OSDN Git Service

Daily bump.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
1 /* Array prefetching.
2    Copyright (C) 2005, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
3    
4 This file is part of GCC.
5    
6 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it
7 under the terms of the GNU General Public License as published by the
8 Free Software Foundation; either version 3, or (at your option) any
9 later version.
10    
11 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
12 ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
13 FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
14 for more details.
15    
16 You should have received a copy of the GNU General Public License
17 along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
18 <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
19
20 #include "config.h"
21 #include "system.h"
22 #include "coretypes.h"
23 #include "tm.h"
24 #include "tree.h"
25 #include "rtl.h"
26 #include "tm_p.h"
27 #include "hard-reg-set.h"
28 #include "basic-block.h"
29 #include "output.h"
30 #include "diagnostic.h"
31 #include "tree-flow.h"
32 #include "tree-dump.h"
33 #include "timevar.h"
34 #include "cfgloop.h"
35 #include "varray.h"
36 #include "expr.h"
37 #include "tree-pass.h"
38 #include "ggc.h"
39 #include "insn-config.h"
40 #include "recog.h"
41 #include "hashtab.h"
42 #include "tree-chrec.h"
43 #include "tree-scalar-evolution.h"
44 #include "toplev.h"
45 #include "params.h"
46 #include "langhooks.h"
47 #include "tree-inline.h"
48 #include "tree-data-ref.h"
49 #include "optabs.h"
50
51 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
52    accesses to arrays in loops.  It processes loops sequentially and:
53
54    1) Gathers all memory references in the single loop.
55    2) For each of the references it decides when it is profitable to prefetch
56       it.  To do it, we evaluate the reuse among the accesses, and determines
57       two values: PREFETCH_BEFORE (meaning that it only makes sense to do
58       prefetching in the first PREFETCH_BEFORE iterations of the loop) and
59       PREFETCH_MOD (meaning that it only makes sense to prefetch in the
60       iterations of the loop that are zero modulo PREFETCH_MOD).  For example
61       (assuming cache line size is 64 bytes, char has size 1 byte and there
62       is no hardware sequential prefetch):
63
64       char *a;
65       for (i = 0; i < max; i++)
66         {
67           a[255] = ...;         (0)
68           a[i] = ...;           (1)
69           a[i + 64] = ...;      (2)
70           a[16*i] = ...;        (3)
71           a[187*i] = ...;       (4)
72           a[187*i + 50] = ...;  (5)
73         }
74
75        (0) obviously has PREFETCH_BEFORE 1
76        (1) has PREFETCH_BEFORE 64, since (2) accesses the same memory
77            location 64 iterations before it, and PREFETCH_MOD 64 (since
78            it hits the same cache line otherwise).
79        (2) has PREFETCH_MOD 64
80        (3) has PREFETCH_MOD 4
81        (4) has PREFETCH_MOD 1.  We do not set PREFETCH_BEFORE here, since
82            the cache line accessed by (4) is the same with probability only
83            7/32.
84        (5) has PREFETCH_MOD 1 as well.
85
86       Additionally, we use data dependence analysis to determine for each
87       reference the distance till the first reuse; this information is used
88       to determine the temporality of the issued prefetch instruction.
89
90    3) We determine how much ahead we need to prefetch.  The number of
91       iterations needed is time to fetch / time spent in one iteration of
92       the loop.  The problem is that we do not know either of these values,
93       so we just make a heuristic guess based on a magic (possibly)
94       target-specific constant and size of the loop.
95
96    4) Determine which of the references we prefetch.  We take into account
97       that there is a maximum number of simultaneous prefetches (provided
98       by machine description).  We prefetch as many prefetches as possible
99       while still within this bound (starting with those with lowest
100       prefetch_mod, since they are responsible for most of the cache
101       misses).
102       
103    5) We unroll and peel loops so that we are able to satisfy PREFETCH_MOD
104       and PREFETCH_BEFORE requirements (within some bounds), and to avoid
105       prefetching nonaccessed memory.
106       TODO -- actually implement peeling.
107       
108    6) We actually emit the prefetch instructions.  ??? Perhaps emit the
109       prefetch instructions with guards in cases where 5) was not sufficient
110       to satisfy the constraints?
111
112    Some other TODO:
113       -- write and use more general reuse analysis (that could be also used
114          in other cache aimed loop optimizations)
115       -- make it behave sanely together with the prefetches given by user
116          (now we just ignore them; at the very least we should avoid
117          optimizing loops in that user put his own prefetches)
118       -- we assume cache line size alignment of arrays; this could be
119          improved.  */
120
121 /* Magic constants follow.  These should be replaced by machine specific
122    numbers.  */
123
124 /* True if write can be prefetched by a read prefetch.  */
125
126 #ifndef WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
127 #define WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH 1
128 #endif
129
130 /* True if read can be prefetched by a write prefetch. */
131
132 #ifndef READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
133 #define READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH 0
134 #endif
135
136 /* The size of the block loaded by a single prefetch.  Usually, this is
137    the same as cache line size (at the moment, we only consider one level
138    of cache hierarchy).  */
139
140 #ifndef PREFETCH_BLOCK
141 #define PREFETCH_BLOCK L1_CACHE_LINE_SIZE
142 #endif
143
144 /* Do we have a forward hardware sequential prefetching?  */
145
146 #ifndef HAVE_FORWARD_PREFETCH
147 #define HAVE_FORWARD_PREFETCH 0
148 #endif
149
150 /* Do we have a backward hardware sequential prefetching?  */
151
152 #ifndef HAVE_BACKWARD_PREFETCH
153 #define HAVE_BACKWARD_PREFETCH 0
154 #endif
155
156 /* In some cases we are only able to determine that there is a certain
157    probability that the two accesses hit the same cache line.  In this
158    case, we issue the prefetches for both of them if this probability
159    is less then (1000 - ACCEPTABLE_MISS_RATE) per thousand.  */
160
161 #ifndef ACCEPTABLE_MISS_RATE
162 #define ACCEPTABLE_MISS_RATE 50
163 #endif
164
165 #ifndef HAVE_prefetch
166 #define HAVE_prefetch 0
167 #endif
168
169 #define L1_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L1_CACHE_SIZE * 1024))
170 #define L2_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L2_CACHE_SIZE * 1024))
171
172 /* We consider a memory access nontemporal if it is not reused sooner than
173    after L2_CACHE_SIZE_BYTES of memory are accessed.  However, we ignore
174    accesses closer than L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
175    so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory location
176    is accessed several times in a single iteration of the loop.  */
177 #define NONTEMPORAL_FRACTION 16
178
179 /* In case we have to emit a memory fence instruction after the loop that
180    uses nontemporal stores, this defines the builtin to use.  */
181
182 #ifndef FENCE_FOLLOWING_MOVNT
183 #define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
184 #endif
185
186 /* The group of references between that reuse may occur.  */
187
188 struct mem_ref_group
189 {
190   tree base;                    /* Base of the reference.  */
191   HOST_WIDE_INT step;           /* Step of the reference.  */
192   struct mem_ref *refs;         /* References in the group.  */
193   struct mem_ref_group *next;   /* Next group of references.  */
194 };
195
196 /* Assigned to PREFETCH_BEFORE when all iterations are to be prefetched.  */
197
198 #define PREFETCH_ALL            (~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0)
199
200 /* The memory reference.  */
201
202 struct mem_ref
203 {
204   gimple 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, gimple 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   gimple 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              gimple 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, gimple stmt)
455 {
456   tree base;
457   HOST_WIDE_INT step, delta;
458   struct mem_ref_group *agrp;
459
460   if (get_base_address (ref) == NULL)
461     return false;
462
463   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
464     return false;
465
466   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
467      are integer constants.  */
468   agrp = find_or_create_group (refs, base, step);
469   record_ref (agrp, stmt, ref, delta, write_p);
470
471   return true;
472 }
473
474 /* Record the suitable memory references in LOOP.  NO_OTHER_REFS is set to
475    true if there are no other memory references inside the loop.  */
476
477 static struct mem_ref_group *
478 gather_memory_references (struct loop *loop, bool *no_other_refs)
479 {
480   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
481   basic_block bb;
482   unsigned i;
483   gimple_stmt_iterator bsi;
484   gimple stmt;
485   tree lhs, rhs;
486   struct mem_ref_group *refs = NULL;
487
488   *no_other_refs = true;
489
490   /* Scan the loop body in order, so that the former references precede the
491      later ones.  */
492   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
493     {
494       bb = body[i];
495       if (bb->loop_father != loop)
496         continue;
497
498       for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
499         {
500           stmt = gsi_stmt (bsi);
501
502           if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
503             {
504               if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS)
505                   || (is_gimple_call (stmt)
506                       && !(gimple_call_flags (stmt) & ECF_CONST)))
507                 *no_other_refs = false;
508               continue;
509             }
510
511           lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
512           rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
513
514           if (REFERENCE_CLASS_P (rhs))
515             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
516                                                             rhs, false, stmt);
517           if (REFERENCE_CLASS_P (lhs))
518             *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
519                                                             lhs, true, stmt);
520         }
521     }
522   free (body);
523
524   return refs;
525 }
526
527 /* Prune the prefetch candidate REF using the self-reuse.  */
528
529 static void
530 prune_ref_by_self_reuse (struct mem_ref *ref)
531 {
532   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
533   bool backward = step < 0;
534
535   if (step == 0)
536     {
537       /* Prefetch references to invariant address just once.  */
538       ref->prefetch_before = 1;
539       return;
540     }
541
542   if (backward)
543     step = -step;
544
545   if (step > PREFETCH_BLOCK)
546     return;
547
548   if ((backward && HAVE_BACKWARD_PREFETCH)
549       || (!backward && HAVE_FORWARD_PREFETCH))
550     {
551       ref->prefetch_before = 1;
552       return;
553     }
554
555   ref->prefetch_mod = PREFETCH_BLOCK / step;
556 }
557
558 /* Divides X by BY, rounding down.  */
559
560 static HOST_WIDE_INT
561 ddown (HOST_WIDE_INT x, unsigned HOST_WIDE_INT by)
562 {
563   gcc_assert (by > 0);
564
565   if (x >= 0)
566     return x / by;
567   else
568     return (x + by - 1) / by;
569 }
570
571 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
572    If BY_IS_BEFORE is true, BY is before REF in the loop.  */
573
574 static void
575 prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
576                           bool by_is_before)
577 {
578   HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
579   bool backward = step < 0;
580   HOST_WIDE_INT delta_r = ref->delta, delta_b = by->delta;
581   HOST_WIDE_INT delta = delta_b - delta_r;
582   HOST_WIDE_INT hit_from;
583   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before, prefetch_block;
584
585   if (delta == 0)
586     {
587       /* If the references has the same address, only prefetch the
588          former.  */
589       if (by_is_before)
590         ref->prefetch_before = 0;
591       
592       return;
593     }
594
595   if (!step)
596     {
597       /* If the reference addresses are invariant and fall into the
598          same cache line, prefetch just the first one.  */
599       if (!by_is_before)
600         return;
601
602       if (ddown (ref->delta, PREFETCH_BLOCK)
603           != ddown (by->delta, PREFETCH_BLOCK))
604         return;
605
606       ref->prefetch_before = 0;
607       return;
608     }
609
610   /* Only prune the reference that is behind in the array.  */
611   if (backward)
612     {
613       if (delta > 0)
614         return;
615
616       /* Transform the data so that we may assume that the accesses
617          are forward.  */
618       delta = - delta;
619       step = -step;
620       delta_r = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_r;
621       delta_b = PREFETCH_BLOCK - 1 - delta_b;
622     }
623   else
624     {
625       if (delta < 0)
626         return;
627     }
628
629   /* Check whether the two references are likely to hit the same cache
630      line, and how distant the iterations in that it occurs are from
631      each other.  */
632
633   if (step <= PREFETCH_BLOCK)
634     {
635       /* The accesses are sure to meet.  Let us check when.  */
636       hit_from = ddown (delta_b, PREFETCH_BLOCK) * PREFETCH_BLOCK;
637       prefetch_before = (hit_from - delta_r + step - 1) / step;
638
639       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
640         ref->prefetch_before = prefetch_before;
641
642       return;
643     }
644
645   /* A more complicated case.  First let us ensure that size of cache line
646      and step are coprime (here we assume that PREFETCH_BLOCK is a power
647      of two.  */
648   prefetch_block = PREFETCH_BLOCK;
649   while ((step & 1) == 0
650          && prefetch_block > 1)
651     {
652       step >>= 1;
653       prefetch_block >>= 1;
654       delta >>= 1;
655     }
656
657   /* Now step > prefetch_block, and step and prefetch_block are coprime.
658      Determine the probability that the accesses hit the same cache line.  */
659
660   prefetch_before = delta / step;
661   delta %= step;
662   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
663       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
664     {
665       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
666         ref->prefetch_before = prefetch_before;
667
668       return;
669     }
670
671   /* Try also the following iteration.  */
672   prefetch_before++;
673   delta = step - delta;
674   if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
675       <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
676     {
677       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
678         ref->prefetch_before = prefetch_before;
679
680       return;
681     }
682
683   /* The ref probably does not reuse by.  */
684   return;
685 }
686
687 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuses with other references
688    in REFS.  */
689
690 static void
691 prune_ref_by_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *refs)
692 {
693   struct mem_ref *prune_by;
694   bool before = true;
695
696   prune_ref_by_self_reuse (ref);
697
698   for (prune_by = refs; prune_by; prune_by = prune_by->next)
699     {
700       if (prune_by == ref)
701         {
702           before = false;
703           continue;
704         }
705
706       if (!WRITE_CAN_USE_READ_PREFETCH
707           && ref->write_p
708           && !prune_by->write_p)
709         continue;
710       if (!READ_CAN_USE_WRITE_PREFETCH
711           && !ref->write_p
712           && prune_by->write_p)
713         continue;
714
715       prune_ref_by_group_reuse (ref, prune_by, before);
716     }
717 }
718
719 /* Prune the prefetch candidates in GROUP using the reuse analysis.  */
720
721 static void
722 prune_group_by_reuse (struct mem_ref_group *group)
723 {
724   struct mem_ref *ref_pruned;
725
726   for (ref_pruned = group->refs; ref_pruned; ref_pruned = ref_pruned->next)
727     {
728       prune_ref_by_reuse (ref_pruned, group->refs);
729
730       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
731         {
732           fprintf (dump_file, "Reference %p:", (void *) ref_pruned);
733
734           if (ref_pruned->prefetch_before == PREFETCH_ALL
735               && ref_pruned->prefetch_mod == 1)
736             fprintf (dump_file, " no restrictions");
737           else if (ref_pruned->prefetch_before == 0)
738             fprintf (dump_file, " do not prefetch");
739           else if (ref_pruned->prefetch_before <= ref_pruned->prefetch_mod)
740             fprintf (dump_file, " prefetch once");
741           else
742             {
743               if (ref_pruned->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
744                 {
745                   fprintf (dump_file, " prefetch before ");
746                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
747                            ref_pruned->prefetch_before);
748                 }
749               if (ref_pruned->prefetch_mod != 1)
750                 {
751                   fprintf (dump_file, " prefetch mod ");
752                   fprintf (dump_file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC,
753                            ref_pruned->prefetch_mod);
754                 }
755             }
756           fprintf (dump_file, "\n");
757         }
758     }
759 }
760
761 /* Prune the list of prefetch candidates GROUPS using the reuse analysis.  */
762
763 static void
764 prune_by_reuse (struct mem_ref_group *groups)
765 {
766   for (; groups; groups = groups->next)
767     prune_group_by_reuse (groups);
768 }
769
770 /* Returns true if we should issue prefetch for REF.  */
771
772 static bool
773 should_issue_prefetch_p (struct mem_ref *ref)
774 {
775   /* For now do not issue prefetches for only first few of the
776      iterations.  */
777   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
778     return false;
779
780   /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
781   if (ref->storent_p)
782     return false;
783
784   return true;
785 }
786
787 /* Decide which of the prefetch candidates in GROUPS to prefetch.
788    AHEAD is the number of iterations to prefetch ahead (which corresponds
789    to the number of simultaneous instances of one prefetch running at a
790    time).  UNROLL_FACTOR is the factor by that the loop is going to be
791    unrolled.  Returns true if there is anything to prefetch.  */
792
793 static bool
794 schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
795                      unsigned ahead)
796 {
797   unsigned remaining_prefetch_slots, n_prefetches, prefetch_slots;
798   unsigned slots_per_prefetch;
799   struct mem_ref *ref;
800   bool any = false;
801
802   /* At most SIMULTANEOUS_PREFETCHES should be running at the same time.  */
803   remaining_prefetch_slots = SIMULTANEOUS_PREFETCHES;
804
805   /* The prefetch will run for AHEAD iterations of the original loop, i.e.,
806      AHEAD / UNROLL_FACTOR iterations of the unrolled loop.  In each iteration,
807      it will need a prefetch slot.  */
808   slots_per_prefetch = (ahead + unroll_factor / 2) / unroll_factor;
809   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
810     fprintf (dump_file, "Each prefetch instruction takes %u prefetch slots.\n",
811              slots_per_prefetch);
812
813   /* For now we just take memory references one by one and issue
814      prefetches for as many as possible.  The groups are sorted
815      starting with the largest step, since the references with
816      large step are more likely to cause many cache misses.  */
817
818   for (; groups; groups = groups->next)
819     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
820       {
821         if (!should_issue_prefetch_p (ref))
822           continue;
823
824         /* If we need to prefetch the reference each PREFETCH_MOD iterations,
825            and we unroll the loop UNROLL_FACTOR times, we need to insert
826            ceil (UNROLL_FACTOR / PREFETCH_MOD) instructions in each
827            iteration.  */
828         n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
829                         / ref->prefetch_mod);
830         prefetch_slots = n_prefetches * slots_per_prefetch;
831
832         /* If more than half of the prefetches would be lost anyway, do not
833            issue the prefetch.  */
834         if (2 * remaining_prefetch_slots < prefetch_slots)
835           continue;
836
837         ref->issue_prefetch_p = true;
838
839         if (remaining_prefetch_slots <= prefetch_slots)
840           return true;
841         remaining_prefetch_slots -= prefetch_slots;
842         any = true;
843       }
844
845   return any;
846 }
847
848 /* Determine whether there is any reference suitable for prefetching
849    in GROUPS.  */
850
851 static bool
852 anything_to_prefetch_p (struct mem_ref_group *groups)
853 {
854   struct mem_ref *ref;
855
856   for (; groups; groups = groups->next)
857     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
858       if (should_issue_prefetch_p (ref))
859         return true;
860
861   return false;
862 }
863
864 /* Issue prefetches for the reference REF into loop as decided before.
865    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR
866    is the factor by which LOOP was unrolled.  */
867
868 static void
869 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
870 {
871   HOST_WIDE_INT delta;
872   tree addr, addr_base, write_p, local;
873   gimple prefetch;
874   gimple_stmt_iterator bsi;
875   unsigned n_prefetches, ap;
876   bool nontemporal = ref->reuse_distance >= L2_CACHE_SIZE_BYTES;
877
878   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
879     fprintf (dump_file, "Issued%s prefetch for %p.\n",
880              nontemporal ? " nontemporal" : "",
881              (void *) ref);
882
883   bsi = gsi_for_stmt (ref->stmt);
884
885   n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
886                   / ref->prefetch_mod);
887   addr_base = build_fold_addr_expr_with_type (ref->mem, ptr_type_node);
888   addr_base = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
889                                         true, NULL, true, GSI_SAME_STMT);
890   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
891   local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
892
893   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
894     {
895       /* Determine the address to prefetch.  */
896       delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
897       addr = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, ptr_type_node,
898                           addr_base, size_int (delta));
899       addr = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
900                                        true, GSI_SAME_STMT);
901
902       /* Create the prefetch instruction.  */
903       prefetch = gimple_build_call (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
904                                     3, addr, write_p, local);
905       gsi_insert_before (&bsi, prefetch, GSI_SAME_STMT);
906     }
907 }
908
909 /* Issue prefetches for the references in GROUPS into loop as decided before.
910    HEAD is the number of iterations to prefetch ahead.  UNROLL_FACTOR is the
911    factor by that LOOP was unrolled.  */
912
913 static void
914 issue_prefetches (struct mem_ref_group *groups,
915                   unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
916 {
917   struct mem_ref *ref;
918
919   for (; groups; groups = groups->next)
920     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
921       if (ref->issue_prefetch_p)
922         issue_prefetch_ref (ref, unroll_factor, ahead);
923 }
924
925 /* Returns true if REF is a memory write for that a nontemporal store insn
926    can be used.  */
927
928 static bool
929 nontemporal_store_p (struct mem_ref *ref)
930 {
931   enum machine_mode mode;
932   enum insn_code code;
933
934   /* REF must be a write that is not reused.  We require it to be independent
935      on all other memory references in the loop, as the nontemporal stores may
936      be reordered with respect to other memory references.  */
937   if (!ref->write_p
938       || !ref->independent_p
939       || ref->reuse_distance < L2_CACHE_SIZE_BYTES)
940     return false;
941
942   /* Check that we have the storent instruction for the mode.  */
943   mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref->mem));
944   if (mode == BLKmode)
945     return false;
946
947   code = optab_handler (storent_optab, mode)->insn_code;
948   return code != CODE_FOR_nothing;
949 }
950
951 /* If REF is a nontemporal store, we mark the corresponding modify statement
952    and return true.  Otherwise, we return false.  */
953
954 static bool
955 mark_nontemporal_store (struct mem_ref *ref)
956 {
957   if (!nontemporal_store_p (ref))
958     return false;
959
960   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
961     fprintf (dump_file, "Marked reference %p as a nontemporal store.\n",
962              (void *) ref);
963
964   gimple_assign_set_nontemporal_move (ref->stmt, true);
965   ref->storent_p = true;
966
967   return true;
968 }
969
970 /* Issue a memory fence instruction after LOOP.  */
971
972 static void
973 emit_mfence_after_loop (struct loop *loop)
974 {
975   VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
976   edge exit;
977   gimple call;
978   gimple_stmt_iterator bsi;
979   unsigned i;
980
981   for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
982     {
983       call = gimple_build_call (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, 0);
984
985       if (!single_pred_p (exit->dest)
986           /* If possible, we prefer not to insert the fence on other paths
987              in cfg.  */
988           && !(exit->flags & EDGE_ABNORMAL))
989         split_loop_exit_edge (exit);
990       bsi = gsi_after_labels (exit->dest);
991
992       gsi_insert_before (&bsi, call, GSI_NEW_STMT);
993       mark_virtual_ops_for_renaming (call);
994     }
995
996   VEC_free (edge, heap, exits);
997   update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
998 }
999
1000 /* Returns true if we can use storent in loop, false otherwise.  */
1001
1002 static bool
1003 may_use_storent_in_loop_p (struct loop *loop)
1004 {
1005   bool ret = true;
1006
1007   if (loop->inner != NULL)
1008     return false;
1009
1010   /* If we must issue a mfence insn after using storent, check that there
1011      is a suitable place for it at each of the loop exits.  */
1012   if (FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1013     {
1014       VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
1015       unsigned i;
1016       edge exit;
1017
1018       for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
1019         if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
1020             && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
1021           ret = false;
1022
1023       VEC_free (edge, heap, exits);
1024     }
1025
1026   return ret;
1027 }
1028
1029 /* Marks nontemporal stores in LOOP.  GROUPS contains the description of memory
1030    references in the loop.  */
1031
1032 static void
1033 mark_nontemporal_stores (struct loop *loop, struct mem_ref_group *groups)
1034 {
1035   struct mem_ref *ref;
1036   bool any = false;
1037
1038   if (!may_use_storent_in_loop_p (loop))
1039     return;
1040
1041   for (; groups; groups = groups->next)
1042     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
1043       any |= mark_nontemporal_store (ref);
1044
1045   if (any && FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
1046     emit_mfence_after_loop (loop);
1047 }
1048
1049 /* Determines whether we can profitably unroll LOOP FACTOR times, and if
1050    this is the case, fill in DESC by the description of number of
1051    iterations.  */
1052
1053 static bool
1054 should_unroll_loop_p (struct loop *loop, struct tree_niter_desc *desc,
1055                       unsigned factor)
1056 {
1057   if (!can_unroll_loop_p (loop, factor, desc))
1058     return false;
1059
1060   /* We only consider loops without control flow for unrolling.  This is not
1061      a hard restriction -- tree_unroll_loop works with arbitrary loops
1062      as well; but the unrolling/prefetching is usually more profitable for
1063      loops consisting of a single basic block, and we want to limit the
1064      code growth.  */
1065   if (loop->num_nodes > 2)
1066     return false;
1067
1068   return true;
1069 }
1070
1071 /* Determine the coefficient by that unroll LOOP, from the information
1072    contained in the list of memory references REFS.  Description of
1073    umber of iterations of LOOP is stored to DESC.  NINSNS is the number of
1074    insns of the LOOP.  EST_NITER is the estimated number of iterations of
1075    the loop, or -1 if no estimate is available.  */
1076
1077 static unsigned
1078 determine_unroll_factor (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1079                          unsigned ninsns, struct tree_niter_desc *desc,
1080                          HOST_WIDE_INT est_niter)
1081 {
1082   unsigned upper_bound;
1083   unsigned nfactor, factor, mod_constraint;
1084   struct mem_ref_group *agp;
1085   struct mem_ref *ref;
1086
1087   /* First check whether the loop is not too large to unroll.  We ignore
1088      PARAM_MAX_UNROLL_TIMES, because for small loops, it prevented us
1089      from unrolling them enough to make exactly one cache line covered by each
1090      iteration.  Also, the goal of PARAM_MAX_UNROLL_TIMES is to prevent
1091      us from unrolling the loops too many times in cases where we only expect
1092      gains from better scheduling and decreasing loop overhead, which is not
1093      the case here.  */
1094   upper_bound = PARAM_VALUE (PARAM_MAX_UNROLLED_INSNS) / ninsns;
1095
1096   /* If we unrolled the loop more times than it iterates, the unrolled version
1097      of the loop would be never entered.  */
1098   if (est_niter >= 0 && est_niter < (HOST_WIDE_INT) upper_bound)
1099     upper_bound = est_niter;
1100
1101   if (upper_bound <= 1)
1102     return 1;
1103
1104   /* Choose the factor so that we may prefetch each cache just once,
1105      but bound the unrolling by UPPER_BOUND.  */
1106   factor = 1;
1107   for (agp = refs; agp; agp = agp->next)
1108     for (ref = agp->refs; ref; ref = ref->next)
1109       if (should_issue_prefetch_p (ref))
1110         {
1111           mod_constraint = ref->prefetch_mod;
1112           nfactor = least_common_multiple (mod_constraint, factor);
1113           if (nfactor <= upper_bound)
1114             factor = nfactor;
1115         }
1116
1117   if (!should_unroll_loop_p (loop, desc, factor))
1118     return 1;
1119
1120   return factor;
1121 }
1122
1123 /* Returns the total volume of the memory references REFS, taking into account
1124    reuses in the innermost loop and cache line size.  TODO -- we should also
1125    take into account reuses across the iterations of the loops in the loop
1126    nest.  */
1127
1128 static unsigned
1129 volume_of_references (struct mem_ref_group *refs)
1130 {
1131   unsigned volume = 0;
1132   struct mem_ref_group *gr;
1133   struct mem_ref *ref;
1134
1135   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1136     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1137       {
1138         /* Almost always reuses another value?  */
1139         if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
1140           continue;
1141
1142         /* If several iterations access the same cache line, use the size of
1143            the line divided by this number.  Otherwise, a cache line is
1144            accessed in each iteration.  TODO -- in the latter case, we should
1145            take the size of the reference into account, rounding it up on cache
1146            line size multiple.  */
1147         volume += L1_CACHE_LINE_SIZE / ref->prefetch_mod;
1148       }
1149   return volume;
1150 }
1151
1152 /* Returns the volume of memory references accessed across VEC iterations of
1153    loops, whose sizes are described in the LOOP_SIZES array.  N is the number
1154    of the loops in the nest (length of VEC and LOOP_SIZES vectors).  */
1155
1156 static unsigned
1157 volume_of_dist_vector (lambda_vector vec, unsigned *loop_sizes, unsigned n)
1158 {
1159   unsigned i;
1160
1161   for (i = 0; i < n; i++)
1162     if (vec[i] != 0)
1163       break;
1164
1165   if (i == n)
1166     return 0;
1167
1168   gcc_assert (vec[i] > 0);
1169
1170   /* We ignore the parts of the distance vector in subloops, since usually
1171      the numbers of iterations are much smaller.  */
1172   return loop_sizes[i] * vec[i];
1173 }
1174
1175 /* Add the steps of ACCESS_FN multiplied by STRIDE to the array STRIDE
1176    at the position corresponding to the loop of the step.  N is the depth
1177    of the considered loop nest, and, LOOP is its innermost loop.  */
1178
1179 static void
1180 add_subscript_strides (tree access_fn, unsigned stride,
1181                        HOST_WIDE_INT *strides, unsigned n, struct loop *loop)
1182 {
1183   struct loop *aloop;
1184   tree step;
1185   HOST_WIDE_INT astep;
1186   unsigned min_depth = loop_depth (loop) - n;
1187
1188   while (TREE_CODE (access_fn) == POLYNOMIAL_CHREC)
1189     {
1190       aloop = get_chrec_loop (access_fn);
1191       step = CHREC_RIGHT (access_fn);
1192       access_fn = CHREC_LEFT (access_fn);
1193
1194       if ((unsigned) loop_depth (aloop) <= min_depth)
1195         continue;
1196
1197       if (host_integerp (step, 0))
1198         astep = tree_low_cst (step, 0);
1199       else
1200         astep = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1201
1202       strides[n - 1 - loop_depth (loop) + loop_depth (aloop)] += astep * stride;
1203
1204     }
1205 }
1206
1207 /* Returns the volume of memory references accessed between two consecutive
1208    self-reuses of the reference DR.  We consider the subscripts of DR in N
1209    loops, and LOOP_SIZES contains the volumes of accesses in each of the
1210    loops.  LOOP is the innermost loop of the current loop nest.  */
1211
1212 static unsigned
1213 self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
1214                      struct loop *loop)
1215 {
1216   tree stride, access_fn;
1217   HOST_WIDE_INT *strides, astride;
1218   VEC (tree, heap) *access_fns;
1219   tree ref = DR_REF (dr);
1220   unsigned i, ret = ~0u;
1221
1222   /* In the following example:
1223
1224      for (i = 0; i < N; i++)
1225        for (j = 0; j < N; j++)
1226          use (a[j][i]);
1227      the same cache line is accessed each N steps (except if the change from
1228      i to i + 1 crosses the boundary of the cache line).  Thus, for self-reuse,
1229      we cannot rely purely on the results of the data dependence analysis.
1230
1231      Instead, we compute the stride of the reference in each loop, and consider
1232      the innermost loop in that the stride is less than cache size.  */
1233
1234   strides = XCNEWVEC (HOST_WIDE_INT, n);
1235   access_fns = DR_ACCESS_FNS (dr);
1236
1237   for (i = 0; VEC_iterate (tree, access_fns, i, access_fn); i++)
1238     {
1239       /* Keep track of the reference corresponding to the subscript, so that we
1240          know its stride.  */
1241       while (handled_component_p (ref) && TREE_CODE (ref) != ARRAY_REF)
1242         ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1243       
1244       if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
1245         {
1246           stride = TYPE_SIZE_UNIT (TREE_TYPE (ref));
1247           if (host_integerp (stride, 1))
1248             astride = tree_low_cst (stride, 1);
1249           else
1250             astride = L1_CACHE_LINE_SIZE;
1251
1252           ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
1253         }
1254       else
1255         astride = 1;
1256
1257       add_subscript_strides (access_fn, astride, strides, n, loop);
1258     }
1259
1260   for (i = n; i-- > 0; )
1261     {
1262       unsigned HOST_WIDE_INT s;
1263
1264       s = strides[i] < 0 ?  -strides[i] : strides[i];
1265
1266       if (s < (unsigned) L1_CACHE_LINE_SIZE
1267           && (loop_sizes[i]
1268               > (unsigned) (L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)))
1269         {
1270           ret = loop_sizes[i];
1271           break;
1272         }
1273     }
1274
1275   free (strides);
1276   return ret;
1277 }
1278
1279 /* Determines the distance till the first reuse of each reference in REFS
1280    in the loop nest of LOOP.  NO_OTHER_REFS is true if there are no other
1281    memory references in the loop.  */
1282
1283 static void
1284 determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
1285                            bool no_other_refs)
1286 {
1287   struct loop *nest, *aloop;
1288   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs = NULL;
1289   VEC (ddr_p, heap) *dependences = NULL;
1290   struct mem_ref_group *gr;
1291   struct mem_ref *ref, *refb;
1292   VEC (loop_p, heap) *vloops = NULL;
1293   unsigned *loop_data_size;
1294   unsigned i, j, n;
1295   unsigned volume, dist, adist;
1296   HOST_WIDE_INT vol;
1297   data_reference_p dr;
1298   ddr_p dep;
1299
1300   if (loop->inner)
1301     return;
1302
1303   /* Find the outermost loop of the loop nest of loop (we require that
1304      there are no sibling loops inside the nest).  */
1305   nest = loop;
1306   while (1)
1307     {
1308       aloop = loop_outer (nest);
1309
1310       if (aloop == current_loops->tree_root
1311           || aloop->inner->next)
1312         break;
1313
1314       nest = aloop;
1315     }
1316
1317   /* For each loop, determine the amount of data accessed in each iteration.
1318      We use this to estimate whether the reference is evicted from the
1319      cache before its reuse.  */
1320   find_loop_nest (nest, &vloops);
1321   n = VEC_length (loop_p, vloops);
1322   loop_data_size = XNEWVEC (unsigned, n);
1323   volume = volume_of_references (refs);
1324   i = n;
1325   while (i-- != 0)
1326     {
1327       loop_data_size[i] = volume;
1328       /* Bound the volume by the L2 cache size, since above this bound,
1329          all dependence distances are equivalent.  */
1330       if (volume > L2_CACHE_SIZE_BYTES)
1331         continue;
1332
1333       aloop = VEC_index (loop_p, vloops, i);
1334       vol = estimated_loop_iterations_int (aloop, false);
1335       if (vol < 0)
1336         vol = expected_loop_iterations (aloop);
1337       volume *= vol;
1338     }
1339
1340   /* Prepare the references in the form suitable for data dependence
1341      analysis.  We ignore unanalyzable data references (the results
1342      are used just as a heuristics to estimate temporality of the
1343      references, hence we do not need to worry about correctness).  */
1344   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1345     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1346       {
1347         dr = create_data_ref (nest, ref->mem, ref->stmt, !ref->write_p);
1348
1349         if (dr)
1350           {
1351             ref->reuse_distance = volume;
1352             dr->aux = ref;
1353             VEC_safe_push (data_reference_p, heap, datarefs, dr);
1354           }
1355         else
1356           no_other_refs = false;
1357       }
1358
1359   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
1360     {
1361       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
1362       ref = (struct mem_ref *) dr->aux;
1363       if (ref->reuse_distance > dist)
1364         ref->reuse_distance = dist;
1365
1366       if (no_other_refs)
1367         ref->independent_p = true;
1368     }
1369
1370   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
1371
1372   for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependences, i, dep); i++)
1373     {
1374       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
1375         continue;
1376
1377       ref = (struct mem_ref *) DDR_A (dep)->aux;
1378       refb = (struct mem_ref *) DDR_B (dep)->aux;
1379
1380       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_dont_know
1381           || DDR_NUM_DIST_VECTS (dep) == 0)
1382         {
1383           /* If the dependence cannot be analyzed, assume that there might be
1384              a reuse.  */
1385           dist = 0;
1386       
1387           ref->independent_p = false;
1388           refb->independent_p = false;
1389         }
1390       else
1391         {
1392           /* The distance vectors are normalized to be always lexicographically
1393              positive, hence we cannot tell just from them whether DDR_A comes
1394              before DDR_B or vice versa.  However, it is not important,
1395              anyway -- if DDR_A is close to DDR_B, then it is either reused in
1396              DDR_B (and it is not nontemporal), or it reuses the value of DDR_B
1397              in cache (and marking it as nontemporal would not affect
1398              anything).  */
1399
1400           dist = volume;
1401           for (j = 0; j < DDR_NUM_DIST_VECTS (dep); j++)
1402             {
1403               adist = volume_of_dist_vector (DDR_DIST_VECT (dep, j),
1404                                              loop_data_size, n);
1405
1406               /* If this is a dependence in the innermost loop (i.e., the
1407                  distances in all superloops are zero) and it is not
1408                  the trivial self-dependence with distance zero, record that
1409                  the references are not completely independent.  */
1410               if (lambda_vector_zerop (DDR_DIST_VECT (dep, j), n - 1)
1411                   && (ref != refb
1412                       || DDR_DIST_VECT (dep, j)[n-1] != 0))
1413                 {
1414                   ref->independent_p = false;
1415                   refb->independent_p = false;
1416                 }
1417
1418               /* Ignore accesses closer than
1419                  L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
1420                  so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory
1421                  location is accessed several times in a single iteration of
1422                  the loop.  */
1423               if (adist < L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION)
1424                 continue;
1425
1426               if (adist < dist)
1427                 dist = adist;
1428             }
1429         }
1430
1431       if (ref->reuse_distance > dist)
1432         ref->reuse_distance = dist;
1433       if (refb->reuse_distance > dist)
1434         refb->reuse_distance = dist;
1435     }
1436
1437   free_dependence_relations (dependences);
1438   free_data_refs (datarefs);
1439   free (loop_data_size);
1440
1441   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1442     {
1443       fprintf (dump_file, "Reuse distances:\n");
1444       for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
1445         for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
1446           fprintf (dump_file, " ref %p distance %u\n",
1447                    (void *) ref, ref->reuse_distance);
1448     }
1449 }
1450
1451 /* Issue prefetch instructions for array references in LOOP.  Returns
1452    true if the LOOP was unrolled.  */
1453
1454 static bool
1455 loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
1456 {
1457   struct mem_ref_group *refs;
1458   unsigned ahead, ninsns, time, unroll_factor;
1459   HOST_WIDE_INT est_niter;
1460   struct tree_niter_desc desc;
1461   bool unrolled = false, no_other_refs;
1462
1463   if (optimize_loop_nest_for_size_p (loop))
1464     {
1465       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1466         fprintf (dump_file, "  ignored (cold area)\n");
1467       return false;
1468     }
1469
1470   /* Step 1: gather the memory references.  */
1471   refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs);
1472
1473   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
1474   prune_by_reuse (refs);
1475
1476   if (!anything_to_prefetch_p (refs))
1477     goto fail;
1478
1479   determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
1480
1481   /* Step 3: determine the ahead and unroll factor.  */
1482
1483   /* FIXME: the time should be weighted by the probabilities of the blocks in
1484      the loop body.  */
1485   time = tree_num_loop_insns (loop, &eni_time_weights);
1486   ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
1487   est_niter = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
1488
1489   /* The prefetches will run for AHEAD iterations of the original loop.  Unless
1490      the loop rolls at least AHEAD times, prefetching the references does not
1491      make sense.  */
1492   if (est_niter >= 0 && est_niter <= (HOST_WIDE_INT) ahead)
1493     {
1494       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1495         fprintf (dump_file,
1496                  "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
1497                  (int) est_niter);
1498       goto fail;
1499     }
1500
1501   mark_nontemporal_stores (loop, refs);
1502
1503   ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
1504   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
1505                                            est_niter);
1506   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1507     fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d\n", ahead, unroll_factor);
1508
1509   /* Step 4: what to prefetch?  */
1510   if (!schedule_prefetches (refs, unroll_factor, ahead))
1511     goto fail;
1512
1513   /* Step 5: unroll the loop.  TODO -- peeling of first and last few
1514      iterations so that we do not issue superfluous prefetches.  */
1515   if (unroll_factor != 1)
1516     {
1517       tree_unroll_loop (loop, unroll_factor,
1518                         single_dom_exit (loop), &desc);
1519       unrolled = true;
1520     }
1521
1522   /* Step 6: issue the prefetches.  */
1523   issue_prefetches (refs, unroll_factor, ahead);
1524
1525 fail:
1526   release_mem_refs (refs);
1527   return unrolled;
1528 }
1529
1530 /* Issue prefetch instructions for array references in loops.  */
1531
1532 unsigned int
1533 tree_ssa_prefetch_arrays (void)
1534 {
1535   loop_iterator li;
1536   struct loop *loop;
1537   bool unrolled = false;
1538   int todo_flags = 0;
1539
1540   if (!HAVE_prefetch
1541       /* It is possible to ask compiler for say -mtune=i486 -march=pentium4.
1542          -mtune=i486 causes us having PREFETCH_BLOCK 0, since this is part
1543          of processor costs and i486 does not have prefetch, but
1544          -march=pentium4 causes HAVE_prefetch to be true.  Ugh.  */
1545       || PREFETCH_BLOCK == 0)
1546     return 0;
1547
1548   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1549     {
1550       fprintf (dump_file, "Prefetching parameters:\n");
1551       fprintf (dump_file, "    simultaneous prefetches: %d\n",
1552                SIMULTANEOUS_PREFETCHES);
1553       fprintf (dump_file, "    prefetch latency: %d\n", PREFETCH_LATENCY);
1554       fprintf (dump_file, "    prefetch block size: %d\n", PREFETCH_BLOCK);
1555       fprintf (dump_file, "    L1 cache size: %d lines, %d kB\n",
1556                L1_CACHE_SIZE_BYTES / L1_CACHE_LINE_SIZE, L1_CACHE_SIZE);
1557       fprintf (dump_file, "    L1 cache line size: %d\n", L1_CACHE_LINE_SIZE);
1558       fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d kB\n", L2_CACHE_SIZE);
1559       fprintf (dump_file, "\n");
1560     }
1561
1562   initialize_original_copy_tables ();
1563
1564   if (!built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH])
1565     {
1566       tree type = build_function_type (void_type_node,
1567                                        tree_cons (NULL_TREE,
1568                                                   const_ptr_type_node,
1569                                                   NULL_TREE));
1570       tree decl = add_builtin_function ("__builtin_prefetch", type,
1571                                         BUILT_IN_PREFETCH, BUILT_IN_NORMAL,
1572                                         NULL, NULL_TREE);
1573       DECL_IS_NOVOPS (decl) = true;
1574       built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH] = decl;
1575     }
1576
1577   /* We assume that size of cache line is a power of two, so verify this
1578      here.  */
1579   gcc_assert ((PREFETCH_BLOCK & (PREFETCH_BLOCK - 1)) == 0);
1580
1581   FOR_EACH_LOOP (li, loop, LI_FROM_INNERMOST)
1582     {
1583       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1584         fprintf (dump_file, "Processing loop %d:\n", loop->num);
1585
1586       unrolled |= loop_prefetch_arrays (loop);
1587
1588       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
1589         fprintf (dump_file, "\n\n");
1590     }
1591
1592   if (unrolled)
1593     {
1594       scev_reset ();
1595       todo_flags |= TODO_cleanup_cfg;
1596     }
1597
1598   free_original_copy_tables ();
1599   return todo_flags;
1600 }