OSDN Git Service

Fix grammar/spelling.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
index 38d8f23..264d97b 100644 (file)
@@ -1,5 +1,6 @@
 /* Array prefetching.
 /* Array prefetching.
-   Copyright (C) 2005, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2005, 2007, 2008, 2009, 2010, 2011
+   Free Software Foundation, Inc.
 
 This file is part of GCC.
 
 
 This file is part of GCC.
 
@@ -22,29 +23,30 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 #include "coretypes.h"
 #include "tm.h"
 #include "tree.h"
 #include "coretypes.h"
 #include "tm.h"
 #include "tree.h"
-#include "rtl.h"
 #include "tm_p.h"
 #include "tm_p.h"
-#include "hard-reg-set.h"
 #include "basic-block.h"
 #include "output.h"
 #include "basic-block.h"
 #include "output.h"
-#include "diagnostic.h"
+#include "tree-pretty-print.h"
 #include "tree-flow.h"
 #include "tree-dump.h"
 #include "timevar.h"
 #include "cfgloop.h"
 #include "tree-flow.h"
 #include "tree-dump.h"
 #include "timevar.h"
 #include "cfgloop.h"
-#include "expr.h"
 #include "tree-pass.h"
 #include "tree-pass.h"
-#include "ggc.h"
 #include "insn-config.h"
 #include "recog.h"
 #include "hashtab.h"
 #include "tree-chrec.h"
 #include "tree-scalar-evolution.h"
 #include "insn-config.h"
 #include "recog.h"
 #include "hashtab.h"
 #include "tree-chrec.h"
 #include "tree-scalar-evolution.h"
-#include "toplev.h"
+#include "diagnostic-core.h"
 #include "params.h"
 #include "langhooks.h"
 #include "tree-inline.h"
 #include "tree-data-ref.h"
 #include "params.h"
 #include "langhooks.h"
 #include "tree-inline.h"
 #include "tree-data-ref.h"
+
+
+/* FIXME: Needed for optabs, but this should all be moved to a TBD interface
+   between the GIMPLE and RTL worlds.  */
+#include "expr.h"
 #include "optabs.h"
 
 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
 #include "optabs.h"
 
 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
@@ -78,7 +80,7 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
        (2) has PREFETCH_MOD 64
        (3) has PREFETCH_MOD 4
        (4) has PREFETCH_MOD 1.  We do not set PREFETCH_BEFORE here, since
        (2) has PREFETCH_MOD 64
        (3) has PREFETCH_MOD 4
        (4) has PREFETCH_MOD 1.  We do not set PREFETCH_BEFORE here, since
-           the cache line accessed by (4) is the same with probability only
+           the cache line accessed by (5) is the same with probability only
           7/32.
        (5) has PREFETCH_MOD 1 as well.
 
           7/32.
        (5) has PREFETCH_MOD 1 as well.
 
@@ -108,19 +110,29 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
       prefetch instructions with guards in cases where 5) was not sufficient
       to satisfy the constraints?
 
       prefetch instructions with guards in cases where 5) was not sufficient
       to satisfy the constraints?
 
-   The function is_loop_prefetching_profitable() implements a cost model
-   to determine if prefetching is profitable for a given loop. The cost
-   model has two heuristcs:
-   1. A heuristic that determines whether the given loop has enough CPU
-      ops that can be overlapped with cache missing memory ops.
-      If not, the loop won't benefit from prefetching. This is implemented
-      by requirung the ratio between the instruction count and the mem ref
-      count to be above a certain minimum.
-   2. A heuristic that disables prefetching in a loop with an unknown trip
-      count if the prefetching cost is above a certain limit. The relative
-      prefetching cost is estimated by taking the ratio between the
-      prefetch count and the total intruction count (this models the I-cache
-      cost).
+   A cost model is implemented to determine whether or not prefetching is
+   profitable for a given loop.  The cost model has three heuristics:
+
+   1. Function trip_count_to_ahead_ratio_too_small_p implements a
+      heuristic that determines whether or not the loop has too few
+      iterations (compared to ahead).  Prefetching is not likely to be
+      beneficial if the trip count to ahead ratio is below a certain
+      minimum.
+
+   2. Function mem_ref_count_reasonable_p implements a heuristic that
+      determines whether the given loop has enough CPU ops that can be
+      overlapped with cache missing memory ops.  If not, the loop
+      won't benefit from prefetching.  In the implementation,
+      prefetching is not considered beneficial if the ratio between
+      the instruction count and the mem ref count is below a certain
+      minimum.
+
+   3. Function insn_to_prefetch_ratio_too_small_p implements a
+      heuristic that disables prefetching in a loop if the prefetching
+      cost is above a certain limit.  The relative prefetching cost is
+      estimated by taking the ratio between the prefetch count and the
+      total intruction count (this models the I-cache cost).
+
    The limits used in these heuristics are defined as parameters with
    reasonable default values. Machine-specific default values will be
    added later.
    The limits used in these heuristics are defined as parameters with
    reasonable default values. Machine-specific default values will be
    added later.
@@ -199,12 +211,24 @@ along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
 #define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
 #endif
 
 #define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
 #endif
 
+/* It is not profitable to prefetch when the trip count is not at
+   least TRIP_COUNT_TO_AHEAD_RATIO times the prefetch ahead distance.
+   For example, in a loop with a prefetch ahead distance of 10,
+   supposing that TRIP_COUNT_TO_AHEAD_RATIO is equal to 4, it is
+   profitable to prefetch when the trip count is greater or equal to
+   40.  In that case, 30 out of the 40 iterations will benefit from
+   prefetching.  */
+
+#ifndef TRIP_COUNT_TO_AHEAD_RATIO
+#define TRIP_COUNT_TO_AHEAD_RATIO 4
+#endif
+
 /* The group of references between that reuse may occur.  */
 
 struct mem_ref_group
 {
   tree base;                   /* Base of the reference.  */
 /* The group of references between that reuse may occur.  */
 
 struct mem_ref_group
 {
   tree base;                   /* Base of the reference.  */
-  HOST_WIDE_INT step;          /* Step of the reference.  */
+  tree step;                   /* Step of the reference.  */
   struct mem_ref *refs;                /* References in the group.  */
   struct mem_ref_group *next;  /* Next group of references.  */
 };
   struct mem_ref *refs;                /* References in the group.  */
   struct mem_ref_group *next;  /* Next group of references.  */
 };
@@ -213,6 +237,25 @@ struct mem_ref_group
 
 #define PREFETCH_ALL           (~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0)
 
 
 #define PREFETCH_ALL           (~(unsigned HOST_WIDE_INT) 0)
 
+/* Do not generate a prefetch if the unroll factor is significantly less
+   than what is required by the prefetch.  This is to avoid redundant
+   prefetches.  For example, when prefetch_mod is 16 and unroll_factor is
+   2, prefetching requires unrolling the loop 16 times, but
+   the loop is actually unrolled twice.  In this case (ratio = 8),
+   prefetching is not likely to be beneficial.  */
+
+#ifndef PREFETCH_MOD_TO_UNROLL_FACTOR_RATIO
+#define PREFETCH_MOD_TO_UNROLL_FACTOR_RATIO 4
+#endif
+
+/* Some of the prefetch computations have quadratic complexity.  We want to
+   avoid huge compile times and, therefore, want to limit the amount of
+   memory references per loop where we consider prefetching.  */
+
+#ifndef PREFETCH_MAX_MEM_REFS_PER_LOOP
+#define PREFETCH_MAX_MEM_REFS_PER_LOOP 200
+#endif
+
 /* The memory reference.  */
 
 struct mem_ref
 /* The memory reference.  */
 
 struct mem_ref
@@ -248,7 +291,10 @@ dump_mem_ref (FILE *file, struct mem_ref *ref)
   fprintf (file, "  group %p (base ", (void *) ref->group);
   print_generic_expr (file, ref->group->base, TDF_SLIM);
   fprintf (file, ", step ");
   fprintf (file, "  group %p (base ", (void *) ref->group);
   print_generic_expr (file, ref->group->base, TDF_SLIM);
   fprintf (file, ", step ");
-  fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, ref->group->step);
+  if (cst_and_fits_in_hwi (ref->group->step))
+    fprintf (file, HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC, int_cst_value (ref->group->step));
+  else
+    print_generic_expr (file, ref->group->step, TDF_TREE);
   fprintf (file, ")\n");
 
   fprintf (file, "  delta ");
   fprintf (file, ")\n");
 
   fprintf (file, "  delta ");
@@ -264,19 +310,20 @@ dump_mem_ref (FILE *file, struct mem_ref *ref)
    exist.  */
 
 static struct mem_ref_group *
    exist.  */
 
 static struct mem_ref_group *
-find_or_create_group (struct mem_ref_group **groups, tree base,
-                     HOST_WIDE_INT step)
+find_or_create_group (struct mem_ref_group **groups, tree base, tree step)
 {
   struct mem_ref_group *group;
 
   for (; *groups; groups = &(*groups)->next)
     {
 {
   struct mem_ref_group *group;
 
   for (; *groups; groups = &(*groups)->next)
     {
-      if ((*groups)->step == step
+      if (operand_equal_p ((*groups)->step, step, 0)
          && operand_equal_p ((*groups)->base, base, 0))
        return *groups;
 
          && operand_equal_p ((*groups)->base, base, 0))
        return *groups;
 
-      /* Keep the list of groups sorted by decreasing step.  */
-      if ((*groups)->step < step)
+      /* If step is an integer constant, keep the list of groups sorted
+         by decreasing step.  */
+        if (cst_and_fits_in_hwi ((*groups)->step) && cst_and_fits_in_hwi (step)
+            && int_cst_value ((*groups)->step) < int_cst_value (step))
        break;
     }
 
        break;
     }
 
@@ -361,7 +408,7 @@ struct ar_data
 {
   struct loop *loop;                   /* Loop of the reference.  */
   gimple stmt;                         /* Statement of the reference.  */
 {
   struct loop *loop;                   /* Loop of the reference.  */
   gimple stmt;                         /* Statement of the reference.  */
-  HOST_WIDE_INT *step;                 /* Step of the memory reference.  */
+  tree *step;                          /* Step of the memory reference.  */
   HOST_WIDE_INT *delta;                        /* Offset of the memory reference.  */
 };
 
   HOST_WIDE_INT *delta;                        /* Offset of the memory reference.  */
 };
 
@@ -373,23 +420,15 @@ idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
 {
   struct ar_data *ar_data = (struct ar_data *) data;
   tree ibase, step, stepsize;
 {
   struct ar_data *ar_data = (struct ar_data *) data;
   tree ibase, step, stepsize;
-  HOST_WIDE_INT istep, idelta = 0, imult = 1;
+  HOST_WIDE_INT idelta = 0, imult = 1;
   affine_iv iv;
 
   affine_iv iv;
 
-  if (TREE_CODE (base) == MISALIGNED_INDIRECT_REF
-      || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
-    return false;
-
   if (!simple_iv (ar_data->loop, loop_containing_stmt (ar_data->stmt),
   if (!simple_iv (ar_data->loop, loop_containing_stmt (ar_data->stmt),
-                 *index, &iv, false))
+                 *index, &iv, true))
     return false;
   ibase = iv.base;
   step = iv.step;
 
     return false;
   ibase = iv.base;
   step = iv.step;
 
-  if (!cst_and_fits_in_hwi (step))
-    return false;
-  istep = int_cst_value (step);
-
   if (TREE_CODE (ibase) == POINTER_PLUS_EXPR
       && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (ibase, 1)))
     {
   if (TREE_CODE (ibase) == POINTER_PLUS_EXPR
       && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (ibase, 1)))
     {
@@ -408,12 +447,18 @@ idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
       if (!cst_and_fits_in_hwi (stepsize))
        return false;
       imult = int_cst_value (stepsize);
       if (!cst_and_fits_in_hwi (stepsize))
        return false;
       imult = int_cst_value (stepsize);
-
-      istep *= imult;
+      step = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype,
+                         fold_convert (sizetype, step),
+                         fold_convert (sizetype, stepsize));
       idelta *= imult;
     }
 
       idelta *= imult;
     }
 
-  *ar_data->step += istep;
+  if (*ar_data->step == NULL_TREE)
+    *ar_data->step = step;
+  else
+    *ar_data->step = fold_build2 (PLUS_EXPR, sizetype,
+                                 fold_convert (sizetype, *ar_data->step),
+                                 fold_convert (sizetype, step));
   *ar_data->delta += idelta;
   *index = ibase;
 
   *ar_data->delta += idelta;
   *index = ibase;
 
@@ -427,7 +472,7 @@ idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
 
 static bool
 analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
 
 static bool
 analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
-            HOST_WIDE_INT *step, HOST_WIDE_INT *delta,
+            tree *step, HOST_WIDE_INT *delta,
             gimple stmt)
 {
   struct ar_data ar_data;
             gimple stmt)
 {
   struct ar_data ar_data;
@@ -435,13 +480,21 @@ analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
   HOST_WIDE_INT bit_offset;
   tree ref = *ref_p;
 
   HOST_WIDE_INT bit_offset;
   tree ref = *ref_p;
 
-  *step = 0;
+  *step = NULL_TREE;
   *delta = 0;
 
   *delta = 0;
 
-  /* First strip off the component references.  Ignore bitfields.  */
-  if (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF
-      && DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (ref, 1)))
-    ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
+  /* First strip off the component references.  Ignore bitfields.
+     Also strip off the real and imagine parts of a complex, so that
+     they can have the same base.  */
+  if (TREE_CODE (ref) == REALPART_EXPR
+      || TREE_CODE (ref) == IMAGPART_EXPR
+      || (TREE_CODE (ref) == COMPONENT_REF
+          && DECL_NONADDRESSABLE_P (TREE_OPERAND (ref, 1))))
+    {
+      if (TREE_CODE (ref) == IMAGPART_EXPR)
+        *delta += int_size_in_bytes (TREE_TYPE (ref));
+      ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
+    }
 
   *ref_p = ref;
 
 
   *ref_p = ref;
 
@@ -470,8 +523,8 @@ static bool
 gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
                              tree ref, bool write_p, gimple stmt)
 {
 gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
                              tree ref, bool write_p, gimple stmt)
 {
-  tree base;
-  HOST_WIDE_INT step, delta;
+  tree base, step;
+  HOST_WIDE_INT delta;
   struct mem_ref_group *agrp;
 
   if (get_base_address (ref) == NULL)
   struct mem_ref_group *agrp;
 
   if (get_base_address (ref) == NULL)
@@ -479,6 +532,17 @@ gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
 
   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
     return false;
 
   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
     return false;
+  /* If analyze_ref fails the default is a NULL_TREE.  We can stop here.  */
+  if (step == NULL_TREE)
+    return false;
+
+  /* Stop if the address of BASE could not be taken.  */
+  if (may_be_nonaddressable_p (base))
+    return false;
+
+  /* Limit non-constant step prefetching only to the innermost loops.  */
+  if (!cst_and_fits_in_hwi (step) && loop->inner != NULL)
+    return false;
 
   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
      are integer constants.  */
 
   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
      are integer constants.  */
@@ -553,8 +617,16 @@ gather_memory_references (struct loop *loop, bool *no_other_refs, unsigned *ref_
 static void
 prune_ref_by_self_reuse (struct mem_ref *ref)
 {
 static void
 prune_ref_by_self_reuse (struct mem_ref *ref)
 {
-  HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
-  bool backward = step < 0;
+  HOST_WIDE_INT step;
+  bool backward;
+
+  /* If the step size is non constant, we cannot calculate prefetch_mod.  */
+  if (!cst_and_fits_in_hwi (ref->group->step))
+    return;
+
+  step = int_cst_value (ref->group->step);
+
+  backward = step < 0;
 
   if (step == 0)
     {
 
   if (step == 0)
     {
@@ -595,22 +667,29 @@ ddown (HOST_WIDE_INT x, unsigned HOST_WIDE_INT by)
 /* Given a CACHE_LINE_SIZE and two inductive memory references
    with a common STEP greater than CACHE_LINE_SIZE and an address
    difference DELTA, compute the probability that they will fall
 /* Given a CACHE_LINE_SIZE and two inductive memory references
    with a common STEP greater than CACHE_LINE_SIZE and an address
    difference DELTA, compute the probability that they will fall
-   in different cache lines.  DISTINCT_ITERS is the number of
-   distinct iterations after which the pattern repeats itself.
+   in different cache lines.  Return true if the computed miss rate
+   is not greater than the ACCEPTABLE_MISS_RATE.  DISTINCT_ITERS is the
+   number of distinct iterations after which the pattern repeats itself.
    ALIGN_UNIT is the unit of alignment in bytes.  */
 
    ALIGN_UNIT is the unit of alignment in bytes.  */
 
-static int
-compute_miss_rate (unsigned HOST_WIDE_INT cache_line_size,
+static bool
+is_miss_rate_acceptable (unsigned HOST_WIDE_INT cache_line_size,
                   HOST_WIDE_INT step, HOST_WIDE_INT delta,
                   unsigned HOST_WIDE_INT distinct_iters,
                   int align_unit)
 {
   unsigned align, iter;
                   HOST_WIDE_INT step, HOST_WIDE_INT delta,
                   unsigned HOST_WIDE_INT distinct_iters,
                   int align_unit)
 {
   unsigned align, iter;
-  int total_positions, miss_positions, miss_rate;
+  int total_positions, miss_positions, max_allowed_miss_positions;
   int address1, address2, cache_line1, cache_line2;
 
   int address1, address2, cache_line1, cache_line2;
 
-  total_positions = 0;
+  /* It always misses if delta is greater than or equal to the cache
+     line size.  */
+  if (delta >= (HOST_WIDE_INT) cache_line_size)
+    return false;
+
   miss_positions = 0;
   miss_positions = 0;
+  total_positions = (cache_line_size / align_unit) * distinct_iters;
+  max_allowed_miss_positions = (ACCEPTABLE_MISS_RATE * total_positions) / 1000;
 
   /* Iterate through all possible alignments of the first
      memory reference within its cache line.  */
 
   /* Iterate through all possible alignments of the first
      memory reference within its cache line.  */
@@ -623,12 +702,14 @@ compute_miss_rate (unsigned HOST_WIDE_INT cache_line_size,
        address2 = address1 + delta;
        cache_line1 = address1 / cache_line_size;
        cache_line2 = address2 / cache_line_size;
        address2 = address1 + delta;
        cache_line1 = address1 / cache_line_size;
        cache_line2 = address2 / cache_line_size;
-       total_positions += 1;
        if (cache_line1 != cache_line2)
        if (cache_line1 != cache_line2)
-         miss_positions += 1;
+         {
+           miss_positions += 1;
+            if (miss_positions > max_allowed_miss_positions)
+             return false;
+          }
       }
       }
-  miss_rate = 1000 * miss_positions / total_positions;
-  return miss_rate;
+  return true;
 }
 
 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
 }
 
 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
@@ -638,18 +719,27 @@ static void
 prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
                          bool by_is_before)
 {
 prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
                          bool by_is_before)
 {
-  HOST_WIDE_INT step = ref->group->step;
-  bool backward = step < 0;
+  HOST_WIDE_INT step;
+  bool backward;
   HOST_WIDE_INT delta_r = ref->delta, delta_b = by->delta;
   HOST_WIDE_INT delta = delta_b - delta_r;
   HOST_WIDE_INT hit_from;
   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before, prefetch_block;
   HOST_WIDE_INT delta_r = ref->delta, delta_b = by->delta;
   HOST_WIDE_INT delta = delta_b - delta_r;
   HOST_WIDE_INT hit_from;
   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_before, prefetch_block;
-  int miss_rate;
   HOST_WIDE_INT reduced_step;
   unsigned HOST_WIDE_INT reduced_prefetch_block;
   tree ref_type;
   int align_unit;
 
   HOST_WIDE_INT reduced_step;
   unsigned HOST_WIDE_INT reduced_prefetch_block;
   tree ref_type;
   int align_unit;
 
+  /* If the step is non constant we cannot calculate prefetch_before.  */
+  if (!cst_and_fits_in_hwi (ref->group->step)) {
+    return;
+  }
+
+  step = int_cst_value (ref->group->step);
+
+  backward = step < 0;
+
+
   if (delta == 0)
     {
       /* If the references has the same address, only prefetch the
   if (delta == 0)
     {
       /* If the references has the same address, only prefetch the
@@ -704,6 +794,9 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
       hit_from = ddown (delta_b, PREFETCH_BLOCK) * PREFETCH_BLOCK;
       prefetch_before = (hit_from - delta_r + step - 1) / step;
 
       hit_from = ddown (delta_b, PREFETCH_BLOCK) * PREFETCH_BLOCK;
       prefetch_before = (hit_from - delta_r + step - 1) / step;
 
+      /* Do not reduce prefetch_before if we meet beyond cache size.  */
+      if (prefetch_before > absu_hwi (L2_CACHE_SIZE_BYTES / step))
+        prefetch_before = PREFETCH_ALL;
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
 
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
 
@@ -730,10 +823,12 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
   delta %= step;
   ref_type = TREE_TYPE (ref->mem);
   align_unit = TYPE_ALIGN (ref_type) / 8;
   delta %= step;
   ref_type = TREE_TYPE (ref->mem);
   align_unit = TYPE_ALIGN (ref_type) / 8;
-  miss_rate = compute_miss_rate(prefetch_block, step, delta,
-                               reduced_prefetch_block, align_unit);
-  if (miss_rate <= ACCEPTABLE_MISS_RATE)
+  if (is_miss_rate_acceptable (prefetch_block, step, delta,
+                              reduced_prefetch_block, align_unit))
     {
     {
+      /* Do not reduce prefetch_before if we meet beyond cache size.  */
+      if (prefetch_before > L2_CACHE_SIZE_BYTES / PREFETCH_BLOCK)
+        prefetch_before = PREFETCH_ALL;
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
 
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
 
@@ -743,9 +838,8 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
   /* Try also the following iteration.  */
   prefetch_before++;
   delta = step - delta;
   /* Try also the following iteration.  */
   prefetch_before++;
   delta = step - delta;
-  miss_rate = compute_miss_rate(prefetch_block, step, delta,
-                               reduced_prefetch_block, align_unit);
-  if (miss_rate <= ACCEPTABLE_MISS_RATE)
+  if (is_miss_rate_acceptable (prefetch_block, step, delta,
+                              reduced_prefetch_block, align_unit))
     {
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
     {
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
@@ -848,11 +942,20 @@ should_issue_prefetch_p (struct mem_ref *ref)
   /* For now do not issue prefetches for only first few of the
      iterations.  */
   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
   /* For now do not issue prefetches for only first few of the
      iterations.  */
   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
-    return false;
+    {
+      if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
+        fprintf (dump_file, "Ignoring %p due to prefetch_before\n",
+                (void *) ref);
+      return false;
+    }
 
   /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
   if (ref->storent_p)
 
   /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
   if (ref->storent_p)
-    return false;
+    {
+      if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
+        fprintf (dump_file, "Ignoring nontemporal store %p\n", (void *) ref);
+      return false;
+    }
 
   return true;
 }
 
   return true;
 }
@@ -894,6 +997,12 @@ schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
        if (!should_issue_prefetch_p (ref))
          continue;
 
        if (!should_issue_prefetch_p (ref))
          continue;
 
+        /* The loop is far from being sufficiently unrolled for this
+           prefetch.  Do not generate prefetch to avoid many redudant
+           prefetches.  */
+        if (ref->prefetch_mod / unroll_factor > PREFETCH_MOD_TO_UNROLL_FACTOR_RATIO)
+          continue;
+
        /* If we need to prefetch the reference each PREFETCH_MOD iterations,
           and we unroll the loop UNROLL_FACTOR times, we need to insert
           ceil (UNROLL_FACTOR / PREFETCH_MOD) instructions in each
        /* If we need to prefetch the reference each PREFETCH_MOD iterations,
           and we unroll the loop UNROLL_FACTOR times, we need to insert
           ceil (UNROLL_FACTOR / PREFETCH_MOD) instructions in each
@@ -918,18 +1027,40 @@ schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
   return any;
 }
 
   return any;
 }
 
-/* Estimate the number of prefetches in the given GROUPS.  */
+/* Return TRUE if no prefetch is going to be generated in the given
+   GROUPS.  */
+
+static bool
+nothing_to_prefetch_p (struct mem_ref_group *groups)
+{
+  struct mem_ref *ref;
+
+  for (; groups; groups = groups->next)
+    for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
+      if (should_issue_prefetch_p (ref))
+       return false;
+
+  return true;
+}
+
+/* Estimate the number of prefetches in the given GROUPS.
+   UNROLL_FACTOR is the factor by which LOOP was unrolled.  */
 
 static int
 
 static int
-estimate_prefetch_count (struct mem_ref_group *groups)
+estimate_prefetch_count (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor)
 {
   struct mem_ref *ref;
 {
   struct mem_ref *ref;
+  unsigned n_prefetches;
   int prefetch_count = 0;
 
   for (; groups; groups = groups->next)
     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
       if (should_issue_prefetch_p (ref))
   int prefetch_count = 0;
 
   for (; groups; groups = groups->next)
     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
       if (should_issue_prefetch_p (ref))
-         prefetch_count++;
+       {
+         n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
+                         / ref->prefetch_mod);
+         prefetch_count += n_prefetches;
+       }
 
   return prefetch_count;
 }
 
   return prefetch_count;
 }
@@ -942,7 +1073,7 @@ static void
 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
 {
   HOST_WIDE_INT delta;
 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
 {
   HOST_WIDE_INT delta;
-  tree addr, addr_base, write_p, local;
+  tree addr, addr_base, write_p, local, forward;
   gimple prefetch;
   gimple_stmt_iterator bsi;
   unsigned n_prefetches, ap;
   gimple prefetch;
   gimple_stmt_iterator bsi;
   unsigned n_prefetches, ap;
@@ -961,19 +1092,32 @@ issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
   addr_base = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
                                        true, NULL, true, GSI_SAME_STMT);
   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
   addr_base = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
                                        true, NULL, true, GSI_SAME_STMT);
   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
-  local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
+  local = nontemporal ? integer_zero_node : integer_three_node;
 
   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
     {
 
   for (ap = 0; ap < n_prefetches; ap++)
     {
-      /* Determine the address to prefetch.  */
-      delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
-      addr = fold_build2 (POINTER_PLUS_EXPR, ptr_type_node,
-                         addr_base, size_int (delta));
-      addr = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
-                                      true, GSI_SAME_STMT);
-
+      if (cst_and_fits_in_hwi (ref->group->step))
+        {
+          /* Determine the address to prefetch.  */
+          delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) *
+                  int_cst_value (ref->group->step);
+          addr = fold_build_pointer_plus_hwi (addr_base, delta);
+          addr = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
+                                           true, GSI_SAME_STMT);
+        }
+      else
+        {
+          /* The step size is non-constant but loop-invariant.  We use the
+             heuristic to simply prefetch ahead iterations ahead.  */
+          forward = fold_build2 (MULT_EXPR, sizetype,
+                                 fold_convert (sizetype, ref->group->step),
+                                 fold_convert (sizetype, size_int (ahead)));
+          addr = fold_build_pointer_plus (addr_base, forward);
+          addr = force_gimple_operand_gsi (&bsi, unshare_expr (addr), true,
+                                          NULL, true, GSI_SAME_STMT);
+      }
       /* Create the prefetch instruction.  */
       /* Create the prefetch instruction.  */
-      prefetch = gimple_build_call (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
+      prefetch = gimple_build_call (builtin_decl_explicit (BUILT_IN_PREFETCH),
                                    3, addr, write_p, local);
       gsi_insert_before (&bsi, prefetch, GSI_SAME_STMT);
     }
                                    3, addr, write_p, local);
       gsi_insert_before (&bsi, prefetch, GSI_SAME_STMT);
     }
@@ -1017,7 +1161,7 @@ nontemporal_store_p (struct mem_ref *ref)
   if (mode == BLKmode)
     return false;
 
   if (mode == BLKmode)
     return false;
 
-  code = optab_handler (storent_optab, mode)->insn_code;
+  code = optab_handler (storent_optab, mode);
   return code != CODE_FOR_nothing;
 }
 
   return code != CODE_FOR_nothing;
 }
 
@@ -1051,7 +1195,7 @@ emit_mfence_after_loop (struct loop *loop)
   gimple_stmt_iterator bsi;
   unsigned i;
 
   gimple_stmt_iterator bsi;
   unsigned i;
 
-  for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
+  FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, exit)
     {
       call = gimple_build_call (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, 0);
 
     {
       call = gimple_build_call (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, 0);
 
@@ -1088,7 +1232,7 @@ may_use_storent_in_loop_p (struct loop *loop)
       unsigned i;
       edge exit;
 
       unsigned i;
       edge exit;
 
-      for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
+      FOR_EACH_VEC_ELT (edge, exits, i, exit)
        if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
            && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
          ret = false;
        if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
            && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
          ret = false;
@@ -1307,7 +1451,7 @@ self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
   strides = XCNEWVEC (HOST_WIDE_INT, n);
   access_fns = DR_ACCESS_FNS (dr);
 
   strides = XCNEWVEC (HOST_WIDE_INT, n);
   access_fns = DR_ACCESS_FNS (dr);
 
-  for (i = 0; VEC_iterate (tree, access_fns, i, access_fn); i++)
+  FOR_EACH_VEC_ELT (tree, access_fns, i, access_fn)
     {
       /* Keep track of the reference corresponding to the subscript, so that we
         know its stride.  */
     {
       /* Keep track of the reference corresponding to the subscript, so that we
         know its stride.  */
@@ -1404,7 +1548,7 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
        continue;
 
       aloop = VEC_index (loop_p, vloops, i);
        continue;
 
       aloop = VEC_index (loop_p, vloops, i);
-      vol = estimated_loop_iterations_int (aloop, false);
+      vol = max_stmt_executions_int (aloop, false);
       if (vol < 0)
        vol = expected_loop_iterations (aloop);
       volume *= vol;
       if (vol < 0)
        vol = expected_loop_iterations (aloop);
       volume *= vol;
@@ -1417,7 +1561,8 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
       {
   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
     for (ref = gr->refs; ref; ref = ref->next)
       {
-       dr = create_data_ref (nest, ref->mem, ref->stmt, !ref->write_p);
+       dr = create_data_ref (nest, loop_containing_stmt (ref->stmt),
+                             ref->mem, ref->stmt, !ref->write_p);
 
        if (dr)
          {
 
        if (dr)
          {
@@ -1429,7 +1574,7 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
          no_other_refs = false;
       }
 
          no_other_refs = false;
       }
 
-  for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
+  FOR_EACH_VEC_ELT (data_reference_p, datarefs, i, dr)
     {
       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
       ref = (struct mem_ref *) dr->aux;
     {
       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
       ref = (struct mem_ref *) dr->aux;
@@ -1442,7 +1587,7 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
 
   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
 
 
   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
 
-  for (i = 0; VEC_iterate (ddr_p, dependences, i, dep); i++)
+  FOR_EACH_VEC_ELT (ddr_p, dependences, i, dep)
     {
       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
        continue;
     {
       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
        continue;
@@ -1521,24 +1666,51 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
     }
 }
 
     }
 }
 
-/* Do a cost-benefit analysis to determine if prefetching is profitable
-   for the current loop given the following parameters:
+/* Determine whether or not the trip count to ahead ratio is too small based
+   on prefitablility consideration.
    AHEAD: the iteration ahead distance,
    AHEAD: the iteration ahead distance,
-   EST_NITER: the estimated trip count,
+   EST_NITER: the estimated trip count.  */
+
+static bool
+trip_count_to_ahead_ratio_too_small_p (unsigned ahead, HOST_WIDE_INT est_niter)
+{
+  /* Assume trip count to ahead ratio is big enough if the trip count could not
+     be estimated at compile time.  */
+  if (est_niter < 0)
+    return false;
+
+  if (est_niter < (HOST_WIDE_INT) (TRIP_COUNT_TO_AHEAD_RATIO * ahead))
+    {
+      if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
+       fprintf (dump_file,
+                "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
+                (int) est_niter);
+      return true;
+    }
+
+  return false;
+}
+
+/* Determine whether or not the number of memory references in the loop is
+   reasonable based on the profitablity and compilation time considerations.
    NINSNS: estimated number of instructions in the loop,
    NINSNS: estimated number of instructions in the loop,
-   PREFETCH_COUNT: an estimate of the number of prefetches
    MEM_REF_COUNT: total number of memory references in the loop.  */
 
 static bool
    MEM_REF_COUNT: total number of memory references in the loop.  */
 
 static bool
-is_loop_prefetching_profitable (unsigned ahead, HOST_WIDE_INT est_niter,
-                               unsigned ninsns, unsigned prefetch_count,
-                               unsigned mem_ref_count, unsigned unroll_factor)
+mem_ref_count_reasonable_p (unsigned ninsns, unsigned mem_ref_count)
 {
 {
-  int insn_to_mem_ratio, insn_to_prefetch_ratio;
+  int insn_to_mem_ratio;
 
   if (mem_ref_count == 0)
     return false;
 
 
   if (mem_ref_count == 0)
     return false;
 
+  /* Miss rate computation (is_miss_rate_acceptable) and dependence analysis
+     (compute_all_dependences) have high costs based on quadratic complexity.
+     To avoid huge compilation time, we give up prefetching if mem_ref_count
+     is too large.  */
+  if (mem_ref_count > PREFETCH_MAX_MEM_REFS_PER_LOOP)
+    return false;
+
   /* Prefetching improves performance by overlapping cache missing
      memory accesses with CPU operations.  If the loop does not have
      enough CPU operations to overlap with memory operations, prefetching
   /* Prefetching improves performance by overlapping cache missing
      memory accesses with CPU operations.  If the loop does not have
      enough CPU operations to overlap with memory operations, prefetching
@@ -1559,17 +1731,24 @@ is_loop_prefetching_profitable (unsigned ahead, HOST_WIDE_INT est_niter,
       return false;
     }
 
       return false;
     }
 
-  /* Profitability of prefetching is highly dependent on the trip count.
-     For a given AHEAD distance, the first AHEAD iterations do not benefit
-     from prefetching, and the last AHEAD iterations execute useless
-     prefetches.  So, if the trip count is not large enough relative to AHEAD,
-     prefetching may cause serious performance degradation.  To avoid this
-     problem when the trip count is not known at compile time, we
-     conservatively skip loops with high prefetching costs.  For now, only
-     the I-cache cost is considered.  The relative I-cache cost is estimated
-     by taking the ratio between the number of prefetches and the total
-     number of instructions.  Since we are using integer arithmetic, we
-     compute the reciprocal of this ratio.
+  return true;
+}
+
+/* Determine whether or not the instruction to prefetch ratio in the loop is
+   too small based on the profitablity consideration.
+   NINSNS: estimated number of instructions in the loop,
+   PREFETCH_COUNT: an estimate of the number of prefetches,
+   UNROLL_FACTOR:  the factor to unroll the loop if prefetching.  */
+
+static bool
+insn_to_prefetch_ratio_too_small_p (unsigned ninsns, unsigned prefetch_count,
+                                     unsigned unroll_factor)
+{
+  int insn_to_prefetch_ratio;
+
+  /* Prefetching most likely causes performance degradation when the instruction
+     to prefetch ratio is too small.  Too many prefetch instructions in a loop
+     may reduce the I-cache performance.
      (unroll_factor * ninsns) is used to estimate the number of instructions in
      the unrolled loop.  This implementation is a bit simplistic -- the number
      of issued prefetch instructions is also affected by unrolling.  So,
      (unroll_factor * ninsns) is used to estimate the number of instructions in
      the unrolled loop.  This implementation is a bit simplistic -- the number
      of issued prefetch instructions is also affected by unrolling.  So,
@@ -1579,21 +1758,17 @@ is_loop_prefetching_profitable (unsigned ahead, HOST_WIDE_INT est_niter,
      original loop * unroll_factor (at least the induction variable increases
      and the exit branches will get eliminated), so it might be better to use
      tree_estimate_loop_size + estimated_unrolled_size.  */
      original loop * unroll_factor (at least the induction variable increases
      and the exit branches will get eliminated), so it might be better to use
      tree_estimate_loop_size + estimated_unrolled_size.  */
-  if (est_niter < 0)
-    {
-      insn_to_prefetch_ratio = (unroll_factor * ninsns) / prefetch_count;
-      return insn_to_prefetch_ratio >= MIN_INSN_TO_PREFETCH_RATIO;
-    }
-
-  if (est_niter <= (HOST_WIDE_INT) ahead)
+  insn_to_prefetch_ratio = (unroll_factor * ninsns) / prefetch_count;
+  if (insn_to_prefetch_ratio < MIN_INSN_TO_PREFETCH_RATIO)
     {
       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
     {
       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
-       fprintf (dump_file,
-                "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
-                (int) est_niter);
-      return false;
+        fprintf (dump_file,
+                "Not prefetching -- instruction to prefetch ratio (%d) too small\n",
+                insn_to_prefetch_ratio);
+      return true;
     }
     }
-  return true;
+
+  return false;
 }
 
 
 }
 
 
@@ -1618,29 +1793,48 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
       return false;
     }
 
       return false;
     }
 
+  /* FIXME: the time should be weighted by the probabilities of the blocks in
+     the loop body.  */
+  time = tree_num_loop_insns (loop, &eni_time_weights);
+  if (time == 0)
+    return false;
+
+  ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
+  est_niter = max_stmt_executions_int (loop, false);
+
+  /* Prefetching is not likely to be profitable if the trip count to ahead
+     ratio is too small.  */
+  if (trip_count_to_ahead_ratio_too_small_p (ahead, est_niter))
+    return false;
+
+  ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
+
   /* Step 1: gather the memory references.  */
   refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs, &mem_ref_count);
 
   /* Step 1: gather the memory references.  */
   refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs, &mem_ref_count);
 
+  /* Give up prefetching if the number of memory references in the
+     loop is not reasonable based on profitablity and compilation time
+     considerations.  */
+  if (!mem_ref_count_reasonable_p (ninsns, mem_ref_count))
+    goto fail;
+
   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
   prune_by_reuse (refs);
 
   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
   prune_by_reuse (refs);
 
-  prefetch_count = estimate_prefetch_count (refs);
-  if (prefetch_count == 0)
+  if (nothing_to_prefetch_p (refs))
     goto fail;
 
   determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
 
     goto fail;
 
   determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
 
-  /* Step 3: determine the ahead and unroll factor.  */
-
-  /* FIXME: the time should be weighted by the probabilities of the blocks in
-     the loop body.  */
-  time = tree_num_loop_insns (loop, &eni_time_weights);
-  ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
-  est_niter = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
-
-  ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
+  /* Step 3: determine unroll factor.  */
   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
                                           est_niter);
   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
                                           est_niter);
+
+  /* Estimate prefetch count for the unrolled loop.  */
+  prefetch_count = estimate_prefetch_count (refs, unroll_factor);
+  if (prefetch_count == 0)
+    goto fail;
+
   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
     fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d, trip count "
             HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n"
   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
     fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d, trip count "
             HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n"
@@ -1648,8 +1842,10 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
             ahead, unroll_factor, est_niter,
             ninsns, mem_ref_count, prefetch_count);
 
             ahead, unroll_factor, est_niter,
             ninsns, mem_ref_count, prefetch_count);
 
-  if (!is_loop_prefetching_profitable (ahead, est_niter, ninsns, prefetch_count,
-                                      mem_ref_count, unroll_factor))
+  /* Prefetching is not likely to be profitable if the instruction to prefetch
+     ratio is too small.  */
+  if (insn_to_prefetch_ratio_too_small_p (ninsns, prefetch_count,
+                                         unroll_factor))
     goto fail;
 
   mark_nontemporal_stores (loop, refs);
     goto fail;
 
   mark_nontemporal_stores (loop, refs);
@@ -1713,17 +1909,15 @@ tree_ssa_prefetch_arrays (void)
 
   initialize_original_copy_tables ();
 
 
   initialize_original_copy_tables ();
 
-  if (!built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH])
+  if (!builtin_decl_explicit_p (BUILT_IN_PREFETCH))
     {
     {
-      tree type = build_function_type (void_type_node,
-                                      tree_cons (NULL_TREE,
-                                                 const_ptr_type_node,
-                                                 NULL_TREE));
+      tree type = build_function_type_list (void_type_node,
+                                           const_ptr_type_node, NULL_TREE);
       tree decl = add_builtin_function ("__builtin_prefetch", type,
                                        BUILT_IN_PREFETCH, BUILT_IN_NORMAL,
                                        NULL, NULL_TREE);
       DECL_IS_NOVOPS (decl) = true;
       tree decl = add_builtin_function ("__builtin_prefetch", type,
                                        BUILT_IN_PREFETCH, BUILT_IN_NORMAL,
                                        NULL, NULL_TREE);
       DECL_IS_NOVOPS (decl) = true;
-      built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH] = decl;
+      set_builtin_decl (BUILT_IN_PREFETCH, decl, false);
     }
 
   /* We assume that size of cache line is a power of two, so verify this
     }
 
   /* We assume that size of cache line is a power of two, so verify this