OSDN Git Service

2008-05-16 Sebastian Pop <sebastian.pop@amd.com>
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-data-ref.h
index 2d23dce..5e668cb 100644 (file)
@@ -1,12 +1,12 @@
 /* Data references and dependences detectors. 
-   Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2003, 2004, 2005, 2006, 2007 Free Software Foundation, Inc.
    Contributed by Sebastian Pop <pop@cri.ensmp.fr>
 
 This file is part of GCC.
 
 GCC is free software; you can redistribute it and/or modify it under
 the terms of the GNU General Public License as published by the Free
-Software Foundation; either version 2, or (at your option) any later
+Software Foundation; either version 3, or (at your option) any later
 version.
 
 GCC is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
@@ -15,58 +15,85 @@ FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
 for more details.
 
 You should have received a copy of the GNU General Public License
-along with GCC; see the file COPYING.  If not, write to the Free
-Software Foundation, 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
-02110-1301, USA.  */
+along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
+<http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #ifndef GCC_TREE_DATA_REF_H
 #define GCC_TREE_DATA_REF_H
 
+#include "graphds.h"
 #include "lambda.h"
+#include "omega.h"
+#include "tree-chrec.h"
 
 /*
-  The first location accessed by data-ref in the loop is the address of data-ref's 
-  base (BASE_ADDRESS) plus the initial offset from the base. We divide the initial offset 
-  into two parts: loop invariant offset (OFFSET) and constant offset (INIT). 
-  STEP is the stride of data-ref in the loop in bytes.
+  innermost_loop_behavior describes the evolution of the address of the memory
+  reference in the innermost enclosing loop.  The address is expressed as
+  BASE + STEP * # of iteration, and base is further decomposed as the base
+  pointer (BASE_ADDRESS),  loop invariant offset (OFFSET) and
+  constant offset (INIT).  Examples, in loop nest 
+  
+  for (i = 0; i < 100; i++)
+    for (j = 3; j < 100; j++)
 
                        Example 1                      Example 2
-      data-ref         a[j].b[i][j]                   a + x + 16B (a is int*)
+      data-ref         a[j].b[i][j]                   *(p + x + 16B + 4B * j)
       
-  First location info:
-      base_address     &a                             a
-      offset           j_0*D_j + i_0*D_i              x
-      init             C_b + C_a                      16
-      step             D_j                            4
-      access_fn        NULL                           {16, +, 1}
 
-  Base object info:
-      base_object      a                              NULL
-      access_fn        <access_fns of indexes of b>   NULL
+  innermost_loop_behavior
+      base_address     &a                             p
+      offset           i * D_i                       x
+      init             3 * D_j + offsetof (b)         28
+      step             D_j                            4
 
   */
-struct first_location_in_loop
+struct innermost_loop_behavior
 {
   tree base_address;
   tree offset;
   tree init;
   tree step;
-  /* Access function related to first location in the loop.  */
-  VEC(tree,heap) *access_fns;
+
+  /* Alignment information.  ALIGNED_TO is set to the largest power of two
+     that divides OFFSET.  */
+  tree aligned_to;
 };
 
-struct base_object_info
+/* Describes the evolutions of indices of the memory reference.  The indices
+   are indices of the ARRAY_REFs and the operands of INDIRECT_REFs.
+   For ARRAY_REFs, BASE_OBJECT is the reference with zeroed indices
+   (note that this reference does not have to be valid, if zero does not
+   belong to the range of the array; hence it is not recommended to use
+   BASE_OBJECT in any code generation).  For INDIRECT_REFs, the address is
+   set to the loop-invariant part of the address of the object, except for
+   the constant offset.  For the examples above,
+
+   base_object:        a[0].b[0][0]                   *(p + x + 4B * j_0)
+   indices:            {j_0, +, 1}_2                  {16, +, 4}_2
+                      {i_0, +, 1}_1
+                      {j_0, +, 1}_2
+*/
+
+struct indices
 {
   /* The object.  */
   tree base_object;
   
-  /* A list of chrecs.  Access functions related to BASE_OBJECT.  */
+  /* A list of chrecs.  Access functions of the indices.  */
   VEC(tree,heap) *access_fns;
 };
 
-enum data_ref_type {
-  ARRAY_REF_TYPE,
-  POINTER_REF_TYPE
+struct dr_alias
+{
+  /* The alias information that should be used for new pointers to this
+     location.  SYMBOL_TAG is either a DECL or a SYMBOL_MEMORY_TAG.  */
+  tree symbol_tag;
+  struct ptr_info_def *ptr_info;
+
+  /* The set of virtual operands corresponding to this memory reference,
+     serving as a description of the alias information for the memory
+     reference.  This could be eliminated if we had alias oracle.  */
+  bitmap vops;
 };
 
 struct data_reference
@@ -74,67 +101,23 @@ struct data_reference
   /* A pointer to the statement that contains this DR.  */
   tree stmt;
   
-  /* A pointer to the ARRAY_REF node.  */
+  /* A pointer to the memory reference.  */
   tree ref;
 
   /* Auxiliary info specific to a pass.  */
-  int aux;
+  void *aux;
 
   /* True when the data reference is in RHS of a stmt.  */
   bool is_read;
 
-  /* First location accessed by the data-ref in the loop.  */
-  struct first_location_in_loop first_location;
+  /* Behavior of the memory reference in the innermost loop.  */
+  struct innermost_loop_behavior innermost;
 
-  /* Base object related info.  */
-  struct base_object_info object_info;
+  /* Decomposition to indices for alias analysis.  */
+  struct indices indices;
 
-  /* Aliasing information.  This field represents the symbol that
-     should be aliased by a pointer holding the address of this data
-     reference.  If the original data reference was a pointer
-     dereference, then this field contains the memory tag that should
-     be used by the new vector-pointer.  */
-  tree memtag;
-  struct ptr_info_def *ptr_info;
-  subvar_t subvars;
-
-  /* Alignment information.  
-     MISALIGNMENT is the offset of the data-reference from its base in bytes.
-     ALIGNED_TO is the maximum data-ref's alignment.  
-
-     Example 1, 
-       for i
-          for (j = 3; j < N; j++)
-            a[j].b[i][j] = 0;
-        
-     For a[j].b[i][j], the offset from base (calculated in get_inner_reference() 
-     will be 'i * C_i + j * C_j + C'. 
-     We try to substitute the variables of the offset expression
-     with initial_condition of the corresponding access_fn in the loop.
-     'i' cannot be substituted, since its access_fn in the inner loop is i. 'j' 
-     will be substituted with 3. 
-
-     Example 2
-        for (j = 3; j < N; j++)
-          a[j].b[5][j] = 0; 
-
-     Here the offset expression (j * C_j + C) will not contain variables after
-     substitution of j=3 (3*C_j + C).
-
-     Misalignment can be calculated only if all the variables can be 
-     substituted with constants, otherwise, we record maximum possible alignment
-     in ALIGNED_TO. In Example 1, since 'i' cannot be substituted, 
-     MISALIGNMENT will be NULL_TREE, and the biggest divider of C_i (a power of 
-     2) will be recorded in ALIGNED_TO.
-
-     In Example 2, MISALIGNMENT will be the value of 3*C_j + C in bytes, and 
-     ALIGNED_TO will be NULL_TREE.
-  */
-  tree misalignment;
-  tree aligned_to;
-
-  /* The type of the data-ref.  */
-  enum data_ref_type type;
+  /* Alias information for the data reference.  */
+  struct dr_alias alias;
 };
 
 typedef struct data_reference *data_reference_p;
@@ -143,41 +126,19 @@ DEF_VEC_ALLOC_P (data_reference_p, heap);
 
 #define DR_STMT(DR)                (DR)->stmt
 #define DR_REF(DR)                 (DR)->ref
-#define DR_BASE_OBJECT(DR)         (DR)->object_info.base_object
-#define DR_TYPE(DR)                (DR)->type
-#define DR_ACCESS_FNS(DR)\
-  (DR_TYPE(DR) == ARRAY_REF_TYPE ?  \
-   (DR)->object_info.access_fns : (DR)->first_location.access_fns)
+#define DR_BASE_OBJECT(DR)         (DR)->indices.base_object
+#define DR_ACCESS_FNS(DR)         (DR)->indices.access_fns
 #define DR_ACCESS_FN(DR, I)        VEC_index (tree, DR_ACCESS_FNS (DR), I)
 #define DR_NUM_DIMENSIONS(DR)      VEC_length (tree, DR_ACCESS_FNS (DR))  
 #define DR_IS_READ(DR)             (DR)->is_read
-#define DR_BASE_ADDRESS(DR)        (DR)->first_location.base_address
-#define DR_OFFSET(DR)              (DR)->first_location.offset
-#define DR_INIT(DR)                (DR)->first_location.init
-#define DR_STEP(DR)                (DR)->first_location.step
-#define DR_MEMTAG(DR)              (DR)->memtag
-#define DR_ALIGNED_TO(DR)          (DR)->aligned_to
-#define DR_OFFSET_MISALIGNMENT(DR) (DR)->misalignment
-#define DR_PTR_INFO(DR)            (DR)->ptr_info
-#define DR_SUBVARS(DR)             (DR)->subvars
-
-#define DR_ACCESS_FNS_ADDR(DR)       \
-  (DR_TYPE(DR) == ARRAY_REF_TYPE ?   \
-   &((DR)->object_info.access_fns) : &((DR)->first_location.access_fns))
-#define DR_SET_ACCESS_FNS(DR, ACC_FNS)         \
-{                                              \
-  if (DR_TYPE(DR) == ARRAY_REF_TYPE)           \
-    (DR)->object_info.access_fns = ACC_FNS;    \
-  else                                         \
-    (DR)->first_location.access_fns = ACC_FNS; \
-}
-#define DR_FREE_ACCESS_FNS(DR)                              \
-{                                                           \
-  if (DR_TYPE(DR) == ARRAY_REF_TYPE)                        \
-    VEC_free (tree, heap, (DR)->object_info.access_fns);    \
-  else                                                      \
-    VEC_free (tree, heap, (DR)->first_location.access_fns); \
-}
+#define DR_BASE_ADDRESS(DR)        (DR)->innermost.base_address
+#define DR_OFFSET(DR)              (DR)->innermost.offset
+#define DR_INIT(DR)                (DR)->innermost.init
+#define DR_STEP(DR)                (DR)->innermost.step
+#define DR_SYMBOL_TAG(DR)          (DR)->alias.symbol_tag
+#define DR_PTR_INFO(DR)            (DR)->alias.ptr_info
+#define DR_VOPS(DR)               (DR)->alias.vops
+#define DR_ALIGNED_TO(DR)          (DR)->innermost.aligned_to
 
 enum data_dependence_direction {
   dir_positive, 
@@ -190,6 +151,29 @@ enum data_dependence_direction {
   dir_independent
 };
 
+/* The description of the grid of iterations that overlap.  At most
+   two loops are considered at the same time just now, hence at most
+   two functions are needed.  For each of the functions, we store
+   the vector of coefficients, f[0] + x * f[1] + y * f[2] + ...,
+   where x, y, ... are variables.  */
+
+#define MAX_DIM 2
+
+/* Special values of N.  */
+#define NO_DEPENDENCE 0
+#define NOT_KNOWN (MAX_DIM + 1)
+#define CF_NONTRIVIAL_P(CF) ((CF)->n != NO_DEPENDENCE && (CF)->n != NOT_KNOWN)
+#define CF_NOT_KNOWN_P(CF) ((CF)->n == NOT_KNOWN)
+#define CF_NO_DEPENDENCE_P(CF) ((CF)->n == NO_DEPENDENCE)
+
+typedef VEC (tree, heap) *affine_fn;
+
+typedef struct
+{
+  unsigned n;
+  affine_fn fns[MAX_DIM];
+} conflict_function;
+
 /* What is a subscript?  Given two array accesses a subscript is the
    tuple composed of the access functions for a given dimension.
    Example: Given A[f1][f2][f3] and B[g1][g2][g3], there are three
@@ -201,8 +185,8 @@ struct subscript
 {
   /* A description of the iterations for which the elements are
      accessed twice.  */
-  tree conflicting_iterations_in_a;
-  tree conflicting_iterations_in_b;
+  conflict_function *conflicting_iterations_in_a;
+  conflict_function *conflicting_iterations_in_b;
   
   /* This field stores the information about the iteration domain
      validity of the dependence relation.  */
@@ -224,10 +208,6 @@ DEF_VEC_ALLOC_P (subscript_p, heap);
 #define SUB_LAST_CONFLICT(SUB) SUB->last_conflict
 #define SUB_DISTANCE(SUB) SUB->distance
 
-typedef struct loop *loop_p;
-DEF_VEC_P(loop_p);
-DEF_VEC_ALLOC_P (loop_p, heap);
-
 /* A data_dependence_relation represents a relation between two
    data_references A and B.  */
 
@@ -241,6 +221,10 @@ struct data_dependence_relation
      a distance vector.  */
   bool affine_p;
 
+  /* Set to true when the dependence relation is on the same data
+     access.  */
+  bool self_reference_p;
+
   /* A "yes/no/maybe" field for the dependence relation:
      
      - when "ARE_DEPENDENT == NULL_TREE", there exist a dependence
@@ -262,11 +246,18 @@ struct data_dependence_relation
   /* The analyzed loop nest.  */
   VEC (loop_p, heap) *loop_nest;
 
+  /* An index in loop_nest for the innermost loop that varies for
+     this data dependence relation.  */
+  unsigned inner_loop;
+
   /* The classic direction vector.  */
   VEC (lambda_vector, heap) *dir_vects;
 
   /* The classic distance vector.  */
   VEC (lambda_vector, heap) *dist_vects;
+
+  /* Is the dependence reversed with respect to the lexicographic order?  */
+  bool reversed_p;
 };
 
 typedef struct data_dependence_relation *ddr_p;
@@ -285,6 +276,8 @@ DEF_VEC_ALLOC_P(ddr_p,heap);
 /* The size of the direction/distance vectors: the number of loops in
    the loop nest.  */
 #define DDR_NB_LOOPS(DDR) (VEC_length (loop_p, DDR_LOOP_NEST (DDR)))
+#define DDR_INNER_LOOP(DDR) DDR->inner_loop
+#define DDR_SELF_REFERENCE(DDR) DDR->self_reference_p
 
 #define DDR_DIST_VECTS(DDR) ((DDR)->dist_vects)
 #define DDR_DIR_VECTS(DDR) ((DDR)->dir_vects)
@@ -296,6 +289,7 @@ DEF_VEC_ALLOC_P(ddr_p,heap);
   VEC_index (lambda_vector, DDR_DIR_VECTS (DDR), I)
 #define DDR_DIST_VECT(DDR, I) \
   VEC_index (lambda_vector, DDR_DIST_VECTS (DDR), I)
+#define DDR_REVERSED_P(DDR) DDR->reversed_p
 
 \f
 
@@ -314,8 +308,7 @@ DEF_VEC_O (data_ref_loc);
 DEF_VEC_ALLOC_O (data_ref_loc, heap);
 
 bool get_references_in_stmt (tree, VEC (data_ref_loc, heap) **);
-extern tree find_data_references_in_loop (struct loop *,
-                                         VEC (data_reference_p, heap) **);
+void dr_analyze_innermost (struct data_reference *);
 extern void compute_data_dependences_for_loop (struct loop *, bool,
                                               VEC (data_reference_p, heap) **,
                                               VEC (ddr_p, heap) **);
@@ -331,13 +324,142 @@ extern void debug_data_dependence_relation (struct data_dependence_relation *);
 extern void dump_data_dependence_relation (FILE *, 
                                           struct data_dependence_relation *);
 extern void dump_data_dependence_relations (FILE *, VEC (ddr_p, heap) *);
+extern void debug_data_dependence_relations (VEC (ddr_p, heap) *);
 extern void dump_data_dependence_direction (FILE *, 
                                            enum data_dependence_direction);
 extern void free_dependence_relation (struct data_dependence_relation *);
 extern void free_dependence_relations (VEC (ddr_p, heap) *);
+extern void free_data_ref (data_reference_p);
 extern void free_data_refs (VEC (data_reference_p, heap) *);
-extern struct data_reference *analyze_array (tree, tree, bool);
+struct data_reference *create_data_ref (struct loop *, tree, tree, bool);
+bool find_loop_nest (struct loop *, VEC (loop_p, heap) **);
+void compute_all_dependences (VEC (data_reference_p, heap) *,
+                             VEC (ddr_p, heap) **, VEC (loop_p, heap) *, bool);
+
+/* Return true when the DDR contains two data references that have the
+   same access functions.  */
+
+static inline bool
+same_access_functions (const struct data_dependence_relation *ddr)
+{
+  unsigned i;
+
+  for (i = 0; i < DDR_NUM_SUBSCRIPTS (ddr); i++)
+    if (!eq_evolutions_p (DR_ACCESS_FN (DDR_A (ddr), i),
+                         DR_ACCESS_FN (DDR_B (ddr), i)))
+      return false;
+
+  return true;
+}
+
+/* Return true when DDR is an anti-dependence relation.  */
+
+static inline bool
+ddr_is_anti_dependent (ddr_p ddr)
+{
+  return (DDR_ARE_DEPENDENT (ddr) == NULL_TREE
+         && DR_IS_READ (DDR_A (ddr))
+         && !DR_IS_READ (DDR_B (ddr))
+         && !same_access_functions (ddr));
+}
+
+/* Return true when DEPENDENCE_RELATIONS contains an anti-dependence.  */
+
+static inline bool
+ddrs_have_anti_deps (VEC (ddr_p, heap) *dependence_relations)
+{
+  unsigned i;
+  ddr_p ddr;
+
+  for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependence_relations, i, ddr); i++)
+    if (ddr_is_anti_dependent (ddr))
+      return true;
+
+  return false;
+}
+
+/* Return the dependence level for the DDR relation.  */
+
+static inline unsigned
+ddr_dependence_level (ddr_p ddr)
+{
+  unsigned vector;
+  unsigned level = 0;
+
+  if (DDR_DIST_VECTS (ddr))
+    level = dependence_level (DDR_DIST_VECT (ddr, 0), DDR_NB_LOOPS (ddr));
+
+  for (vector = 1; vector < DDR_NUM_DIST_VECTS (ddr); vector++)
+    level = MIN (level, dependence_level (DDR_DIST_VECT (ddr, vector),
+                                         DDR_NB_LOOPS (ddr)));
+  return level;
+}
+
+\f
+
+/* A Reduced Dependence Graph (RDG) vertex representing a statement.  */
+typedef struct rdg_vertex
+{
+  /* The statement represented by this vertex.  */
+  tree stmt;
+
+  /* True when the statement contains a write to memory.  */
+  bool has_mem_write;
+
+  /* True when the statement contains a read from memory.  */
+  bool has_mem_reads;
+} *rdg_vertex_p;
+
+#define RDGV_STMT(V)     ((struct rdg_vertex *) ((V)->data))->stmt
+#define RDGV_HAS_MEM_WRITE(V) ((struct rdg_vertex *) ((V)->data))->has_mem_write
+#define RDGV_HAS_MEM_READS(V) ((struct rdg_vertex *) ((V)->data))->has_mem_reads
+#define RDG_STMT(RDG, I) RDGV_STMT (&(RDG->vertices[I]))
+#define RDG_MEM_WRITE_STMT(RDG, I) RDGV_HAS_MEM_WRITE (&(RDG->vertices[I]))
+#define RDG_MEM_READS_STMT(RDG, I) RDGV_HAS_MEM_READS (&(RDG->vertices[I]))
+
+void dump_rdg_vertex (FILE *, struct graph *, int);
+void debug_rdg_vertex (struct graph *, int);
+void dump_rdg_component (FILE *, struct graph *, int, bitmap);
+void debug_rdg_component (struct graph *, int);
+void dump_rdg (FILE *, struct graph *);
+void debug_rdg (struct graph *);
+void dot_rdg (struct graph *);
+int rdg_vertex_for_stmt (struct graph *, tree);
 
+/* Data dependence type.  */
+
+enum rdg_dep_type 
+{
+  /* Read After Write (RAW).  */
+  flow_dd = 'f',
+  
+  /* Write After Read (WAR).  */
+  anti_dd = 'a',
+  
+  /* Write After Write (WAW).  */
+  output_dd = 'o', 
+  
+  /* Read After Read (RAR).  */
+  input_dd = 'i' 
+};
+
+/* Dependence information attached to an edge of the RDG.  */
+
+typedef struct rdg_edge 
+{
+  /* Type of the dependence.  */
+  enum rdg_dep_type type;
+
+  /* Levels of the dependence: the depth of the loops that
+    carry the dependence.  */
+  unsigned level;
+} *rdg_edge_p;
+
+#define RDGE_TYPE(E)        ((struct rdg_edge *) ((E)->data))->type
+#define RDGE_LEVEL(E)       ((struct rdg_edge *) ((E)->data))->level
+
+struct graph *build_rdg (struct loop *);
+void free_rdg (struct graph *);
 
 /* Return the index of the variable VAR in the LOOP_NEST array.  */
 
@@ -355,7 +477,25 @@ index_in_loop_nest (int var, VEC (loop_p, heap) *loop_nest)
   return var_index;
 }
 
+void stores_from_loop (struct loop *, VEC (tree, heap) **);
+void remove_similar_memory_refs (VEC (tree, heap) **);
+bool rdg_defs_used_in_other_loops_p (struct graph *, int);
+bool have_similar_memory_accesses (tree, tree);
+
+/* Determines whether RDG vertices V1 and V2 access to similar memory
+   locations, in which case they have to be in the same partition.  */
+
+static inline bool
+rdg_has_similar_memory_accesses (struct graph *rdg, int v1, int v2)
+{
+  return have_similar_memory_accesses (RDG_STMT (rdg, v1),
+                                      RDG_STMT (rdg, v2));
+}
+
 /* In lambda-code.c  */
 bool lambda_transform_legal_p (lambda_trans_matrix, int, VEC (ddr_p, heap) *);
 
+/* In tree-data-refs.c  */
+void split_constant_offset (tree , tree *, tree *);
+
 #endif  /* GCC_TREE_DATA_REF_H  */