OSDN Git Service

* fixed-value.h: New file.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
1 /* Array prefetching.
2    Copyright (C) 2005, 2007 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "tm.h"
24 #include "tree.h"
25 #include "rtl.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "hard-reg-set.h"
28 #include "basic-block.h"
29 #include "output.h"
30 #include "diagnostic.h"
31 #include "tree-flow.h"
32 #include "tree-dump.h"
33 #include "timevar.h"
34 #include "cfgloop.h"
35 #include "varray.h"
36 #include "expr.h"
37 #include "tree-pass.h"
38 #include "ggc.h"
39 #include "insn-config.h"
40 #include "recog.h"
41 #include "hashtab.h"
42 #include "tree-chrec.h"
43 #include "tree-scalar-evolution.h"
44 #include "toplev.h"
45 #include "params.h"
46 #include "langhooks.h"
47 #include "tree-inline.h"
48 #include "tree-data-ref.h"
49 #include "optabs.h"
50
51 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
52    accesses to arrays in loops.  It processes loops sequentially and:
53
54    1) Gathers all memory references in the single loop.
55    2) For each of the references it decides when it is profitable to prefetch
56       it.  To do it, we evaluate the reuse among the accesses, and determines
57       two values: PREFETCH_BEFORE (meaning that it only makes sense to do
58       prefetching in the first PREFETCH_BEFORE iterations of the loop) and
59       PREFETCH_MOD (meaning that it only makes sense to prefetch in the
60       iterations of the loop that are zero modulo PREFETCH_MOD).  For example
61       (assuming cache line size is 64 bytes, char has size 1 byte and there
62       is no hardware sequential prefetch):
63
64       char *a;
65       for (i = 0; i < max; i++)
66         {
67           a[255] = ...;         (0)
68           a[i] = ...;           (1)
69           a[i + 64] = ...;      (2)
70           a[16*i] = ...;        (3)
71           a[187*i] = ...;       (4)
72           a[187*i + 50] = ...;  (5)
73         }
74
75        (0) obviously has PREFETCH_BEFORE 1
76        (1) has PREFETCH_BEFORE 64, since (2) accesses the same memory
77            location 64 iterations before it, and PREFETCH_MOD 64 (since
78            it hits the same cache line otherwise).
79        (2) has PREFETCH_MOD 64
80        (3) has PREFETCH_MOD 4
81        (4) has PREFETCH_MOD 1.  We do not set PREFETCH_BEFORE here, since
82            the cache line accessed by (4) is the same with probability only
83            7/32.
84        (5) has PREFETCH_MOD 1 as well.
85
86       Additionally, we use data dependence analysis to determine for each
87       reference the distance till the first reuse; this information is used
88       to determine the temporality of the issued prefetch instruction.
89
90    3) We determine how much ahead we need to prefetch.  The number of
91       iterations needed is time to fetch / time spent in one iteration of
92       the loop.  The problem is that we do not know either of these values,
93       so we just make a heuristic guess based on a magic (possibly)
94       target-specific constant and size of the loop.
95
96    4) Determine which of the references we prefetch.  We take into account
97       that there is a maximum number of simultaneous prefetches (provided
98       by machine description).  We prefetch as many prefetches as possible
99       while still within this bound (starting with those with lowest
100       prefetch_mod, since they are responsible for most of the cache
101       misses).
102       
103    5) We unroll and peel loops so that we are able to satisfy PREFETCH_MOD
104       and PREFETCH_BEFORE requirements (within some bounds), and to avoid
105       prefetching nonaccessed memory.
106       TODO -- actually implement peeling.
107       
108    6) We actually emit the prefetch instructions.  ??? Perhaps emit the
109       prefetch instructions with guards in cases where 5) was not sufficient
110       to satisfy the constraints?
111
112    Some other TODO:
113       -- write and use more general reuse analysis (that could be also used
114          in other cache aimed loop optimizations)
115       -- make it behave sanely together with the prefetches given by user
116          (now we just ignore them; at the very least we should avoid
117          optimizing loops in that user put his own prefetches)
118       -- we assume cache line size alignment of arrays; this could be
119          improved.  */
120
121 /* Magic constants follow.  These should be replaced by machine specific
122    numbers.  */
123
124 /* True if write can be prefetched by a read prefetch.  */
125
126 #ifndef WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
127 #define WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH 1
128 #endif
129
130 /* True if read can be prefetched by a write prefetch. */
131
132 #ifndef READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
133 #define READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH 0
134 #endif
135
136 /* The size of the block loaded by a single prefetch.  Usually, this is
137    the same as cache line size (at the moment, we only consider one level
138    of cache hierarchy).  */
139
140 #ifndef PREFETCH_BLOCK
141 #define PREFETCH_BLOCK L1_CACHE_LINE_SIZE
142 #endif
143
144 /* Do we have a forward hardware sequential prefetching?  */
145
146 #ifndef HAVE_FORWARD_PREFETCH
147 #define HAVE_FORWARD_PREFETCH 0
148 #endif
149
150 /* Do we have a backward hardware sequential prefetching?  */
151
152 #ifndef HAVE_BACKWARD_PREFETCH
153 #define HAVE_BACKWARD_PREFETCH 0
154 #endif
155
156 /* In some cases we are only able to determine that there is a certain
157    probability that the two accesses hit the same cache line.  In this
158    case, we issue the prefetches for both of them if this probability
159    is less then (1000 - ACCEPTABLE_MISS_RATE) promile.  */
160
161 #ifndef ACCEPTABLE_MISS_RATE
162 #define ACCEPTABLE_MISS_RATE 50
163 #endif
164
165 #ifndef HAVE_prefetch
166 #define HAVE_prefetch 0
167 #endif
168
169 #define L1_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L1_CACHE_SIZE * 1024))
170 #define L2_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L2_CACHE_SIZE * 1024))
171
172 /* We consider a memory access nontemporal if it is not reused sooner than
173    after L2_CACHE_SIZE_BYTES of memory are accessed.  However, we ignore
174    accesses closer than L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
175    so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory location
176    is accessed several times in a single iteration of the loop.  */
177 #define NONTEMPORAL_FRACTION 16
178
179 /* In case we have to emit a memory fence instruction after the loop that
180    uses nontemporal stores, this defines the builtin to use.  */
181
182 #ifndef FENCE_FOLLOWING_MOVNT
183 #define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
184 #endif
185
186 /* The group of references between that reuse may occur.  */
187
188 struct mem_ref_group
189 {
190   tree base;                    /* Base of the reference.  */
191   HOST_WIDE_INT step;           /* Step of the reference.  */
192   struct mem_ref *refs;         /* References in the group.  */
193   struct mem_ref_group *next;   /* Next group of references.  */
194 };
195
196 /* Assigned to PREFETCH_BEFORE when all iterations are to be prefetched.  */
197
198 #define PREFETCH_ALL            (~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0)
199
200 /* The memory reference.  */
201
202 struct mem_ref
203 {
204   tree stmt;                    /* Statement in that the reference appears.  */
205   tree mem;                     /* The reference.  */
206   HOST_WIDE_INT delta;          /* Constant offset of the reference.  */
207   struct mem_ref_group *group;  /* The group of references it belongs to.  */
208   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_mod;
209                                 /* Prefetch only each PREFETCH_MOD-th
210                                    iteration.  */
211   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before;
212                                 /* Prefetch only first PREFETCH_BEFORE
213                                    iterations.  */
214   unsigned reuse_distance;      /* The amount of data accessed before the first
215                                    reuse of this value.  */
216   struct mem_ref *next;         /* The next reference in the group.  */
217   unsigned write_p : 1;         /* Is it a write?  */
218   unsigned independent_p : 1;   /* True if the reference is independent on
219                                    all other references inside the loop.  */
220   unsigned issue_prefetch_p : 1;        /* Should we really issue the prefetch?  */
221   unsigned storent_p : 1;       /* True if we changed the store to a
222                                    nontemporal one.  */
223 };
224
225 /* Dumps information about reference REF to FILE.  */
226
227 static void
228 dump_mem_ref (FILE *file, struct mem_ref *ref)
229 {
230   fprintf (file, "Reference %p:\n", (void *) ref);
231
232   fprintf (file, "  group %p (base ", (void *) ref->group);
233   print_generic_expr (file, ref->group->base, TDF_SLIM);
234   fprintf (file, ", step ");
235   fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->group->step);
236   fprintf (file, ")\n");
237
238   fprintf (file, "  delta ");
239   fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->delta);
240   fprintf (file, "\n");
241
242   fprintf (file, "  %s\n", ref->write_p ? "write" : "read");
243
244   fprintf (file, "\n");
245 }
246
247 /* Finds a group with BASE and STEP in GROUPS, or creates one if it does not
248    exist.  */
249
250 static struct mem_ref_group *
251 find_or_create_group (struct mem_ref_group **groups, tree base,
252                       HOST_WIDE_INT step)
253 {
254   struct mem_ref_group *group;
255
256   for (; *groups; groups = &(*groups)->next)
257     {
258       if ((*groups)->step == step
259           && operand_equal_p ((*groups)->base, base, 0))
260         return *groups;
261
262       /* Keep the list of groups sorted by decreasing step.  */
263       if ((*groups)->step < step)
264         break;
265     }
266
267   group = XNEW (struct mem_ref_group);
268   group->base = base;
269   group->step = step;
270   group->refs = NULL;
271   group->next = *groups;
272   *groups = group;
273
274   return group;
275 }
276
277 /* Records a memory reference MEM in GROUP with offset DELTA and write status
278    WRITE_P.  The reference occurs in statement STMT.  */
279
280 static void
281 record_ref (struct mem_ref_group *group, tree stmt, tree mem,
282             HOST_WIDE_INT delta, bool write_p)
283 {
284   struct mem_ref **aref;
285
286   /* Do not record the same address twice.  */
287   for (aref = &group->refs; *aref; aref = &(*aref)->next)
288     {
289       /* It does not have to be possible for write reference to reuse the read
290          prefetch, or vice versa.  */
291       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
292           && write_p
293           && !(*aref)->write_p)
294         continue;
295       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
296           && !write_p
297           && (*aref)->write_p)
298         continue;
299
300       if ((*aref)->delta == delta)
301         return;
302     }
303
304   (*aref) = XNEW (struct mem_ref);
305   (*aref)->stmt = stmt;
306   (*aref)->mem = mem;
307   (*aref)->delta = delta;
308   (*aref)->write_p = write_p;
309   (*aref)->prefetch_before = PREFETCH_ALL;
310   (*aref)->prefetch_mod = 1;
311   (*aref)->reuse_distance = 0;
312   (*aref)->issue_prefetch_p = false;
313   (*aref)->group = group;
314   (*aref)->next = NULL;
315   (*aref)->independent_p = false;
316   (*aref)->storent_p = false;
317
318   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
319     dump_mem_ref (dump_file, *aref);
320 }
321
322 /* Release memory references in GROUPS.  */
323
324 static void
325 release_mem_refs (struct mem_ref_group *groups)
326 {
327   struct mem_ref_group *next_g;
328   struct mem_ref *ref, *next_r;
329
330   for (; groups; groups = next_g)
331     {
332       next_g = groups->next;
333       for (ref = groups->refs; ref; ref = next_r)
334         {
335           next_r = ref->next;
336           free (ref);
337         }
338       free (groups);
339     }
340 }
341
342 /* A structure used to pass arguments to idx_analyze_ref.  */
343
344 struct ar_data
345 {
346   struct loop *loop;                    /* Loop of the reference.  */
347   tree stmt;                            /* Statement of the reference.  */
348   HOST_WIDE_INT *step;                  /* Step of the memory reference.  */
349   HOST_WIDE_INT *delta;                 /* Offset of the memory reference.  */
350 };
351
352 /* Analyzes a single INDEX of a memory reference to obtain information
353    described at analyze_ref.  Callback for for_each_index.  */
354
355 static bool
356 idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
357 {
358   struct ar_data *ar_data = (struct ar_data *) data;
359   tree ibase, step, stepsize;
360   HOST_WIDE_INT istep, idelta = 0, imult = 1;
361   affine_iv iv;
362
363   if (TREE_CODE (base) == MISALIGNED_INDIRECT_REF
364       || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
365     return false;
366
367   if (!simple_iv (ar_data->loop, ar_data->stmt, *index, &iv, false))
368     return false;
369   ibase = iv.base;
370   step = iv.step;
371
372   if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
373     return false;
374   istep = int_cst_value (step);
375
376   if (TREE_CODE (ibase) == POINTER_PLUS_EXPR
377       && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (ibase, 1)))
378     {
379       idelta = int_cst_value (TREE_OPERAND (ibase, 1));
380       ibase = TREE_OPERAND (ibase, 0);
381     }
382   if (cst_and_fits_in_hwi (ibase))
383     {
384       idelta += int_cst_value (ibase);
385       ibase = build_int_cst (TREE_TYPE (ibase), 0);
386     }
387
388   if (TREE_CODE (base) == ARRAY_REF)
389     {
390       stepsize = array_ref_element_size (base);
391       if (!cst_and_fits_in_hwi (stepsize))
392         return false;
393       imult = int_cst_value (stepsize);
394
395       istep *= imult;
396       idelta *= imult;
397     }
398
399   *ar_data->step += istep;
400   *ar_data->delta += idelta;
401   *index = ibase;
402
403   return true;
404 }
405
406 /* Tries to express REF_P in shape &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and
407    STEP are integer constants and iter is number of iterations of LOOP.  The
408    reference occurs in statement STMT.  Strips nonaddressable component
409    references from REF_P.  */
410
411 static bool
412 analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
413              HOST_WIDE_INT *step, HOST_WIDE_INT *delta,
414              tree stmt)
415 {
416   struct ar_data ar_data;
417   tree off;
418   HOST_WIDE_INT bit_offset;
419   tree ref = *ref_p;
420
421   *step = 0;
422   *delta = 0;
423
424   /* First strip off the component references.  Ignore bitfields.  */
425   if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF
426       && DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (ref, 1)))
427     ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
428
429   *ref_p = ref;
430
431   for (; TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF; ref = TREE_OPERAND (ref, 0))
432     {
433       off = DECL_FIELD_BIT_OFFSET (TREE_OPERAND (ref, 1));
434       bit_offset = TREE_INT_CST_LOW (off);
435       gcc_assert (bit_offset % BITS_PER_UNIT == 0);
436       
437       *delta += bit_offset / BITS_PER_UNIT;
438     }
439
440   *base = unshare_expr (ref);
441   ar_data.loop = loop;
442   ar_data.stmt = stmt;
443   ar_data.step = step;
444   ar_data.delta = delta;
445   return for_each_index (base, idx_analyze_ref, &ar_data);
446 }
447
448 /* Record a memory reference REF to the list REFS.  The reference occurs in
449    LOOP in statement STMT and it is write if WRITE_P.  Returns true if the
450    reference was recorded, false otherwise.  */
451
452 static bool
453 gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
454                               tree ref, bool write_p, tree stmt)
455 {
456   tree base;
457   HOST_WIDE_INT step, delta;
458   struct mem_ref_group *agrp;
459
460   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
461     return false;
462
463   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
464      are integer constants.  */
465   agrp = find_or_create_group (refs, base, step);
466   record_ref (agrp, stmt, ref, delta, write_p);
467
468   return true;
469 }
470
471 /* Record the suitable memory references in LOOP.  NO_OTHER_REFS is set to
472    true if there are no other memory references inside the loop.  */
473
474 static struct mem_ref_group *
475 gather_memory_references (struct loop *loop, bool *no_other_refs)
476 {
477   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
478   basic_block bb;
479   unsigned i;
480   block_stmt_iterator bsi;
481   tree stmt, lhs, rhs, call;
482   struct mem_ref_group *refs = NULL;
483
484   *no_other_refs = true;
485
486   /* Scan the loop body in order, so that the former references precede the
487      later ones.  */
488   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
489     {
490       bb = body[i];
491       if (bb->loop_father != loop)
492         continue;
493
494       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
495         {
496           stmt = bsi_stmt (bsi);
497           call = get_call_expr_in (stmt);
498           if (call && !(call_expr_flags (call) & ECF_CONST))
499             *no_other_refs = false;
500
501           if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
502             {
503               if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
504                 *no_other_refs = false;
505               continue;
506             }
507
508           lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
509           rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
510
511           if (REFERENCE_CLASS_P (rhs))
512             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
513                                                             rhs, false, stmt);
514           if (REFERENCE_CLASS_P (lhs))
515             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
516                                                             lhs, true, stmt);
517         }
518     }
519   free (body);
520
521   return refs;
522 }
523
524 /* Prune the prefetch candidate REF using the self-reuse.  */
525
526 static void
527 prune_ref_by_self_reuse (struct mem_ref *ref)
528 {
529   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
530   bool backward = step < 0;
531
532   if (step == 0)
533     {
534       /* Prefetch references to invariant address just once.  */
535       ref->prefetch_before = 1;
536       return;
537     }
538
539   if (backward)
540     step = -step;
541
542   if (step > PREFETCH_BLOCK)
543     return;
544
545   if ((backward && HAVE_BACKWARD_PREFETCH)
546       || (!backward && HAVE_FORWARD_PREFETCH))
547     {
548       ref->prefetch_before = 1;
549       return;
550     }
551
552   ref->prefetch_mod = PREFETCH_BLOCK / step;
553 }
554
555 /* Divides X by BY, rounding down.  */
556
557 static HOST_WIDE_INT
558 ddown (HOST_WIDE_INT x, unsigned HOST_WIDE_INT by)
559 {
560   gcc_assert (by > 0);
561
562   if (x >= 0)
563     return x / by;
564   else
565     return (x + by - 1) / by;
566 }
567
568 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
569    If BY_IS_BEFORE is true, BY is before REF in the loop.  */
570
571 static void
572 prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
573                           bool by_is_before)
574 {
575   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
576   bool backward = step < 0;
577   HOST_WIDE_INT delta_r = ref->delta, delta_b = by->delta;
578   HOST_WIDE_INT delta = delta_b - delta_r;
579   HOST_WIDE_INT hit_from;
580   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before, prefetch_block;
581
582   if (delta == 0)
583     {
584       /* If the references has the same address, only prefetch the
585          former.  */
586       if (by_is_before)
587         ref->prefetch_before = 0;
588       
589       return;
590     }
591
592   if (!step)
593     {
594       /* If the reference addresses are invariant and fall into the
595          same cache line, prefetch just the first one.  */
596       if (!by_is_before)
597         return;
598
599       if (ddown (ref->delta, PREFETCH_BLOCK)
600           != ddown (by->delta, PREFETCH_BLOCK))
601         return;
602
603       ref->prefetch_before = 0;
604       return;
605     }
606
607   /* Only prune the reference that is behind in the array.  */
608   if (backward)
609     {
610       if (delta > 0)
611         return;
612
613       /* Transform the data so that we may assume that the accesses
614          are forward.  */
615       delta = - delta;
616       step = -step;
617       delta_r = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_r;
618       delta_b = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_b;
619     }
620   else
621     {
622       if (delta < 0)
623         return;
624     }
625
626   /* Check whether the two references are likely to hit the same cache
627      line, and how distant the iterations in that it occurs are from
628      each other.  */
629
630   if (step <= PREFETCH_BLOCK)
631     {
632       /* The accesses are sure to meet.  Let us check when.  */
633       hit_from = ddown (delta_b, PREFETCH_BLOCK) * PREFETCH_BLOCK;
634       prefetch_before = (hit_from - delta_r + step - 1) / step;
635
636       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
637         ref->prefetch_before = prefetch_before;
638
639       return;
640     }
641
642   /* A more complicated case.  First let us ensure that size of cache line
643      and step are coprime (here we assume that PREFETCH_BLOCK is a power
644      of two.  */
645   prefetch_block = PREFETCH_BLOCK;
646   while ((step & 1) == 0
647          && prefetch_block > 1)
648     {
649       step >>= 1;
650       prefetch_block >>= 1;
651       delta >>= 1;
652     }
653
654   /* Now step > prefetch_block, and step and prefetch_block are coprime.
655      Determine the probability that the accesses hit the same cache line.  */
656
657   prefetch_before = delta / step;
658   delta %= step;
659   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
660       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
661     {
662       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
663         ref->prefetch_before = prefetch_before;
664
665       return;
666     }
667
668   /* Try also the following iteration.  */
669   prefetch_before++;
670   delta = step - delta;
671   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
672       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
673     {
674       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
675         ref->prefetch_before = prefetch_before;
676
677       return;
678     }
679
680   /* The ref probably does not reuse by.  */
681   return;
682 }
683
684 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuses with other references
685    in REFS.  */
686
687 static void
688 prune_ref_by_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *refs)
689 {
690   struct mem_ref *prune_by;
691   bool before = true;
692
693   prune_ref_by_self_reuse (ref);
694
695   for (prune_by = refs; prune_by; prune_by = prune_by->next)
696     {
697       if (prune_by == ref)
698         {
699           before = false;
700           continue;
701         }
702
703       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
704           && ref->write_p
705           && !prune_by->write_p)
706         continue;
707       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
708           && !ref->write_p
709           && prune_by->write_p)
710         continue;
711
712       prune_ref_by_group_reuse (ref, prune_by, before);
713     }
714 }
715
716 /* Prune the prefetch candidates in GROUP using the reuse analysis.  */
717
718 static void
719 prune_group_by_reuse (struct mem_ref_group *group)
720 {
721   struct mem_ref *ref_pruned;
722
723   for (ref_pruned = group->refs; ref_pruned; ref_pruned = ref_pruned->next)
724     {
725       prune_ref_by_reuse (ref_pruned, group->refs);
726
727       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
728         {
729           fprintf (dump_file, "Reference %p:", (void *) ref_pruned);
730
731           if (ref_pruned->prefetch_before == PREFETCH_ALL
732               && ref_pruned->prefetch_mod == 1)
733             fprintf (dump_file, " no restrictions");
734           else if (ref_pruned->prefetch_before == 0)
735             fprintf (dump_file, " do not prefetch");
736           else if (ref_pruned->prefetch_before <= ref_pruned->prefetch_mod)
737             fprintf (dump_file, " prefetch once");
738           else
739             {
740               if (ref_pruned->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
741                 {
742                   fprintf (dump_file, " prefetch before ");
743                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
744                            ref_pruned->prefetch_before);
745                 }
746               if (ref_pruned->prefetch_mod != 1)
747                 {
748                   fprintf (dump_file, " prefetch mod ");
749                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
750                            ref_pruned->prefetch_mod);
751                 }
752             }
753           fprintf (dump_file, "\n");
754         }
755     }
756 }
757
758 /* Prune the list of prefetch candidates GROUPS using the reuse analysis.  */
759
760 static void
761 prune_by_reuse (struct mem_ref_group *groups)
762 {
763   for (; groups; groups = groups->next)
764     prune_group_by_reuse (groups);
765 }
766
767 /* Returns true if we should issue prefetch for REF.  */
768
769 static bool
770 should_issue_prefetch_p (struct mem_ref *ref)
771 {
772   /* For now do not issue prefetches for only first few of the
773      iterations.  */
774   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
775     return false;
776
777   /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
778   if (ref->storent_p)
779     return false;
780
781   return true;
782 }
783
784 /* Decide which of the prefetch candidates in GROUPS to prefetch.
785    AHEAD is the number of iterations to prefetch ahead (which corresponds
786    to the number of simultaneous instances of one prefetch running at a
787    time).  UNROLL_FACTOR is the factor by that the loop is going to be
788    unrolled.  Returns true if there is anything to prefetch.  */
789
790 static bool
791 schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
792                      unsigned ahead)
793 {
794   unsigned remaining_prefetch_slots, n_prefetches, prefetch_slots;
795   unsigned slots_per_prefetch;
796   struct mem_ref *ref;
797   bool any = false;
798
799   /* At most SIMULTANEOUS_PREFETCHES should be running at the same time.  */
800   remaining_prefetch_slots = SIMULTANEOUS_PREFETCHES;
801
802   /* The prefetch will run for AHEAD iterations of the original loop, i.e.,
803      AHEAD / UNROLL_FACTOR iterations of the unrolled loop.  In each iteration,
804      it will need a prefetch slot.  */
805   slots_per_prefetch = (ahead + unroll_factor / 2) / unroll_factor;
806   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
807     fprintf (dump_file, "Each prefetch instruction takes %u prefetch slots.\n",
808              slots_per_prefetch);
809
810   /* For now we just take memory references one by one and issue
811      prefetches for as many as possible.  The groups are sorted
812      starting with the largest step, since the references with
813      large step are more likely to cause many cache misses.  */
814
815   for (; groups; groups = groups->next)
816     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
817       {
818         if (!should_issue_prefetch_p (ref))
819           continue;
820
821         /* If we need to prefetch the reference each PREFETCH_MOD iterations,
822            and we unroll the loop UNROLL_FACTOR times, we need to insert
823            ceil (UNROLL_FACTOR / PREFETCH_MOD) instructions in each
824            iteration.  */
825         n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
826                         / ref->prefetch_mod);
827         prefetch_slots = n_prefetches * slots_per_prefetch;
828
829         /* If more than half of the prefetches would be lost anyway, do not
830            issue the prefetch.  */
831         if (2 * remaining_prefetch_slots < prefetch_slots)
832           continue;
833
834         ref->issue_prefetch_p = true;
835
836         if (remaining_prefetch_slots <= prefetch_slots)
837           return true;
838         remaining_prefetch_slots -= prefetch_slots;
839         any = true;
840       }
841
842   return any;
843 }
844
845 /* Determine whether there is any reference suitable for prefetching
846    in GROUPS.  */
847
848 static bool
849 anything_to_prefetch_p (struct mem_ref_group *groups)
850 {
851   struct mem_ref *ref;
852
853   for (; groups; groups = groups->next)
854     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
855       if (should_issue_prefetch_p (ref))
856         return true;
857
858   return false;
859 }
860
861 /* Issue prefetches for the reference REF into loop as decided before.
862    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR
863    is the factor by which LOOP was unrolled.  */
864
865 static void
866 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
867 {
868   HOST_WIDE_INT delta;
869   tree addr, addr_base, prefetch, write_p, local;
870   block_stmt_iterator bsi;
871   unsigned n_prefetches, ap;
872   bool nontemporal = ref->reuse_distance >= L2_CACHE_SIZE_BYTES;
873
874   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
875     fprintf (dump_file, "Issued%s prefetch for %p.\n",
876              nontemporal ? " nontemporal" : "",
877              (void *) ref);
878
879   bsi = bsi_for_stmt (ref->stmt);
880
881   n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
882                   / ref->prefetch_mod);
883   addr_base = build_fold_addr_expr_with_type (ref->mem, ptr_type_node);
884   addr_base = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
885                                         true, NULL, true, BSI_SAME_STMT);
886   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
887   local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
888
889   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
890     {
891       /* Determine the address to prefetch.  */
892       delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
893       addr = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, ptr_type_node,
894                           addr_base, size_int (delta));
895       addr = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
896                                        true, BSI_SAME_STMT);
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 unanalyzable 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 analyzed, 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 normalized 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 kB\n",
1552                L1_CACHE_SIZE_BYTES / L1_CACHE_LINE_SIZE, L1_CACHE_SIZE);
1553       fprintf (dump_file, "    L1 cache line size: %d\n", L1_CACHE_LINE_SIZE);
1554       fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d kB\n", L2_CACHE_SIZE);
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 }