OSDN Git Service

Dump a diagnostic info when the insn-to-mem ratio is too small.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
index 3159748..6f87988 100644 (file)
@@ -1,22 +1,21 @@
 /* Array prefetching.
-   Copyright (C) 2005 Free Software Foundation, Inc.
-   
+   Copyright (C) 2005, 2007, 2008 Free Software Foundation, Inc.
+
 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
+Free 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 WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
 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, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
-02111-1307, USA.  */
+along with GCC; see the file COPYING3.  If not see
+<http://www.gnu.org/licenses/>.  */
 
 #include "config.h"
 #include "system.h"
@@ -33,7 +32,6 @@ Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
 #include "tree-dump.h"
 #include "timevar.h"
 #include "cfgloop.h"
-#include "varray.h"
 #include "expr.h"
 #include "tree-pass.h"
 #include "ggc.h"
@@ -47,6 +45,7 @@ Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
 #include "langhooks.h"
 #include "tree-inline.h"
 #include "tree-data-ref.h"
+#include "optabs.h"
 
 /* This pass inserts prefetch instructions to optimize cache usage during
    accesses to arrays in loops.  It processes loops sequentially and:
@@ -99,16 +98,33 @@ Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
       while still within this bound (starting with those with lowest
       prefetch_mod, since they are responsible for most of the cache
       misses).
-      
+
    5) We unroll and peel loops so that we are able to satisfy PREFETCH_MOD
       and PREFETCH_BEFORE requirements (within some bounds), and to avoid
       prefetching nonaccessed memory.
       TODO -- actually implement peeling.
-      
+
    6) We actually emit the prefetch instructions.  ??? Perhaps emit the
       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).
+   The limits used in these heuristics are defined as parameters with
+   reasonable default values. Machine-specific default values will be
+   added later.
+
    Some other TODO:
       -- write and use more general reuse analysis (that could be also used
         in other cache aimed loop optimizations)
@@ -156,7 +172,7 @@ Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
 /* In some cases we are only able to determine that there is a certain
    probability that the two accesses hit the same cache line.  In this
    case, we issue the prefetches for both of them if this probability
-   is less then (1000 - ACCEPTABLE_MISS_RATE) promile.  */
+   is less then (1000 - ACCEPTABLE_MISS_RATE) per thousand.  */
 
 #ifndef ACCEPTABLE_MISS_RATE
 #define ACCEPTABLE_MISS_RATE 50
@@ -166,9 +182,8 @@ Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
 #define HAVE_prefetch 0
 #endif
 
-#define L1_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L1_CACHE_SIZE * L1_CACHE_LINE_SIZE))
-/* TODO:  Add parameter to specify L2 cache size.  */
-#define L2_CACHE_SIZE_BYTES (8 * L1_CACHE_SIZE_BYTES)
+#define L1_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L1_CACHE_SIZE * 1024))
+#define L2_CACHE_SIZE_BYTES ((unsigned) (L2_CACHE_SIZE * 1024))
 
 /* We consider a memory access nontemporal if it is not reused sooner than
    after L2_CACHE_SIZE_BYTES of memory are accessed.  However, we ignore
@@ -177,6 +192,13 @@ Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
    is accessed several times in a single iteration of the loop.  */
 #define NONTEMPORAL_FRACTION 16
 
+/* In case we have to emit a memory fence instruction after the loop that
+   uses nontemporal stores, this defines the builtin to use.  */
+
+#ifndef FENCE_FOLLOWING_MOVNT
+#define FENCE_FOLLOWING_MOVNT NULL_TREE
+#endif
+
 /* The group of references between that reuse may occur.  */
 
 struct mem_ref_group
@@ -195,10 +217,9 @@ struct mem_ref_group
 
 struct mem_ref
 {
-  tree stmt;                   /* Statement in that the reference appears.  */
+  gimple stmt;                 /* Statement in that the reference appears.  */
   tree mem;                    /* The reference.  */
   HOST_WIDE_INT delta;         /* Constant offset of the reference.  */
-  bool write_p;                        /* Is it a write?  */
   struct mem_ref_group *group; /* The group of references it belongs to.  */
   unsigned HOST_WIDE_INT prefetch_mod;
                                /* Prefetch only each PREFETCH_MOD-th
@@ -208,8 +229,13 @@ struct mem_ref
                                   iterations.  */
   unsigned reuse_distance;     /* The amount of data accessed before the first
                                   reuse of this value.  */
-  bool issue_prefetch_p;       /* Should we really issue the prefetch?  */
   struct mem_ref *next;                /* The next reference in the group.  */
+  unsigned write_p : 1;                /* Is it a write?  */
+  unsigned independent_p : 1;  /* True if the reference is independent on
+                                  all other references inside the loop.  */
+  unsigned issue_prefetch_p : 1;       /* Should we really issue the prefetch?  */
+  unsigned storent_p : 1;      /* True if we changed the store to a
+                                  nontemporal one.  */
 };
 
 /* Dumps information about reference REF to FILE.  */
@@ -268,7 +294,7 @@ find_or_create_group (struct mem_ref_group **groups, tree base,
    WRITE_P.  The reference occurs in statement STMT.  */
 
 static void
-record_ref (struct mem_ref_group *group, tree stmt, tree mem,
+record_ref (struct mem_ref_group *group, gimple stmt, tree mem,
            HOST_WIDE_INT delta, bool write_p)
 {
   struct mem_ref **aref;
@@ -302,6 +328,8 @@ record_ref (struct mem_ref_group *group, tree stmt, tree mem,
   (*aref)->issue_prefetch_p = false;
   (*aref)->group = group;
   (*aref)->next = NULL;
+  (*aref)->independent_p = false;
+  (*aref)->storent_p = false;
 
   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
     dump_mem_ref (dump_file, *aref);
@@ -332,7 +360,7 @@ release_mem_refs (struct mem_ref_group *groups)
 struct ar_data
 {
   struct loop *loop;                   /* Loop of the reference.  */
-  tree stmt;                           /* Statement of the reference.  */
+  gimple stmt;                         /* Statement of the reference.  */
   HOST_WIDE_INT *step;                 /* Step of the memory reference.  */
   HOST_WIDE_INT *delta;                        /* Offset of the memory reference.  */
 };
@@ -343,7 +371,7 @@ struct ar_data
 static bool
 idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
 {
-  struct ar_data *ar_data = data;
+  struct ar_data *ar_data = (struct ar_data *) data;
   tree ibase, step, stepsize;
   HOST_WIDE_INT istep, idelta = 0, imult = 1;
   affine_iv iv;
@@ -352,7 +380,8 @@ idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
       || TREE_CODE (base) == ALIGN_INDIRECT_REF)
     return false;
 
-  if (!simple_iv (ar_data->loop, ar_data->stmt, *index, &iv, false))
+  if (!simple_iv (ar_data->loop, loop_containing_stmt (ar_data->stmt),
+                 *index, &iv, false))
     return false;
   ibase = iv.base;
   step = iv.step;
@@ -361,7 +390,7 @@ idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
     return false;
   istep = int_cst_value (step);
 
-  if (TREE_CODE (ibase) == PLUS_EXPR
+  if (TREE_CODE (ibase) == POINTER_PLUS_EXPR
       && cst_and_fits_in_hwi (TREE_OPERAND (ibase, 1)))
     {
       idelta = int_cst_value (TREE_OPERAND (ibase, 1));
@@ -399,7 +428,7 @@ idx_analyze_ref (tree base, tree *index, void *data)
 static bool
 analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
             HOST_WIDE_INT *step, HOST_WIDE_INT *delta,
-            tree stmt)
+            gimple stmt)
 {
   struct ar_data ar_data;
   tree off;
@@ -421,7 +450,7 @@ analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
       off = DECL_FIELD_BIT_OFFSET (TREE_OPERAND (ref, 1));
       bit_offset = TREE_INT_CST_LOW (off);
       gcc_assert (bit_offset % BITS_PER_UNIT == 0);
-      
+
       *delta += bit_offset / BITS_PER_UNIT;
     }
 
@@ -434,37 +463,48 @@ analyze_ref (struct loop *loop, tree *ref_p, tree *base,
 }
 
 /* Record a memory reference REF to the list REFS.  The reference occurs in
-   LOOP in statement STMT and it is write if WRITE_P.  */
+   LOOP in statement STMT and it is write if WRITE_P.  Returns true if the
+   reference was recorded, false otherwise.  */
 
-static void
+static bool
 gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
-                             tree ref, bool write_p, tree stmt)
+                             tree ref, bool write_p, gimple stmt)
 {
   tree base;
   HOST_WIDE_INT step, delta;
   struct mem_ref_group *agrp;
 
+  if (get_base_address (ref) == NULL)
+    return false;
+
   if (!analyze_ref (loop, &ref, &base, &step, &delta, stmt))
-    return;
+    return false;
 
   /* Now we know that REF = &BASE + STEP * iter + DELTA, where DELTA and STEP
      are integer constants.  */
   agrp = find_or_create_group (refs, base, step);
   record_ref (agrp, stmt, ref, delta, write_p);
+
+  return true;
 }
 
-/* Record the suitable memory references in LOOP.  */
+/* Record the suitable memory references in LOOP.  NO_OTHER_REFS is set to
+   true if there are no other memory references inside the loop.  */
 
 static struct mem_ref_group *
-gather_memory_references (struct loop *loop)
+gather_memory_references (struct loop *loop, bool *no_other_refs, unsigned *ref_count)
 {
   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
   basic_block bb;
   unsigned i;
-  block_stmt_iterator bsi;
-  tree stmt, lhs, rhs;
+  gimple_stmt_iterator bsi;
+  gimple stmt;
+  tree lhs, rhs;
   struct mem_ref_group *refs = NULL;
 
+  *no_other_refs = true;
+  *ref_count = 0;
+
   /* Scan the loop body in order, so that the former references precede the
      later ones.  */
   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
@@ -473,19 +513,34 @@ gather_memory_references (struct loop *loop)
       if (bb->loop_father != loop)
        continue;
 
-      for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
+      for (bsi = gsi_start_bb (bb); !gsi_end_p (bsi); gsi_next (&bsi))
        {
-         stmt = bsi_stmt (bsi);
-         if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
-           continue;
+         stmt = gsi_stmt (bsi);
 
-         lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
-         rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
+         if (gimple_code (stmt) != GIMPLE_ASSIGN)
+           {
+             if (gimple_vuse (stmt)
+                 || (is_gimple_call (stmt)
+                     && !(gimple_call_flags (stmt) & ECF_CONST)))
+               *no_other_refs = false;
+             continue;
+           }
+
+         lhs = gimple_assign_lhs (stmt);
+         rhs = gimple_assign_rhs1 (stmt);
 
          if (REFERENCE_CLASS_P (rhs))
-           gather_memory_references_ref (loop, &refs, rhs, false, stmt);
+           {
+           *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
+                                                           rhs, false, stmt);
+           *ref_count += 1;
+           }
          if (REFERENCE_CLASS_P (lhs))
-           gather_memory_references_ref (loop, &refs, lhs, true, stmt);
+           {
+           *no_other_refs &= gather_memory_references_ref (loop, &refs,
+                                                           lhs, true, stmt);
+           *ref_count += 1;
+           }
        }
     }
   free (body);
@@ -537,6 +592,45 @@ ddown (HOST_WIDE_INT x, unsigned HOST_WIDE_INT by)
     return (x + by - 1) / 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
+   in different cache lines.  DISTINCT_ITERS is the number of
+   distinct iterations after which the pattern repeats itself.
+   ALIGN_UNIT is the unit of alignment in bytes.  */
+
+static int
+compute_miss_rate (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;
+  int total_positions, miss_positions, miss_rate;
+  int address1, address2, cache_line1, cache_line2;
+
+  total_positions = 0;
+  miss_positions = 0;
+
+  /* Iterate through all possible alignments of the first
+     memory reference within its cache line.  */
+  for (align = 0; align < cache_line_size; align += align_unit)
+
+    /* Iterate through all distinct iterations.  */
+    for (iter = 0; iter < distinct_iters; iter++)
+      {
+       address1 = align + step * iter;
+       address2 = address1 + delta;
+       cache_line1 = address1 / cache_line_size;
+       cache_line2 = address2 / cache_line_size;
+       total_positions += 1;
+       if (cache_line1 != cache_line2)
+         miss_positions += 1;
+      }
+  miss_rate = 1000 * miss_positions / total_positions;
+  return miss_rate;
+}
+
 /* Prune the prefetch candidate REF using the reuse with BY.
    If BY_IS_BEFORE is true, BY is before REF in the loop.  */
 
@@ -550,6 +644,11 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
   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;
 
   if (delta == 0)
     {
@@ -557,7 +656,7 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
         former.  */
       if (by_is_before)
        ref->prefetch_before = 0;
-      
+
       return;
     }
 
@@ -611,25 +710,29 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
       return;
     }
 
-  /* A more complicated case.  First let us ensure that size of cache line
-     and step are coprime (here we assume that PREFETCH_BLOCK is a power
-     of two.  */
+  /* A more complicated case with step > prefetch_block.  First reduce
+     the ratio between the step and the cache line size to its simplest
+     terms.  The resulting denominator will then represent the number of
+     distinct iterations after which each address will go back to its
+     initial location within the cache line.  This computation assumes
+     that PREFETCH_BLOCK is a power of two.  */
   prefetch_block = PREFETCH_BLOCK;
-  while ((step & 1) == 0
-        && prefetch_block > 1)
+  reduced_prefetch_block = prefetch_block;
+  reduced_step = step;
+  while ((reduced_step & 1) == 0
+        && reduced_prefetch_block > 1)
     {
-      step >>= 1;
-      prefetch_block >>= 1;
-      delta >>= 1;
+      reduced_step >>= 1;
+      reduced_prefetch_block >>= 1;
     }
 
-  /* Now step > prefetch_block, and step and prefetch_block are coprime.
-     Determine the probability that the accesses hit the same cache line.  */
-
   prefetch_before = delta / step;
   delta %= step;
-  if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
-      <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
+  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 (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
@@ -640,8 +743,9 @@ prune_ref_by_group_reuse (struct mem_ref *ref, struct mem_ref *by,
   /* Try also the following iteration.  */
   prefetch_before++;
   delta = step - delta;
-  if ((unsigned HOST_WIDE_INT) delta
-      <= (prefetch_block * ACCEPTABLE_MISS_RATE / 1000))
+  miss_rate = compute_miss_rate(prefetch_block, step, delta,
+                               reduced_prefetch_block, align_unit);
+  if (miss_rate <= ACCEPTABLE_MISS_RATE)
     {
       if (prefetch_before < ref->prefetch_before)
        ref->prefetch_before = prefetch_before;
@@ -746,6 +850,10 @@ should_issue_prefetch_p (struct mem_ref *ref)
   if (ref->prefetch_before != PREFETCH_ALL)
     return false;
 
+  /* Do not prefetch nontemporal stores.  */
+  if (ref->storent_p)
+    return false;
+
   return true;
 }
 
@@ -810,20 +918,20 @@ schedule_prefetches (struct mem_ref_group *groups, unsigned unroll_factor,
   return any;
 }
 
-/* Determine whether there is any reference suitable for prefetching
-   in GROUPS.  */
+/* Estimate the number of prefetches in the given GROUPS.  */
 
-static bool
-anything_to_prefetch_p (struct mem_ref_group *groups)
+static int
+estimate_prefetch_count (struct mem_ref_group *groups)
 {
   struct mem_ref *ref;
+  int prefetch_count = 0;
 
   for (; groups; groups = groups->next)
     for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
       if (should_issue_prefetch_p (ref))
-       return true;
+         prefetch_count++;
 
-  return false;
+  return prefetch_count;
 }
 
 /* Issue prefetches for the reference REF into loop as decided before.
@@ -834,8 +942,9 @@ static void
 issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
 {
   HOST_WIDE_INT delta;
-  tree addr, addr_base, prefetch, write_p, local;
-  block_stmt_iterator bsi;
+  tree addr, addr_base, write_p, local;
+  gimple prefetch;
+  gimple_stmt_iterator bsi;
   unsigned n_prefetches, ap;
   bool nontemporal = ref->reuse_distance >= L2_CACHE_SIZE_BYTES;
 
@@ -844,12 +953,13 @@ issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
             nontemporal ? " nontemporal" : "",
             (void *) ref);
 
-  bsi = bsi_for_stmt (ref->stmt);
+  bsi = gsi_for_stmt (ref->stmt);
 
   n_prefetches = ((unroll_factor + ref->prefetch_mod - 1)
                  / ref->prefetch_mod);
   addr_base = build_fold_addr_expr_with_type (ref->mem, ptr_type_node);
-  addr_base = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr_base), true, NULL);
+  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);
 
@@ -857,14 +967,15 @@ issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
     {
       /* Determine the address to prefetch.  */
       delta = (ahead + ap * ref->prefetch_mod) * ref->group->step;
-      addr = fold_build2 (PLUS_EXPR, ptr_type_node,
-                         addr_base, build_int_cst (ptr_type_node, delta));
-      addr = force_gimple_operand_bsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL);
+      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);
 
       /* Create the prefetch instruction.  */
-      prefetch = build_call_expr (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
-                                 3, addr, write_p, local);
-      bsi_insert_before (&bsi, prefetch, BSI_SAME_STMT);
+      prefetch = gimple_build_call (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
+                                   3, addr, write_p, local);
+      gsi_insert_before (&bsi, prefetch, GSI_SAME_STMT);
     }
 }
 
@@ -884,6 +995,130 @@ issue_prefetches (struct mem_ref_group *groups,
        issue_prefetch_ref (ref, unroll_factor, ahead);
 }
 
+/* Returns true if REF is a memory write for that a nontemporal store insn
+   can be used.  */
+
+static bool
+nontemporal_store_p (struct mem_ref *ref)
+{
+  enum machine_mode mode;
+  enum insn_code code;
+
+  /* REF must be a write that is not reused.  We require it to be independent
+     on all other memory references in the loop, as the nontemporal stores may
+     be reordered with respect to other memory references.  */
+  if (!ref->write_p
+      || !ref->independent_p
+      || ref->reuse_distance < L2_CACHE_SIZE_BYTES)
+    return false;
+
+  /* Check that we have the storent instruction for the mode.  */
+  mode = TYPE_MODE (TREE_TYPE (ref->mem));
+  if (mode == BLKmode)
+    return false;
+
+  code = optab_handler (storent_optab, mode)->insn_code;
+  return code != CODE_FOR_nothing;
+}
+
+/* If REF is a nontemporal store, we mark the corresponding modify statement
+   and return true.  Otherwise, we return false.  */
+
+static bool
+mark_nontemporal_store (struct mem_ref *ref)
+{
+  if (!nontemporal_store_p (ref))
+    return false;
+
+  if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
+    fprintf (dump_file, "Marked reference %p as a nontemporal store.\n",
+            (void *) ref);
+
+  gimple_assign_set_nontemporal_move (ref->stmt, true);
+  ref->storent_p = true;
+
+  return true;
+}
+
+/* Issue a memory fence instruction after LOOP.  */
+
+static void
+emit_mfence_after_loop (struct loop *loop)
+{
+  VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
+  edge exit;
+  gimple call;
+  gimple_stmt_iterator bsi;
+  unsigned i;
+
+  for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
+    {
+      call = gimple_build_call (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, 0);
+
+      if (!single_pred_p (exit->dest)
+         /* If possible, we prefer not to insert the fence on other paths
+            in cfg.  */
+         && !(exit->flags & EDGE_ABNORMAL))
+       split_loop_exit_edge (exit);
+      bsi = gsi_after_labels (exit->dest);
+
+      gsi_insert_before (&bsi, call, GSI_NEW_STMT);
+      mark_virtual_ops_for_renaming (call);
+    }
+
+  VEC_free (edge, heap, exits);
+  update_ssa (TODO_update_ssa_only_virtuals);
+}
+
+/* Returns true if we can use storent in loop, false otherwise.  */
+
+static bool
+may_use_storent_in_loop_p (struct loop *loop)
+{
+  bool ret = true;
+
+  if (loop->inner != NULL)
+    return false;
+
+  /* If we must issue a mfence insn after using storent, check that there
+     is a suitable place for it at each of the loop exits.  */
+  if (FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
+    {
+      VEC (edge, heap) *exits = get_loop_exit_edges (loop);
+      unsigned i;
+      edge exit;
+
+      for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
+       if ((exit->flags & EDGE_ABNORMAL)
+           && exit->dest == EXIT_BLOCK_PTR)
+         ret = false;
+
+      VEC_free (edge, heap, exits);
+    }
+
+  return ret;
+}
+
+/* Marks nontemporal stores in LOOP.  GROUPS contains the description of memory
+   references in the loop.  */
+
+static void
+mark_nontemporal_stores (struct loop *loop, struct mem_ref_group *groups)
+{
+  struct mem_ref *ref;
+  bool any = false;
+
+  if (!may_use_storent_in_loop_p (loop))
+    return;
+
+  for (; groups; groups = groups->next)
+    for (ref = groups->refs; ref; ref = ref->next)
+      any |= mark_nontemporal_store (ref);
+
+  if (any && FENCE_FOLLOWING_MOVNT != NULL_TREE)
+    emit_mfence_after_loop (loop);
+}
+
 /* Determines whether we can profitably unroll LOOP FACTOR times, and if
    this is the case, fill in DESC by the description of number of
    iterations.  */
@@ -1078,7 +1313,7 @@ self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
         know its stride.  */
       while (handled_component_p (ref) && TREE_CODE (ref) != ARRAY_REF)
        ref = TREE_OPERAND (ref, 0);
-      
+
       if (TREE_CODE (ref) == ARRAY_REF)
        {
          stride = TYPE_SIZE_UNIT (TREE_TYPE (ref));
@@ -1115,16 +1350,18 @@ self_reuse_distance (data_reference_p dr, unsigned *loop_sizes, unsigned n,
 }
 
 /* Determines the distance till the first reuse of each reference in REFS
-   in the loop nest of LOOP.  */
+   in the loop nest of LOOP.  NO_OTHER_REFS is true if there are no other
+   memory references in the loop.  */
 
 static void
-determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
+determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs,
+                          bool no_other_refs)
 {
   struct loop *nest, *aloop;
   VEC (data_reference_p, heap) *datarefs = NULL;
   VEC (ddr_p, heap) *dependences = NULL;
   struct mem_ref_group *gr;
-  struct mem_ref *ref;
+  struct mem_ref *ref, *refb;
   VEC (loop_p, heap) *vloops = NULL;
   unsigned *loop_data_size;
   unsigned i, j, n;
@@ -1174,7 +1411,7 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
     }
 
   /* Prepare the references in the form suitable for data dependence
-     analysis.  We ignore unanalysable data references (the results
+     analysis.  We ignore unanalyzable data references (the results
      are used just as a heuristics to estimate temporality of the
      references, hence we do not need to worry about correctness).  */
   for (gr = refs; gr; gr = gr->next)
@@ -1188,14 +1425,19 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
            dr->aux = ref;
            VEC_safe_push (data_reference_p, heap, datarefs, dr);
          }
+       else
+         no_other_refs = false;
       }
 
   for (i = 0; VEC_iterate (data_reference_p, datarefs, i, dr); i++)
     {
       dist = self_reuse_distance (dr, loop_data_size, n, loop);
-      ref = dr->aux;
+      ref = (struct mem_ref *) dr->aux;
       if (ref->reuse_distance > dist)
        ref->reuse_distance = dist;
+
+      if (no_other_refs)
+       ref->independent_p = true;
     }
 
   compute_all_dependences (datarefs, &dependences, vloops, true);
@@ -1205,16 +1447,22 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
        continue;
 
+      ref = (struct mem_ref *) DDR_A (dep)->aux;
+      refb = (struct mem_ref *) DDR_B (dep)->aux;
+
       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_dont_know
          || DDR_NUM_DIST_VECTS (dep) == 0)
        {
-         /* If the dependence cannot be analysed, assume that there might be
+         /* If the dependence cannot be analyzed, assume that there might be
             a reuse.  */
          dist = 0;
+
+         ref->independent_p = false;
+         refb->independent_p = false;
        }
       else
        {
-         /* The distance vectors are normalised to be always lexicographically
+         /* The distance vectors are normalized to be always lexicographically
             positive, hence we cannot tell just from them whether DDR_A comes
             before DDR_B or vice versa.  However, it is not important,
             anyway -- if DDR_A is close to DDR_B, then it is either reused in
@@ -1228,6 +1476,18 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
              adist = volume_of_dist_vector (DDR_DIST_VECT (dep, j),
                                             loop_data_size, n);
 
+             /* If this is a dependence in the innermost loop (i.e., the
+                distances in all superloops are zero) and it is not
+                the trivial self-dependence with distance zero, record that
+                the references are not completely independent.  */
+             if (lambda_vector_zerop (DDR_DIST_VECT (dep, j), n - 1)
+                 && (ref != refb
+                     || DDR_DIST_VECT (dep, j)[n-1] != 0))
+               {
+                 ref->independent_p = false;
+                 refb->independent_p = false;
+               }
+
              /* Ignore accesses closer than
                 L1_CACHE_SIZE_BYTES / NONTEMPORAL_FRACTION,
                 so that we use nontemporal prefetches e.g. if single memory
@@ -1241,12 +1501,10 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
            }
        }
 
-      ref = DDR_A (dep)->aux;
-      if (ref->reuse_distance > dist)
-       ref->reuse_distance = dist;
-      ref = DDR_B (dep)->aux;
       if (ref->reuse_distance > dist)
        ref->reuse_distance = dist;
+      if (refb->reuse_distance > dist)
+       refb->reuse_distance = dist;
     }
 
   free_dependence_relations (dependences);
@@ -1263,6 +1521,77 @@ 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:
+   AHEAD: the iteration ahead distance,
+   EST_NITER: the estimated trip count,
+   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
+is_loop_prefetching_profitable (unsigned ahead, HOST_WIDE_INT est_niter,
+                               unsigned ninsns, unsigned prefetch_count,
+                               unsigned mem_ref_count)
+{
+  int insn_to_mem_ratio, insn_to_prefetch_ratio;
+
+  if (mem_ref_count == 0)
+    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
+     won't give a significant benefit.  One approximate way of checking
+     this is to require the ratio of instructions to memory references to
+     be above a certain limit.  This approximation works well in practice.
+     TODO: Implement a more precise computation by estimating the time
+     for each CPU or memory op in the loop. Time estimates for memory ops
+     should account for cache misses.  */
+  insn_to_mem_ratio = ninsns / mem_ref_count;
+
+  if (insn_to_mem_ratio < PREFETCH_MIN_INSN_TO_MEM_RATIO)
+    {
+      if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
+        fprintf (dump_file,
+                "Not prefetching -- instruction to memory reference ratio (%d) too small\n",
+                insn_to_mem_ratio);
+      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.
+     TODO: Account for loop unrolling, which may reduce the costs of
+     shorter stride prefetches.  Note that not accounting for loop
+     unrolling over-estimates the cost and hence gives more conservative
+     results.  */
+  if (est_niter < 0)
+    {
+      insn_to_prefetch_ratio = ninsns / prefetch_count;
+      return insn_to_prefetch_ratio >= MIN_INSN_TO_PREFETCH_RATIO;
+    }
+
+  if (est_niter <= (HOST_WIDE_INT) 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 false;
+    }
+  return true;
+}
+
+
 /* Issue prefetch instructions for array references in LOOP.  Returns
    true if the LOOP was unrolled.  */
 
@@ -1273,9 +1602,11 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
   unsigned ahead, ninsns, time, unroll_factor;
   HOST_WIDE_INT est_niter;
   struct tree_niter_desc desc;
-  bool unrolled = false;
+  bool unrolled = false, no_other_refs;
+  unsigned prefetch_count;
+  unsigned mem_ref_count;
 
-  if (!maybe_hot_bb_p (loop->header))
+  if (optimize_loop_nest_for_size_p (loop))
     {
       if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
        fprintf (dump_file, "  ignored (cold area)\n");
@@ -1283,15 +1614,16 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
     }
 
   /* Step 1: gather the memory references.  */
-  refs = gather_memory_references (loop);
+  refs = gather_memory_references (loop, &no_other_refs, &mem_ref_count);
 
   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
   prune_by_reuse (refs);
 
-  if (!anything_to_prefetch_p (refs))
+  prefetch_count = estimate_prefetch_count (refs);
+  if (prefetch_count == 0)
     goto fail;
 
-  determine_loop_nest_reuse (loop, refs);
+  determine_loop_nest_reuse (loop, refs, no_other_refs);
 
   /* Step 3: determine the ahead and unroll factor.  */
 
@@ -1301,23 +1633,21 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
   ahead = (PREFETCH_LATENCY + time - 1) / time;
   est_niter = estimated_loop_iterations_int (loop, false);
 
-  /* The prefetches will run for AHEAD iterations of the original loop.  Unless
-     the loop rolls at least AHEAD times, prefetching the references does not
-     make sense.  */
-  if (est_niter >= 0 && est_niter <= (HOST_WIDE_INT) ahead)
-    {
-      if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
-       fprintf (dump_file,
-                "Not prefetching -- loop estimated to roll only %d times\n",
-                (int) est_niter);
-      goto fail;
-    }
-
   ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
                                           est_niter);
   if (dump_file && (dump_flags & TDF_DETAILS))
-    fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d\n", ahead, unroll_factor);
+    fprintf (dump_file, "Ahead %d, unroll factor %d, trip count "
+            HOST_WIDE_INT_PRINT_DEC "\n"
+            "insn count %d, mem ref count %d, prefetch count %d\n",
+            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))
+    goto fail;
+
+  mark_nontemporal_stores (loop, refs);
 
   /* Step 4: what to prefetch?  */
   if (!schedule_prefetches (refs, unroll_factor, ahead))
@@ -1365,10 +1695,14 @@ tree_ssa_prefetch_arrays (void)
               SIMULTANEOUS_PREFETCHES);
       fprintf (dump_file, "    prefetch latency: %d\n", PREFETCH_LATENCY);
       fprintf (dump_file, "    prefetch block size: %d\n", PREFETCH_BLOCK);
-      fprintf (dump_file, "    L1 cache size: %d lines, %d bytes\n",
-              L1_CACHE_SIZE, L1_CACHE_SIZE_BYTES);
+      fprintf (dump_file, "    L1 cache size: %d lines, %d kB\n",
+              L1_CACHE_SIZE_BYTES / L1_CACHE_LINE_SIZE, L1_CACHE_SIZE);
       fprintf (dump_file, "    L1 cache line size: %d\n", L1_CACHE_LINE_SIZE);
-      fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d bytes\n", L2_CACHE_SIZE_BYTES);
+      fprintf (dump_file, "    L2 cache size: %d kB\n", L2_CACHE_SIZE);
+      fprintf (dump_file, "    min insn-to-prefetch ratio: %d \n",
+              MIN_INSN_TO_PREFETCH_RATIO);
+      fprintf (dump_file, "    min insn-to-mem ratio: %d \n",
+              PREFETCH_MIN_INSN_TO_MEM_RATIO);
       fprintf (dump_file, "\n");
     }