OSDN Git Service

gcc/fortran:
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
1 /* Array prefetching.
2    Copyright (C) 2005 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 2, 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 COPYING.  If not, write to the Free
18 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
19 02111-1307, USA.  */
20
21 #include "config.h"
22 #include "system.h"
23 #include "coretypes.h"
24 #include "tm.h"
25 #include "tree.h"
26 #include "rtl.h"
27 #include "tm_p.h"
28 #include "hard-reg-set.h"
29 #include "basic-block.h"
30 #include "output.h"
31 #include "diagnostic.h"
32 #include "tree-flow.h"
33 #include "tree-dump.h"
34 #include "timevar.h"
35 #include "cfgloop.h"
36 #include "varray.h"
37 #include "expr.h"
38 #include "tree-pass.h"
39 #include "ggc.h"
40 #include "insn-config.h"
41 #include "recog.h"
42 #include "hashtab.h"
43 #include "tree-chrec.h"
44 #include "tree-scalar-evolution.h"
45 #include "toplev.h"
46 #include "params.h"
47 #include "langhooks.h"
48 #include "tree-inline.h"
49 #include "tree-data-ref.h"
50 #include "optabs.h"
51
52 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
53    accesses to arrays in loops.  It processes loops sequentially and:
54
55    1) Gathers all memory references in the single loop.
56    2) For each of the references it decides when it is profitable to prefetch
57       it.  To do it, we evaluate the reuse among the accesses, and determines
58       two values: PREFETCH_BEFORE (meaning that it only makes sense to do
59       prefetching in the first PREFETCH_BEFORE iterations of the loop) and
60       PREFETCH_MOD (meaning that it only makes sense to prefetch in the
61       iterations of the loop that are zero modulo PREFETCH_MOD).  For example
62       (assuming cache line size is 64 bytes, char has size 1 byte and there
63       is no hardware sequential prefetch):
64
65       char *a;
66       for (i = 0; i < max; i++)
67         {
68           a[255] = ...;         (0)
69           a[i] = ...;           (1)
70           a[i + 64] = ...;      (2)
71           a[16*i] = ...;        (3)
72           a[187*i] = ...;       (4)
73           a[187*i + 50] = ...;  (5)
74         }
75
76        (0) obviously has PREFETCH_BEFORE 1
77        (1) has PREFETCH_BEFORE 64, since (2) accesses the same memory
78            location 64 iterations before it, and PREFETCH_MOD 64 (since
79            it hits the same cache line otherwise).
80        (2) has PREFETCH_MOD 64
81        (3) has PREFETCH_MOD 4
82        (4) has PREFETCH_MOD 1.  We do not set PREFETCH_BEFORE here, since
83            the cache line accessed by (4) is the same with probability only
84            7/32.
85        (5) has PREFETCH_MOD 1 as well.
86
87       Additionally, we use data dependence analysis to determine for each
88       reference the distance till the first reuse; this information is used
89       to determine the temporality of the issued prefetch instruction.
90
91    3) We determine how much ahead we need to prefetch.  The number of
92       iterations needed is time to fetch / time spent in one iteration of
93       the loop.  The problem is that we do not know either of these values,
94       so we just make a heuristic guess based on a magic (possibly)
95       target-specific constant and size of the loop.
96
97    4) Determine which of the references we prefetch.  We take into account
98       that there is a maximum number of simultaneous prefetches (provided
99       by machine description).  We prefetch as many prefetches as possible
100       while still within this bound (starting with those with lowest
101       prefetch_mod, since they are responsible for most of the cache
102       misses).
103       
104    5) We unroll and peel loops so that we are able to satisfy PREFETCH_MOD
105       and PREFETCH_BEFORE requirements (within some bounds), and to avoid
106       prefetching nonaccessed memory.
107       TODO -- actually implement peeling.
108       
109    6) We actually emit the prefetch instructions.  ??? Perhaps emit the
110       prefetch instructions with guards in cases where 5) was not sufficient
111       to satisfy the constraints?
112
113    Some other TODO:
114       -- write and use more general reuse analysis (that could be also used
115          in other cache aimed loop optimizations)
116       -- make it behave sanely together with the prefetches given by user
117          (now we just ignore them; at the very least we should avoid
118          optimizing loops in that user put his own prefetches)
119       -- we assume cache line size alignment of arrays; this could be
120          improved.  */
121
122 /* Magic constants follow.  These should be replaced by machine specific
123    numbers.  */
124
125 /* True if write can be prefetched by a read prefetch.  */
126
127 #ifndef WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
128 #define WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH 1
129 #endif
130
131 /* True if read can be prefetched by a write prefetch. */
132
133 #ifndef READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
134 #define READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH 0
135 #endif
136
137 /* The size of the block loaded by a single prefetch.  Usually, this is
138    the same as cache line size (at the moment, we only consider one level
139    of cache hierarchy).  */
140
141 #ifndef PREFETCH_BLOCK
142 #define PREFETCH_BLOCK L1_CACHE_LINE_SIZE
143 #endif
144
145 /* Do we have a forward hardware sequential prefetching?  */
146
147 #ifndef HAVE_FORWARD_PREFETCH
148 #define HAVE_FORWARD_PREFETCH 0
149 #endif
150
151 /* Do we have a backward hardware sequential prefetching?  */
152
153 #ifndef HAVE_BACKWARD_PREFETCH
154 #define HAVE_BACKWARD_PREFETCH 0
155 #endif
156
157 /* In some cases we are only able to determine that there is a certain
158    probability that the two accesses hit the same cache line.  In this
159    case, we issue the prefetches for both of them if this probability
160    is less then (1000 - ACCEPTABLE_MISS_RATE) promile.  */
161
162 #ifndef ACCEPTABLE_MISS_RATE
163 #define ACCEPTABLE_MISS_RATE 50
164 #endif
165
166 #ifndef HAVE_prefetch
167 #define HAVE_prefetch 0
168 #endif
169
170 #define L1_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L1_CACHE_SIZE * L1_CACHE_LINE_SIZE))
171 /* TODO:  Add parameter to specify L2 cache size.  */
172 #define L2_CACHE_SIZE_BYTES (8 * L1_CACHE_SIZE_BYTES)
173
174 /* We consider a memory access nontemporal if it is not reused sooner than
175    after L2_CACHE_SIZE_BYTES of memory are accessed.  However, we ignore
176    accesses closer than L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
177    so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory location
178    is accessed several times in a single iteration of the loop.  */
179 #define NONTEMPORAL_FRACTION 16
180
181 /* In case we have to emit a memory fence instruction after the loop that
182    uses nontemporal stores, this defines the builtin to use.  */
183
184 #ifndef FENCE_FOLLOWING_MOVNT
185 #define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
186 #endif
187
188 /* The group of references between that reuse may occur.  */
189
190 struct mem_ref_group
191 {
192   tree base;                    /* Base of the reference.  */
193   HOST_WIDE_INT step;           /* Step of the reference.  */
194   struct mem_ref *refs;         /* References in the group.  */
195   struct mem_ref_group *next;   /* Next group of references.  */
196 };
197
198 /* Assigned to PREFETCH_BEFORE when all iterations are to be prefetched.  */
199
200 #define PREFETCH_ALL            (~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0)
201
202 /* The memory reference.  */
203
204 struct mem_ref
205 {
206   tree stmt;                    /* Statement in that the reference appears.  */
207   tree mem;                     /* The reference.  */
208   HOST_WIDE_INT delta;          /* Constant offset of the reference.  */
209   struct mem_ref_group *group;  /* The group of references it belongs to.  */
210   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_mod;
211                                 /* Prefetch only each PREFETCH_MOD-th
212                                    iteration.  */
213   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before;
214                                 /* Prefetch only first PREFETCH_BEFORE
215                                    iterations.  */
216   unsigned reuse_distance;      /* The amount of data accessed before the first
217                                    reuse of this value.  */
218   struct mem_ref *next;         /* The next reference in the group.  */
219   unsigned write_p : 1;         /* Is it a write?  */
220   unsigned independent_p : 1;   /* True if the reference is independent on
221                                    all other references inside the loop.  */
222   unsigned issue_prefetch_p : 1;        /* Should we really issue the prefetch?  */
223   unsigned storent_p : 1;       /* True if we changed the store to a
224                                    nontemporal one.  */
225 };
226
227 /* Dumps information about reference REF to FILE.  */
228
229 static void
230 dump_mem_ref (FILE *file, struct mem_ref *ref)
231 {
232   fprintf (file, "Reference %p:\n", (void *) ref);
233
234   fprintf (file, "  group %p (base ", (void *) ref->group);
235   print_generic_expr (file, ref->group->base, TDF_SLIM);
236   fprintf (file, ", step ");
237   fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->group->step);
238   fprintf (file, ")\n");
239
240   fprintf (file, "  delta ");
241   fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->delta);
242   fprintf (file, "\n");
243
244   fprintf (file, "  %s\n", ref->write_p ? "write" : "read");
245
246   fprintf (file, "\n");
247 }
248
249 /* Finds a group with BASE and STEP in GROUPS, or creates one if it does not
250    exist.  */
251
252 static struct mem_ref_group *
253 find_or_create_group (struct mem_ref_group **groups, tree base,
254                       HOST_WIDE_INT step)
255 {
256   struct mem_ref_group *group;
257
258   for (; *groups; groups = &(*groups)->next)
259     {
260       if ((*groups)->step == step
261           && operand_equal_p ((*groups)->base, base, 0))
262         return *groups;
263
264       /* Keep the list of groups sorted by decreasing step.  */
265       if ((*groups)->step < step)
266         break;
267     }
268
269   group = XNEW (struct mem_ref_group);
270   group->base = base;
271   group->step = step;
272   group->refs = NULL;
273   group->next = *groups;
274   *groups = group;
275
276   return group;
277 }
278
279 /* Records a memory reference MEM in GROUP with offset DELTA and write status
280    WRITE_P.  The reference occurs in statement STMT.  */
281
282 static void
283 record_ref (struct mem_ref_group *group, tree stmt, tree mem,
284             HOST_WIDE_INT delta, bool write_p)
285 {
286   struct mem_ref **aref;
287
288   /* Do not record the same address twice.  */
289   for (aref = &group->refs; *aref; aref = &(*aref)->next)
290     {
291       /* It does not have to be possible for write reference to reuse the read
292          prefetch, or vice versa.  */
293       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
294           && write_p
295           && !(*aref)->write_p)
296         continue;
297       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
298           && !write_p
299           && (*aref)->write_p)
300         continue;
301
302       if ((*aref)->delta == delta)
303         return;
304     }
305
306   (*aref) = XNEW (struct mem_ref);
307   (*aref)->stmt = stmt;
308   (*aref)->mem = mem;
309   (*aref)->delta = delta;
310   (*aref)->write_p = write_p;
311   (*aref)->prefetch_before = PREFETCH_ALL;
312   (*aref)->prefetch_mod = 1;
313   (*aref)->reuse_distance = 0;
314   (*aref)->issue_prefetch_p = false;
315   (*aref)->group = group;
316   (*aref)->next = NULL;
317   (*aref)->independent_p = false;
318   (*aref)->storent_p = false;
319
320   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
321     dump_mem_ref (dump_file, *aref);
322 }
323
324 /* Release memory references in GROUPS.  */
325
326 static void
327 release_mem_refs (struct mem_ref_group *groups)
328 {
329   struct mem_ref_group *next_g;
330   struct mem_ref *ref, *next_r;
331
332   for (; groups; groups = next_g)
333     {
334       next_g = groups->next;
335       for (ref = groups->refs; ref; ref = next_r)
336         {
337           next_r = ref->next;
338           free (ref);
339         }
340       free (groups);
341     }
342 }
343
344 /* A structure used to pass arguments to idx_analyze_ref.  */
345
346 struct ar_data
347 {
348   struct loop *loop;                    /* Loop of the reference.  */
349   tree stmt;                            /* Statement of the reference.  */
350   HOST_WIDE_INT *step;                  /* Step of the memory reference.  */
351   HOST_WIDE_INT *delta;                 /* Offset of the memory reference.  */
352 };
353
354 /* Analyzes a single INDEX of a memory reference to obtain information
355    described at analyze_ref.  Callback for for_each_index.  */
356
357 static bool
358 idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
359 {
360   struct ar_data *ar_data = (struct ar_data *) data;
361   tree ibase, step, stepsize;
362   HOST_WIDE_INT istep, idelta = 0, imult = 1;
363   affine_iv iv;
364
365   if (TREE_CODE (base) == MISALIGNED_INDIRECT_REF
366       || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
367     return false;
368
369   if (!simple_iv (ar_data->loop, ar_data->stmt, *index, &iv, false))
370     return false;
371   ibase = iv.base;
372   step = iv.step;
373
374   if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
375     return false;
376   istep = int_cst_value (step);
377
378   if (TREE_CODE (ibase) == POINTER_PLUS_EXPR
379       && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (ibase, 1)))
380     {
381       idelta = int_cst_value (TREE_OPERAND (ibase, 1));
382       ibase = TREE_OPERAND (ibase, 0);
383     }
384   if (cst_and_fits_in_hwi (ibase))
385     {
386       idelta += int_cst_value (ibase);
387       ibase = build_int_cst (TREE_TYPE (ibase), 0);
388     }
389
390   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
391     {
392       stepsize = array_ref_element_size (base);
393       if (!cst_and_fits_in_hwi (stepsize))
394         return false;
395       imult = int_cst_value (stepsize);
396
397       istep *= imult;
398       idelta *= imult;
399     }
400
401   *ar_data->step += istep;
402   *ar_data->delta += idelta;
403   *index = ibase;
404
405   return true;
406 }
407
408 /* Tries to express REF_P in shape &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and
409    STEP are integer constants and iter is number of iterations of LOOP.  The
410    reference occurs in statement STMT.  Strips nonaddressable component
411    references from REF_P.  */
412
413 static bool
414 analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
415              HOST_WIDE_INT *step, HOST_WIDE_INT *delta,
416              tree stmt)
417 {
418   struct ar_data ar_data;
419   tree off;
420   HOST_WIDE_INT bit_offset;
421   tree ref = *ref_p;
422
423   *step = 0;
424   *delta = 0;
425
426   /* First strip off the component references.  Ignore bitfields.  */
427   if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF
428       && DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (ref, 1)))
429     ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
430
431   *ref_p = ref;
432
433   for (; TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF; ref = TREE_OPERAND (ref, 0))
434     {
435       off = DECL_FIELD_BIT_OFFSET (TREE_OPERAND (ref, 1));
436       bit_offset = TREE_INT_CST_LOW (off);
437       gcc_assert (bit_offset % BITS_PER_UNIT == 0);
438       
439       *delta += bit_offset / BITS_PER_UNIT;
440     }
441
442   *base = unshare_expr (ref);
443   ar_data.loop = loop;
444   ar_data.stmt = stmt;
445   ar_data.step = step;
446   ar_data.delta = delta;
447   return for_each_index (base, idx_analyze_ref, &ar_data);
448 }
449
450 /* Record a memory reference REF to the list REFS.  The reference occurs in
451    LOOP in statement STMT and it is write if WRITE_P.  Returns true if the
452    reference was recorded, false otherwise.  */
453
454 static bool
455 gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
456                               tree ref, bool write_p, tree stmt)
457 {
458   tree base;
459   HOST_WIDE_INT step, delta;
460   struct mem_ref_group *agrp;
461
462   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
463     return false;
464
465   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
466      are integer constants.  */
467   agrp = find_or_create_group (refs, base, step);
468   record_ref (agrp, stmt, ref, delta, write_p);
469
470   return true;
471 }
472
473 /* Record the suitable memory references in LOOP.  NO_OTHER_REFS is set to
474    true if there are no other memory references inside the loop.  */
475
476 static struct mem_ref_group *
477 gather_memory_references (struct loop *loop, bool *no_other_refs)
478 {
479   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
480   basic_block bb;
481   unsigned i;
482   block_stmt_iterator bsi;
483   tree stmt, lhs, rhs, call;
484   struct mem_ref_group *refs = NULL;
485
486   *no_other_refs = true;
487
488   /* Scan the loop body in order, so that the former references precede the
489      later ones.  */
490   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
491     {
492       bb = body[i];
493       if (bb->loop_father != loop)
494         continue;
495
496       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
497         {
498           stmt = bsi_stmt (bsi);
499           call = get_call_expr_in (stmt);
500           if (call && !(call_expr_flags (call) & ECF_CONST))
501             *no_other_refs = false;
502
503           if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
504             {
505               if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
506                 *no_other_refs = false;
507               continue;
508             }
509
510           lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
511           rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
512
513           if (REFERENCE_CLASS_P (rhs))
514             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
515                                                             rhs, false, stmt);
516           if (REFERENCE_CLASS_P (lhs))
517             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
518                                                             lhs, true, stmt);
519         }
520     }
521   free (body);
522
523   return refs;
524 }
525
526 /* Prune the prefetch candidate REF using the self-reuse.  */
527
528 static void
529 prune_ref_by_self_reuse (struct mem_ref *ref)
530 {
531   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
532   bool backward = step < 0;
533
534   if (step == 0)
535     {
536       /* Prefetch references to invariant address just once.  */
537       ref->prefetch_before = 1;
538       return;
539     }
540
541   if (backward)
542     step = -step;
543
544   if (step > PREFETCH_BLOCK)
545     return;
546
547   if ((backward && HAVE_BACKWARD_PREFETCH)
548       || (!backward && HAVE_FORWARD_PREFETCH))
549     {
550       ref->prefetch_before = 1;
551       return;
552     }
553
554   ref->prefetch_mod = PREFETCH_BLOCK / step;
555 }
556
557 /* Divides X by BY, rounding down.  */
558
559 static HOST_WIDE_INT
560 ddown (HOST_WIDE_INT x, unsigned HOST_WIDE_INT by)
561 {
562   gcc_assert (by > 0);
563
564   if (x >= 0)
565     return x / by;
566   else
567     return (x + by - 1) / by;
568 }
569
570 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
571    If BY_IS_BEFORE is true, BY is before REF in the loop.  */
572
573 static void
574 prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
575                           bool by_is_before)
576 {
577   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
578   bool backward = step < 0;
579   HOST_WIDE_INT delta_r = ref->delta, delta_b = by->delta;
580   HOST_WIDE_INT delta = delta_b - delta_r;
581   HOST_WIDE_INT hit_from;
582   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before, prefetch_block;
583
584   if (delta == 0)
585     {
586       /* If the references has the same address, only prefetch the
587          former.  */
588       if (by_is_before)
589         ref->prefetch_before = 0;
590       
591       return;
592     }
593
594   if (!step)
595     {
596       /* If the reference addresses are invariant and fall into the
597          same cache line, prefetch just the first one.  */
598       if (!by_is_before)
599         return;
600
601       if (ddown (ref->delta, PREFETCH_BLOCK)
602           != ddown (by->delta, PREFETCH_BLOCK))
603         return;
604
605       ref->prefetch_before = 0;
606       return;
607     }
608
609   /* Only prune the reference that is behind in the array.  */
610   if (backward)
611     {
612       if (delta > 0)
613         return;
614
615       /* Transform the data so that we may assume that the accesses
616          are forward.  */
617       delta = - delta;
618       step = -step;
619       delta_r = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_r;
620       delta_b = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_b;
621     }
622   else
623     {
624       if (delta < 0)
625         return;
626     }
627
628   /* Check whether the two references are likely to hit the same cache
629      line, and how distant the iterations in that it occurs are from
630      each other.  */
631
632   if (step <= PREFETCH_BLOCK)
633     {
634       /* The accesses are sure to meet.  Let us check when.  */
635       hit_from = ddown (delta_b, PREFETCH_BLOCK) * PREFETCH_BLOCK;
636       prefetch_before = (hit_from - delta_r + step - 1) / step;
637
638       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
639         ref->prefetch_before = prefetch_before;
640
641       return;
642     }
643
644   /* A more complicated case.  First let us ensure that size of cache line
645      and step are coprime (here we assume that PREFETCH_BLOCK is a power
646      of two.  */
647   prefetch_block = PREFETCH_BLOCK;
648   while ((step & 1) == 0
649          && prefetch_block > 1)
650     {
651       step >>= 1;
652       prefetch_block >>= 1;
653       delta >>= 1;
654     }
655
656   /* Now step > prefetch_block, and step and prefetch_block are coprime.
657      Determine the probability that the accesses hit the same cache line.  */
658
659   prefetch_before = delta / step;
660   delta %= step;
661   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
662       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
663     {
664       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
665         ref->prefetch_before = prefetch_before;
666
667       return;
668     }
669
670   /* Try also the following iteration.  */
671   prefetch_before++;
672   delta = step - delta;
673   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
674       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
675     {
676       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
677         ref->prefetch_before = prefetch_before;
678
679       return;
680     }
681
682   /* The ref probably does not reuse by.  */
683   return;
684 }
685
686 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuses with other references
687    in REFS.  */
688
689 static void
690 prune_ref_by_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *refs)
691 {
692   struct mem_ref *prune_by;
693   bool before = true;
694
695   prune_ref_by_self_reuse (ref);
696
697   for (prune_by = refs; prune_by; prune_by = prune_by->next)
698     {
699       if (prune_by == ref)
700         {
701           before = false;
702           continue;
703         }
704
705       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
706           && ref->write_p
707           && !prune_by->write_p)
708         continue;
709       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
710           && !ref->write_p
711           && prune_by->write_p)
712         continue;
713
714       prune_ref_by_group_reuse (ref, prune_by, before);
715     }
716 }
717
718 /* Prune the prefetch candidates in GROUP using the reuse analysis.  */
719
720 static void
721 prune_group_by_reuse (struct mem_ref_group *group)
722 {
723   struct mem_ref *ref_pruned;
724
725   for (ref_pruned = group->refs; ref_pruned; ref_pruned = ref_pruned->next)
726     {
727       prune_ref_by_reuse (ref_pruned, group->refs);
728
729       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
730         {
731           fprintf (dump_file, "Reference %p:", (void *) ref_pruned);
732
733           if (ref_pruned->prefetch_before == PREFETCH_ALL
734               && ref_pruned->prefetch_mod == 1)
735             fprintf (dump_file, " no restrictions");
736           else if (ref_pruned->prefetch_before == 0)
737             fprintf (dump_file, " do not prefetch");
738           else if (ref_pruned->prefetch_before <= ref_pruned->prefetch_mod)
739             fprintf (dump_file, " prefetch once");
740           else
741             {
742               if (ref_pruned->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
743                 {
744                   fprintf (dump_file, " prefetch before ");
745                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
746                            ref_pruned->prefetch_before);
747                 }
748               if (ref_pruned->prefetch_mod != 1)
749                 {
750                   fprintf (dump_file, " prefetch mod ");
751                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
752                            ref_pruned->prefetch_mod);
753                 }
754             }
755           fprintf (dump_file, "\n");
756         }
757     }
758 }
759
760 /* Prune the list of prefetch candidates GROUPS using the reuse analysis.  */
761
762 static void
763 prune_by_reuse (struct mem_ref_group *groups)
764 {
765   for (; groups; groups = groups->next)
766     prune_group_by_reuse (groups);
767 }
768
769 /* Returns true if we should issue prefetch for REF.  */
770
771 static bool
772 should_issue_prefetch_p (struct mem_ref *ref)
773 {
774   /* For now do not issue prefetches for only first few of the
775      iterations.  */
776   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
777     return false;
778
779   /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
780   if (ref->storent_p)
781     return false;
782
783   return true;
784 }
785
786 /* Decide which of the prefetch candidates in GROUPS to prefetch.
787    AHEAD is the number of iterations to prefetch ahead (which corresponds
788    to the number of simultaneous instances of one prefetch running at a
789    time).  UNROLL_FACTOR is the factor by that the loop is going to be
790    unrolled.  Returns true if there is anything to prefetch.  */
791
792 static bool
793 schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
794                      unsigned ahead)
795 {
796   unsigned remaining_prefetch_slots, n_prefetches, prefetch_slots;
797   unsigned slots_per_prefetch;
798   struct mem_ref *ref;
799   bool any = false;
800
801   /* At most SIMULTANEOUS_PREFETCHES should be running at the same time.  */
802   remaining_prefetch_slots = SIMULTANEOUS_PREFETCHES;
803
804   /* The prefetch will run for AHEAD iterations of the original loop, i.e.,
805      AHEAD / UNROLL_FACTOR iterations of the unrolled loop.  In each iteration,
806      it will need a prefetch slot.  */
807   slots_per_prefetch = (ahead + unroll_factor / 2) / unroll_factor;
808   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
809     fprintf (dump_file, "Each prefetch instruction takes %u prefetch slots.\n",
810              slots_per_prefetch);
811
812   /* For now we just take memory references one by one and issue
813      prefetches for as many as possible.  The groups are sorted
814      starting with the largest step, since the references with
815      large step are more likely to cause many cache misses.  */
816
817   for (; groups; groups = groups->next)
818     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
819       {
820         if (!should_issue_prefetch_p (ref))
821           continue;
822
823         /* If we need to prefetch the reference each PREFETCH_MOD iterations,
824            and we unroll the loop UNROLL_FACTOR times, we need to insert
825            ceil (UNROLL_FACTOR / PREFETCH_MOD) instructions in each
826            iteration.  */
827         n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
828                         / ref->prefetch_mod);
829         prefetch_slots = n_prefetches * slots_per_prefetch;
830
831         /* If more than half of the prefetches would be lost anyway, do not
832            issue the prefetch.  */
833         if (2 * remaining_prefetch_slots < prefetch_slots)
834           continue;
835
836         ref->issue_prefetch_p = true;
837
838         if (remaining_prefetch_slots <= prefetch_slots)
839           return true;
840         remaining_prefetch_slots -= prefetch_slots;
841         any = true;
842       }
843
844   return any;
845 }
846
847 /* Determine whether there is any reference suitable for prefetching
848    in GROUPS.  */
849
850 static bool
851 anything_to_prefetch_p (struct mem_ref_group *groups)
852 {
853   struct mem_ref *ref;
854
855   for (; groups; groups = groups->next)
856     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
857       if (should_issue_prefetch_p (ref))
858         return true;
859
860   return false;
861 }
862
863 /* Issue prefetches for the reference REF into loop as decided before.
864    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR
865    is the factor by which LOOP was unrolled.  */
866
867 static void
868 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
869 {
870   HOST_WIDE_INT delta;
871   tree addr, addr_base, prefetch, write_p, local;
872   block_stmt_iterator bsi;
873   unsigned n_prefetches, ap;
874   bool nontemporal = ref->reuse_distance >= L2_CACHE_SIZE_BYTES;
875
876   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
877     fprintf (dump_file, "Issued%s prefetch for %p.\n",
878              nontemporal ? " nontemporal" : "",
879              (void *) ref);
880
881   bsi = bsi_for_stmt (ref->stmt);
882
883   n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
884                   / ref->prefetch_mod);
885   addr_base = build_fold_addr_expr_with_type (ref->mem, ptr_type_node);
886   addr_base = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
887                                         true, NULL, true, BSI_SAME_STMT);
888   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
889   local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
890
891   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
892     {
893       /* Determine the address to prefetch.  */
894       delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
895       addr = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, ptr_type_node,
896                           addr_base, size_int (delta));
897       addr = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
898                                        true, BSI_SAME_STMT);
899
900       /* Create the prefetch instruction.  */
901       prefetch = build_call_expr (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
902                                   3, addr, write_p, local);
903       bsi_insert_before (&bsi, prefetch, BSI_SAME_STMT);
904     }
905 }
906
907 /* Issue prefetches for the references in GROUPS into loop as decided before.
908    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR is the
909    factor by that LOOP was unrolled.  */
910
911 static void
912 issue_prefetches (struct mem_ref_group *groups,
913                   unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
914 {
915   struct mem_ref *ref;
916
917   for (; groups; groups = groups->next)
918     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
919       if (ref->issue_prefetch_p)
920         issue_prefetch_ref (ref, unroll_factor, ahead);
921 }
922
923 /* Returns true if REF is a memory write for that a nontemporal store insn
924    can be used.  */
925
926 static bool
927 nontemporal_store_p (struct mem_ref *ref)
928 {
929   enum machine_mode mode;
930   enum insn_code code;
931
932   /* REF must be a write that is not reused.  We require it to be independent
933      on all other memory references in the loop, as the nontemporal stores may
934      be reordered with respect to other memory references.  */
935   if (!ref->write_p
936       || !ref->independent_p
937       || ref->reuse_distance < L2_CACHE_SIZE_BYTES)
938     return false;
939
940   /* Check that we have the storent instruction for the mode.  */
941   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref->mem));
942   if (mode == BLKmode)
943     return false;
944
945   code = storent_optab->handlers[mode].insn_code;
946   return code != CODE_FOR_nothing;
947 }
948
949 /* If REF is a nontemporal store, we mark the corresponding modify statement
950    and return true.  Otherwise, we return false.  */
951
952 static bool
953 mark_nontemporal_store (struct mem_ref *ref)
954 {
955   if (!nontemporal_store_p (ref))
956     return false;
957
958   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
959     fprintf (dump_file, "Marked reference %p as a nontemporal store.\n",
960              (void *) ref);
961
962   MOVE_NONTEMPORAL (ref->stmt) = true;
963   ref->storent_p = true;
964
965   return true;
966 }
967
968 /* Issue a memory fence instruction after LOOP.  */
969
970 static void
971 emit_mfence_after_loop (struct loop *loop)
972 {
973   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
974   edge exit;
975   tree call;
976   block_stmt_iterator bsi;
977   unsigned i;
978
979   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
980     {
981       call = build_function_call_expr (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, NULL_TREE);
982
983       if (!single_pred_p (exit->dest)
984           /* If possible, we prefer not to insert the fence on other paths
985              in cfg.  */
986           && !(exit->flags & EDGE_ABNORMAL))
987         split_loop_exit_edge (exit);
988       bsi = bsi_after_labels (exit->dest);
989
990       bsi_insert_before (&bsi, call, BSI_NEW_STMT);
991       mark_virtual_ops_for_renaming (call);
992     }
993
994   VEC_free (edge, heap, exits);
995   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
996 }
997
998 /* Returns true if we can use storent in loop, false otherwise.  */
999
1000 static bool
1001 may_use_storent_in_loop_p (struct loop *loop)
1002 {
1003   bool ret = true;
1004
1005   if (loop->inner != NULL)
1006     return false;
1007
1008   /* If we must issue a mfence insn after using storent, check that there
1009      is a suitable place for it at each of the loop exits.  */
1010   if (FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1011     {
1012       VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1013       unsigned i;
1014       edge exit;
1015
1016       for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
1017         if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
1018             && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1019           ret = false;
1020
1021       VEC_free (edge, heap, exits);
1022     }
1023
1024   return ret;
1025 }
1026
1027 /* Marks nontemporal stores in LOOP.  GROUPS contains the description of memory
1028    references in the loop.  */
1029
1030 static void
1031 mark_nontemporal_stores (struct loop *loop, struct mem_ref_group *groups)
1032 {
1033   struct mem_ref *ref;
1034   bool any = false;
1035
1036   if (!may_use_storent_in_loop_p (loop))
1037     return;
1038
1039   for (; groups; groups = groups->next)
1040     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
1041       any |= mark_nontemporal_store (ref);
1042
1043   if (any && FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1044     emit_mfence_after_loop (loop);
1045 }
1046
1047 /* Determines whether we can profitably unroll LOOP FACTOR times, and if
1048    this is the case, fill in DESC by the description of number of
1049    iterations.  */
1050
1051 static bool
1052 should_unroll_loop_p (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
1053                       unsigned factor)
1054 {
1055   if (!can_unroll_loop_p (loop, factor, desc))
1056     return false;
1057
1058   /* We only consider loops without control flow for unrolling.  This is not
1059      a hard restriction -- tree_unroll_loop works with arbitrary loops
1060      as well; but the unrolling/prefetching is usually more profitable for
1061      loops consisting of a single basic block, and we want to limit the
1062      code growth.  */
1063   if (loop->num_nodes > 2)
1064     return false;
1065
1066   return true;
1067 }
1068
1069 /* Determine the coefficient by that unroll LOOP, from the information
1070    contained in the list of memory references REFS.  Description of
1071    umber of iterations of LOOP is stored to DESC.  NINSNS is the number of
1072    insns of the LOOP.  EST_NITER is the estimated number of iterations of
1073    the loop, or -1 if no estimate is available.  */
1074
1075 static unsigned
1076 determine_unroll_factor (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1077                          unsigned ninsns, struct tree_niter_desc *desc,
1078                          HOST_WIDE_INT est_niter)
1079 {
1080   unsigned upper_bound;
1081   unsigned nfactor, factor, mod_constraint;
1082   struct mem_ref_group *agp;
1083   struct mem_ref *ref;
1084
1085   /* First check whether the loop is not too large to unroll.  We ignore
1086      PARAM_MAX_UNROLL_TIMES, because for small loops, it prevented us
1087      from unrolling them enough to make exactly one cache line covered by each
1088      iteration.  Also, the goal of PARAM_MAX_UNROLL_TIMES is to prevent
1089      us from unrolling the loops too many times in cases where we only expect
1090      gains from better scheduling and decreasing loop overhead, which is not
1091      the case here.  */
1092   upper_bound = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS) / ninsns;
1093
1094   /* If we unrolled the loop more times than it iterates, the unrolled version
1095      of the loop would be never entered.  */
1096   if (est_niter >= 0 && est_niter < (HOST_WIDE_INT) upper_bound)
1097     upper_bound = est_niter;
1098
1099   if (upper_bound <= 1)
1100     return 1;
1101
1102   /* Choose the factor so that we may prefetch each cache just once,
1103      but bound the unrolling by UPPER_BOUND.  */
1104   factor = 1;
1105   for (agp = refs; agp; agp = agp->next)
1106     for (ref = agp->refs; ref; ref = ref->next)
1107       if (should_issue_prefetch_p (ref))
1108         {
1109           mod_constraint = ref->prefetch_mod;
1110           nfactor = least_common_multiple (mod_constraint, factor);
1111           if (nfactor <= upper_bound)
1112             factor = nfactor;
1113         }
1114
1115   if (!should_unroll_loop_p (loop, desc, factor))
1116     return 1;
1117
1118   return factor;
1119 }
1120
1121 /* Returns the total volume of the memory references REFS, taking into account
1122    reuses in the innermost loop and cache line size.  TODO -- we should also
1123    take into account reuses across the iterations of the loops in the loop
1124    nest.  */
1125
1126 static unsigned
1127 volume_of_references (struct mem_ref_group *refs)
1128 {
1129   unsigned volume = 0;
1130   struct mem_ref_group *gr;
1131   struct mem_ref *ref;
1132
1133   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1134     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1135       {
1136         /* Almost always reuses another value?  */
1137         if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
1138           continue;
1139
1140         /* If several iterations access the same cache line, use the size of
1141            the line divided by this number.  Otherwise, a cache line is
1142            accessed in each iteration.  TODO -- in the latter case, we should
1143            take the size of the reference into account, rounding it up on cache
1144            line size multiple.  */
1145         volume += L1_CACHE_LINE_SIZE / ref->prefetch_mod;
1146       }
1147   return volume;
1148 }
1149
1150 /* Returns the volume of memory references accessed across VEC iterations of
1151    loops, whose sizes are described in the LOOP_SIZES array.  N is the number
1152    of the loops in the nest (length of VEC and LOOP_SIZES vectors).  */
1153
1154 static unsigned
1155 volume_of_dist_vector (lambda_vector vec, unsigned *loop_sizes, unsigned n)
1156 {
1157   unsigned i;
1158
1159   for (i = 0; i < n; i++)
1160     if (vec[i] != 0)
1161       break;
1162
1163   if (i == n)
1164     return 0;
1165
1166   gcc_assert (vec[i] > 0);
1167
1168   /* We ignore the parts of the distance vector in subloops, since usually
1169      the numbers of iterations are much smaller.  */
1170   return loop_sizes[i] * vec[i];
1171 }
1172
1173 /* Add the steps of ACCESS_FN multiplied by STRIDE to the array STRIDE
1174    at the position corresponding to the loop of the step.  N is the depth
1175    of the considered loop nest, and, LOOP is its innermost loop.  */
1176
1177 static void
1178 add_subscript_strides (tree access_fn, unsigned stride,
1179                        HOST_WIDE_INT *strides, unsigned n, struct loop *loop)
1180 {
1181   struct loop *aloop;
1182   tree step;
1183   HOST_WIDE_INT astep;
1184   unsigned min_depth = loop_depth (loop) - n;
1185
1186   while (TREE_CODE (access_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
1187     {
1188       aloop = get_chrec_loop (access_fn);
1189       step = CHREC_RIGHT (access_fn);
1190       access_fn = CHREC_LEFT (access_fn);
1191
1192       if ((unsigned) loop_depth (aloop) <= min_depth)
1193         continue;
1194
1195       if (host_integerp (step, 0))
1196         astep = tree_low_cst (step, 0);
1197       else
1198         astep = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1199
1200       strides[n - 1 - loop_depth (loop) + loop_depth (aloop)] += astep * stride;
1201
1202     }
1203 }
1204
1205 /* Returns the volume of memory references accessed between two consecutive
1206    self-reuses of the reference DR.  We consider the subscripts of DR in N
1207    loops, and LOOP_SIZES contains the volumes of accesses in each of the
1208    loops.  LOOP is the innermost loop of the current loop nest.  */
1209
1210 static unsigned
1211 self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
1212                      struct loop *loop)
1213 {
1214   tree stride, access_fn;
1215   HOST_WIDE_INT *strides, astride;
1216   VEC (tree, heap) *access_fns;
1217   tree ref = DR_REF (dr);
1218   unsigned i, ret = ~0u;
1219
1220   /* In the following example:
1221
1222      for (i = 0; i < N; i++)
1223        for (j = 0; j < N; j++)
1224          use (a[j][i]);
1225      the same cache line is accessed each N steps (except if the change from
1226      i to i + 1 crosses the boundary of the cache line).  Thus, for self-reuse,
1227      we cannot rely purely on the results of the data dependence analysis.
1228
1229      Instead, we compute the stride of the reference in each loop, and consider
1230      the innermost loop in that the stride is less than cache size.  */
1231
1232   strides = XCNEWVEC (HOST_WIDE_INT, n);
1233   access_fns = DR_ACCESS_FNS (dr);
1234
1235   for (i = 0; VEC_iterate (tree, access_fns, i, access_fn); i++)
1236     {
1237       /* Keep track of the reference corresponding to the subscript, so that we
1238          know its stride.  */
1239       while (handled_component_p (ref) && TREE_CODE (ref) != ARRAY_REF)
1240         ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1241       
1242       if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1243         {
1244           stride = TYPE_SIZE_UNIT (TREE_TYPE (ref));
1245           if (host_integerp (stride, 1))
1246             astride = tree_low_cst (stride, 1);
1247           else
1248             astride = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1249
1250           ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1251         }
1252       else
1253         astride = 1;
1254
1255       add_subscript_strides (access_fn, astride, strides, n, loop);
1256     }
1257
1258   for (i = n; i-- > 0; )
1259     {
1260       unsigned HOST_WIDE_INT s;
1261
1262       s = strides[i] < 0 ?  -strides[i] : strides[i];
1263
1264       if (s < (unsigned) L1_CACHE_LINE_SIZE
1265           && (loop_sizes[i]
1266               > (unsigned) (L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)))
1267         {
1268           ret = loop_sizes[i];
1269           break;
1270         }
1271     }
1272
1273   free (strides);
1274   return ret;
1275 }
1276
1277 /* Determines the distance till the first reuse of each reference in REFS
1278    in the loop nest of LOOP.  NO_OTHER_REFS is true if there are no other
1279    memory references in the loop.  */
1280
1281 static void
1282 determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1283                            bool no_other_refs)
1284 {
1285   struct loop *nest, *aloop;
1286   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs = NULL;
1287   VEC (ddr_p, heap) *dependences = NULL;
1288   struct mem_ref_group *gr;
1289   struct mem_ref *ref, *refb;
1290   VEC (loop_p, heap) *vloops = NULL;
1291   unsigned *loop_data_size;
1292   unsigned i, j, n;
1293   unsigned volume, dist, adist;
1294   HOST_WIDE_INT vol;
1295   data_reference_p dr;
1296   ddr_p dep;
1297
1298   if (loop->inner)
1299     return;
1300
1301   /* Find the outermost loop of the loop nest of loop (we require that
1302      there are no sibling loops inside the nest).  */
1303   nest = loop;
1304   while (1)
1305     {
1306       aloop = loop_outer (nest);
1307
1308       if (aloop == current_loops->tree_root
1309           || aloop->inner->next)
1310         break;
1311
1312       nest = aloop;
1313     }
1314
1315   /* For each loop, determine the amount of data accessed in each iteration.
1316      We use this to estimate whether the reference is evicted from the
1317      cache before its reuse.  */
1318   find_loop_nest (nest, &vloops);
1319   n = VEC_length (loop_p, vloops);
1320   loop_data_size = XNEWVEC (unsigned, n);
1321   volume = volume_of_references (refs);
1322   i = n;
1323   while (i-- != 0)
1324     {
1325       loop_data_size[i] = volume;
1326       /* Bound the volume by the L2 cache size, since above this bound,
1327          all dependence distances are equivalent.  */
1328       if (volume > L2_CACHE_SIZE_BYTES)
1329         continue;
1330
1331       aloop = VEC_index (loop_p, vloops, i);
1332       vol = estimated_loop_iterations_int (aloop, false);
1333       if (vol < 0)
1334         vol = expected_loop_iterations (aloop);
1335       volume *= vol;
1336     }
1337
1338   /* Prepare the references in the form suitable for data dependence
1339      analysis.  We ignore unanalyzable data references (the results
1340      are used just as a heuristics to estimate temporality of the
1341      references, hence we do not need to worry about correctness).  */
1342   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1343     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1344       {
1345         dr = create_data_ref (nest, ref->mem, ref->stmt, !ref->write_p);
1346
1347         if (dr)
1348           {
1349             ref->reuse_distance = volume;
1350             dr->aux = ref;
1351             VEC_safe_push (data_reference_p, heap, datarefs, dr);
1352           }
1353         else
1354           no_other_refs = false;
1355       }
1356
1357   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
1358     {
1359       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
1360       ref = dr->aux;
1361       if (ref->reuse_distance > dist)
1362         ref->reuse_distance = dist;
1363
1364       if (no_other_refs)
1365         ref->independent_p = true;
1366     }
1367
1368   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
1369
1370   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependences, i, dep); i++)
1371     {
1372       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
1373         continue;
1374
1375       ref = DDR_A (dep)->aux;
1376       refb = DDR_B (dep)->aux;
1377
1378       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_dont_know
1379           || DDR_NUM_DIST_VECTS (dep) == 0)
1380         {
1381           /* If the dependence cannot be analyzed, assume that there might be
1382              a reuse.  */
1383           dist = 0;
1384       
1385           ref->independent_p = false;
1386           refb->independent_p = false;
1387         }
1388       else
1389         {
1390           /* The distance vectors are normalized to be always lexicographically
1391              positive, hence we cannot tell just from them whether DDR_A comes
1392              before DDR_B or vice versa.  However, it is not important,
1393              anyway -- if DDR_A is close to DDR_B, then it is either reused in
1394              DDR_B (and it is not nontemporal), or it reuses the value of DDR_B
1395              in cache (and marking it as nontemporal would not affect
1396              anything).  */
1397
1398           dist = volume;
1399           for (j = 0; j < DDR_NUM_DIST_VECTS (dep); j++)
1400             {
1401               adist = volume_of_dist_vector (DDR_DIST_VECT (dep, j),
1402                                              loop_data_size, n);
1403
1404               /* If this is a dependence in the innermost loop (i.e., the
1405                  distances in all superloops are zero) and it is not
1406                  the trivial self-dependence with distance zero, record that
1407                  the references are not completely independent.  */
1408               if (lambda_vector_zerop (DDR_DIST_VECT (dep, j), n - 1)
1409                   && (ref != refb
1410                       || DDR_DIST_VECT (dep, j)[n-1] != 0))
1411                 {
1412                   ref->independent_p = false;
1413                   refb->independent_p = false;
1414                 }
1415
1416               /* Ignore accesses closer than
1417                  L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
1418                  so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory
1419                  location is accessed several times in a single iteration of
1420                  the loop.  */
1421               if (adist < L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)
1422                 continue;
1423
1424               if (adist < dist)
1425                 dist = adist;
1426             }
1427         }
1428
1429       if (ref->reuse_distance > dist)
1430         ref->reuse_distance = dist;
1431       if (refb->reuse_distance > dist)
1432         refb->reuse_distance = dist;
1433     }
1434
1435   free_dependence_relations (dependences);
1436   free_data_refs (datarefs);
1437   free (loop_data_size);
1438
1439   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1440     {
1441       fprintf (dump_file, "Reuse distances:\n");
1442       for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1443         for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1444           fprintf (dump_file, " ref %p distance %u\n",
1445                    (void *) ref, ref->reuse_distance);
1446     }
1447 }
1448
1449 /* Issue prefetch instructions for array references in LOOP.  Returns
1450    true if the LOOP was unrolled.  */
1451
1452 static bool
1453 loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
1454 {
1455   struct mem_ref_group *refs;
1456   unsigned ahead, ninsns, time, unroll_factor;
1457   HOST_WIDE_INT est_niter;
1458   struct tree_niter_desc desc;
1459   bool unrolled = false, no_other_refs;
1460
1461   if (!maybe_hot_bb_p (loop->header))
1462     {
1463       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1464         fprintf (dump_file, "  ignored (cold area)\n");
1465       return false;
1466     }
1467
1468   /* Step 1: gather the memory references.  */
1469   refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs);
1470
1471   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
1472   prune_by_reuse (refs);
1473
1474   if (!anything_to_prefetch_p (refs))
1475     goto fail;
1476
1477   determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
1478
1479   /* Step 3: determine the ahead and unroll factor.  */
1480
1481   /* FIXME: the time should be weighted by the probabilities of the blocks in
1482      the loop body.  */
1483   time = tree_num_loop_insns (loop, &eni_time_weights);
1484   ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
1485   est_niter = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
1486
1487   /* The prefetches will run for AHEAD iterations of the original loop.  Unless
1488      the loop rolls at least AHEAD times, prefetching the references does not
1489      make sense.  */
1490   if (est_niter >= 0 && est_niter <= (HOST_WIDE_INT) ahead)
1491     {
1492       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1493         fprintf (dump_file,
1494                  "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
1495                  (int) est_niter);
1496       goto fail;
1497     }
1498
1499   mark_nontemporal_stores (loop, refs);
1500
1501   ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
1502   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
1503                                            est_niter);
1504   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1505     fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d\n", ahead, unroll_factor);
1506
1507   /* Step 4: what to prefetch?  */
1508   if (!schedule_prefetches (refs, unroll_factor, ahead))
1509     goto fail;
1510
1511   /* Step 5: unroll the loop.  TODO -- peeling of first and last few
1512      iterations so that we do not issue superfluous prefetches.  */
1513   if (unroll_factor != 1)
1514     {
1515       tree_unroll_loop (loop, unroll_factor,
1516                         single_dom_exit (loop), &desc);
1517       unrolled = true;
1518     }
1519
1520   /* Step 6: issue the prefetches.  */
1521   issue_prefetches (refs, unroll_factor, ahead);
1522
1523 fail:
1524   release_mem_refs (refs);
1525   return unrolled;
1526 }
1527
1528 /* Issue prefetch instructions for array references in loops.  */
1529
1530 unsigned int
1531 tree_ssa_prefetch_arrays (void)
1532 {
1533   loop_iterator li;
1534   struct loop *loop;
1535   bool unrolled = false;
1536   int todo_flags = 0;
1537
1538   if (!HAVE_prefetch
1539       /* It is possible to ask compiler for say -mtune=i486 -march=pentium4.
1540          -mtune=i486 causes us having PREFETCH_BLOCK 0, since this is part
1541          of processor costs and i486 does not have prefetch, but
1542          -march=pentium4 causes HAVE_prefetch to be true.  Ugh.  */
1543       || PREFETCH_BLOCK == 0)
1544     return 0;
1545
1546   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1547     {
1548       fprintf (dump_file, "Prefetching parameters:\n");
1549       fprintf (dump_file, "    simultaneous prefetches: %d\n",
1550                SIMULTANEOUS_PREFETCHES);
1551       fprintf (dump_file, "    prefetch latency: %d\n", PREFETCH_LATENCY);
1552       fprintf (dump_file, "    prefetch block size: %d\n", PREFETCH_BLOCK);
1553       fprintf (dump_file, "    L1 cache size: %d lines, %d bytes\n",
1554                L1_CACHE_SIZE, L1_CACHE_SIZE_BYTES);
1555       fprintf (dump_file, "    L1 cache line size: %d\n", L1_CACHE_LINE_SIZE);
1556       fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d bytes\n", L2_CACHE_SIZE_BYTES);
1557       fprintf (dump_file, "\n");
1558     }
1559
1560   initialize_original_copy_tables ();
1561
1562   if (!built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH])
1563     {
1564       tree type = build_function_type (void_type_node,
1565                                        tree_cons (NULL_TREE,
1566                                                   const_ptr_type_node,
1567                                                   NULL_TREE));
1568       tree decl = add_builtin_function ("__builtin_prefetch", type,
1569                                         BUILT_IN_PREFETCH, BUILT_IN_NORMAL,
1570                                         NULL, NULL_TREE);
1571       DECL_IS_NOVOPS (decl) = true;
1572       built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH] = decl;
1573     }
1574
1575   /* We assume that size of cache line is a power of two, so verify this
1576      here.  */
1577   gcc_assert ((PREFETCH_BLOCK & (PREFETCH_BLOCK - 1)) == 0);
1578
1579   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1580     {
1581       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1582         fprintf (dump_file, "Processing loop %d:\n", loop->num);
1583
1584       unrolled |= loop_prefetch_arrays (loop);
1585
1586       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1587         fprintf (dump_file, "\n\n");
1588     }
1589
1590   if (unrolled)
1591     {
1592       scev_reset ();
1593       todo_flags |= TODO_cleanup_cfg;
1594     }
1595
1596   free_original_copy_tables ();
1597   return todo_flags;
1598 }