OSDN Git Service

PR target/36684
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
1 /* Array prefetching.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "tm.h"
24 #include "tree.h"
25 #include "rtl.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "hard-reg-set.h"
28 #include "basic-block.h"
29 #include "output.h"
30 #include "diagnostic.h"
31 #include "tree-flow.h"
32 #include "tree-dump.h"
33 #include "timevar.h"
34 #include "cfgloop.h"
35 #include "varray.h"
36 #include "expr.h"
37 #include "tree-pass.h"
38 #include "ggc.h"
39 #include "insn-config.h"
40 #include "recog.h"
41 #include "hashtab.h"
42 #include "tree-chrec.h"
43 #include "tree-scalar-evolution.h"
44 #include "toplev.h"
45 #include "params.h"
46 #include "langhooks.h"
47 #include "tree-inline.h"
48 #include "tree-data-ref.h"
49 #include "optabs.h"
50
51 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
52    accesses to arrays in loops.  It processes loops sequentially and:
53
54    1) Gathers all memory references in the single loop.
55    2) For each of the references it decides when it is profitable to prefetch
56       it.  To do it, we evaluate the reuse among the accesses, and determines
57       two values: PREFETCH_BEFORE (meaning that it only makes sense to do
58       prefetching in the first PREFETCH_BEFORE iterations of the loop) and
59       PREFETCH_MOD (meaning that it only makes sense to prefetch in the
60       iterations of the loop that are zero modulo PREFETCH_MOD).  For example
61       (assuming cache line size is 64 bytes, char has size 1 byte and there
62       is no hardware sequential prefetch):
63
64       char *a;
65       for (i = 0; i < max; i++)
66         {
67           a[255] = ...;         (0)
68           a[i] = ...;           (1)
69           a[i + 64] = ...;      (2)
70           a[16*i] = ...;        (3)
71           a[187*i] = ...;       (4)
72           a[187*i + 50] = ...;  (5)
73         }
74
75        (0) obviously has PREFETCH_BEFORE 1
76        (1) has PREFETCH_BEFORE 64, since (2) accesses the same memory
77            location 64 iterations before it, and PREFETCH_MOD 64 (since
78            it hits the same cache line otherwise).
79        (2) has PREFETCH_MOD 64
80        (3) has PREFETCH_MOD 4
81        (4) has PREFETCH_MOD 1.  We do not set PREFETCH_BEFORE here, since
82            the cache line accessed by (4) is the same with probability only
83            7/32.
84        (5) has PREFETCH_MOD 1 as well.
85
86       Additionally, we use data dependence analysis to determine for each
87       reference the distance till the first reuse; this information is used
88       to determine the temporality of the issued prefetch instruction.
89
90    3) We determine how much ahead we need to prefetch.  The number of
91       iterations needed is time to fetch / time spent in one iteration of
92       the loop.  The problem is that we do not know either of these values,
93       so we just make a heuristic guess based on a magic (possibly)
94       target-specific constant and size of the loop.
95
96    4) Determine which of the references we prefetch.  We take into account
97       that there is a maximum number of simultaneous prefetches (provided
98       by machine description).  We prefetch as many prefetches as possible
99       while still within this bound (starting with those with lowest
100       prefetch_mod, since they are responsible for most of the cache
101       misses).
102       
103    5) We unroll and peel loops so that we are able to satisfy PREFETCH_MOD
104       and PREFETCH_BEFORE requirements (within some bounds), and to avoid
105       prefetching nonaccessed memory.
106       TODO -- actually implement peeling.
107       
108    6) We actually emit the prefetch instructions.  ??? Perhaps emit the
109       prefetch instructions with guards in cases where 5) was not sufficient
110       to satisfy the constraints?
111
112    Some other TODO:
113       -- write and use more general reuse analysis (that could be also used
114          in other cache aimed loop optimizations)
115       -- make it behave sanely together with the prefetches given by user
116          (now we just ignore them; at the very least we should avoid
117          optimizing loops in that user put his own prefetches)
118       -- we assume cache line size alignment of arrays; this could be
119          improved.  */
120
121 /* Magic constants follow.  These should be replaced by machine specific
122    numbers.  */
123
124 /* True if write can be prefetched by a read prefetch.  */
125
126 #ifndef WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
127 #define WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH 1
128 #endif
129
130 /* True if read can be prefetched by a write prefetch. */
131
132 #ifndef READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
133 #define READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH 0
134 #endif
135
136 /* The size of the block loaded by a single prefetch.  Usually, this is
137    the same as cache line size (at the moment, we only consider one level
138    of cache hierarchy).  */
139
140 #ifndef PREFETCH_BLOCK
141 #define PREFETCH_BLOCK L1_CACHE_LINE_SIZE
142 #endif
143
144 /* Do we have a forward hardware sequential prefetching?  */
145
146 #ifndef HAVE_FORWARD_PREFETCH
147 #define HAVE_FORWARD_PREFETCH 0
148 #endif
149
150 /* Do we have a backward hardware sequential prefetching?  */
151
152 #ifndef HAVE_BACKWARD_PREFETCH
153 #define HAVE_BACKWARD_PREFETCH 0
154 #endif
155
156 /* In some cases we are only able to determine that there is a certain
157    probability that the two accesses hit the same cache line.  In this
158    case, we issue the prefetches for both of them if this probability
159    is less then (1000 - ACCEPTABLE_MISS_RATE) per thousand.  */
160
161 #ifndef ACCEPTABLE_MISS_RATE
162 #define ACCEPTABLE_MISS_RATE 50
163 #endif
164
165 #ifndef HAVE_prefetch
166 #define HAVE_prefetch 0
167 #endif
168
169 #define L1_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L1_CACHE_SIZE * 1024))
170 #define L2_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L2_CACHE_SIZE * 1024))
171
172 /* We consider a memory access nontemporal if it is not reused sooner than
173    after L2_CACHE_SIZE_BYTES of memory are accessed.  However, we ignore
174    accesses closer than L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
175    so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory location
176    is accessed several times in a single iteration of the loop.  */
177 #define NONTEMPORAL_FRACTION 16
178
179 /* In case we have to emit a memory fence instruction after the loop that
180    uses nontemporal stores, this defines the builtin to use.  */
181
182 #ifndef FENCE_FOLLOWING_MOVNT
183 #define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
184 #endif
185
186 /* The group of references between that reuse may occur.  */
187
188 struct mem_ref_group
189 {
190   tree base;                    /* Base of the reference.  */
191   HOST_WIDE_INT step;           /* Step of the reference.  */
192   struct mem_ref *refs;         /* References in the group.  */
193   struct mem_ref_group *next;   /* Next group of references.  */
194 };
195
196 /* Assigned to PREFETCH_BEFORE when all iterations are to be prefetched.  */
197
198 #define PREFETCH_ALL            (~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0)
199
200 /* The memory reference.  */
201
202 struct mem_ref
203 {
204   tree stmt;                    /* Statement in that the reference appears.  */
205   tree mem;                     /* The reference.  */
206   HOST_WIDE_INT delta;          /* Constant offset of the reference.  */
207   struct mem_ref_group *group;  /* The group of references it belongs to.  */
208   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_mod;
209                                 /* Prefetch only each PREFETCH_MOD-th
210                                    iteration.  */
211   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before;
212                                 /* Prefetch only first PREFETCH_BEFORE
213                                    iterations.  */
214   unsigned reuse_distance;      /* The amount of data accessed before the first
215                                    reuse of this value.  */
216   struct mem_ref *next;         /* The next reference in the group.  */
217   unsigned write_p : 1;         /* Is it a write?  */
218   unsigned independent_p : 1;   /* True if the reference is independent on
219                                    all other references inside the loop.  */
220   unsigned issue_prefetch_p : 1;        /* Should we really issue the prefetch?  */
221   unsigned storent_p : 1;       /* True if we changed the store to a
222                                    nontemporal one.  */
223 };
224
225 /* Dumps information about reference REF to FILE.  */
226
227 static void
228 dump_mem_ref (FILE *file, struct mem_ref *ref)
229 {
230   fprintf (file, "Reference %p:\n", (void *) ref);
231
232   fprintf (file, "  group %p (base ", (void *) ref->group);
233   print_generic_expr (file, ref->group->base, TDF_SLIM);
234   fprintf (file, ", step ");
235   fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->group->step);
236   fprintf (file, ")\n");
237
238   fprintf (file, "  delta ");
239   fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->delta);
240   fprintf (file, "\n");
241
242   fprintf (file, "  %s\n", ref->write_p ? "write" : "read");
243
244   fprintf (file, "\n");
245 }
246
247 /* Finds a group with BASE and STEP in GROUPS, or creates one if it does not
248    exist.  */
249
250 static struct mem_ref_group *
251 find_or_create_group (struct mem_ref_group **groups, tree base,
252                       HOST_WIDE_INT step)
253 {
254   struct mem_ref_group *group;
255
256   for (; *groups; groups = &(*groups)->next)
257     {
258       if ((*groups)->step == step
259           && operand_equal_p ((*groups)->base, base, 0))
260         return *groups;
261
262       /* Keep the list of groups sorted by decreasing step.  */
263       if ((*groups)->step < step)
264         break;
265     }
266
267   group = XNEW (struct mem_ref_group);
268   group->base = base;
269   group->step = step;
270   group->refs = NULL;
271   group->next = *groups;
272   *groups = group;
273
274   return group;
275 }
276
277 /* Records a memory reference MEM in GROUP with offset DELTA and write status
278    WRITE_P.  The reference occurs in statement STMT.  */
279
280 static void
281 record_ref (struct mem_ref_group *group, tree stmt, tree mem,
282             HOST_WIDE_INT delta, bool write_p)
283 {
284   struct mem_ref **aref;
285
286   /* Do not record the same address twice.  */
287   for (aref = &group->refs; *aref; aref = &(*aref)->next)
288     {
289       /* It does not have to be possible for write reference to reuse the read
290          prefetch, or vice versa.  */
291       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
292           && write_p
293           && !(*aref)->write_p)
294         continue;
295       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
296           && !write_p
297           && (*aref)->write_p)
298         continue;
299
300       if ((*aref)->delta == delta)
301         return;
302     }
303
304   (*aref) = XNEW (struct mem_ref);
305   (*aref)->stmt = stmt;
306   (*aref)->mem = mem;
307   (*aref)->delta = delta;
308   (*aref)->write_p = write_p;
309   (*aref)->prefetch_before = PREFETCH_ALL;
310   (*aref)->prefetch_mod = 1;
311   (*aref)->reuse_distance = 0;
312   (*aref)->issue_prefetch_p = false;
313   (*aref)->group = group;
314   (*aref)->next = NULL;
315   (*aref)->independent_p = false;
316   (*aref)->storent_p = false;
317
318   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
319     dump_mem_ref (dump_file, *aref);
320 }
321
322 /* Release memory references in GROUPS.  */
323
324 static void
325 release_mem_refs (struct mem_ref_group *groups)
326 {
327   struct mem_ref_group *next_g;
328   struct mem_ref *ref, *next_r;
329
330   for (; groups; groups = next_g)
331     {
332       next_g = groups->next;
333       for (ref = groups->refs; ref; ref = next_r)
334         {
335           next_r = ref->next;
336           free (ref);
337         }
338       free (groups);
339     }
340 }
341
342 /* A structure used to pass arguments to idx_analyze_ref.  */
343
344 struct ar_data
345 {
346   struct loop *loop;                    /* Loop of the reference.  */
347   tree stmt;                            /* Statement of the reference.  */
348   HOST_WIDE_INT *step;                  /* Step of the memory reference.  */
349   HOST_WIDE_INT *delta;                 /* Offset of the memory reference.  */
350 };
351
352 /* Analyzes a single INDEX of a memory reference to obtain information
353    described at analyze_ref.  Callback for for_each_index.  */
354
355 static bool
356 idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
357 {
358   struct ar_data *ar_data = (struct ar_data *) data;
359   tree ibase, step, stepsize;
360   HOST_WIDE_INT istep, idelta = 0, imult = 1;
361   affine_iv iv;
362
363   if (TREE_CODE (base) == MISALIGNED_INDIRECT_REF
364       || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
365     return false;
366
367   if (!simple_iv (ar_data->loop, ar_data->stmt, *index, &iv, false))
368     return false;
369   ibase = iv.base;
370   step = iv.step;
371
372   if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
373     return false;
374   istep = int_cst_value (step);
375
376   if (TREE_CODE (ibase) == POINTER_PLUS_EXPR
377       && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (ibase, 1)))
378     {
379       idelta = int_cst_value (TREE_OPERAND (ibase, 1));
380       ibase = TREE_OPERAND (ibase, 0);
381     }
382   if (cst_and_fits_in_hwi (ibase))
383     {
384       idelta += int_cst_value (ibase);
385       ibase = build_int_cst (TREE_TYPE (ibase), 0);
386     }
387
388   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
389     {
390       stepsize = array_ref_element_size (base);
391       if (!cst_and_fits_in_hwi (stepsize))
392         return false;
393       imult = int_cst_value (stepsize);
394
395       istep *= imult;
396       idelta *= imult;
397     }
398
399   *ar_data->step += istep;
400   *ar_data->delta += idelta;
401   *index = ibase;
402
403   return true;
404 }
405
406 /* Tries to express REF_P in shape &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and
407    STEP are integer constants and iter is number of iterations of LOOP.  The
408    reference occurs in statement STMT.  Strips nonaddressable component
409    references from REF_P.  */
410
411 static bool
412 analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
413              HOST_WIDE_INT *step, HOST_WIDE_INT *delta,
414              tree stmt)
415 {
416   struct ar_data ar_data;
417   tree off;
418   HOST_WIDE_INT bit_offset;
419   tree ref = *ref_p;
420
421   *step = 0;
422   *delta = 0;
423
424   /* First strip off the component references.  Ignore bitfields.  */
425   if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF
426       && DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (ref, 1)))
427     ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
428
429   *ref_p = ref;
430
431   for (; TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF; ref = TREE_OPERAND (ref, 0))
432     {
433       off = DECL_FIELD_BIT_OFFSET (TREE_OPERAND (ref, 1));
434       bit_offset = TREE_INT_CST_LOW (off);
435       gcc_assert (bit_offset % BITS_PER_UNIT == 0);
436       
437       *delta += bit_offset / BITS_PER_UNIT;
438     }
439
440   *base = unshare_expr (ref);
441   ar_data.loop = loop;
442   ar_data.stmt = stmt;
443   ar_data.step = step;
444   ar_data.delta = delta;
445   return for_each_index (base, idx_analyze_ref, &ar_data);
446 }
447
448 /* Record a memory reference REF to the list REFS.  The reference occurs in
449    LOOP in statement STMT and it is write if WRITE_P.  Returns true if the
450    reference was recorded, false otherwise.  */
451
452 static bool
453 gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
454                               tree ref, bool write_p, tree stmt)
455 {
456   tree base;
457   HOST_WIDE_INT step, delta;
458   struct mem_ref_group *agrp;
459
460   if (get_base_address (ref) == NULL)
461     return false;
462
463   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
464     return false;
465
466   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
467      are integer constants.  */
468   agrp = find_or_create_group (refs, base, step);
469   record_ref (agrp, stmt, ref, delta, write_p);
470
471   return true;
472 }
473
474 /* Record the suitable memory references in LOOP.  NO_OTHER_REFS is set to
475    true if there are no other memory references inside the loop.  */
476
477 static struct mem_ref_group *
478 gather_memory_references (struct loop *loop, bool *no_other_refs)
479 {
480   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
481   basic_block bb;
482   unsigned i;
483   block_stmt_iterator bsi;
484   tree stmt, lhs, rhs, call;
485   struct mem_ref_group *refs = NULL;
486
487   *no_other_refs = true;
488
489   /* Scan the loop body in order, so that the former references precede the
490      later ones.  */
491   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
492     {
493       bb = body[i];
494       if (bb->loop_father != loop)
495         continue;
496
497       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
498         {
499           stmt = bsi_stmt (bsi);
500           call = get_call_expr_in (stmt);
501           if (call && !(call_expr_flags (call) & ECF_CONST))
502             *no_other_refs = false;
503
504           if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
505             {
506               if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
507                 *no_other_refs = false;
508               continue;
509             }
510
511           lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
512           rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
513
514           if (REFERENCE_CLASS_P (rhs))
515             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
516                                                             rhs, false, stmt);
517           if (REFERENCE_CLASS_P (lhs))
518             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
519                                                             lhs, true, stmt);
520         }
521     }
522   free (body);
523
524   return refs;
525 }
526
527 /* Prune the prefetch candidate REF using the self-reuse.  */
528
529 static void
530 prune_ref_by_self_reuse (struct mem_ref *ref)
531 {
532   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
533   bool backward = step < 0;
534
535   if (step == 0)
536     {
537       /* Prefetch references to invariant address just once.  */
538       ref->prefetch_before = 1;
539       return;
540     }
541
542   if (backward)
543     step = -step;
544
545   if (step > PREFETCH_BLOCK)
546     return;
547
548   if ((backward && HAVE_BACKWARD_PREFETCH)
549       || (!backward && HAVE_FORWARD_PREFETCH))
550     {
551       ref->prefetch_before = 1;
552       return;
553     }
554
555   ref->prefetch_mod = PREFETCH_BLOCK / step;
556 }
557
558 /* Divides X by BY, rounding down.  */
559
560 static HOST_WIDE_INT
561 ddown (HOST_WIDE_INT x, unsigned HOST_WIDE_INT by)
562 {
563   gcc_assert (by > 0);
564
565   if (x >= 0)
566     return x / by;
567   else
568     return (x + by - 1) / by;
569 }
570
571 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
572    If BY_IS_BEFORE is true, BY is before REF in the loop.  */
573
574 static void
575 prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
576                           bool by_is_before)
577 {
578   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
579   bool backward = step < 0;
580   HOST_WIDE_INT delta_r = ref->delta, delta_b = by->delta;
581   HOST_WIDE_INT delta = delta_b - delta_r;
582   HOST_WIDE_INT hit_from;
583   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before, prefetch_block;
584
585   if (delta == 0)
586     {
587       /* If the references has the same address, only prefetch the
588          former.  */
589       if (by_is_before)
590         ref->prefetch_before = 0;
591       
592       return;
593     }
594
595   if (!step)
596     {
597       /* If the reference addresses are invariant and fall into the
598          same cache line, prefetch just the first one.  */
599       if (!by_is_before)
600         return;
601
602       if (ddown (ref->delta, PREFETCH_BLOCK)
603           != ddown (by->delta, PREFETCH_BLOCK))
604         return;
605
606       ref->prefetch_before = 0;
607       return;
608     }
609
610   /* Only prune the reference that is behind in the array.  */
611   if (backward)
612     {
613       if (delta > 0)
614         return;
615
616       /* Transform the data so that we may assume that the accesses
617          are forward.  */
618       delta = - delta;
619       step = -step;
620       delta_r = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_r;
621       delta_b = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_b;
622     }
623   else
624     {
625       if (delta < 0)
626         return;
627     }
628
629   /* Check whether the two references are likely to hit the same cache
630      line, and how distant the iterations in that it occurs are from
631      each other.  */
632
633   if (step <= PREFETCH_BLOCK)
634     {
635       /* The accesses are sure to meet.  Let us check when.  */
636       hit_from = ddown (delta_b, PREFETCH_BLOCK) * PREFETCH_BLOCK;
637       prefetch_before = (hit_from - delta_r + step - 1) / step;
638
639       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
640         ref->prefetch_before = prefetch_before;
641
642       return;
643     }
644
645   /* A more complicated case.  First let us ensure that size of cache line
646      and step are coprime (here we assume that PREFETCH_BLOCK is a power
647      of two.  */
648   prefetch_block = PREFETCH_BLOCK;
649   while ((step & 1) == 0
650          && prefetch_block > 1)
651     {
652       step >>= 1;
653       prefetch_block >>= 1;
654       delta >>= 1;
655     }
656
657   /* Now step > prefetch_block, and step and prefetch_block are coprime.
658      Determine the probability that the accesses hit the same cache line.  */
659
660   prefetch_before = delta / step;
661   delta %= step;
662   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
663       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
664     {
665       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
666         ref->prefetch_before = prefetch_before;
667
668       return;
669     }
670
671   /* Try also the following iteration.  */
672   prefetch_before++;
673   delta = step - delta;
674   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
675       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
676     {
677       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
678         ref->prefetch_before = prefetch_before;
679
680       return;
681     }
682
683   /* The ref probably does not reuse by.  */
684   return;
685 }
686
687 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuses with other references
688    in REFS.  */
689
690 static void
691 prune_ref_by_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *refs)
692 {
693   struct mem_ref *prune_by;
694   bool before = true;
695
696   prune_ref_by_self_reuse (ref);
697
698   for (prune_by = refs; prune_by; prune_by = prune_by->next)
699     {
700       if (prune_by == ref)
701         {
702           before = false;
703           continue;
704         }
705
706       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
707           && ref->write_p
708           && !prune_by->write_p)
709         continue;
710       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
711           && !ref->write_p
712           && prune_by->write_p)
713         continue;
714
715       prune_ref_by_group_reuse (ref, prune_by, before);
716     }
717 }
718
719 /* Prune the prefetch candidates in GROUP using the reuse analysis.  */
720
721 static void
722 prune_group_by_reuse (struct mem_ref_group *group)
723 {
724   struct mem_ref *ref_pruned;
725
726   for (ref_pruned = group->refs; ref_pruned; ref_pruned = ref_pruned->next)
727     {
728       prune_ref_by_reuse (ref_pruned, group->refs);
729
730       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
731         {
732           fprintf (dump_file, "Reference %p:", (void *) ref_pruned);
733
734           if (ref_pruned->prefetch_before == PREFETCH_ALL
735               && ref_pruned->prefetch_mod == 1)
736             fprintf (dump_file, " no restrictions");
737           else if (ref_pruned->prefetch_before == 0)
738             fprintf (dump_file, " do not prefetch");
739           else if (ref_pruned->prefetch_before <= ref_pruned->prefetch_mod)
740             fprintf (dump_file, " prefetch once");
741           else
742             {
743               if (ref_pruned->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
744                 {
745                   fprintf (dump_file, " prefetch before ");
746                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
747                            ref_pruned->prefetch_before);
748                 }
749               if (ref_pruned->prefetch_mod != 1)
750                 {
751                   fprintf (dump_file, " prefetch mod ");
752                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
753                            ref_pruned->prefetch_mod);
754                 }
755             }
756           fprintf (dump_file, "\n");
757         }
758     }
759 }
760
761 /* Prune the list of prefetch candidates GROUPS using the reuse analysis.  */
762
763 static void
764 prune_by_reuse (struct mem_ref_group *groups)
765 {
766   for (; groups; groups = groups->next)
767     prune_group_by_reuse (groups);
768 }
769
770 /* Returns true if we should issue prefetch for REF.  */
771
772 static bool
773 should_issue_prefetch_p (struct mem_ref *ref)
774 {
775   /* For now do not issue prefetches for only first few of the
776      iterations.  */
777   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
778     return false;
779
780   /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
781   if (ref->storent_p)
782     return false;
783
784   return true;
785 }
786
787 /* Decide which of the prefetch candidates in GROUPS to prefetch.
788    AHEAD is the number of iterations to prefetch ahead (which corresponds
789    to the number of simultaneous instances of one prefetch running at a
790    time).  UNROLL_FACTOR is the factor by that the loop is going to be
791    unrolled.  Returns true if there is anything to prefetch.  */
792
793 static bool
794 schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
795                      unsigned ahead)
796 {
797   unsigned remaining_prefetch_slots, n_prefetches, prefetch_slots;
798   unsigned slots_per_prefetch;
799   struct mem_ref *ref;
800   bool any = false;
801
802   /* At most SIMULTANEOUS_PREFETCHES should be running at the same time.  */
803   remaining_prefetch_slots = SIMULTANEOUS_PREFETCHES;
804
805   /* The prefetch will run for AHEAD iterations of the original loop, i.e.,
806      AHEAD / UNROLL_FACTOR iterations of the unrolled loop.  In each iteration,
807      it will need a prefetch slot.  */
808   slots_per_prefetch = (ahead + unroll_factor / 2) / unroll_factor;
809   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
810     fprintf (dump_file, "Each prefetch instruction takes %u prefetch slots.\n",
811              slots_per_prefetch);
812
813   /* For now we just take memory references one by one and issue
814      prefetches for as many as possible.  The groups are sorted
815      starting with the largest step, since the references with
816      large step are more likely to cause many cache misses.  */
817
818   for (; groups; groups = groups->next)
819     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
820       {
821         if (!should_issue_prefetch_p (ref))
822           continue;
823
824         /* If we need to prefetch the reference each PREFETCH_MOD iterations,
825            and we unroll the loop UNROLL_FACTOR times, we need to insert
826            ceil (UNROLL_FACTOR / PREFETCH_MOD) instructions in each
827            iteration.  */
828         n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
829                         / ref->prefetch_mod);
830         prefetch_slots = n_prefetches * slots_per_prefetch;
831
832         /* If more than half of the prefetches would be lost anyway, do not
833            issue the prefetch.  */
834         if (2 * remaining_prefetch_slots < prefetch_slots)
835           continue;
836
837         ref->issue_prefetch_p = true;
838
839         if (remaining_prefetch_slots <= prefetch_slots)
840           return true;
841         remaining_prefetch_slots -= prefetch_slots;
842         any = true;
843       }
844
845   return any;
846 }
847
848 /* Determine whether there is any reference suitable for prefetching
849    in GROUPS.  */
850
851 static bool
852 anything_to_prefetch_p (struct mem_ref_group *groups)
853 {
854   struct mem_ref *ref;
855
856   for (; groups; groups = groups->next)
857     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
858       if (should_issue_prefetch_p (ref))
859         return true;
860
861   return false;
862 }
863
864 /* Issue prefetches for the reference REF into loop as decided before.
865    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR
866    is the factor by which LOOP was unrolled.  */
867
868 static void
869 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
870 {
871   HOST_WIDE_INT delta;
872   tree addr, addr_base, prefetch, write_p, local;
873   block_stmt_iterator bsi;
874   unsigned n_prefetches, ap;
875   bool nontemporal = ref->reuse_distance >= L2_CACHE_SIZE_BYTES;
876
877   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
878     fprintf (dump_file, "Issued%s prefetch for %p.\n",
879              nontemporal ? " nontemporal" : "",
880              (void *) ref);
881
882   bsi = bsi_for_stmt (ref->stmt);
883
884   n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
885                   / ref->prefetch_mod);
886   addr_base = build_fold_addr_expr_with_type (ref->mem, ptr_type_node);
887   addr_base = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
888                                         true, NULL, true, BSI_SAME_STMT);
889   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
890   local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
891
892   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
893     {
894       /* Determine the address to prefetch.  */
895       delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
896       addr = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, ptr_type_node,
897                           addr_base, size_int (delta));
898       addr = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
899                                        true, BSI_SAME_STMT);
900
901       /* Create the prefetch instruction.  */
902       prefetch = build_call_expr (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
903                                   3, addr, write_p, local);
904       bsi_insert_before (&bsi, prefetch, BSI_SAME_STMT);
905     }
906 }
907
908 /* Issue prefetches for the references in GROUPS into loop as decided before.
909    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR is the
910    factor by that LOOP was unrolled.  */
911
912 static void
913 issue_prefetches (struct mem_ref_group *groups,
914                   unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
915 {
916   struct mem_ref *ref;
917
918   for (; groups; groups = groups->next)
919     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
920       if (ref->issue_prefetch_p)
921         issue_prefetch_ref (ref, unroll_factor, ahead);
922 }
923
924 /* Returns true if REF is a memory write for that a nontemporal store insn
925    can be used.  */
926
927 static bool
928 nontemporal_store_p (struct mem_ref *ref)
929 {
930   enum machine_mode mode;
931   enum insn_code code;
932
933   /* REF must be a write that is not reused.  We require it to be independent
934      on all other memory references in the loop, as the nontemporal stores may
935      be reordered with respect to other memory references.  */
936   if (!ref->write_p
937       || !ref->independent_p
938       || ref->reuse_distance < L2_CACHE_SIZE_BYTES)
939     return false;
940
941   /* Check that we have the storent instruction for the mode.  */
942   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref->mem));
943   if (mode == BLKmode)
944     return false;
945
946   code = optab_handler (storent_optab, mode)->insn_code;
947   return code != CODE_FOR_nothing;
948 }
949
950 /* If REF is a nontemporal store, we mark the corresponding modify statement
951    and return true.  Otherwise, we return false.  */
952
953 static bool
954 mark_nontemporal_store (struct mem_ref *ref)
955 {
956   if (!nontemporal_store_p (ref))
957     return false;
958
959   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
960     fprintf (dump_file, "Marked reference %p as a nontemporal store.\n",
961              (void *) ref);
962
963   MOVE_NONTEMPORAL (ref->stmt) = true;
964   ref->storent_p = true;
965
966   return true;
967 }
968
969 /* Issue a memory fence instruction after LOOP.  */
970
971 static void
972 emit_mfence_after_loop (struct loop *loop)
973 {
974   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
975   edge exit;
976   tree call;
977   block_stmt_iterator bsi;
978   unsigned i;
979
980   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
981     {
982       call = build_function_call_expr (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, NULL_TREE);
983
984       if (!single_pred_p (exit->dest)
985           /* If possible, we prefer not to insert the fence on other paths
986              in cfg.  */
987           && !(exit->flags & EDGE_ABNORMAL))
988         split_loop_exit_edge (exit);
989       bsi = bsi_after_labels (exit->dest);
990
991       bsi_insert_before (&bsi, call, BSI_NEW_STMT);
992       mark_virtual_ops_for_renaming (call);
993     }
994
995   VEC_free (edge, heap, exits);
996   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
997 }
998
999 /* Returns true if we can use storent in loop, false otherwise.  */
1000
1001 static bool
1002 may_use_storent_in_loop_p (struct loop *loop)
1003 {
1004   bool ret = true;
1005
1006   if (loop->inner != NULL)
1007     return false;
1008
1009   /* If we must issue a mfence insn after using storent, check that there
1010      is a suitable place for it at each of the loop exits.  */
1011   if (FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1012     {
1013       VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1014       unsigned i;
1015       edge exit;
1016
1017       for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
1018         if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
1019             && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1020           ret = false;
1021
1022       VEC_free (edge, heap, exits);
1023     }
1024
1025   return ret;
1026 }
1027
1028 /* Marks nontemporal stores in LOOP.  GROUPS contains the description of memory
1029    references in the loop.  */
1030
1031 static void
1032 mark_nontemporal_stores (struct loop *loop, struct mem_ref_group *groups)
1033 {
1034   struct mem_ref *ref;
1035   bool any = false;
1036
1037   if (!may_use_storent_in_loop_p (loop))
1038     return;
1039
1040   for (; groups; groups = groups->next)
1041     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
1042       any |= mark_nontemporal_store (ref);
1043
1044   if (any && FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1045     emit_mfence_after_loop (loop);
1046 }
1047
1048 /* Determines whether we can profitably unroll LOOP FACTOR times, and if
1049    this is the case, fill in DESC by the description of number of
1050    iterations.  */
1051
1052 static bool
1053 should_unroll_loop_p (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
1054                       unsigned factor)
1055 {
1056   if (!can_unroll_loop_p (loop, factor, desc))
1057     return false;
1058
1059   /* We only consider loops without control flow for unrolling.  This is not
1060      a hard restriction -- tree_unroll_loop works with arbitrary loops
1061      as well; but the unrolling/prefetching is usually more profitable for
1062      loops consisting of a single basic block, and we want to limit the
1063      code growth.  */
1064   if (loop->num_nodes > 2)
1065     return false;
1066
1067   return true;
1068 }
1069
1070 /* Determine the coefficient by that unroll LOOP, from the information
1071    contained in the list of memory references REFS.  Description of
1072    umber of iterations of LOOP is stored to DESC.  NINSNS is the number of
1073    insns of the LOOP.  EST_NITER is the estimated number of iterations of
1074    the loop, or -1 if no estimate is available.  */
1075
1076 static unsigned
1077 determine_unroll_factor (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1078                          unsigned ninsns, struct tree_niter_desc *desc,
1079                          HOST_WIDE_INT est_niter)
1080 {
1081   unsigned upper_bound;
1082   unsigned nfactor, factor, mod_constraint;
1083   struct mem_ref_group *agp;
1084   struct mem_ref *ref;
1085
1086   /* First check whether the loop is not too large to unroll.  We ignore
1087      PARAM_MAX_UNROLL_TIMES, because for small loops, it prevented us
1088      from unrolling them enough to make exactly one cache line covered by each
1089      iteration.  Also, the goal of PARAM_MAX_UNROLL_TIMES is to prevent
1090      us from unrolling the loops too many times in cases where we only expect
1091      gains from better scheduling and decreasing loop overhead, which is not
1092      the case here.  */
1093   upper_bound = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS) / ninsns;
1094
1095   /* If we unrolled the loop more times than it iterates, the unrolled version
1096      of the loop would be never entered.  */
1097   if (est_niter >= 0 && est_niter < (HOST_WIDE_INT) upper_bound)
1098     upper_bound = est_niter;
1099
1100   if (upper_bound <= 1)
1101     return 1;
1102
1103   /* Choose the factor so that we may prefetch each cache just once,
1104      but bound the unrolling by UPPER_BOUND.  */
1105   factor = 1;
1106   for (agp = refs; agp; agp = agp->next)
1107     for (ref = agp->refs; ref; ref = ref->next)
1108       if (should_issue_prefetch_p (ref))
1109         {
1110           mod_constraint = ref->prefetch_mod;
1111           nfactor = least_common_multiple (mod_constraint, factor);
1112           if (nfactor <= upper_bound)
1113             factor = nfactor;
1114         }
1115
1116   if (!should_unroll_loop_p (loop, desc, factor))
1117     return 1;
1118
1119   return factor;
1120 }
1121
1122 /* Returns the total volume of the memory references REFS, taking into account
1123    reuses in the innermost loop and cache line size.  TODO -- we should also
1124    take into account reuses across the iterations of the loops in the loop
1125    nest.  */
1126
1127 static unsigned
1128 volume_of_references (struct mem_ref_group *refs)
1129 {
1130   unsigned volume = 0;
1131   struct mem_ref_group *gr;
1132   struct mem_ref *ref;
1133
1134   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1135     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1136       {
1137         /* Almost always reuses another value?  */
1138         if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
1139           continue;
1140
1141         /* If several iterations access the same cache line, use the size of
1142            the line divided by this number.  Otherwise, a cache line is
1143            accessed in each iteration.  TODO -- in the latter case, we should
1144            take the size of the reference into account, rounding it up on cache
1145            line size multiple.  */
1146         volume += L1_CACHE_LINE_SIZE / ref->prefetch_mod;
1147       }
1148   return volume;
1149 }
1150
1151 /* Returns the volume of memory references accessed across VEC iterations of
1152    loops, whose sizes are described in the LOOP_SIZES array.  N is the number
1153    of the loops in the nest (length of VEC and LOOP_SIZES vectors).  */
1154
1155 static unsigned
1156 volume_of_dist_vector (lambda_vector vec, unsigned *loop_sizes, unsigned n)
1157 {
1158   unsigned i;
1159
1160   for (i = 0; i < n; i++)
1161     if (vec[i] != 0)
1162       break;
1163
1164   if (i == n)
1165     return 0;
1166
1167   gcc_assert (vec[i] > 0);
1168
1169   /* We ignore the parts of the distance vector in subloops, since usually
1170      the numbers of iterations are much smaller.  */
1171   return loop_sizes[i] * vec[i];
1172 }
1173
1174 /* Add the steps of ACCESS_FN multiplied by STRIDE to the array STRIDE
1175    at the position corresponding to the loop of the step.  N is the depth
1176    of the considered loop nest, and, LOOP is its innermost loop.  */
1177
1178 static void
1179 add_subscript_strides (tree access_fn, unsigned stride,
1180                        HOST_WIDE_INT *strides, unsigned n, struct loop *loop)
1181 {
1182   struct loop *aloop;
1183   tree step;
1184   HOST_WIDE_INT astep;
1185   unsigned min_depth = loop_depth (loop) - n;
1186
1187   while (TREE_CODE (access_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
1188     {
1189       aloop = get_chrec_loop (access_fn);
1190       step = CHREC_RIGHT (access_fn);
1191       access_fn = CHREC_LEFT (access_fn);
1192
1193       if ((unsigned) loop_depth (aloop) <= min_depth)
1194         continue;
1195
1196       if (host_integerp (step, 0))
1197         astep = tree_low_cst (step, 0);
1198       else
1199         astep = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1200
1201       strides[n - 1 - loop_depth (loop) + loop_depth (aloop)] += astep * stride;
1202
1203     }
1204 }
1205
1206 /* Returns the volume of memory references accessed between two consecutive
1207    self-reuses of the reference DR.  We consider the subscripts of DR in N
1208    loops, and LOOP_SIZES contains the volumes of accesses in each of the
1209    loops.  LOOP is the innermost loop of the current loop nest.  */
1210
1211 static unsigned
1212 self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
1213                      struct loop *loop)
1214 {
1215   tree stride, access_fn;
1216   HOST_WIDE_INT *strides, astride;
1217   VEC (tree, heap) *access_fns;
1218   tree ref = DR_REF (dr);
1219   unsigned i, ret = ~0u;
1220
1221   /* In the following example:
1222
1223      for (i = 0; i < N; i++)
1224        for (j = 0; j < N; j++)
1225          use (a[j][i]);
1226      the same cache line is accessed each N steps (except if the change from
1227      i to i + 1 crosses the boundary of the cache line).  Thus, for self-reuse,
1228      we cannot rely purely on the results of the data dependence analysis.
1229
1230      Instead, we compute the stride of the reference in each loop, and consider
1231      the innermost loop in that the stride is less than cache size.  */
1232
1233   strides = XCNEWVEC (HOST_WIDE_INT, n);
1234   access_fns = DR_ACCESS_FNS (dr);
1235
1236   for (i = 0; VEC_iterate (tree, access_fns, i, access_fn); i++)
1237     {
1238       /* Keep track of the reference corresponding to the subscript, so that we
1239          know its stride.  */
1240       while (handled_component_p (ref) && TREE_CODE (ref) != ARRAY_REF)
1241         ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1242       
1243       if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1244         {
1245           stride = TYPE_SIZE_UNIT (TREE_TYPE (ref));
1246           if (host_integerp (stride, 1))
1247             astride = tree_low_cst (stride, 1);
1248           else
1249             astride = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1250
1251           ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1252         }
1253       else
1254         astride = 1;
1255
1256       add_subscript_strides (access_fn, astride, strides, n, loop);
1257     }
1258
1259   for (i = n; i-- > 0; )
1260     {
1261       unsigned HOST_WIDE_INT s;
1262
1263       s = strides[i] < 0 ?  -strides[i] : strides[i];
1264
1265       if (s < (unsigned) L1_CACHE_LINE_SIZE
1266           && (loop_sizes[i]
1267               > (unsigned) (L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)))
1268         {
1269           ret = loop_sizes[i];
1270           break;
1271         }
1272     }
1273
1274   free (strides);
1275   return ret;
1276 }
1277
1278 /* Determines the distance till the first reuse of each reference in REFS
1279    in the loop nest of LOOP.  NO_OTHER_REFS is true if there are no other
1280    memory references in the loop.  */
1281
1282 static void
1283 determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1284                            bool no_other_refs)
1285 {
1286   struct loop *nest, *aloop;
1287   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs = NULL;
1288   VEC (ddr_p, heap) *dependences = NULL;
1289   struct mem_ref_group *gr;
1290   struct mem_ref *ref, *refb;
1291   VEC (loop_p, heap) *vloops = NULL;
1292   unsigned *loop_data_size;
1293   unsigned i, j, n;
1294   unsigned volume, dist, adist;
1295   HOST_WIDE_INT vol;
1296   data_reference_p dr;
1297   ddr_p dep;
1298
1299   if (loop->inner)
1300     return;
1301
1302   /* Find the outermost loop of the loop nest of loop (we require that
1303      there are no sibling loops inside the nest).  */
1304   nest = loop;
1305   while (1)
1306     {
1307       aloop = loop_outer (nest);
1308
1309       if (aloop == current_loops->tree_root
1310           || aloop->inner->next)
1311         break;
1312
1313       nest = aloop;
1314     }
1315
1316   /* For each loop, determine the amount of data accessed in each iteration.
1317      We use this to estimate whether the reference is evicted from the
1318      cache before its reuse.  */
1319   find_loop_nest (nest, &vloops);
1320   n = VEC_length (loop_p, vloops);
1321   loop_data_size = XNEWVEC (unsigned, n);
1322   volume = volume_of_references (refs);
1323   i = n;
1324   while (i-- != 0)
1325     {
1326       loop_data_size[i] = volume;
1327       /* Bound the volume by the L2 cache size, since above this bound,
1328          all dependence distances are equivalent.  */
1329       if (volume > L2_CACHE_SIZE_BYTES)
1330         continue;
1331
1332       aloop = VEC_index (loop_p, vloops, i);
1333       vol = estimated_loop_iterations_int (aloop, false);
1334       if (vol < 0)
1335         vol = expected_loop_iterations (aloop);
1336       volume *= vol;
1337     }
1338
1339   /* Prepare the references in the form suitable for data dependence
1340      analysis.  We ignore unanalyzable data references (the results
1341      are used just as a heuristics to estimate temporality of the
1342      references, hence we do not need to worry about correctness).  */
1343   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1344     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1345       {
1346         dr = create_data_ref (nest, ref->mem, ref->stmt, !ref->write_p);
1347
1348         if (dr)
1349           {
1350             ref->reuse_distance = volume;
1351             dr->aux = ref;
1352             VEC_safe_push (data_reference_p, heap, datarefs, dr);
1353           }
1354         else
1355           no_other_refs = false;
1356       }
1357
1358   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
1359     {
1360       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
1361       ref = (struct mem_ref *) dr->aux;
1362       if (ref->reuse_distance > dist)
1363         ref->reuse_distance = dist;
1364
1365       if (no_other_refs)
1366         ref->independent_p = true;
1367     }
1368
1369   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
1370
1371   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependences, i, dep); i++)
1372     {
1373       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
1374         continue;
1375
1376       ref = (struct mem_ref *) DDR_A (dep)->aux;
1377       refb = (struct mem_ref *) DDR_B (dep)->aux;
1378
1379       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_dont_know
1380           || DDR_NUM_DIST_VECTS (dep) == 0)
1381         {
1382           /* If the dependence cannot be analyzed, assume that there might be
1383              a reuse.  */
1384           dist = 0;
1385       
1386           ref->independent_p = false;
1387           refb->independent_p = false;
1388         }
1389       else
1390         {
1391           /* The distance vectors are normalized to be always lexicographically
1392              positive, hence we cannot tell just from them whether DDR_A comes
1393              before DDR_B or vice versa.  However, it is not important,
1394              anyway -- if DDR_A is close to DDR_B, then it is either reused in
1395              DDR_B (and it is not nontemporal), or it reuses the value of DDR_B
1396              in cache (and marking it as nontemporal would not affect
1397              anything).  */
1398
1399           dist = volume;
1400           for (j = 0; j < DDR_NUM_DIST_VECTS (dep); j++)
1401             {
1402               adist = volume_of_dist_vector (DDR_DIST_VECT (dep, j),
1403                                              loop_data_size, n);
1404
1405               /* If this is a dependence in the innermost loop (i.e., the
1406                  distances in all superloops are zero) and it is not
1407                  the trivial self-dependence with distance zero, record that
1408                  the references are not completely independent.  */
1409               if (lambda_vector_zerop (DDR_DIST_VECT (dep, j), n - 1)
1410                   && (ref != refb
1411                       || DDR_DIST_VECT (dep, j)[n-1] != 0))
1412                 {
1413                   ref->independent_p = false;
1414                   refb->independent_p = false;
1415                 }
1416
1417               /* Ignore accesses closer than
1418                  L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
1419                  so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory
1420                  location is accessed several times in a single iteration of
1421                  the loop.  */
1422               if (adist < L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)
1423                 continue;
1424
1425               if (adist < dist)
1426                 dist = adist;
1427             }
1428         }
1429
1430       if (ref->reuse_distance > dist)
1431         ref->reuse_distance = dist;
1432       if (refb->reuse_distance > dist)
1433         refb->reuse_distance = dist;
1434     }
1435
1436   free_dependence_relations (dependences);
1437   free_data_refs (datarefs);
1438   free (loop_data_size);
1439
1440   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1441     {
1442       fprintf (dump_file, "Reuse distances:\n");
1443       for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1444         for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1445           fprintf (dump_file, " ref %p distance %u\n",
1446                    (void *) ref, ref->reuse_distance);
1447     }
1448 }
1449
1450 /* Issue prefetch instructions for array references in LOOP.  Returns
1451    true if the LOOP was unrolled.  */
1452
1453 static bool
1454 loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
1455 {
1456   struct mem_ref_group *refs;
1457   unsigned ahead, ninsns, time, unroll_factor;
1458   HOST_WIDE_INT est_niter;
1459   struct tree_niter_desc desc;
1460   bool unrolled = false, no_other_refs;
1461
1462   if (!maybe_hot_bb_p (loop->header))
1463     {
1464       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1465         fprintf (dump_file, "  ignored (cold area)\n");
1466       return false;
1467     }
1468
1469   /* Step 1: gather the memory references.  */
1470   refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs);
1471
1472   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
1473   prune_by_reuse (refs);
1474
1475   if (!anything_to_prefetch_p (refs))
1476     goto fail;
1477
1478   determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
1479
1480   /* Step 3: determine the ahead and unroll factor.  */
1481
1482   /* FIXME: the time should be weighted by the probabilities of the blocks in
1483      the loop body.  */
1484   time = tree_num_loop_insns (loop, &eni_time_weights);
1485   ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
1486   est_niter = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
1487
1488   /* The prefetches will run for AHEAD iterations of the original loop.  Unless
1489      the loop rolls at least AHEAD times, prefetching the references does not
1490      make sense.  */
1491   if (est_niter >= 0 && est_niter <= (HOST_WIDE_INT) ahead)
1492     {
1493       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1494         fprintf (dump_file,
1495                  "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
1496                  (int) est_niter);
1497       goto fail;
1498     }
1499
1500   mark_nontemporal_stores (loop, refs);
1501
1502   ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
1503   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
1504                                            est_niter);
1505   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1506     fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d\n", ahead, unroll_factor);
1507
1508   /* Step 4: what to prefetch?  */
1509   if (!schedule_prefetches (refs, unroll_factor, ahead))
1510     goto fail;
1511
1512   /* Step 5: unroll the loop.  TODO -- peeling of first and last few
1513      iterations so that we do not issue superfluous prefetches.  */
1514   if (unroll_factor != 1)
1515     {
1516       tree_unroll_loop (loop, unroll_factor,
1517                         single_dom_exit (loop), &desc);
1518       unrolled = true;
1519     }
1520
1521   /* Step 6: issue the prefetches.  */
1522   issue_prefetches (refs, unroll_factor, ahead);
1523
1524 fail:
1525   release_mem_refs (refs);
1526   return unrolled;
1527 }
1528
1529 /* Issue prefetch instructions for array references in loops.  */
1530
1531 unsigned int
1532 tree_ssa_prefetch_arrays (void)
1533 {
1534   loop_iterator li;
1535   struct loop *loop;
1536   bool unrolled = false;
1537   int todo_flags = 0;
1538
1539   if (!HAVE_prefetch
1540       /* It is possible to ask compiler for say -mtune=i486 -march=pentium4.
1541          -mtune=i486 causes us having PREFETCH_BLOCK 0, since this is part
1542          of processor costs and i486 does not have prefetch, but
1543          -march=pentium4 causes HAVE_prefetch to be true.  Ugh.  */
1544       || PREFETCH_BLOCK == 0)
1545     return 0;
1546
1547   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1548     {
1549       fprintf (dump_file, "Prefetching parameters:\n");
1550       fprintf (dump_file, "    simultaneous prefetches: %d\n",
1551                SIMULTANEOUS_PREFETCHES);
1552       fprintf (dump_file, "    prefetch latency: %d\n", PREFETCH_LATENCY);
1553       fprintf (dump_file, "    prefetch block size: %d\n", PREFETCH_BLOCK);
1554       fprintf (dump_file, "    L1 cache size: %d lines, %d kB\n",
1555                L1_CACHE_SIZE_BYTES / L1_CACHE_LINE_SIZE, L1_CACHE_SIZE);
1556       fprintf (dump_file, "    L1 cache line size: %d\n", L1_CACHE_LINE_SIZE);
1557       fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d kB\n", L2_CACHE_SIZE);
1558       fprintf (dump_file, "\n");
1559     }
1560
1561   initialize_original_copy_tables ();
1562
1563   if (!built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH])
1564     {
1565       tree type = build_function_type (void_type_node,
1566                                        tree_cons (NULL_TREE,
1567                                                   const_ptr_type_node,
1568                                                   NULL_TREE));
1569       tree decl = add_builtin_function ("__builtin_prefetch", type,
1570                                         BUILT_IN_PREFETCH, BUILT_IN_NORMAL,
1571                                         NULL, NULL_TREE);
1572       DECL_IS_NOVOPS (decl) = true;
1573       built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH] = decl;
1574     }
1575
1576   /* We assume that size of cache line is a power of two, so verify this
1577      here.  */
1578   gcc_assert ((PREFETCH_BLOCK & (PREFETCH_BLOCK - 1)) == 0);
1579
1580   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1581     {
1582       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1583         fprintf (dump_file, "Processing loop %d:\n", loop->num);
1584
1585       unrolled |= loop_prefetch_arrays (loop);
1586
1587       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1588         fprintf (dump_file, "\n\n");
1589     }
1590
1591   if (unrolled)
1592     {
1593       scev_reset ();
1594       todo_flags |= TODO_cleanup_cfg;
1595     }
1596
1597   free_original_copy_tables ();
1598   return todo_flags;
1599 }