OSDN Git Service

2424c4a1832ddaf12eccfb0cd3af80bda1c6faf9
[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) == 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), true, NULL);
887   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
888   local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
889
890   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
891     {
892       /* Determine the address to prefetch.  */
893       delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
894       addr = fold_build2 (PLUS_EXPR, ptr_type_node,
895                           addr_base, build_int_cst (ptr_type_node, delta));
896       addr = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL);
897
898       /* Create the prefetch instruction.  */
899       prefetch = build_call_expr (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
900                                   3, addr, write_p, local);
901       bsi_insert_before (&bsi, prefetch, BSI_SAME_STMT);
902     }
903 }
904
905 /* Issue prefetches for the references in GROUPS into loop as decided before.
906    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR is the
907    factor by that LOOP was unrolled.  */
908
909 static void
910 issue_prefetches (struct mem_ref_group *groups,
911                   unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
912 {
913   struct mem_ref *ref;
914
915   for (; groups; groups = groups->next)
916     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
917       if (ref->issue_prefetch_p)
918         issue_prefetch_ref (ref, unroll_factor, ahead);
919 }
920
921 /* Returns true if REF is a memory write for that a nontemporal store insn
922    can be used.  */
923
924 static bool
925 nontemporal_store_p (struct mem_ref *ref)
926 {
927   enum machine_mode mode;
928   enum insn_code code;
929
930   /* REF must be a write that is not reused.  We require it to be independent
931      on all other memory references in the loop, as the nontemporal stores may
932      be reordered with respect to other memory references.  */
933   if (!ref->write_p
934       || !ref->independent_p
935       || ref->reuse_distance < L2_CACHE_SIZE_BYTES)
936     return false;
937
938   /* Check that we have the storent instruction for the mode.  */
939   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref->mem));
940   if (mode == BLKmode)
941     return false;
942
943   code = storent_optab->handlers[mode].insn_code;
944   return code != CODE_FOR_nothing;
945 }
946
947 /* If REF is a nontemporal store, we mark the corresponding modify statement
948    and return true.  Otherwise, we return false.  */
949
950 static bool
951 mark_nontemporal_store (struct mem_ref *ref)
952 {
953   if (!nontemporal_store_p (ref))
954     return false;
955
956   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
957     fprintf (dump_file, "Marked reference %p as a nontemporal store.\n",
958              (void *) ref);
959
960   MOVE_NONTEMPORAL (ref->stmt) = true;
961   ref->storent_p = true;
962
963   return true;
964 }
965
966 /* Issue a memory fence instruction after LOOP.  */
967
968 static void
969 emit_mfence_after_loop (struct loop *loop)
970 {
971   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
972   edge exit;
973   tree call;
974   block_stmt_iterator bsi;
975   unsigned i;
976
977   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
978     {
979       call = build_function_call_expr (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, NULL_TREE);
980
981       if (!single_pred_p (exit->dest)
982           /* If possible, we prefer not to insert the fence on other paths
983              in cfg.  */
984           && !(exit->flags & EDGE_ABNORMAL))
985         split_loop_exit_edge (exit);
986       bsi = bsi_after_labels (exit->dest);
987
988       bsi_insert_before (&bsi, call, BSI_NEW_STMT);
989       mark_virtual_ops_for_renaming (call);
990     }
991
992   VEC_free (edge, heap, exits);
993   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
994 }
995
996 /* Returns true if we can use storent in loop, false otherwise.  */
997
998 static bool
999 may_use_storent_in_loop_p (struct loop *loop)
1000 {
1001   bool ret = true;
1002
1003   if (loop->inner != NULL)
1004     return false;
1005
1006   /* If we must issue a mfence insn after using storent, check that there
1007      is a suitable place for it at each of the loop exits.  */
1008   if (FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1009     {
1010       VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1011       unsigned i;
1012       edge exit;
1013
1014       for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
1015         if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
1016             && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1017           ret = false;
1018
1019       VEC_free (edge, heap, exits);
1020     }
1021
1022   return ret;
1023 }
1024
1025 /* Marks nontemporal stores in LOOP.  GROUPS contains the description of memory
1026    references in the loop.  */
1027
1028 static void
1029 mark_nontemporal_stores (struct loop *loop, struct mem_ref_group *groups)
1030 {
1031   struct mem_ref *ref;
1032   bool any = false;
1033
1034   if (!may_use_storent_in_loop_p (loop))
1035     return;
1036
1037   for (; groups; groups = groups->next)
1038     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
1039       any |= mark_nontemporal_store (ref);
1040
1041   if (any && FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1042     emit_mfence_after_loop (loop);
1043 }
1044
1045 /* Determines whether we can profitably unroll LOOP FACTOR times, and if
1046    this is the case, fill in DESC by the description of number of
1047    iterations.  */
1048
1049 static bool
1050 should_unroll_loop_p (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
1051                       unsigned factor)
1052 {
1053   if (!can_unroll_loop_p (loop, factor, desc))
1054     return false;
1055
1056   /* We only consider loops without control flow for unrolling.  This is not
1057      a hard restriction -- tree_unroll_loop works with arbitrary loops
1058      as well; but the unrolling/prefetching is usually more profitable for
1059      loops consisting of a single basic block, and we want to limit the
1060      code growth.  */
1061   if (loop->num_nodes > 2)
1062     return false;
1063
1064   return true;
1065 }
1066
1067 /* Determine the coefficient by that unroll LOOP, from the information
1068    contained in the list of memory references REFS.  Description of
1069    umber of iterations of LOOP is stored to DESC.  NINSNS is the number of
1070    insns of the LOOP.  EST_NITER is the estimated number of iterations of
1071    the loop, or -1 if no estimate is available.  */
1072
1073 static unsigned
1074 determine_unroll_factor (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1075                          unsigned ninsns, struct tree_niter_desc *desc,
1076                          HOST_WIDE_INT est_niter)
1077 {
1078   unsigned upper_bound;
1079   unsigned nfactor, factor, mod_constraint;
1080   struct mem_ref_group *agp;
1081   struct mem_ref *ref;
1082
1083   /* First check whether the loop is not too large to unroll.  We ignore
1084      PARAM_MAX_UNROLL_TIMES, because for small loops, it prevented us
1085      from unrolling them enough to make exactly one cache line covered by each
1086      iteration.  Also, the goal of PARAM_MAX_UNROLL_TIMES is to prevent
1087      us from unrolling the loops too many times in cases where we only expect
1088      gains from better scheduling and decreasing loop overhead, which is not
1089      the case here.  */
1090   upper_bound = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS) / ninsns;
1091
1092   /* If we unrolled the loop more times than it iterates, the unrolled version
1093      of the loop would be never entered.  */
1094   if (est_niter >= 0 && est_niter < (HOST_WIDE_INT) upper_bound)
1095     upper_bound = est_niter;
1096
1097   if (upper_bound <= 1)
1098     return 1;
1099
1100   /* Choose the factor so that we may prefetch each cache just once,
1101      but bound the unrolling by UPPER_BOUND.  */
1102   factor = 1;
1103   for (agp = refs; agp; agp = agp->next)
1104     for (ref = agp->refs; ref; ref = ref->next)
1105       if (should_issue_prefetch_p (ref))
1106         {
1107           mod_constraint = ref->prefetch_mod;
1108           nfactor = least_common_multiple (mod_constraint, factor);
1109           if (nfactor <= upper_bound)
1110             factor = nfactor;
1111         }
1112
1113   if (!should_unroll_loop_p (loop, desc, factor))
1114     return 1;
1115
1116   return factor;
1117 }
1118
1119 /* Returns the total volume of the memory references REFS, taking into account
1120    reuses in the innermost loop and cache line size.  TODO -- we should also
1121    take into account reuses across the iterations of the loops in the loop
1122    nest.  */
1123
1124 static unsigned
1125 volume_of_references (struct mem_ref_group *refs)
1126 {
1127   unsigned volume = 0;
1128   struct mem_ref_group *gr;
1129   struct mem_ref *ref;
1130
1131   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1132     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1133       {
1134         /* Almost always reuses another value?  */
1135         if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
1136           continue;
1137
1138         /* If several iterations access the same cache line, use the size of
1139            the line divided by this number.  Otherwise, a cache line is
1140            accessed in each iteration.  TODO -- in the latter case, we should
1141            take the size of the reference into account, rounding it up on cache
1142            line size multiple.  */
1143         volume += L1_CACHE_LINE_SIZE / ref->prefetch_mod;
1144       }
1145   return volume;
1146 }
1147
1148 /* Returns the volume of memory references accessed across VEC iterations of
1149    loops, whose sizes are described in the LOOP_SIZES array.  N is the number
1150    of the loops in the nest (length of VEC and LOOP_SIZES vectors).  */
1151
1152 static unsigned
1153 volume_of_dist_vector (lambda_vector vec, unsigned *loop_sizes, unsigned n)
1154 {
1155   unsigned i;
1156
1157   for (i = 0; i < n; i++)
1158     if (vec[i] != 0)
1159       break;
1160
1161   if (i == n)
1162     return 0;
1163
1164   gcc_assert (vec[i] > 0);
1165
1166   /* We ignore the parts of the distance vector in subloops, since usually
1167      the numbers of iterations are much smaller.  */
1168   return loop_sizes[i] * vec[i];
1169 }
1170
1171 /* Add the steps of ACCESS_FN multiplied by STRIDE to the array STRIDE
1172    at the position corresponding to the loop of the step.  N is the depth
1173    of the considered loop nest, and, LOOP is its innermost loop.  */
1174
1175 static void
1176 add_subscript_strides (tree access_fn, unsigned stride,
1177                        HOST_WIDE_INT *strides, unsigned n, struct loop *loop)
1178 {
1179   struct loop *aloop;
1180   tree step;
1181   HOST_WIDE_INT astep;
1182   unsigned min_depth = loop_depth (loop) - n;
1183
1184   while (TREE_CODE (access_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
1185     {
1186       aloop = get_chrec_loop (access_fn);
1187       step = CHREC_RIGHT (access_fn);
1188       access_fn = CHREC_LEFT (access_fn);
1189
1190       if ((unsigned) loop_depth (aloop) <= min_depth)
1191         continue;
1192
1193       if (host_integerp (step, 0))
1194         astep = tree_low_cst (step, 0);
1195       else
1196         astep = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1197
1198       strides[n - 1 - loop_depth (loop) + loop_depth (aloop)] += astep * stride;
1199
1200     }
1201 }
1202
1203 /* Returns the volume of memory references accessed between two consecutive
1204    self-reuses of the reference DR.  We consider the subscripts of DR in N
1205    loops, and LOOP_SIZES contains the volumes of accesses in each of the
1206    loops.  LOOP is the innermost loop of the current loop nest.  */
1207
1208 static unsigned
1209 self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
1210                      struct loop *loop)
1211 {
1212   tree stride, access_fn;
1213   HOST_WIDE_INT *strides, astride;
1214   VEC (tree, heap) *access_fns;
1215   tree ref = DR_REF (dr);
1216   unsigned i, ret = ~0u;
1217
1218   /* In the following example:
1219
1220      for (i = 0; i < N; i++)
1221        for (j = 0; j < N; j++)
1222          use (a[j][i]);
1223      the same cache line is accessed each N steps (except if the change from
1224      i to i + 1 crosses the boundary of the cache line).  Thus, for self-reuse,
1225      we cannot rely purely on the results of the data dependence analysis.
1226
1227      Instead, we compute the stride of the reference in each loop, and consider
1228      the innermost loop in that the stride is less than cache size.  */
1229
1230   strides = XCNEWVEC (HOST_WIDE_INT, n);
1231   access_fns = DR_ACCESS_FNS (dr);
1232
1233   for (i = 0; VEC_iterate (tree, access_fns, i, access_fn); i++)
1234     {
1235       /* Keep track of the reference corresponding to the subscript, so that we
1236          know its stride.  */
1237       while (handled_component_p (ref) && TREE_CODE (ref) != ARRAY_REF)
1238         ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1239       
1240       if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1241         {
1242           stride = TYPE_SIZE_UNIT (TREE_TYPE (ref));
1243           if (host_integerp (stride, 1))
1244             astride = tree_low_cst (stride, 1);
1245           else
1246             astride = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1247
1248           ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1249         }
1250       else
1251         astride = 1;
1252
1253       add_subscript_strides (access_fn, astride, strides, n, loop);
1254     }
1255
1256   for (i = n; i-- > 0; )
1257     {
1258       unsigned HOST_WIDE_INT s;
1259
1260       s = strides[i] < 0 ?  -strides[i] : strides[i];
1261
1262       if (s < (unsigned) L1_CACHE_LINE_SIZE
1263           && (loop_sizes[i]
1264               > (unsigned) (L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)))
1265         {
1266           ret = loop_sizes[i];
1267           break;
1268         }
1269     }
1270
1271   free (strides);
1272   return ret;
1273 }
1274
1275 /* Determines the distance till the first reuse of each reference in REFS
1276    in the loop nest of LOOP.  NO_OTHER_REFS is true if there are no other
1277    memory references in the loop.  */
1278
1279 static void
1280 determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1281                            bool no_other_refs)
1282 {
1283   struct loop *nest, *aloop;
1284   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs = NULL;
1285   VEC (ddr_p, heap) *dependences = NULL;
1286   struct mem_ref_group *gr;
1287   struct mem_ref *ref, *refb;
1288   VEC (loop_p, heap) *vloops = NULL;
1289   unsigned *loop_data_size;
1290   unsigned i, j, n;
1291   unsigned volume, dist, adist;
1292   HOST_WIDE_INT vol;
1293   data_reference_p dr;
1294   ddr_p dep;
1295
1296   if (loop->inner)
1297     return;
1298
1299   /* Find the outermost loop of the loop nest of loop (we require that
1300      there are no sibling loops inside the nest).  */
1301   nest = loop;
1302   while (1)
1303     {
1304       aloop = loop_outer (nest);
1305
1306       if (aloop == current_loops->tree_root
1307           || aloop->inner->next)
1308         break;
1309
1310       nest = aloop;
1311     }
1312
1313   /* For each loop, determine the amount of data accessed in each iteration.
1314      We use this to estimate whether the reference is evicted from the
1315      cache before its reuse.  */
1316   find_loop_nest (nest, &vloops);
1317   n = VEC_length (loop_p, vloops);
1318   loop_data_size = XNEWVEC (unsigned, n);
1319   volume = volume_of_references (refs);
1320   i = n;
1321   while (i-- != 0)
1322     {
1323       loop_data_size[i] = volume;
1324       /* Bound the volume by the L2 cache size, since above this bound,
1325          all dependence distances are equivalent.  */
1326       if (volume > L2_CACHE_SIZE_BYTES)
1327         continue;
1328
1329       aloop = VEC_index (loop_p, vloops, i);
1330       vol = estimated_loop_iterations_int (aloop, false);
1331       if (vol < 0)
1332         vol = expected_loop_iterations (aloop);
1333       volume *= vol;
1334     }
1335
1336   /* Prepare the references in the form suitable for data dependence
1337      analysis.  We ignore unanalysable data references (the results
1338      are used just as a heuristics to estimate temporality of the
1339      references, hence we do not need to worry about correctness).  */
1340   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1341     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1342       {
1343         dr = create_data_ref (nest, ref->mem, ref->stmt, !ref->write_p);
1344
1345         if (dr)
1346           {
1347             ref->reuse_distance = volume;
1348             dr->aux = ref;
1349             VEC_safe_push (data_reference_p, heap, datarefs, dr);
1350           }
1351         else
1352           no_other_refs = false;
1353       }
1354
1355   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
1356     {
1357       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
1358       ref = dr->aux;
1359       if (ref->reuse_distance > dist)
1360         ref->reuse_distance = dist;
1361
1362       if (no_other_refs)
1363         ref->independent_p = true;
1364     }
1365
1366   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
1367
1368   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependences, i, dep); i++)
1369     {
1370       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
1371         continue;
1372
1373       ref = DDR_A (dep)->aux;
1374       refb = DDR_B (dep)->aux;
1375
1376       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_dont_know
1377           || DDR_NUM_DIST_VECTS (dep) == 0)
1378         {
1379           /* If the dependence cannot be analysed, assume that there might be
1380              a reuse.  */
1381           dist = 0;
1382       
1383           ref->independent_p = false;
1384           refb->independent_p = false;
1385         }
1386       else
1387         {
1388           /* The distance vectors are normalised to be always lexicographically
1389              positive, hence we cannot tell just from them whether DDR_A comes
1390              before DDR_B or vice versa.  However, it is not important,
1391              anyway -- if DDR_A is close to DDR_B, then it is either reused in
1392              DDR_B (and it is not nontemporal), or it reuses the value of DDR_B
1393              in cache (and marking it as nontemporal would not affect
1394              anything).  */
1395
1396           dist = volume;
1397           for (j = 0; j < DDR_NUM_DIST_VECTS (dep); j++)
1398             {
1399               adist = volume_of_dist_vector (DDR_DIST_VECT (dep, j),
1400                                              loop_data_size, n);
1401
1402               /* If this is a dependence in the innermost loop (i.e., the
1403                  distances in all superloops are zero) and it is not
1404                  the trivial self-dependence with distance zero, record that
1405                  the references are not completely independent.  */
1406               if (lambda_vector_zerop (DDR_DIST_VECT (dep, j), n - 1)
1407                   && (ref != refb
1408                       || DDR_DIST_VECT (dep, j)[n-1] != 0))
1409                 {
1410                   ref->independent_p = false;
1411                   refb->independent_p = false;
1412                 }
1413
1414               /* Ignore accesses closer than
1415                  L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
1416                  so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory
1417                  location is accessed several times in a single iteration of
1418                  the loop.  */
1419               if (adist < L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)
1420                 continue;
1421
1422               if (adist < dist)
1423                 dist = adist;
1424             }
1425         }
1426
1427       if (ref->reuse_distance > dist)
1428         ref->reuse_distance = dist;
1429       if (refb->reuse_distance > dist)
1430         refb->reuse_distance = dist;
1431     }
1432
1433   free_dependence_relations (dependences);
1434   free_data_refs (datarefs);
1435   free (loop_data_size);
1436
1437   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1438     {
1439       fprintf (dump_file, "Reuse distances:\n");
1440       for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1441         for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1442           fprintf (dump_file, " ref %p distance %u\n",
1443                    (void *) ref, ref->reuse_distance);
1444     }
1445 }
1446
1447 /* Issue prefetch instructions for array references in LOOP.  Returns
1448    true if the LOOP was unrolled.  */
1449
1450 static bool
1451 loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
1452 {
1453   struct mem_ref_group *refs;
1454   unsigned ahead, ninsns, time, unroll_factor;
1455   HOST_WIDE_INT est_niter;
1456   struct tree_niter_desc desc;
1457   bool unrolled = false, no_other_refs;
1458
1459   if (!maybe_hot_bb_p (loop->header))
1460     {
1461       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1462         fprintf (dump_file, "  ignored (cold area)\n");
1463       return false;
1464     }
1465
1466   /* Step 1: gather the memory references.  */
1467   refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs);
1468
1469   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
1470   prune_by_reuse (refs);
1471
1472   if (!anything_to_prefetch_p (refs))
1473     goto fail;
1474
1475   determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
1476
1477   /* Step 3: determine the ahead and unroll factor.  */
1478
1479   /* FIXME: the time should be weighted by the probabilities of the blocks in
1480      the loop body.  */
1481   time = tree_num_loop_insns (loop, &eni_time_weights);
1482   ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
1483   est_niter = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
1484
1485   /* The prefetches will run for AHEAD iterations of the original loop.  Unless
1486      the loop rolls at least AHEAD times, prefetching the references does not
1487      make sense.  */
1488   if (est_niter >= 0 && est_niter <= (HOST_WIDE_INT) ahead)
1489     {
1490       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1491         fprintf (dump_file,
1492                  "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
1493                  (int) est_niter);
1494       goto fail;
1495     }
1496
1497   mark_nontemporal_stores (loop, refs);
1498
1499   ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
1500   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
1501                                            est_niter);
1502   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1503     fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d\n", ahead, unroll_factor);
1504
1505   /* Step 4: what to prefetch?  */
1506   if (!schedule_prefetches (refs, unroll_factor, ahead))
1507     goto fail;
1508
1509   /* Step 5: unroll the loop.  TODO -- peeling of first and last few
1510      iterations so that we do not issue superfluous prefetches.  */
1511   if (unroll_factor != 1)
1512     {
1513       tree_unroll_loop (loop, unroll_factor,
1514                         single_dom_exit (loop), &desc);
1515       unrolled = true;
1516     }
1517
1518   /* Step 6: issue the prefetches.  */
1519   issue_prefetches (refs, unroll_factor, ahead);
1520
1521 fail:
1522   release_mem_refs (refs);
1523   return unrolled;
1524 }
1525
1526 /* Issue prefetch instructions for array references in loops.  */
1527
1528 unsigned int
1529 tree_ssa_prefetch_arrays (void)
1530 {
1531   loop_iterator li;
1532   struct loop *loop;
1533   bool unrolled = false;
1534   int todo_flags = 0;
1535
1536   if (!HAVE_prefetch
1537       /* It is possible to ask compiler for say -mtune=i486 -march=pentium4.
1538          -mtune=i486 causes us having PREFETCH_BLOCK 0, since this is part
1539          of processor costs and i486 does not have prefetch, but
1540          -march=pentium4 causes HAVE_prefetch to be true.  Ugh.  */
1541       || PREFETCH_BLOCK == 0)
1542     return 0;
1543
1544   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1545     {
1546       fprintf (dump_file, "Prefetching parameters:\n");
1547       fprintf (dump_file, "    simultaneous prefetches: %d\n",
1548                SIMULTANEOUS_PREFETCHES);
1549       fprintf (dump_file, "    prefetch latency: %d\n", PREFETCH_LATENCY);
1550       fprintf (dump_file, "    prefetch block size: %d\n", PREFETCH_BLOCK);
1551       fprintf (dump_file, "    L1 cache size: %d lines, %d bytes\n",
1552                L1_CACHE_SIZE, L1_CACHE_SIZE_BYTES);
1553       fprintf (dump_file, "    L1 cache line size: %d\n", L1_CACHE_LINE_SIZE);
1554       fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d bytes\n", L2_CACHE_SIZE_BYTES);
1555       fprintf (dump_file, "\n");
1556     }
1557
1558   initialize_original_copy_tables ();
1559
1560   if (!built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH])
1561     {
1562       tree type = build_function_type (void_type_node,
1563                                        tree_cons (NULL_TREE,
1564                                                   const_ptr_type_node,
1565                                                   NULL_TREE));
1566       tree decl = add_builtin_function ("__builtin_prefetch", type,
1567                                         BUILT_IN_PREFETCH, BUILT_IN_NORMAL,
1568                                         NULL, NULL_TREE);
1569       DECL_IS_NOVOPS (decl) = true;
1570       built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH] = decl;
1571     }
1572
1573   /* We assume that size of cache line is a power of two, so verify this
1574      here.  */
1575   gcc_assert ((PREFETCH_BLOCK & (PREFETCH_BLOCK - 1)) == 0);
1576
1577   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1578     {
1579       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1580         fprintf (dump_file, "Processing loop %d:\n", loop->num);
1581
1582       unrolled |= loop_prefetch_arrays (loop);
1583
1584       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1585         fprintf (dump_file, "\n\n");
1586     }
1587
1588   if (unrolled)
1589     {
1590       scev_reset ();
1591       todo_flags |= TODO_cleanup_cfg;
1592     }
1593
1594   free_original_copy_tables ();
1595   return todo_flags;
1596 }