   if (! condition)
298     return NULL_RTX;
299
300   if (REG_P (XEXP (condition, 0)))
301     reg = XEXP (condition, 0);
302   else if (GET_CODE (XEXP (condition, 0)) == PLUS
303            && REG_P (XEXP (XEXP (condition, 0), 0)))
304     reg = XEXP (XEXP (condition, 0), 0);
305   else
306     gcc_unreachable ();
307
308   /* Check that the COUNT_REG has no other occurrences in the loop
309      until the decrement.  We assume the control part consists of
310      either a single (parallel) branch-on-count or a (non-parallel)
311      branch immediately preceded by a single (decrement) insn.  */
312   first_insn_not_to_check = (GET_CODE (PATTERN (tail)) == PARALLEL ? tail
313                              : PREV_INSN (tail));
314
315   for (insn = head; insn != first_insn_not_to_check; insn = NEXT_INSN (insn))
316     if (reg_mentioned_p (reg, insn))
317       {
318         if (dump_file)
319         {
320           fprintf (dump_file, "SMS count_reg found ");
321           print_rtl_single (dump_file, reg);
322           fprintf (dump_file, " outside control in insn:\n");
323           print_rtl_single (dump_file, insn);
324         }
325
326         return NULL_RTX;
327       }
328
329   return reg;
330 #else
331   return NULL_RTX;
332 #endif
333 }
334
335 /* Check if COUNT_REG is set to a constant in the PRE_HEADER block, so
336    that the number of iterations is a compile-time constant.  If so,
337    return the rtx that sets COUNT_REG to a constant, and set COUNT to
338    this constant.  Otherwise return 0.  */
339 static rtx
340 const_iteration_count (rtx count_reg, basic_block pre_header,
341                        HOST_WIDEST_INT * count)
342 {
343   rtx insn;
344   rtx head, tail;
345
346   if (! pre_header)
347     return NULL_RTX;
348
349   get_ebb_head_tail (pre_header, pre_header, &head, &tail);
350
351   for (insn = tail; insn != PREV_INSN (head); insn = PREV_INSN (insn))
352     if (NONDEBUG_INSN_P (insn) && single_set (insn) &&
353         rtx_equal_p (count_reg, SET_DEST (single_set (insn))))
354       {
355         rtx pat = single_set (insn);
356
357         if (CONST_INT_P (SET_SRC (pat)))
358           {
359             *count = INTVAL (SET_SRC (pat));
360             return insn;
361           }
362
363         return NULL_RTX;
364       }
365
366   return NULL_RTX;
367 }
368
369 /* A very simple resource-based lower bound on the initiation interval.
370    ??? Improve the accuracy of this bound by considering the
371    utilization of various units.  */
372 static int
373 res_MII (ddg_ptr g)
374 {
375   if (targetm.sched.sms_res_mii)
376     return targetm.sched.sms_res_mii (g);
377
378   return ((g->num_nodes - g->num_debug) / issue_rate);
379 }
380
381
382 /* Points to the array that contains the sched data for each node.  */
383 static node_sched_params_ptr node_sched_params;
384
385 /* Allocate sched_params for each node and initialize it.  Assumes that
386    the aux field of each node contain the asap bound (computed earlier),
387    and copies it into the sched_params field.  */
388 static void
389 set_node_sched_params (ddg_ptr g)
390 {
391   int i;
392
393   /* Allocate for each node in the DDG a place to hold the "sched_data".  */
394   /* Initialize ASAP/ALAP/HIGHT to zero.  */
395   node_sched_params = (node_sched_params_ptr)
396                        xcalloc (g->num_nodes,
397                                 sizeof (struct node_sched_params));
398
399   /* Set the pointer of the general data of the node to point to the
400      appropriate sched_params structure.  */
401   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
402     {
403       /* Watch out for aliasing problems?  */
404       node_sched_params[i].asap = g->nodes[i].aux.count;
405       g->nodes[i].aux.info = &node_sched_params[i];
406     }
407 }
408
409 static void
410 print_node_sched_params (FILE *file, int num_nodes, ddg_ptr g)
411 {
412   int i;
413
414   if (! file)
415     return;
416   for (i = 0; i < num_nodes; i++)
417     {
418       node_sched_params_ptr nsp = &node_sched_params[i];
419       rtx reg_move = nsp->first_reg_move;
420       int j;
421
422       fprintf (file, "Node = %d; INSN = %d\n", i,
423                (INSN_UID (g->nodes[i].insn)));
424       fprintf (file, " asap = %d:\n", nsp->asap);
425       fprintf (file, " time = %d:\n", nsp->time);
426       fprintf (file, " nreg_moves = %d:\n", nsp->nreg_moves);
427       for (j = 0; j < nsp->nreg_moves; j++)
428         {
429           fprintf (file, " reg_move = ");
430           print_rtl_single (file, reg_move);
431           reg_move = PREV_INSN (reg_move);
432         }
433     }
434 }
435
436 /*
437    Breaking intra-loop register anti-dependences:
438    Each intra-loop register anti-dependence implies a cross-iteration true
439    dependence of distance 1. Therefore, we can remove such false dependencies
440    and figure out if the partial schedule broke them by checking if (for a
441    true-dependence of distance 1): SCHED_TIME (def) < SCHED_TIME (use) and
442    if so generate a register move.   The number of such moves is equal to:
443               SCHED_TIME (use) - SCHED_TIME (def)       { 0 broken
444    nreg_moves = ----------------------------------- + 1 - {   dependence.
445                             ii                          { 1 if not.
446 */
447 static struct undo_replace_buff_elem *
448 generate_reg_moves (partial_schedule_ptr ps, bool rescan)
449 {
450   ddg_ptr g = ps->g;
451   int ii = ps->ii;
452   int i;
453   struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces = NULL;
454
455   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
456     {
457       ddg_node_ptr u = &g->nodes[i];
458       ddg_edge_ptr e;
459       int nreg_moves = 0, i_reg_move;
460       sbitmap *uses_of_defs;
461       rtx last_reg_move;
462       rtx prev_reg, old_reg;
463
464       /* Compute the number of reg_moves needed for u, by looking at life
465          ranges started at u (excluding self-loops).  */
466       for (e = u->out; e; e = e->next_out)
467         if (e->type == TRUE_DEP && e->dest != e->src)
468           {
469             int nreg_moves4e = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src)) / ii;
470
471             if (e->distance == 1)
472               nreg_moves4e = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src) + ii) / ii;
473
474             /* If dest precedes src in the schedule of the kernel, then dest
475                will read before src writes and we can save one reg_copy.  */
476             if (SCHED_ROW (e->dest) == SCHED_ROW (e->src)
477                 && SCHED_COLUMN (e->dest) < SCHED_COLUMN (e->src))
478               nreg_moves4e--;
479
480             nreg_moves = MAX (nreg_moves, nreg_moves4e);
481           }
482
483       if (nreg_moves == 0)
484         continue;
485
486       /* Every use of the register defined by node may require a different
487          copy of this register, depending on the time the use is scheduled.
488          Set a bitmap vector, telling which nodes use each copy of this
489          register.  */
490       uses_of_defs = sbitmap_vector_alloc (nreg_moves, g->num_nodes);
491       sbitmap_vector_zero (uses_of_defs, nreg_moves);
492       for (e = u->out; e; e = e->next_out)
493         if (e->type == TRUE_DEP && e->dest != e->src)
494           {
495             int dest_copy = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src)) / ii;
496
497             if (e->distance == 1)
498               dest_copy = (SCHED_TIME (e->dest) - SCHED_TIME (e->src) + ii) / ii;
499
500             if (SCHED_ROW (e->dest) == SCHED_ROW (e->src)
501                 && SCHED_COLUMN (e->dest) < SCHED_COLUMN (e->src))
502               dest_copy--;
503
504             if (dest_copy)
505               SET_BIT (uses_of_defs[dest_copy - 1], e->dest->cuid);
506           }
507
508       /* Now generate the reg_moves, attaching relevant uses to them.  */
509       SCHED_NREG_MOVES (u) = nreg_moves;
510       old_reg = prev_reg = copy_rtx (SET_DEST (single_set (u->insn)));
511       /* Insert the reg-moves right before the notes which precede
512          the insn they relates to.  */
513       last_reg_move = u->first_note;
514
515       for (i_reg_move = 0; i_reg_move < nreg_moves; i_reg_move++)
516         {
517           unsigned int i_use = 0;
518           rtx new_reg = gen_reg_rtx (GET_MODE (prev_reg));
519           rtx reg_move = gen_move_insn (new_reg, prev_reg);
520           sbitmap_iterator sbi;
521
522           add_insn_before (reg_move, last_reg_move, NULL);
523           last_reg_move = reg_move;
524
525           if (!SCHED_FIRST_REG_MOVE (u))
526             SCHED_FIRST_REG_MOVE (u) = reg_move;
527
528           EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (uses_of_defs[i_reg_move], 0, i_use, sbi)
529             {
530               struct undo_replace_buff_elem *rep;
531
532               rep = (struct undo_replace_buff_elem *)
533                     xcalloc (1, sizeof (struct undo_replace_buff_elem));
534               rep->insn = g->nodes[i_use].insn;
535               rep->orig_reg = old_reg;
536               rep->new_reg = new_reg;
537
538               if (! reg_move_replaces)
539                 reg_move_replaces = rep;
540               else
541                 {
542                   rep->next = reg_move_replaces;
543                   reg_move_replaces = rep;
544                 }
545
546               replace_rtx (g->nodes[i_use].insn, old_reg, new_reg);
547               if (rescan)
548                 df_insn_rescan (g->nodes[i_use].insn);
549             }
550
551           prev_reg = new_reg;
552         }
553       sbitmap_vector_free (uses_of_defs);
554     }
555   return reg_move_replaces;
556 }
557
558 /* Free memory allocated for the undo buffer.  */
559 static void
560 free_undo_replace_buff (struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces)
561 {
562
563   while (reg_move_replaces)
564     {
565       struct undo_replace_buff_elem *rep = reg_move_replaces;
566
567       reg_move_replaces = reg_move_replaces->next;
568       free (rep);
569     }
570 }
571
572 /* Bump the SCHED_TIMEs of all nodes to start from zero.  Set the values
573    of SCHED_ROW and SCHED_STAGE.  */
574 static void
575 normalize_sched_times (partial_schedule_ptr ps)
576 {
577   int row;
578   int amount = PS_MIN_CYCLE (ps);
579   int ii = ps->ii;
580   ps_insn_ptr crr_insn;
581
582   for (row = 0; row < ii; row++)
583     for (crr_insn = ps->rows[row]; crr_insn; crr_insn = crr_insn->next_in_row)
584       {
585         ddg_node_ptr u = crr_insn->node;
586         int normalized_time = SCHED_TIME (u) - amount;
587
588         if (dump_file)
589           fprintf (dump_file, "crr_insn->node=%d, crr_insn->cycle=%d,\
590                    min_cycle=%d\n", crr_insn->node->cuid, SCHED_TIME
591                    (u), ps->min_cycle);
592         gcc_assert (SCHED_TIME (u) >= ps->min_cycle);
593         gcc_assert (SCHED_TIME (u) <= ps->max_cycle);
594         SCHED_TIME (u) = normalized_time;
595         SCHED_ROW (u) = normalized_time % ii;
596         SCHED_STAGE (u) = normalized_time / ii;
597       }
598 }
599
600 /* Set SCHED_COLUMN of each node according to its position in PS.  */
601 static void
602 set_columns_for_ps (partial_schedule_ptr ps)
603 {
604   int row;
605
606   for (row = 0; row < ps->ii; row++)
607     {
608       ps_insn_ptr cur_insn = ps->rows[row];
609       int column = 0;
610
611       for (; cur_insn; cur_insn = cur_insn->next_in_row)
612         SCHED_COLUMN (cur_insn->node) = column++;
613     }
614 }
615
616 /* Permute the insns according to their order in PS, from row 0 to
617    row ii-1, and position them right before LAST.  This schedules
618    the insns of the loop kernel.  */
619 static void
620 permute_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, rtx last)
621 {
622   int ii = ps->ii;
623   int row;
624   ps_insn_ptr ps_ij;
625
626   for (row = 0; row < ii ; row++)
627     for (ps_ij = ps->rows[row]; ps_ij; ps_ij = ps_ij->next_in_row)
628       if (PREV_INSN (last) != ps_ij->node->insn)
629         reorder_insns_nobb (ps_ij->node->first_note, ps_ij->node->insn,
630                             PREV_INSN (last));
631 }
632
633 static void
634 duplicate_insns_of_cycles (partial_schedule_ptr ps, int from_stage,
635                            int to_stage, int for_prolog, rtx count_reg)
636 {
637   int row;
638   ps_insn_ptr ps_ij;
639
640   for (row = 0; row < ps->ii; row++)
641     for (ps_ij = ps->rows[row]; ps_ij; ps_ij = ps_ij->next_in_row)
642       {
643         ddg_node_ptr u_node = ps_ij->node;
644         int j, i_reg_moves;
645         rtx reg_move = NULL_RTX;
646
647         /* Do not duplicate any insn which refers to count_reg as it
648            belongs to the control part.
649            TODO: This should be done by analyzing the control part of
650            the loop.  */
651         if (reg_mentioned_p (count_reg, u_node->insn))
652           continue;
653
654         if (for_prolog)
655           {
656             /* SCHED_STAGE (u_node) >= from_stage == 0.  Generate increasing
657                number of reg_moves starting with the second occurrence of
658                u_node, which is generated if its SCHED_STAGE <= to_stage.  */
659             i_reg_moves = to_stage - SCHED_STAGE (u_node) + 1;
660             i_reg_moves = MAX (i_reg_moves, 0);
661             i_reg_moves = MIN (i_reg_moves, SCHED_NREG_MOVES (u_node));
662
663             /* The reg_moves start from the *first* reg_move backwards.  */
664             if (i_reg_moves)
665               {
666                 reg_move = SCHED_FIRST_REG_MOVE (u_node);
667                 for (j = 1; j < i_reg_moves; j++)
668                   reg_move = PREV_INSN (reg_move);
669               }
670           }
671         else /* It's for the epilog.  */
672           {
673             /* SCHED_STAGE (u_node) <= to_stage.  Generate all reg_moves,
674                starting to decrease one stage after u_node no longer occurs;
675                that is, generate all reg_moves until
676                SCHED_STAGE (u_node) == from_stage - 1.  */
677             i_reg_moves = SCHED_NREG_MOVES (u_node)
678                        - (from_stage - SCHED_STAGE (u_node) - 1);
679             i_reg_moves = MAX (i_reg_moves, 0);
680             i_reg_moves = MIN (i_reg_moves, SCHED_NREG_MOVES (u_node));
681
682             /* The reg_moves start from the *last* reg_move forwards.  */
683             if (i_reg_moves)
684               {
685                 reg_move = SCHED_FIRST_REG_MOVE (u_node);
686                 for (j = 1; j < SCHED_NREG_MOVES (u_node); j++)
687                   reg_move = PREV_INSN (reg_move);
688               }
689           }
690
691         for (j = 0; j < i_reg_moves; j++, reg_move = NEXT_INSN (reg_move))
692           emit_insn (copy_rtx (PATTERN (reg_move)));
693         if (SCHED_STAGE (u_node) >= from_stage
694             && SCHED_STAGE (u_node) <= to_stage)
695           duplicate_insn_chain (u_node->first_note, u_node->insn);
696       }
697 }
698
699
700 /* Generate the instructions (including reg_moves) for prolog & epilog.  */
701 static void
702 generate_prolog_epilog (partial_schedule_ptr ps, struct loop *loop,
703                         rtx count_reg, rtx count_init)
704 {
705   int i;
706   int last_stage = PS_STAGE_COUNT (ps) - 1;
707   edge e;
708
709   /* Generate the prolog, inserting its insns on the loop-entry edge.  */
710   start_sequence ();
711
712   if (!count_init)
713     {
714       /* Generate instructions at the beginning of the prolog to
715          adjust the loop count by STAGE_COUNT.  If loop count is constant
716          (count_init), this constant is adjusted by STAGE_COUNT in
717          generate_prolog_epilog function.  */
718       rtx sub_reg = NULL_RTX;
719
720       sub_reg = expand_simple_binop (GET_MODE (count_reg), MINUS,
721                                      count_reg, GEN_INT (last_stage),
722                                      count_reg, 1, OPTAB_DIRECT);
723       gcc_assert (REG_P (sub_reg));
724       if (REGNO (sub_reg) != REGNO (count_reg))
725         emit_move_insn (count_reg, sub_reg);
726     }
727
728   for (i = 0; i < last_stage; i++)
729     duplicate_insns_of_cycles (ps, 0, i, 1, count_reg);
730
731   /* Put the prolog on the entry edge.  */
732   e = loop_preheader_edge (loop);
733   split_edge_and_insert (e, get_insns ());
734
735   end_sequence ();
736
737   /* Generate the epilog, inserting its insns on the loop-exit edge.  */
738   start_sequence ();
739
740   for (i = 0; i < last_stage; i++)
741     duplicate_insns_of_cycles (ps, i + 1, last_stage, 0, count_reg);
742
743   /* Put the epilogue on the exit edge.  */
744   gcc_assert (single_exit (loop));
745   e = single_exit (loop);
746   split_edge_and_insert (e, get_insns ());
747   end_sequence ();
748 }
749
750 /* Return true if all the BBs of the loop are empty except the
751    loop header.  */
752 static bool
753 loop_single_full_bb_p (struct loop *loop)
754 {
755   unsigned i;
756   basic_block *bbs = get_loop_body (loop);
757
758   for (i = 0; i < loop->num_nodes ; i++)
759     {
760       rtx head, tail;
761       bool empty_bb = true;
762
763       if (bbs[i] == loop->header)
764         continue;
765
766       /* Make sure that basic blocks other than the header
767          have only notes labels or jumps.  */
768       get_ebb_head_tail (bbs[i], bbs[i], &head, &tail);
769       for (; head != NEXT_INSN (tail); head = NEXT_INSN (head))
770         {
771           if (NOTE_P (head) || LABEL_P (head)
772               || (INSN_P (head) && (DEBUG_INSN_P (head) || JUMP_P (head))))
773             continue;
774           empty_bb = false;
775           break;
776         }
777
778       if (! empty_bb)
779         {
780           free (bbs);
781           return false;
782         }
783     }
784   free (bbs);
785   return true;
786 }
787
788 /* A simple loop from SMS point of view; it is a loop that is composed of
789    either a single basic block or two BBs - a header and a latch.  */
790 #define SIMPLE_SMS_LOOP_P(loop) ((loop->num_nodes < 3 )                     \
791                                   && (EDGE_COUNT (loop->latch->preds) == 1) \
792                                   && (EDGE_COUNT (loop->latch->succs) == 1))
793
794 /* Return true if the loop is in its canonical form and false if not.
795    i.e. SIMPLE_SMS_LOOP_P and have one preheader block, and single exit.  */
796 static bool
797 loop_canon_p (struct loop *loop)
798 {
799
800   if (loop->inner || !loop_outer (loop))
801   {
802     if (dump_file)
803       fprintf (dump_file, "SMS loop inner or !loop_outer\n");
804     return false;
805   }
806
807   if (!single_exit (loop))
808     {
809       if (dump_file)
810         {
811           rtx insn = BB_END (loop->header);
812
813           fprintf (dump_file, "SMS loop many exits ");
814                   fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
815                            insn_file (insn), insn_line (insn));
816         }
817       return false;
818     }
819
820   if (! SIMPLE_SMS_LOOP_P (loop) && ! loop_single_full_bb_p (loop))
821     {
822       if (dump_file)
823         {
824           rtx insn = BB_END (loop->header);
825
826           fprintf (dump_file, "SMS loop many BBs. ");
827           fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
828                    insn_file (insn), insn_line (insn));
829         }
830       return false;
831     }
832
833     return true;
834 }
835
836 /* If there are more than one entry for the loop,
837    make it one by splitting the first entry edge and
838    redirecting the others to the new BB.  */
839 static void
840 canon_loop (struct loop *loop)
841 {
842   edge e;
843   edge_iterator i;
844
845   /* Avoid annoying special cases of edges going to exit
846      block.  */
847   FOR_EACH_EDGE (e, i, EXIT_BLOCK_PTR->preds)
848     if ((e->flags & EDGE_FALLTHRU) && (EDGE_COUNT (e->src->succs) > 1))
849       split_edge (e);
850
851   if (loop->latch == loop->header
852       || EDGE_COUNT (loop->latch->succs) > 1)
853     {
854       FOR_EACH_EDGE (e, i, loop->header->preds)
855         if (e->src == loop->latch)
856           break;
857       split_edge (e);
858     }
859 }
860
861 /* Setup infos.  */
862 static void
863 setup_sched_infos (void)
864 {
865   memcpy (&sms_common_sched_info, &haifa_common_sched_info,
866           sizeof (sms_common_sched_info));
867   sms_common_sched_info.sched_pass_id = SCHED_SMS_PASS;
868   common_sched_info = &sms_common_sched_info;
869
870   sched_deps_info = &sms_sched_deps_info;
871   current_sched_info = &sms_sched_info;
872 }
873
874 /* Probability in % that the sms-ed loop rolls enough so that optimized
875    version may be entered.  Just a guess.  */
876 #define PROB_SMS_ENOUGH_ITERATIONS 80
877
878 /* Used to calculate the upper bound of ii.  */
879 #define MAXII_FACTOR 2
880
881 /* Main entry point, perform SMS scheduling on the loops of the function
882    that consist of single basic blocks.  */
883 static void
884 sms_schedule (void)
885 {
886   rtx insn;
887   ddg_ptr *g_arr, g;
888   int * node_order;
889   int maxii, max_asap;
890   loop_iterator li;
891   partial_schedule_ptr ps;
892   basic_block bb = NULL;
893   struct loop *loop;
894   basic_block condition_bb = NULL;
895   edge latch_edge;
896   gcov_type trip_count = 0;
897
898   loop_optimizer_init (LOOPS_HAVE_PREHEADERS
899                        | LOOPS_HAVE_RECORDED_EXITS);
900   if (number_of_loops () <= 1)
901     {
902       loop_optimizer_finalize ();
903       return;  /* There are no loops to schedule.  */
904     }
905
906   /* Initialize issue_rate.  */
907   if (targetm.sched.issue_rate)
908     {
909       int temp = reload_completed;
910
911       reload_completed = 1;
912       issue_rate = targetm.sched.issue_rate ();
913       reload_completed = temp;
914     }
915   else
916     issue_rate = 1;
917
918   /* Initialize the scheduler.  */
919   setup_sched_infos ();
920   haifa_sched_init ();
921
922   /* Allocate memory to hold the DDG array one entry for each loop.
923      We use loop->num as index into this array.  */
924   g_arr = XCNEWVEC (ddg_ptr, number_of_loops ());
925
926   if (dump_file)
927   {
928     fprintf (dump_file, "\n\nSMS analysis phase\n");
929     fprintf (dump_file, "===================\n\n");
930   }
931
932   /* Build DDGs for all the relevant loops and hold them in G_ARR
933      indexed by the loop index.  */
934   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
935     {
936       rtx head, tail;
937       rtx count_reg;
938
939       /* For debugging.  */
940       if (dbg_cnt (sms_sched_loop) == false)
941         {
942           if (dump_file)
943             fprintf (dump_file, "SMS reached max limit... \n");
944
945           break;
946         }
947
948       if (dump_file)
949       {
950          rtx insn = BB_END (loop->header);
951
952          fprintf (dump_file, "SMS loop num: %d, file: %s, line: %d\n",
953                   loop->num, insn_file (insn), insn_line (insn));
954
955       }
956
957       if (! loop_canon_p (loop))
958         continue;
959
960       if (! loop_single_full_bb_p (loop))
961       {
962         if (dump_file)
963           fprintf (dump_file, "SMS not loop_single_full_bb_p\n");
964         continue;
965       }
966
967       bb = loop->header;
968
969       get_ebb_head_tail (bb, bb, &head, &tail);
970       latch_edge = loop_latch_edge (loop);
971       gcc_assert (single_exit (loop));
972       if (single_exit (loop)->count)
973         trip_count = latch_edge->count / single_exit (loop)->count;
974
975       /* Perform SMS only on loops that their average count is above threshold.  */
976
977       if ( latch_edge->count
978           && (latch_edge->count < single_exit (loop)->count * SMS_LOOP_AVERAGE_COUNT_THRESHOLD))
979         {
980           if (dump_file)
981             {
982               fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
983                        insn_file (tail), insn_line (tail));
984               fprintf (dump_file, "SMS single-bb-loop\n");
985               if (profile_info && flag_branch_probabilities)
986                 {
987                   fprintf (dump_file, "SMS loop-count ");
988                   fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
989                            (HOST_WIDEST_INT) bb->count);
990                   fprintf (dump_file, "\n");
991                   fprintf (dump_file, "SMS trip-count ");
992                   fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
993                            (HOST_WIDEST_INT) trip_count);
994                   fprintf (dump_file, "\n");
995                   fprintf (dump_file, "SMS profile-sum-max ");
996                   fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
997                            (HOST_WIDEST_INT) profile_info->sum_max);
998                   fprintf (dump_file, "\n");
999                 }
1000             }
1001           continue;
1002         }
1003
1004       /* Make sure this is a doloop.  */
1005       if ( !(count_reg = doloop_register_get (head, tail)))
1006       {
1007         if (dump_file)
1008           fprintf (dump_file, "SMS doloop_register_get failed\n");
1009         continue;
1010       }
1011
1012       /* Don't handle BBs with calls or barriers, or !single_set insns,
1013          or auto-increment insns (to avoid creating invalid reg-moves
1014          for the auto-increment insns).
1015          ??? Should handle auto-increment insns.
1016          ??? Should handle insns defining subregs.  */
1017      for (insn = head; insn != NEXT_INSN (tail); insn = NEXT_INSN (insn))
1018       {
1019          rtx set;
1020
1021         if (CALL_P (insn)
1022             || BARRIER_P (insn)
1023             || (NONDEBUG_INSN_P (insn) && !JUMP_P (insn)
1024                 && !single_set (insn) && GET_CODE (PATTERN (insn)) != USE)
1025             || (FIND_REG_INC_NOTE (insn, NULL_RTX) != 0)
1026             || (INSN_P (insn) && (set = single_set (insn))
1027                 && GET_CODE (SET_DEST (set)) == SUBREG))
1028         break;
1029       }
1030
1031       if (insn != NEXT_INSN (tail))
1032         {
1033           if (dump_file)
1034             {
1035               if (CALL_P (insn))
1036                 fprintf (dump_file, "SMS loop-with-call\n");
1037               else if (BARRIER_P (insn))
1038                 fprintf (dump_file, "SMS loop-with-barrier\n");
1039               else if (FIND_REG_INC_NOTE (insn, NULL_RTX) != 0)
1040                 fprintf (dump_file, "SMS reg inc\n");
1041               else if ((NONDEBUG_INSN_P (insn) && !JUMP_P (insn)
1042                 && !single_set (insn) && GET_CODE (PATTERN (insn)) != USE))
1043                 fprintf (dump_file, "SMS loop-with-not-single-set\n");
1044               else
1045                fprintf (dump_file, "SMS loop with subreg in lhs\n");
1046               print_rtl_single (dump_file, insn);
1047             }
1048
1049           continue;
1050         }
1051
1052       if (! (g = create_ddg (bb, 0)))
1053         {
1054           if (dump_file)
1055             fprintf (dump_file, "SMS create_ddg failed\n");
1056           continue;
1057         }
1058
1059       g_arr[loop->num] = g;
1060       if (dump_file)
1061         fprintf (dump_file, "...OK\n");
1062
1063     }
1064   if (dump_file)
1065   {
1066     fprintf (dump_file, "\nSMS transformation phase\n");
1067     fprintf (dump_file, "=========================\n\n");
1068   }
1069
1070   /* We don't want to perform SMS on new loops - created by versioning.  */
1071   FOR_EACH_LOOP (li, loop, 0)
1072     {
1073       rtx head, tail;
1074       rtx count_reg, count_init;
1075       int mii, rec_mii;
1076       unsigned stage_count = 0;
1077       HOST_WIDEST_INT loop_count = 0;
1078
1079       if (! (g = g_arr[loop->num]))
1080         continue;
1081
1082       if (dump_file)
1083       {
1084          rtx insn = BB_END (loop->header);
1085
1086          fprintf (dump_file, "SMS loop num: %d, file: %s, line: %d\n",
1087                   loop->num, insn_file (insn), insn_line (insn));
1088
1089          print_ddg (dump_file, g);
1090       }
1091
1092       get_ebb_head_tail (loop->header, loop->header, &head, &tail);
1093
1094       latch_edge = loop_latch_edge (loop);
1095       gcc_assert (single_exit (loop));
1096       if (single_exit (loop)->count)
1097         trip_count = latch_edge->count / single_exit (loop)->count;
1098
1099       if (dump_file)
1100         {
1101           fprintf (dump_file, " %s %d (file, line)\n",
1102                    insn_file (tail), insn_line (tail));
1103           fprintf (dump_file, "SMS single-bb-loop\n");
1104           if (profile_info && flag_branch_probabilities)
1105             {
1106               fprintf (dump_file, "SMS loop-count ");
1107               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
1108                        (HOST_WIDEST_INT) bb->count);
1109               fprintf (dump_file, "\n");
1110               fprintf (dump_file, "SMS profile-sum-max ");
1111               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
1112                        (HOST_WIDEST_INT) profile_info->sum_max);
1113               fprintf (dump_file, "\n");
1114             }
1115           fprintf (dump_file, "SMS doloop\n");
1116           fprintf (dump_file, "SMS built-ddg %d\n", g->num_nodes);
1117           fprintf (dump_file, "SMS num-loads %d\n", g->num_loads);
1118           fprintf (dump_file, "SMS num-stores %d\n", g->num_stores);
1119         }
1120
1121
1122       /* In case of th loop have doloop register it gets special
1123          handling.  */
1124       count_init = NULL_RTX;
1125       if ((count_reg = doloop_register_get (head, tail)))
1126         {
1127           basic_block pre_header;
1128
1129           pre_header = loop_preheader_edge (loop)->src;
1130           count_init = const_iteration_count (count_reg, pre_header,
1131                                               &loop_count);
1132         }
1133       gcc_assert (count_reg);
1134
1135       if (dump_file && count_init)
1136         {
1137           fprintf (dump_file, "SMS const-doloop ");
1138           fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC,
1139                      loop_count);
1140           fprintf (dump_file, "\n");
1141         }
1142
1143       node_order = XNEWVEC (int, g->num_nodes);
1144
1145       mii = 1; /* Need to pass some estimate of mii.  */
1146       rec_mii = sms_order_nodes (g, mii, node_order, &max_asap);
1147       mii = MAX (res_MII (g), rec_mii);
1148       maxii = MAX (max_asap, MAXII_FACTOR * mii);
1149
1150       if (dump_file)
1151         fprintf (dump_file, "SMS iis %d %d %d (rec_mii, mii, maxii)\n",
1152                  rec_mii, mii, maxii);
1153
1154       /* After sms_order_nodes and before sms_schedule_by_order, to copy over
1155          ASAP.  */
1156       set_node_sched_params (g);
1157
1158       ps = sms_schedule_by_order (g, mii, maxii, node_order);
1159
1160       if (ps){
1161         stage_count = PS_STAGE_COUNT (ps);
1162         gcc_assert(stage_count >= 1);
1163       }
1164
1165       /* Stage count of 1 means that there is no interleaving between
1166          iterations, let the scheduling passes do the job.  */
1167       if (stage_count <= 1
1168           || (count_init && (loop_count <= stage_count))
1169           || (flag_branch_probabilities && (trip_count <= stage_count)))
1170         {
1171           if (dump_file)
1172             {
1173               fprintf (dump_file, "SMS failed... \n");
1174               fprintf (dump_file, "SMS sched-failed (stage-count=%d, loop-count=", stage_count);
1175               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, loop_count);
1176               fprintf (dump_file, ", trip-count=");
1177               fprintf (dump_file, HOST_WIDEST_INT_PRINT_DEC, trip_count);
1178               fprintf (dump_file, ")\n");
1179             }
1180           continue;
1181         }
1182       else
1183         {
1184           struct undo_replace_buff_elem *reg_move_replaces;
1185
1186           if (dump_file)
1187             {
1188               fprintf (dump_file,
1189                        "SMS succeeded %d %d (with ii, sc)\n", ps->ii,
1190                        stage_count);
1191               print_partial_schedule (ps, dump_file);
1192               fprintf (dump_file,
1193                        "SMS Branch (%d) will later be scheduled at cycle %d.\n",
1194                        g->closing_branch->cuid, PS_MIN_CYCLE (ps) - 1);
1195             }
1196
1197           /* Set the stage boundaries.  If the DDG is built with closing_branch_deps,
1198              the closing_branch was scheduled and should appear in the last (ii-1)
1199              row.  Otherwise, we are free to schedule the branch, and we let nodes
1200              that were scheduled at the first PS_MIN_CYCLE cycle appear in the first
1201              row; this should reduce stage_count to minimum.
1202              TODO: Revisit the issue of scheduling the insns of the
1203              control part relative to the branch when the control part
1204              has more than one insn.  */
1205           normalize_sched_times (ps);
1206           rotate_partial_schedule (ps, PS_MIN_CYCLE (ps));
1207           set_columns_for_ps (ps);
1208
1209           canon_loop (loop);
1210
1211           /* case the BCT count is not known , Do loop-versioning */
1212           if (count_reg && ! count_init)
1213             {
1214               rtx comp_rtx = gen_rtx_fmt_ee (GT, VOIDmode, count_reg,
1215                                              GEN_INT(stage_count));
1216               unsigned prob = (PROB_SMS_ENOUGH_ITERATIONS
1217                                * REG_BR_PROB_BASE) / 100;
1218
1219               loop_version (loop, comp_rtx, &condition_bb,
1220                             prob, prob, REG_BR_PROB_BASE - prob,
1221                             true);
1222              }
1223
1224           /* Set new iteration count of loop kernel.  */
1225           if (count_reg && count_init)
1226             SET_SRC (single_set (count_init)) = GEN_INT (loop_count
1227                                                      - stage_count + 1);
1228
1229           /* Now apply the scheduled kernel to the RTL of the loop.  */
1230           permute_partial_schedule (ps, g->closing_branch->first_note);
1231
1232           /* Mark this loop as software pipelined so the later
1233              scheduling passes doesn't touch it.  */
1234           if (! flag_resched_modulo_sched)
1235             g->bb->flags |= BB_DISABLE_SCHEDULE;
1236           /* The life-info is not valid any more.  */
1237           df_set_bb_dirty (g->bb);
1238
1239           reg_move_replaces = generate_reg_moves (ps, true);
1240           if (dump_file)
1241             print_node_sched_params (dump_file, g->num_nodes, g);
1242           /* Generate prolog and epilog.  */
1243           generate_prolog_epilog (ps, loop, count_reg, count_init);
1244
1245           free_undo_replace_buff (reg_move_replaces);
1246         }
1247
1248       free_partial_schedule (ps);
1249       free (node_sched_params);
1250       free (node_order);
1251       free_ddg (g);
1252     }
1253
1254   free (g_arr);
1255
1256   /* Release scheduler data, needed until now because of DFA.  */
1257   haifa_sched_finish ();
1258   loop_optimizer_finalize ();
1259 }
1260
1261 /* The SMS scheduling algorithm itself
1262    -----------------------------------
1263    Input: 'O' an ordered list of insns of a loop.
1264    Output: A scheduling of the loop - kernel, prolog, and epilogue.
1265
1266    'Q' is the empty Set
1267    'PS' is the partial schedule; it holds the currently scheduled nodes with
1268         their cycle/slot.
1269    'PSP' previously scheduled predecessors.
1270    'PSS' previously scheduled successors.
1271    't(u)' the cycle where u is scheduled.
1272    'l(u)' is the latency of u.
1273    'd(v,u)' is the dependence distance from v to u.
1274    'ASAP(u)' the earliest time at which u could be scheduled as computed in
1275              the node ordering phase.
1276    'check_hardware_resources_conflicts(u, PS, c)'
1277                              run a trace around cycle/slot through DFA model
1278                              to check resource conflicts involving instruction u
1279                              at cycle c given the partial schedule PS.
1280    'add_to_partial_schedule_at_time(u, PS, c)'
1281                              Add the node/instruction u to the partial schedule
1282                              PS at time c.
1283    'calculate_register_pressure(PS)'
1284                              Given a schedule of instructions, calculate the register
1285                              pressure it implies.  One implementation could be the
1286                              maximum number of overlapping live ranges.
1287    'maxRP' The maximum allowed register pressure, it is usually derived from the number
1288            registers available in the hardware.
1289
1290    1. II = MII.
1291    2. PS = empty list
1292    3. for each node u in O in pre-computed order
1293    4.   if (PSP(u) != Q && PSS(u) == Q) then
1294    5.     Early_start(u) = max ( t(v) + l(v) - d(v,u)*II ) over all every v in PSP(u).
1295    6.     start = Early_start; end = Early_start + II - 1; step = 1
1296    11.  else if (PSP(u) == Q && PSS(u) != Q) then
1297    12.      Late_start(u) = min ( t(v) - l(v) + d(v,u)*II ) over all every v in PSS(u).
1298    13.     start = Late_start; end = Late_start - II + 1; step = -1
1299    14.  else if (PSP(u) != Q && PSS(u) != Q) then
1300    15.     Early_start(u) = max ( t(v) + l(v) - d(v,u)*II ) over all every v in PSP(u).
1301    16.     Late_start(u) = min ( t(v) - l(v) + d(v,u)*II ) over all every v in PSS(u).
1302    17.     start = Early_start;
1303    18.     end = min(Early_start + II - 1 , Late_start);
1304    19.     step = 1
1305    20.     else "if (PSP(u) == Q && PSS(u) == Q)"
1306    21.    start = ASAP(u); end = start + II - 1; step = 1
1307    22.  endif
1308
1309    23.  success = false
1310    24.  for (c = start ; c != end ; c += step)
1311    25.     if check_hardware_resources_conflicts(u, PS, c) then
1312    26.       add_to_partial_schedule_at_time(u, PS, c)
1313    27.       success = true
1314    28.       break
1315    29.     endif
1316    30.  endfor
1317    31.  if (success == false) then
1318    32.    II = II + 1
1319    33.    if (II > maxII) then
1320    34.       finish - failed to schedule
1321    35.   endif
1322    36.    goto 2.
1323    37.  endif
1324    38. endfor
1325    39. if (calculate_register_pressure(PS) > maxRP) then
1326    40.    goto 32.
1327    41. endif
1328    42. compute epilogue & prologue
1329    43. finish - succeeded to schedule
1330 */
1331
1332 /* A limit on the number of cycles that resource conflicts can span.  ??? Should
1333    be provided by DFA, and be dependent on the type of insn scheduled.  Currently
1334    set to 0 to save compile time.  */
1335 #define DFA_HISTORY SMS_DFA_HISTORY
1336
1337 /* A threshold for the number of repeated unsuccessful attempts to insert
1338    an empty row, before we flush the partial schedule and start over.  */
1339 #define MAX_SPLIT_NUM 10
1340 /* Given the partial schedule PS, this function calculates and returns the
1341    cycles in which we can schedule the node with the given index I.
1342    NOTE: Here we do the backtracking in SMS, in some special cases. We have
1343    noticed that there are several cases in which we fail    to SMS the loop
1344    because the sched window of a node is empty    due to tight data-deps. In
1345    such cases we want to unschedule    some of the predecessors/successors
1346    until we get non-empty    scheduling window.  It returns -1 if the
1347    scheduling window is empty and zero otherwise.  */
1348
1349 static int
1350 get_sched_window (partial_schedule_ptr ps, int *nodes_order, int i,
1351                   sbitmap sched_nodes, int ii, int *start_p, int *step_p, int *end_p)
1352 {
1353   int start, step, end;
1354   ddg_edge_ptr e;
1355   int u = nodes_order [i];
1356   ddg_node_ptr u_node = &ps->g->nodes[u];
1357   sbitmap psp = sbitmap_alloc (ps->g->num_nodes);
1358   sbitmap pss = sbitmap_alloc (ps->g->num_nodes);
1359   sbitmap u_node_preds = NODE_PREDECESSORS (u_node);
1360   sbitmap u_node_succs = NODE_SUCCESSORS (u_node);
1361   int psp_not_empty;
1362   int pss_not_empty;
1363
1364   /* 1. compute sched window for u (start, end, step).  */
1365   sbitmap_zero (psp);
1366   sbitmap_zero (pss);
1367   psp_not_empty = sbitmap_a_and_b_cg (psp, u_node_preds, sched_nodes);
1368   pss_not_empty = sbitmap_a_and_b_cg (pss, u_node_succs, sched_nodes);
1369
1370   if (psp_not_empty && !pss_not_empty)
1371     {
1372       int early_start = INT_MIN;
1373
1374       end = INT_MAX;
1375       for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1376         {
1377           ddg_node_ptr v_node = e->src;
1378
1379           if (dump_file)
1380             {
1381               fprintf (dump_file, "\nProcessing edge: ");
1382               print_ddg_edge (dump_file, e);
1383               fprintf (dump_file,
1384                        "\nScheduling %d (%d) in psp_not_empty,"
1385                        " checking p %d (%d): ", u_node->cuid,
1386                        INSN_UID (u_node->insn), v_node->cuid, INSN_UID
1387                        (v_node->insn));
1388             }
1389
1390           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1391             {
1392               int p_st = SCHED_TIME (v_node);
1393
1394               early_start =
1395                 MAX (early_start, p_st + e->latency - (e->distance * ii));
1396
1397               if (dump_file)
1398                 fprintf (dump_file,
1399                          "pred st = %d; early_start = %d; latency: %d",
1400                          p_st, early_start, e->latency);
1401
1402               if (e->data_type == MEM_DEP)
1403                 end = MIN (end, SCHED_TIME (v_node) + ii - 1);
1404             }
1405          else if (dump_file)
1406             fprintf (dump_file, "the node is not scheduled\n");
1407         }
1408       start = early_start;
1409       end = MIN (end, early_start + ii);
1410       /* Schedule the node close to it's predecessors.  */
1411       step = 1;
1412
1413       if (dump_file)
1414         fprintf (dump_file,
1415                  "\nScheduling %d (%d) in a window (%d..%d) with step %d\n",
1416                  u_node->cuid, INSN_UID (u_node->insn), start, end, step);
1417     }
1418
1419   else if (!psp_not_empty && pss_not_empty)
1420     {
1421       int late_start = INT_MAX;
1422
1423       end = INT_MIN;
1424       for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1425         {
1426           ddg_node_ptr v_node = e->dest;
1427
1428           if (dump_file)
1429             {
1430               fprintf (dump_file, "\nProcessing edge:");
1431               print_ddg_edge (dump_file, e);
1432               fprintf (dump_file,
1433                        "\nScheduling %d (%d) in pss_not_empty,"
1434                        " checking s %d (%d): ", u_node->cuid,
1435                        INSN_UID (u_node->insn), v_node->cuid, INSN_UID
1436                        (v_node->insn));
1437             }
1438
1439           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1440             {
1441               int s_st = SCHED_TIME (v_node);
1442
1443               late_start = MIN (late_start,
1444                                 s_st - e->latency + (e->distance * ii));
1445
1446               if (dump_file)
1447                 fprintf (dump_file,
1448                          "succ st = %d; late_start = %d; latency = %d",
1449                          s_st, late_start, e->latency);
1450
1451               if (e->data_type == MEM_DEP)
1452                 end = MAX (end, SCHED_TIME (v_node) - ii + 1);
1453              if (dump_file)
1454                  fprintf (dump_file, "end = %d\n", end);
1455
1456             }
1457           else if (dump_file)
1458             fprintf (dump_file, "the node is not scheduled\n");
1459
1460         }
1461       start = late_start;
1462       end = MAX (end, late_start - ii);
1463       /* Schedule the node close to it's successors.  */
1464       step = -1;
1465
1466       if (dump_file)
1467         fprintf (dump_file,
1468                  "\nScheduling %d (%d) in a window (%d..%d) with step %d\n",
1469                  u_node->cuid, INSN_UID (u_node->insn), start, end, step);
1470
1471     }
1472
1473   else if (psp_not_empty && pss_not_empty)
1474     {
1475       int early_start = INT_MIN;
1476       int late_start = INT_MAX;
1477       int count_preds = 0;
1478       int count_succs = 0;
1479
1480       start = INT_MIN;
1481       end = INT_MAX;
1482       for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1483         {
1484           ddg_node_ptr v_node = e->src;
1485
1486           if (dump_file)
1487             {
1488               fprintf (dump_file, "\nProcessing edge:");
1489               print_ddg_edge (dump_file, e);
1490               fprintf (dump_file,
1491                        "\nScheduling %d (%d) in psp_pss_not_empty,"
1492                        " checking p %d (%d): ", u_node->cuid, INSN_UID
1493                        (u_node->insn), v_node->cuid, INSN_UID
1494                        (v_node->insn));
1495             }
1496
1497           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1498             {
1499               int p_st = SCHED_TIME (v_node);
1500
1501               early_start = MAX (early_start,
1502                                  p_st + e->latency
1503                                  - (e->distance * ii));
1504
1505               if (dump_file)
1506                 fprintf (dump_file,
1507                          "pred st = %d; early_start = %d; latency = %d",
1508                          p_st, early_start, e->latency);
1509
1510               if (e->type == TRUE_DEP && e->data_type == REG_DEP)
1511                 count_preds++;
1512
1513               if (e->data_type == MEM_DEP)
1514                 end = MIN (end, SCHED_TIME (v_node) + ii - 1);
1515             }
1516           else if (dump_file)
1517             fprintf (dump_file, "the node is not scheduled\n");
1518
1519         }
1520       for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1521         {
1522           ddg_node_ptr v_node = e->dest;
1523
1524           if (dump_file)
1525             {
1526               fprintf (dump_file, "\nProcessing edge:");
1527               print_ddg_edge (dump_file, e);
1528               fprintf (dump_file,
1529                        "\nScheduling %d (%d) in psp_pss_not_empty,"
1530                        " checking s %d (%d): ", u_node->cuid, INSN_UID
1531                        (u_node->insn), v_node->cuid, INSN_UID
1532                        (v_node->insn));
1533             }
1534
1535           if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid))
1536             {
1537               int s_st = SCHED_TIME (v_node);
1538
1539               late_start = MIN (late_start,
1540                                 s_st - e->latency
1541                                 + (e->distance * ii));
1542
1543               if (dump_file)
1544                 fprintf (dump_file,
1545                          "succ st = %d; late_start = %d; latency = %d",
1546                          s_st, late_start, e->latency);
1547
1548                if (e->type == TRUE_DEP && e->data_type == REG_DEP)
1549                  count_succs++;
1550
1551               if (e->data_type == MEM_DEP)
1552                 start = MAX (start, SCHED_TIME (v_node) - ii + 1);
1553             }
1554           else if (dump_file)
1555             fprintf (dump_file, "the node is not scheduled\n");
1556
1557         }
1558       start = MAX (start, early_start);
1559       end = MIN (end, MIN (early_start + ii, late_start + 1));
1560       step = 1;
1561       /* If there are more successors than predecessors schedule the
1562          node close to it's successors.  */
1563       if (count_succs >= count_preds)
1564         {
1565           int old_start = start;
1566
1567           start = end - 1;
1568           end = old_start - 1;
1569           step = -1;
1570         }
1571     }
1572   else /* psp is empty && pss is empty.  */
1573     {
1574       start = SCHED_ASAP (u_node);
1575       end = start + ii;
1576       step = 1;
1577     }
1578
1579   *start_p = start;
1580   *step_p = step;
1581   *end_p = end;
1582   sbitmap_free (psp);
1583   sbitmap_free (pss);
1584
1585   if ((start >= end && step == 1) || (start <= end && step == -1))
1586     {
1587       if (dump_file)
1588         fprintf (dump_file, "\nEmpty window: start=%d, end=%d, step=%d\n",
1589                  start, end, step);
1590     return -1;
1591     }
1592
1593     return 0;
1594 }
1595
1596 /* Calculate MUST_PRECEDE/MUST_FOLLOW bitmaps of U_NODE; which is the
1597    node currently been scheduled.  At the end of the calculation
1598    MUST_PRECEDE/MUST_FOLLOW contains all predecessors/successors of
1599    U_NODE which are (1) already scheduled in the first/last row of
1600    U_NODE's scheduling window, (2) whose dependence inequality with U
1601    becomes an equality when U is scheduled in this same row, and (3)
1602    whose dependence latency is zero.
1603
1604    The first and last rows are calculated using the following parameters:
1605    START/END rows - The cycles that begins/ends the traversal on the window;
1606    searching for an empty cycle to schedule U_NODE.
1607    STEP - The direction in which we traverse the window.
1608    II - The initiation interval.  */
1609
1610 static void
1611 calculate_must_precede_follow (ddg_node_ptr u_node, int start, int end,
1612                                int step, int ii, sbitmap sched_nodes,
1613                                sbitmap must_precede, sbitmap must_follow)
1614 {
1615   ddg_edge_ptr e;
1616   int first_cycle_in_window, last_cycle_in_window;
1617
1618   gcc_assert (must_precede && must_follow);
1619
1620   /* Consider the following scheduling window:
1621      {first_cycle_in_window, first_cycle_in_window+1, ...,
1622      last_cycle_in_window}.  If step is 1 then the following will be
1623      the order we traverse the window: {start=first_cycle_in_window,
1624      first_cycle_in_window+1, ..., end=last_cycle_in_window+1},
1625      or {start=last_cycle_in_window, last_cycle_in_window-1, ...,
1626      end=first_cycle_in_window-1} if step is -1.  */
1627   first_cycle_in_window = (step == 1) ? start : end - step;
1628   last_cycle_in_window = (step == 1) ? end - step : start;
1629
1630   sbitmap_zero (must_precede);
1631   sbitmap_zero (must_follow);
1632
1633   if (dump_file)
1634     fprintf (dump_file, "\nmust_precede: ");
1635
1636   /* Instead of checking if:
1637       (SMODULO (SCHED_TIME (e->src), ii) == first_row_in_window)
1638       && ((SCHED_TIME (e->src) + e->latency - (e->distance * ii)) ==
1639              first_cycle_in_window)
1640       && e->latency == 0
1641      we use the fact that latency is non-negative:
1642       SCHED_TIME (e->src) - (e->distance * ii) <=
1643       SCHED_TIME (e->src) + e->latency - (e->distance * ii)) <=
1644       first_cycle_in_window
1645      and check only if
1646       SCHED_TIME (e->src) - (e->distance * ii) == first_cycle_in_window  */
1647   for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1648     if (TEST_BIT (sched_nodes, e->src->cuid)
1649         && ((SCHED_TIME (e->src) - (e->distance * ii)) ==
1650              first_cycle_in_window))
1651       {
1652         if (dump_file)
1653           fprintf (dump_file, "%d ", e->src->cuid);
1654
1655         SET_BIT (must_precede, e->src->cuid);
1656       }
1657
1658   if (dump_file)
1659     fprintf (dump_file, "\nmust_follow: ");
1660
1661   /* Instead of checking if:
1662       (SMODULO (SCHED_TIME (e->dest), ii) == last_row_in_window)
1663       && ((SCHED_TIME (e->dest) - e->latency + (e->distance * ii)) ==
1664              last_cycle_in_window)
1665       && e->latency == 0
1666      we use the fact that latency is non-negative:
1667       SCHED_TIME (e->dest) + (e->distance * ii) >=
1668       SCHED_TIME (e->dest) - e->latency + (e->distance * ii)) >=
1669       last_cycle_in_window
1670      and check only if
1671       SCHED_TIME (e->dest) + (e->distance * ii) == last_cycle_in_window  */
1672   for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1673     if (TEST_BIT (sched_nodes, e->dest->cuid)
1674         && ((SCHED_TIME (e->dest) + (e->distance * ii)) ==
1675              last_cycle_in_window))
1676       {
1677         if (dump_file)
1678           fprintf (dump_file, "%d ", e->dest->cuid);
1679
1680         SET_BIT (must_follow, e->dest->cuid);
1681       }
1682
1683   if (dump_file)
1684     fprintf (dump_file, "\n");
1685 }
1686
1687 /* Return 1 if U_NODE can be scheduled in CYCLE.  Use the following
1688    parameters to decide if that's possible:
1689    PS - The partial schedule.
1690    U - The serial number of U_NODE.
1691    NUM_SPLITS - The number of row splits made so far.
1692    MUST_PRECEDE - The nodes that must precede U_NODE. (only valid at
1693    the first row of the scheduling window)
1694    MUST_FOLLOW - The nodes that must follow U_NODE. (only valid at the
1695    last row of the scheduling window)  */
1696
1697 static bool
1698 try_scheduling_node_in_cycle (partial_schedule_ptr ps, ddg_node_ptr u_node,
1699                               int u, int cycle, sbitmap sched_nodes,
1700                               int *num_splits, sbitmap must_precede,
1701                               sbitmap must_follow)
1702 {
1703   ps_insn_ptr psi;
1704   bool success = 0;
1705
1706   verify_partial_schedule (ps, sched_nodes);
1707   psi = ps_add_node_check_conflicts (ps, u_node, cycle,
1708                                      must_precede, must_follow);
1709   if (psi)
1710     {
1711       SCHED_TIME (u_node) = cycle;
1712       SET_BIT (sched_nodes, u);
1713       success = 1;
1714       *num_splits = 0;
1715       if (dump_file)
1716         fprintf (dump_file, "Scheduled w/o split in %d\n", cycle);
1717
1718     }
1719
1720   return success;
1721 }
1722
1723 /* This function implements the scheduling algorithm for SMS according to the
1724    above algorithm.  */
1725 static partial_schedule_ptr
1726 sms_schedule_by_order (ddg_ptr g, int mii, int maxii, int *nodes_order)
1727 {
1728   int ii = mii;
1729   int i, c, success, num_splits = 0;
1730   int flush_and_start_over = true;
1731   int num_nodes = g->num_nodes;
1732   int start, end, step; /* Place together into one struct?  */
1733   sbitmap sched_nodes = sbitmap_alloc (num_nodes);
1734   sbitmap must_precede = sbitmap_alloc (num_nodes);
1735   sbitmap must_follow = sbitmap_alloc (num_nodes);
1736   sbitmap tobe_scheduled = sbitmap_alloc (num_nodes);
1737
1738   partial_schedule_ptr ps = create_partial_schedule (ii, g, DFA_HISTORY);
1739
1740   sbitmap_ones (tobe_scheduled);
1741   sbitmap_zero (sched_nodes);
1742
1743   while (flush_and_start_over && (ii < maxii))
1744     {
1745
1746       if (dump_file)
1747         fprintf (dump_file, "Starting with ii=%d\n", ii);
1748       flush_and_start_over = false;
1749       sbitmap_zero (sched_nodes);
1750
1751       for (i = 0; i < num_nodes; i++)
1752         {
1753           int u = nodes_order[i];
1754           ddg_node_ptr u_node = &ps->g->nodes[u];
1755           rtx insn = u_node->insn;
1756
1757           if (!NONDEBUG_INSN_P (insn))
1758             {
1759               RESET_BIT (tobe_scheduled, u);
1760               continue;
1761             }
1762
1763           if (JUMP_P (insn)) /* Closing branch handled later.  */
1764             {
1765               RESET_BIT (tobe_scheduled, u);
1766               continue;
1767             }
1768
1769           if (TEST_BIT (sched_nodes, u))
1770             continue;
1771
1772           /* Try to get non-empty scheduling window.  */
1773          success = 0;
1774          if (get_sched_window (ps, nodes_order, i, sched_nodes, ii, &start,
1775                                 &step, &end) == 0)
1776             {
1777               if (dump_file)
1778                 fprintf (dump_file, "\nTrying to schedule node %d \
1779                         INSN = %d  in (%d .. %d) step %d\n", u, (INSN_UID
1780                         (g->nodes[u].insn)), start, end, step);
1781
1782               gcc_assert ((step > 0 && start < end)
1783                           || (step < 0 && start > end));
1784
1785               calculate_must_precede_follow (u_node, start, end, step, ii,
1786                                              sched_nodes, must_precede,
1787                                              must_follow);
1788
1789               for (c = start; c != end; c += step)
1790                 {
1791                   sbitmap tmp_precede = NULL;
1792                   sbitmap tmp_follow = NULL;
1793
1794                   if (c == start)
1795                     {
1796                       if (step == 1)
1797                         tmp_precede = must_precede;
1798                       else      /* step == -1.  */
1799                         tmp_follow = must_follow;
1800                     }
1801                   if (c == end - step)
1802                     {
1803                       if (step == 1)
1804                         tmp_follow = must_follow;
1805                       else      /* step == -1.  */
1806                         tmp_precede = must_precede;
1807                     }
1808
1809                   success =
1810                     try_scheduling_node_in_cycle (ps, u_node, u, c,
1811                                                   sched_nodes,
1812                                                   &num_splits, tmp_precede,
1813                                                   tmp_follow);
1814                   if (success)
1815                     break;
1816                 }
1817
1818               verify_partial_schedule (ps, sched_nodes);
1819             }
1820             if (!success)
1821             {
1822               int split_row;
1823
1824               if (ii++ == maxii)
1825                 break;
1826
1827               if (num_splits >= MAX_SPLIT_NUM)
1828                 {
1829                   num_splits = 0;
1830                   flush_and_start_over = true;
1831                   verify_partial_schedule (ps, sched_nodes);
1832                   reset_partial_schedule (ps, ii);
1833                   verify_partial_schedule (ps, sched_nodes);
1834                   break;
1835                 }
1836
1837               num_splits++;
1838               /* The scheduling window is exclusive of 'end'
1839                  whereas compute_split_window() expects an inclusive,
1840                  ordered range.  */
1841               if (step == 1)
1842                 split_row = compute_split_row (sched_nodes, start, end - 1,
1843                                                ps->ii, u_node);
1844               else
1845                 split_row = compute_split_row (sched_nodes, end + 1, start,
1846                                                ps->ii, u_node);
1847
1848               ps_insert_empty_row (ps, split_row, sched_nodes);
1849               i--;              /* Go back and retry node i.  */
1850
1851               if (dump_file)
1852                 fprintf (dump_file, "num_splits=%d\n", num_splits);
1853             }
1854
1855           /* ??? If (success), check register pressure estimates.  */
1856         }                       /* Continue with next node.  */
1857     }                           /* While flush_and_start_over.  */
1858   if (ii >= maxii)
1859     {
1860       free_partial_schedule (ps);
1861       ps = NULL;
1862     }
1863   else
1864     gcc_assert (sbitmap_equal (tobe_scheduled, sched_nodes));
1865
1866   sbitmap_free (sched_nodes);
1867   sbitmap_free (must_precede);
1868   sbitmap_free (must_follow);
1869   sbitmap_free (tobe_scheduled);
1870
1871   return ps;
1872 }
1873
1874 /* This function inserts a new empty row into PS at the position
1875    according to SPLITROW, keeping all already scheduled instructions
1876    intact and updating their SCHED_TIME and cycle accordingly.  */
1877 static void
1878 ps_insert_empty_row (partial_schedule_ptr ps, int split_row,
1879                      sbitmap sched_nodes)
1880 {
1881   ps_insn_ptr crr_insn;
1882   ps_insn_ptr *rows_new;
1883   int ii = ps->ii;
1884   int new_ii = ii + 1;
1885   int row;
1886
1887   verify_partial_schedule (ps, sched_nodes);
1888
1889   /* We normalize sched_time and rotate ps to have only non-negative sched
1890      times, for simplicity of updating cycles after inserting new row.  */
1891   split_row -= ps->min_cycle;
1892   split_row = SMODULO (split_row, ii);
1893   if (dump_file)
1894     fprintf (dump_file, "split_row=%d\n", split_row);
1895
1896   normalize_sched_times (ps);
1897   rotate_partial_schedule (ps, ps->min_cycle);
1898
1899   rows_new = (ps_insn_ptr *) xcalloc (new_ii, sizeof (ps_insn_ptr));
1900   for (row = 0; row < split_row; row++)
1901     {
1902       rows_new[row] = ps->rows[row];
1903       ps->rows[row] = NULL;
1904       for (crr_insn = rows_new[row];
1905            crr_insn; crr_insn = crr_insn->next_in_row)
1906         {
1907           ddg_node_ptr u = crr_insn->node;
1908           int new_time = SCHED_TIME (u) + (SCHED_TIME (u) / ii);
1909
1910           SCHED_TIME (u) = new_time;
1911           crr_insn->cycle = new_time;
1912           SCHED_ROW (u) = new_time % new_ii;
1913           SCHED_STAGE (u) = new_time / new_ii;
1914         }
1915
1916     }
1917
1918   rows_new[split_row] = NULL;
1919
1920   for (row = split_row; row < ii; row++)
1921     {
1922       rows_new[row + 1] = ps->rows[row];
1923       ps->rows[row] = NULL;
1924       for (crr_insn = rows_new[row + 1];
1925            crr_insn; crr_insn = crr_insn->next_in_row)
1926         {
1927           ddg_node_ptr u = crr_insn->node;
1928           int new_time = SCHED_TIME (u) + (SCHED_TIME (u) / ii) + 1;
1929
1930           SCHED_TIME (u) = new_time;
1931           crr_insn->cycle = new_time;
1932           SCHED_ROW (u) = new_time % new_ii;
1933           SCHED_STAGE (u) = new_time / new_ii;
1934         }
1935     }
1936
1937   /* Updating ps.  */
1938   ps->min_cycle = ps->min_cycle + ps->min_cycle / ii
1939     + (SMODULO (ps->min_cycle, ii) >= split_row ? 1 : 0);
1940   ps->max_cycle = ps->max_cycle + ps->max_cycle / ii
1941     + (SMODULO (ps->max_cycle, ii) >= split_row ? 1 : 0);
1942   free (ps->rows);
1943   ps->rows = rows_new;
1944   ps->ii = new_ii;
1945   gcc_assert (ps->min_cycle >= 0);
1946
1947   verify_partial_schedule (ps, sched_nodes);
1948
1949   if (dump_file)
1950     fprintf (dump_file, "min_cycle=%d, max_cycle=%d\n", ps->min_cycle,
1951              ps->max_cycle);
1952 }
1953
1954 /* Given U_NODE which is the node that failed to be scheduled; LOW and
1955    UP which are the boundaries of it's scheduling window; compute using
1956    SCHED_NODES and II a row in the partial schedule that can be split
1957    which will separate a critical predecessor from a critical successor
1958    thereby expanding the window, and return it.  */
1959 static int
1960 compute_split_row (sbitmap sched_nodes, int low, int up, int ii,
1961                    ddg_node_ptr u_node)
1962 {
1963   ddg_edge_ptr e;
1964   int lower = INT_MIN, upper = INT_MAX;
1965   ddg_node_ptr crit_pred = NULL;
1966   ddg_node_ptr crit_succ = NULL;
1967   int crit_cycle;
1968
1969   for (e = u_node->in; e != 0; e = e->next_in)
1970     {
1971       ddg_node_ptr v_node = e->src;
1972
1973       if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid)
1974           && (low == SCHED_TIME (v_node) + e->latency - (e->distance * ii)))
1975         if (SCHED_TIME (v_node) > lower)
1976           {
1977             crit_pred = v_node;
1978             lower = SCHED_TIME (v_node);
1979           }
1980     }
1981
1982   if (crit_pred != NULL)
1983     {
1984       crit_cycle = SCHED_TIME (crit_pred) + 1;
1985       return SMODULO (crit_cycle, ii);
1986     }
1987
1988   for (e = u_node->out; e != 0; e = e->next_out)
1989     {
1990       ddg_node_ptr v_node = e->dest;
1991       if (TEST_BIT (sched_nodes, v_node->cuid)
1992           && (up == SCHED_TIME (v_node) - e->latency + (e->distance * ii)))
1993         if (SCHED_TIME (v_node) < upper)
1994           {
1995             crit_succ = v_node;
1996             upper = SCHED_TIME (v_node);
1997           }
1998     }
1999
2000   if (crit_succ != NULL)
2001     {
2002       crit_cycle = SCHED_TIME (crit_succ);
2003       return SMODULO (crit_cycle, ii);
2004     }
2005
2006   if (dump_file)
2007     fprintf (dump_file, "Both crit_pred and crit_succ are NULL\n");
2008
2009   return SMODULO ((low + up + 1) / 2, ii);
2010 }
2011
2012 static void
2013 verify_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, sbitmap sched_nodes)
2014 {
2015   int row;
2016   ps_insn_ptr crr_insn;
2017
2018   for (row = 0; row < ps->ii; row++)
2019     for (crr_insn = ps->rows[row]; crr_insn; crr_insn = crr_insn->next_in_row)
2020       {
2021         ddg_node_ptr u = crr_insn->node;
2022
2023         gcc_assert (TEST_BIT (sched_nodes, u->cuid));
2024         /* ??? Test also that all nodes of sched_nodes are in ps, perhaps by
2025            popcount (sched_nodes) == number of insns in ps.  */
2026         gcc_assert (SCHED_TIME (u) >= ps->min_cycle);
2027         gcc_assert (SCHED_TIME (u) <= ps->max_cycle);
2028       }
2029 }
2030
2031 \f
2032 /* This page implements the algorithm for ordering the nodes of a DDG
2033    for modulo scheduling, activated through the
2034    "int sms_order_nodes (ddg_ptr, int mii, int * result)" API.  */
2035
2036 #define ORDER_PARAMS(x) ((struct node_order_params *) (x)->aux.info)
2037 #define ASAP(x) (ORDER_PARAMS ((x))->asap)
2038 #define ALAP(x) (ORDER_PARAMS ((x))->alap)
2039 #define HEIGHT(x) (ORDER_PARAMS ((x))->height)
2040 #define MOB(x) (ALAP ((x)) - ASAP ((x)))
2041 #define DEPTH(x) (ASAP ((x)))
2042
2043 typedef struct node_order_params * nopa;
2044
2045 static void order_nodes_of_sccs (ddg_all_sccs_ptr, int * result);
2046 static int order_nodes_in_scc (ddg_ptr, sbitmap, sbitmap, int*, int);
2047 static nopa  calculate_order_params (ddg_ptr, int, int *);
2048 static int find_max_asap (ddg_ptr, sbitmap);
2049 static int find_max_hv_min_mob (ddg_ptr, sbitmap);
2050 static int find_max_dv_min_mob (ddg_ptr, sbitmap);
2051
2052 enum sms_direction {BOTTOMUP, TOPDOWN};
2053
2054 struct node_order_params
2055 {
2056   int asap;
2057   int alap;
2058   int height;
2059 };
2060
2061 /* Check if NODE_ORDER contains a permutation of 0 .. NUM_NODES-1.  */
2062 static void
2063 check_nodes_order (int *node_order, int num_nodes)
2064 {
2065   int i;
2066   sbitmap tmp = sbitmap_alloc (num_nodes);
2067
2068   sbitmap_zero (tmp);
2069
2070   if (dump_file)
2071     fprintf (dump_file, "SMS final nodes order: \n");
2072
2073   for (i = 0; i < num_nodes; i++)
2074     {
2075       int u = node_order[i];
2076
2077       if (dump_file)
2078         fprintf (dump_file, "%d ", u);
2079       gcc_assert (u < num_nodes && u >= 0 && !TEST_BIT (tmp, u));
2080
2081       SET_BIT (tmp, u);
2082     }
2083
2084   if (dump_file)
2085     fprintf (dump_file, "\n");
2086
2087   sbitmap_free (tmp);
2088 }
2089
2090 /* Order the nodes of G for scheduling and pass the result in
2091    NODE_ORDER.  Also set aux.count of each node to ASAP.
2092    Put maximal ASAP to PMAX_ASAP.  Return the recMII for the given DDG.  */
2093 static int
2094 sms_order_nodes (ddg_ptr g, int mii, int * node_order, int *pmax_asap)
2095 {
2096   int i;
2097   int rec_mii = 0;
2098   ddg_all_sccs_ptr sccs = create_ddg_all_sccs (g);
2099
2100   nopa nops = calculate_order_params (g, mii, pmax_asap);
2101
2102   if (dump_file)
2103     print_sccs (dump_file, sccs, g);
2104
2105   order_nodes_of_sccs (sccs, node_order);
2106
2107   if (sccs->num_sccs > 0)
2108     /* First SCC has the largest recurrence_length.  */
2109     rec_mii = sccs->sccs[0]->recurrence_length;
2110
2111   /* Save ASAP before destroying node_order_params.  */
2112   for (i = 0; i < g->num_nodes; i++)
2113     {
2114       ddg_node_ptr v = &g->nodes[i];
2115       v->aux.count = ASAP (v);
2116     }
2117
2118   free (nops);
2119   free_ddg_all_sccs (sccs);
2120   check_nodes_order (node_order, g->num_nodes);
2121
2122   return rec_mii;
2123 }
2124
2125 static void
2126 order_nodes_of_sccs (ddg_all_sccs_ptr all_sccs, int * node_order)
2127 {
2128   int i, pos = 0;
2129   ddg_ptr g = all_sccs->ddg;
2130   int num_nodes = g->num_nodes;
2131   sbitmap prev_sccs = sbitmap_alloc (num_nodes);
2132   sbitmap on_path = sbitmap_alloc (num_nodes);
2133   sbitmap tmp = sbitmap_alloc (num_nodes);
2134   sbitmap ones = sbitmap_alloc (num_nodes);
2135
2136   sbitmap_zero (prev_sccs);
2137   sbitmap_ones (ones);
2138
2139   /* Perform the node ordering starting from the SCC with the highest recMII.
2140      For each SCC order the nodes according to their ASAP/ALAP/HEIGHT etc.  */
2141   for (i = 0; i < all_sccs->num_sccs; i++)
2142     {
2143       ddg_scc_ptr scc = all_sccs->sccs[i];
2144
2145       /* Add nodes on paths from previous SCCs to the current SCC.  */
2146       find_nodes_on_paths (on_path, g, prev_sccs, scc->nodes);
2147       sbitmap_a_or_b (tmp, scc->nodes, on_path);
2148
2149       /* Add nodes on paths from the current SCC to previous SCCs.  */
2150       find_nodes_on_paths (on_path, g, scc->nodes, prev_sccs);
2151       sbitmap_a_or_b (tmp, tmp, on_path);
2152
2153       /* Remove nodes of previous SCCs from current extended SCC.  */
2154       sbitmap_difference (tmp, tmp, prev_sccs);
2155
2156       pos = order_nodes_in_scc (g, prev_sccs, tmp, node_order, pos);
2157       /* Above call to order_nodes_in_scc updated prev_sccs |= tmp.  */
2158     }
2159
2160   /* Handle the remaining nodes that do not belong to any scc.  Each call
2161      to order_nodes_in_scc handles a single connected component.  */
2162   while (pos < g->num_nodes)
2163     {
2164       sbitmap_difference (tmp, ones, prev_sccs);
2165       pos = order_nodes_in_scc (g, prev_sccs, tmp, node_order, pos);
2166     }
2167   sbitmap_free (prev_sccs);
2168   sbitmap_free (on_path);
2169   sbitmap_free (tmp);
2170   sbitmap_free (ones);
2171 }
2172
2173 /* MII is needed if we consider backarcs (that do not close recursive cycles).  */
2174 static struct node_order_params *
2175 calculate_order_params (ddg_ptr g, int mii ATTRIBUTE_UNUSED, int *pmax_asap)
2176 {
2177   int u;
2178   int max_asap;
2179   int num_nodes = g->num_nodes;
2180   ddg_edge_ptr e;
2181   /* Allocate a place to hold ordering params for each node in the DDG.  */
2182   nopa node_order_params_arr;
2183
2184   /* Initialize of ASAP/ALAP/HEIGHT to zero.  */
2185   node_order_params_arr = (nopa) xcalloc (num_nodes,
2186                                           sizeof (struct node_order_params));
2187
2188   /* Set the aux pointer of each node to point to its order_params structure.  */
2189   for (u = 0; u < num_nodes; u++)
2190     g->nodes[u].aux.info = &node_order_params_arr[u];
2191
2192   /* Disregarding a backarc from each recursive cycle to obtain a DAG,
2193      calculate ASAP, ALAP, mobility, distance, and height for each node
2194      in the dependence (direct acyclic) graph.  */
2195
2196   /* We assume that the nodes in the array are in topological order.  */
2197
2198   max_asap = 0;
2199   for (u = 0; u < num_nodes; u++)
2200     {
2201       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
2202
2203       ASAP (u_node) = 0;
2204       for (e = u_node->in; e; e = e->next_in)
2205         if (e->distance == 0)
2206           ASAP (u_node) = MAX (ASAP (u_node),
2207                                ASAP (e->src) + e->latency);
2208       max_asap = MAX (max_asap, ASAP (u_node));
2209     }
2210
2211   for (u = num_nodes - 1; u > -1; u--)
2212     {
2213       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
2214
2215       ALAP (u_node) = max_asap;
2216       HEIGHT (u_node) = 0;
2217       for (e = u_node->out; e; e = e->next_out)
2218         if (e->distance == 0)
2219           {
2220             ALAP (u_node) = MIN (ALAP (u_node),
2221                                  ALAP (e->dest) - e->latency);
2222             HEIGHT (u_node) = MAX (HEIGHT (u_node),
2223                                    HEIGHT (e->dest) + e->latency);
2224           }
2225     }
2226   if (dump_file)
2227   {
2228     fprintf (dump_file, "\nOrder params\n");
2229     for (u = 0; u < num_nodes; u++)
2230       {
2231         ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
2232
2233         fprintf (dump_file, "node %d, ASAP: %d, ALAP: %d, HEIGHT: %d\n", u,
2234                  ASAP (u_node), ALAP (u_node), HEIGHT (u_node));
2235       }
2236   }
2237
2238   *pmax_asap = max_asap;
2239   return node_order_params_arr;
2240 }
2241
2242 static int
2243 find_max_asap (ddg_ptr g, sbitmap nodes)
2244 {
2245   unsigned int u = 0;
2246   int max_asap = -1;
2247   int result = -1;
2248   sbitmap_iterator sbi;
2249
2250   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (nodes, 0, u, sbi)
2251     {
2252       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
2253
2254       if (max_asap < ASAP (u_node))
2255         {
2256           max_asap = ASAP (u_node);
2257           result = u;
2258         }
2259     }
2260   return result;
2261 }
2262
2263 static int
2264 find_max_hv_min_mob (ddg_ptr g, sbitmap nodes)
2265 {
2266   unsigned int u = 0;
2267   int max_hv = -1;
2268   int min_mob = INT_MAX;
2269   int result = -1;
2270   sbitmap_iterator sbi;
2271
2272   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (nodes, 0, u, sbi)
2273     {
2274       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
2275
2276       if (max_hv < HEIGHT (u_node))
2277         {
2278           max_hv = HEIGHT (u_node);
2279           min_mob = MOB (u_node);
2280           result = u;
2281         }
2282       else if ((max_hv == HEIGHT (u_node))
2283                && (min_mob > MOB (u_node)))
2284         {
2285           min_mob = MOB (u_node);
2286           result = u;
2287         }
2288     }
2289   return result;
2290 }
2291
2292 static int
2293 find_max_dv_min_mob (ddg_ptr g, sbitmap nodes)
2294 {
2295   unsigned int u = 0;
2296   int max_dv = -1;
2297   int min_mob = INT_MAX;
2298   int result = -1;
2299   sbitmap_iterator sbi;
2300
2301   EXECUTE_IF_SET_IN_SBITMAP (nodes, 0, u, sbi)
2302     {
2303       ddg_node_ptr u_node = &g->nodes[u];
2304
2305       if (max_dv < DEPTH (u_node))
2306         {
2307           max_dv = DEPTH (u_node);
2308           min_mob = MOB (u_node);
2309           result = u;
2310         }
2311       else if ((max_dv == DEPTH (u_node))
2312                && (min_mob > MOB (u_node)))
2313         {
2314           min_mob = MOB (u_node);
2315           result = u;
2316         }
2317     }
2318   return result;
2319 }
2320
2321 /* Places the nodes of SCC into the NODE_ORDER array starting
2322    at position POS, according to the SMS ordering algorithm.
2323    NODES_ORDERED (in&out parameter) holds the bitset of all nodes in
2324    the NODE_ORDER array, starting from position zero.  */
2325 static int
2326 order_nodes_in_scc (ddg_ptr g, sbitmap nodes_ordered, sbitmap scc,
2327                     int * node_order, int pos)
2328 {
2329   enum sms_direction dir;
2330   int num_nodes = g->num_nodes;
2331   sbitmap workset = sbitmap_alloc (num_nodes);
2332   sbitmap tmp = sbitmap_alloc (num_nodes);
2333   sbitmap zero_bitmap = sbitmap_alloc (num_nodes);
2334   sbitmap predecessors = sbitmap_alloc (num_nodes);
2335   sbitmap successors = sbitmap_alloc (num_nodes);
2336
2337   sbitmap_zero (predecessors);
2338   find_predecessors (predecessors, g, nodes_ordered);
2339
2340   sbitmap_zero (successors);
2341   find_successors (successors, g, nodes_ordered);
2342
2343   sbitmap_zero (tmp);
2344   if (sbitmap_a_and_b_cg (tmp, predecessors, scc))
2345     {
2346       sbitmap_copy (workset, tmp);
2347       dir = BOTTOMUP;
2348     }
2349   else if (sbitmap_a_and_b_cg (tmp, successors, scc))
2350     {
2351       sbitmap_copy (workset, tmp);
2352       dir = TOPDOWN;
2353     }
2354   else
2355     {
2356       int u;
2357
2358       sbitmap_zero (workset);
2359       if ((u = find_max_asap (g, scc)) >= 0)
2360         SET_BIT (workset, u);
2361       dir = BOTTOMUP;
2362     }
2363
2364   sbitmap_zero (zero_bitmap);
2365   while (!sbitmap_equal (workset, zero_bitmap))
2366     {
2367       int v;
2368       ddg_node_ptr v_node;
2369       sbitmap v_node_preds;
2370       sbitmap v_node_succs;
2371
2372       if (dir == TOPDOWN)
2373         {
2374           while (!sbitmap_equal (workset, zero_bitmap))
2375             {
2376               v = find_max_hv_min_mob (g, workset);
2377               v_node = &g->nodes[v];
2378               node_order[pos++] = v;
2379               v_node_succs = NODE_SUCCESSORS (v_node);
2380               sbitmap_a_and_b (tmp, v_node_succs, scc);
2381
2382               /* Don't consider the already ordered successors again.  */
2383               sbitmap_difference (tmp, tmp, nodes_ordered);
2384               sbitmap_a_or_b (workset, workset, tmp);
2385               RESET_BIT (workset, v);
2386               SET_BIT (nodes_ordered, v);
2387             }
2388           dir = BOTTOMUP;
2389           sbitmap_zero (predecessors);
2390           find_predecessors (predecessors, g, nodes_ordered);
2391           sbitmap_a_and_b (workset, predecessors, scc);
2392         }
2393       else
2394         {
2395           while (!sbitmap_equal (workset, zero_bitmap))
2396             {
2397               v = find_max_dv_min_mob (g, workset);
2398               v_node = &g->nodes[v];
2399               node_order[pos++] = v;
2400               v_node_preds = NODE_PREDECESSORS (v_node);
2401               sbitmap_a_and_b (tmp, v_node_preds, scc);
2402
2403               /* Don't consider the already ordered predecessors again.  */
2404               sbitmap_difference (tmp, tmp, nodes_ordered);
2405               sbitmap_a_or_b (workset, workset, tmp);
2406               RESET_BIT (workset, v);
2407               SET_BIT (nodes_ordered, v);
2408             }
2409           dir = TOPDOWN;
2410           sbitmap_zero (successors);
2411           find_successors (successors, g, nodes_ordered);
2412           sbitmap_a_and_b (workset, successors, scc);
2413         }
2414     }
2415   sbitmap_free (tmp);
2416   sbitmap_free (workset);
2417   sbitmap_free (zero_bitmap);
2418   sbitmap_free (predecessors);
2419   sbitmap_free (successors);
2420   return pos;
2421 }
2422
2423 \f
2424 /* This page contains functions for manipulating partial-schedules during
2425    modulo scheduling.  */
2426
2427 /* Create a partial schedule and allocate a memory to hold II rows.  */
2428
2429 static partial_schedule_ptr
2430 create_partial_schedule (int ii, ddg_ptr g, int history)
2431 {
2432   partial_schedule_ptr ps = XNEW (struct partial_schedule);
2433   ps->rows = (ps_insn_ptr *) xcalloc (ii, sizeof (ps_insn_ptr));
2434   ps->ii = ii;
2435   ps->history = history;
2436   ps->min_cycle = INT_MAX;
2437   ps->max_cycle = INT_MIN;
2438   ps->g = g;
2439
2440   return ps;
2441 }
2442
2443 /* Free the PS_INSNs in rows array of the given partial schedule.
2444    ??? Consider caching the PS_INSN's.  */
2445 static void
2446 free_ps_insns (partial_schedule_ptr ps)
2447 {
2448   int i;
2449
2450   for (i = 0; i < ps->ii; i++)
2451     {
2452       while (ps->rows[i])
2453         {
2454           ps_insn_ptr ps_insn = ps->rows[i]->next_in_row;
2455
2456           free (ps->rows[i]);
2457           ps->rows[i] = ps_insn;
2458         }
2459       ps->rows[i] = NULL;
2460     }
2461 }
2462
2463 /* Free all the memory allocated to the partial schedule.  */
2464
2465 static void
2466 free_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps)
2467 {
2468   if (!ps)
2469     return;
2470   free_ps_insns (ps);
2471   free (ps->rows);
2472   free (ps);
2473 }
2474
2475 /* Clear the rows array with its PS_INSNs, and create a new one with
2476    NEW_II rows.  */
2477
2478 static void
2479 reset_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, int new_ii)
2480 {
2481   if (!ps)
2482     return;
2483   free_ps_insns (ps);
2484   if (new_ii == ps->ii)
2485     return;
2486   ps->rows = (ps_insn_ptr *) xrealloc (ps->rows, new_ii
2487                                                  * sizeof (ps_insn_ptr));
2488   memset (ps->rows, 0, new_ii * sizeof (ps_insn_ptr));
2489   ps->ii = new_ii;
2490   ps->min_cycle = INT_MAX;
2491   ps->max_cycle = INT_MIN;
2492 }
2493
2494 /* Prints the partial schedule as an ii rows array, for each rows
2495    print the ids of the insns in it.  */
2496 void
2497 print_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, FILE *dump)
2498 {
2499   int i;
2500
2501   for (i = 0; i < ps->ii; i++)
2502     {
2503       ps_insn_ptr ps_i = ps->rows[i];
2504
2505       fprintf (dump, "\n[ROW %d ]: ", i);
2506       while (ps_i)
2507         {
2508           fprintf (dump, "%d, ",
2509                    INSN_UID (ps_i->node->insn));
2510           ps_i = ps_i->next_in_row;
2511         }
2512     }
2513 }
2514
2515 /* Creates an object of PS_INSN and initializes it to the given parameters.  */
2516 static ps_insn_ptr
2517 create_ps_insn (ddg_node_ptr node, int rest_count, int cycle)
2518 {
2519   ps_insn_ptr ps_i = XNEW (struct ps_insn);
2520
2521   ps_i->node = node;
2522   ps_i->next_in_row = NULL;
2523   ps_i->prev_in_row = NULL;
2524   ps_i->row_rest_count = rest_count;
2525   ps_i->cycle = cycle;
2526
2527   return ps_i;
2528 }
2529
2530
2531 /* Removes the given PS_INSN from the partial schedule.  Returns false if the
2532    node is not found in the partial schedule, else returns true.  */
2533 static bool
2534 remove_node_from_ps (partial_schedule_ptr ps, ps_insn_ptr ps_i)
2535 {
2536   int row;
2537
2538   if (!ps || !ps_i)
2539     return false;
2540
2541   row = SMODULO (ps_i->cycle, ps->ii);
2542   if (! ps_i->prev_in_row)
2543     {
2544       if (ps_i != ps->rows[row])
2545         return false;
2546
2547       ps->rows[row] = ps_i->next_in_row;
2548       if (ps->rows[row])
2549         ps->rows[row]->prev_in_row = NULL;
2550     }
2551   else
2552     {
2553       ps_i->prev_in_row->next_in_row = ps_i->next_in_row;
2554       if (ps_i->next_in_row)
2555         ps_i->next_in_row->prev_in_row = ps_i->prev_in_row;
2556     }
2557   free (ps_i);
2558   return true;
2559 }
2560
2561 /* Unlike what literature describes for modulo scheduling (which focuses
2562    on VLIW machines) the order of the instructions inside a cycle is
2563    important.  Given the bitmaps MUST_FOLLOW and MUST_PRECEDE we know
2564    where the current instruction should go relative to the already
2565    scheduled instructions in the given cycle.  Go over these
2566    instructions and find the first possible column to put it in.  */
2567 static bool
2568 ps_insn_find_column (partial_schedule_ptr ps, ps_insn_ptr ps_i,
2569                      sbitmap must_precede, sbitmap must_follow)
2570 {
2571   ps_insn_ptr next_ps_i;
2572   ps_insn_ptr first_must_follow = NULL;
2573   ps_insn_ptr last_must_precede = NULL;
2574   int row;
2575
2576   if (! ps_i)
2577     return false;
2578
2579   row = SMODULO (ps_i->cycle, ps->ii);
2580
2581   /* Find the first must follow and the last must precede
2582      and insert the node immediately after the must precede
2583      but make sure that it there is no must follow after it.  */
2584   for (next_ps_i = ps->rows[row];
2585        next_ps_i;
2586        next_ps_i = next_ps_i->next_in_row)
2587     {
2588       if (must_follow && TEST_BIT (must_follow, next_ps_i->node->cuid)
2589           && ! first_must_follow)
2590         first_must_follow = next_ps_i;
2591       if (must_precede && TEST_BIT (must_precede, next_ps_i->node->cuid))
2592         {
2593           /* If we have already met a node that must follow, then
2594              there is no possible column.  */
2595           if (first_must_follow)
2596             return false;
2597           else
2598             last_must_precede = next_ps_i;
2599         }
2600     }
2601
2602   /* Now insert the node after INSERT_AFTER_PSI.  */
2603
2604   if (! last_must_precede)
2605     {
2606       ps_i->next_in_row = ps->rows[row];
2607       ps_i->prev_in_row = NULL;
2608       if (ps_i->next_in_row)
2609         ps_i->next_in_row->prev_in_row = ps_i;
2610       ps->rows[row] = ps_i;
2611     }
2612   else
2613     {
2614       ps_i->next_in_row = last_must_precede->next_in_row;
2615       last_must_precede->next_in_row = ps_i;
2616       ps_i->prev_in_row = last_must_precede;
2617       if (ps_i->next_in_row)
2618         ps_i->next_in_row->prev_in_row = ps_i;
2619     }
2620
2621   return true;
2622 }
2623
2624 /* Advances the PS_INSN one column in its current row; returns false
2625    in failure and true in success.  Bit N is set in MUST_FOLLOW if
2626    the node with cuid N must be come after the node pointed to by
2627    PS_I when scheduled in the same cycle.  */
2628 static int
2629 ps_insn_advance_column (partial_schedule_ptr ps, ps_insn_ptr ps_i,
2630                         sbitmap must_follow)
2631 {
2632   ps_insn_ptr prev, next;
2633   int row;
2634   ddg_node_ptr next_node;
2635
2636   if (!ps || !ps_i)
2637     return false;
2638
2639   row = SMODULO (ps_i->cycle, ps->ii);
2640
2641   if (! ps_i->next_in_row)
2642     return false;
2643
2644   next_node = ps_i->next_in_row->node;
2645
2646   /* Check if next_in_row is dependent on ps_i, both having same sched
2647      times (typically ANTI_DEP).  If so, ps_i cannot skip over it.  */
2648   if (must_follow && TEST_BIT (must_follow, next_node->cuid))
2649     return false;
2650
2651   /* Advance PS_I over its next_in_row in the doubly linked list.  */
2652   prev = ps_i->prev_in_row;
2653   next = ps_i->next_in_row;
2654
2655   if (ps_i == ps->rows[row])
2656     ps->rows[row] = next;
2657
2658   ps_i->next_in_row = next->next_in_row;
2659
2660   if (next->next_in_row)
2661     next->next_in_row->prev_in_row = ps_i;
2662
2663   next->next_in_row = ps_i;
2664   ps_i->prev_in_row = next;
2665
2666   next->prev_in_row = prev;
2667   if (prev)
2668     prev->next_in_row = next;
2669
2670   return true;
2671 }
2672
2673 /* Inserts a DDG_NODE to the given partial schedule at the given cycle.
2674    Returns 0 if this is not possible and a PS_INSN otherwise.  Bit N is
2675    set in MUST_PRECEDE/MUST_FOLLOW if the node with cuid N must be come
2676    before/after (respectively) the node pointed to by PS_I when scheduled
2677    in the same cycle.  */
2678 static ps_insn_ptr
2679 add_node_to_ps (partial_schedule_ptr ps, ddg_node_ptr node, int cycle,
2680                 sbitmap must_precede, sbitmap must_follow)
2681 {
2682   ps_insn_ptr ps_i;
2683   int rest_count = 1;
2684   int row = SMODULO (cycle, ps->ii);
2685
2686   if (ps->rows[row]
2687       && ps->rows[row]->row_rest_count >= issue_rate)
2688     return NULL;
2689
2690   if (ps->rows[row])
2691     rest_count += ps->rows[row]->row_rest_count;
2692
2693   ps_i = create_ps_insn (node, rest_count, cycle);
2694
2695   /* Finds and inserts PS_I according to MUST_FOLLOW and
2696      MUST_PRECEDE.  */
2697   if (! ps_insn_find_column (ps, ps_i, must_precede, must_follow))
2698     {
2699       free (ps_i);
2700       return NULL;
2701     }
2702
2703   return ps_i;
2704 }
2705
2706 /* Advance time one cycle.  Assumes DFA is being used.  */
2707 static void
2708 advance_one_cycle (void)
2709 {
2710   if (targetm.sched.dfa_pre_cycle_insn)
2711     state_transition (curr_state,
2712                       targetm.sched.dfa_pre_cycle_insn ());
2713
2714   state_transition (curr_state, NULL);
2715
2716   if (targetm.sched.dfa_post_cycle_insn)
2717     state_transition (curr_state,
2718                       targetm.sched.dfa_post_cycle_insn ());
2719 }
2720
2721
2722
2723 /* Checks if PS has resource conflicts according to DFA, starting from
2724    FROM cycle to TO cycle; returns true if there are conflicts and false
2725    if there are no conflicts.  Assumes DFA is being used.  */
2726 static int
2727 ps_has_conflicts (partial_schedule_ptr ps, int from, int to)
2728 {
2729   int cycle;
2730
2731   state_reset (curr_state);
2732
2733   for (cycle = from; cycle <= to; cycle++)
2734     {
2735       ps_insn_ptr crr_insn;
2736       /* Holds the remaining issue slots in the current row.  */
2737       int can_issue_more = issue_rate;
2738
2739       /* Walk through the DFA for the current row.  */
2740       for (crr_insn = ps->rows[SMODULO (cycle, ps->ii)];
2741            crr_insn;
2742            crr_insn = crr_insn->next_in_row)
2743         {
2744           rtx insn = crr_insn->node->insn;
2745
2746           if (!NONDEBUG_INSN_P (insn))
2747             continue;
2748
2749           /* Check if there is room for the current insn.  */
2750           if (!can_issue_more || state_dead_lock_p (curr_state))
2751             return true;
2752
2753           /* Update the DFA state and return with failure if the DFA found
2754              resource conflicts.  */
2755           if (state_transition (curr_state, insn) >= 0)
2756             return true;
2757
2758           if (targetm.sched.variable_issue)
2759             can_issue_more =
2760               targetm.sched.variable_issue (sched_dump, sched_verbose,
2761                                             insn, can_issue_more);
2762           /* A naked CLOBBER or USE generates no instruction, so don't
2763              let them consume issue slots.  */
2764           else if (GET_CODE (PATTERN (insn)) != USE
2765                    && GET_CODE (PATTERN (insn)) != CLOBBER)
2766             can_issue_more--;
2767         }
2768
2769       /* Advance the DFA to the next cycle.  */
2770       advance_one_cycle ();
2771     }
2772   return false;
2773 }
2774
2775 /* Checks if the given node causes resource conflicts when added to PS at
2776    cycle C.  If not the node is added to PS and returned; otherwise zero
2777    is returned.  Bit N is set in MUST_PRECEDE/MUST_FOLLOW if the node with
2778    cuid N must be come before/after (respectively) the node pointed to by
2779    PS_I when scheduled in the same cycle.  */
2780 ps_insn_ptr
2781 ps_add_node_check_conflicts (partial_schedule_ptr ps, ddg_node_ptr n,
2782                              int c, sbitmap must_precede,
2783                              sbitmap must_follow)
2784 {
2785   int has_conflicts = 0;
2786   ps_insn_ptr ps_i;
2787
2788   /* First add the node to the PS, if this succeeds check for
2789      conflicts, trying different issue slots in the same row.  */
2790   if (! (ps_i = add_node_to_ps (ps, n, c, must_precede, must_follow)))
2791     return NULL; /* Failed to insert the node at the given cycle.  */
2792
2793   has_conflicts = ps_has_conflicts (ps, c, c)
2794                   || (ps->history > 0
2795                       && ps_has_conflicts (ps,
2796                                            c - ps->history,
2797                                            c + ps->history));
2798
2799   /* Try different issue slots to find one that the given node can be
2800      scheduled in without conflicts.  */
2801   while (has_conflicts)
2802     {
2803       if (! ps_insn_advance_column (ps, ps_i, must_follow))
2804         break;
2805       has_conflicts = ps_has_conflicts (ps, c, c)
2806                       || (ps->history > 0
2807                           && ps_has_conflicts (ps,
2808                                                c - ps->history,
2809                                                c + ps->history));
2810     }
2811
2812   if (has_conflicts)
2813     {
2814       remove_node_from_ps (ps, ps_i);
2815       return NULL;
2816     }
2817
2818   ps->min_cycle = MIN (ps->min_cycle, c);
2819   ps->max_cycle = MAX (ps->max_cycle, c);
2820   return ps_i;
2821 }
2822
2823 /* Rotate the rows of PS such that insns scheduled at time
2824    START_CYCLE will appear in row 0.  Updates max/min_cycles.  */
2825 void
2826 rotate_partial_schedule (partial_schedule_ptr ps, int start_cycle)
2827 {
2828   int i, row, backward_rotates;
2829   int last_row = ps->ii - 1;
2830
2831   if (start_cycle == 0)
2832     return;
2833
2834   backward_rotates = SMODULO (start_cycle, ps->ii);
2835
2836   /* Revisit later and optimize this into a single loop.  */
2837   for (i = 0; i < backward_rotates; i++)
2838     {
2839       ps_insn_ptr first_row = ps->rows[0];
2840
2841       for (row = 0; row < last_row; row++)
2842         ps->rows[row] = ps->rows[row+1];
2843
2844       ps->rows[last_row] = first_row;
2845     }
2846
2847   ps->max_cycle -= start_cycle;
2848   ps->min_cycle -= start_cycle;
2849 }
2850
2851 #endif /* INSN_SCHEDULING */
2852 \f
2853 static bool
2854 gate_handle_sms (void)
2855 {
2856   return (optimize > 0 && flag_modulo_sched);
2857 }
2858
2859
2860 /* Run instruction scheduler.  */
2861 /* Perform SMS module scheduling.  */
2862 static unsigned int
2863 rest_of_handle_sms (void)
2864 {
2865 #ifdef INSN_SCHEDULING
2866   basic_block bb;
2867
2868   /* Collect loop information to be used in SMS.  */
2869   cfg_layout_initialize (0);
2870   sms_schedule ();
2871
2872   /* Update the life information, because we add pseudos.  */
2873   max_regno = max_reg_num ();
2874
2875   /* Finalize layout changes.  */
2876   FOR_EACH_BB (bb)
2877     if (bb->next_bb != EXIT_BLOCK_PTR)
2878       bb->aux = bb->next_bb;
2879   free_dominance_info (CDI_DOMINATORS);
2880   cfg_layout_finalize ();
2881 #endif /* INSN_SCHEDULING */
2882   return 0;
2883 }
2884
2885 struct rtl_opt_pass pass_sms =
2886 {
2887  {
2888   RTL_PASS,
2889   "sms",                                /* name */
2890   gate_handle_sms,                      /* gate */
2891   rest_of_handle_sms,                   /* execute */
2892   NULL,                                 /* sub */
2893   NULL,                                 /* next */
2894   0,                                    /* static_pass_number */
2895   TV_SMS,                               /* tv_id */
2896   0,                                    /* properties_required */
2897   0,                                    /* properties_provided */
2898   0,                                    /* properties_destroyed */
2899   TODO_dump_func,                       /* todo_flags_start */
2900   TODO_df_finish | TODO_verify_rtl_sharing |
2901   TODO_dump_func |
2902   TODO_ggc_collect                      /* todo_flags_finish */
2903  }
2904 };
2905