OSDN Git Service

* gfortran.dg/isnan_1.f90: Add -mieee for sh.
[pf3gnuchains/gcc-fork.git] / gcc / tree-ssa-loop-prefetch.c
index 3159748..7058482 100644 (file)
@@ -1,11 +1,11 @@
 /* Array prefetching.
-   Copyright (C) 2005 Free Software Foundation, Inc.
+   Copyright (C) 2005, 2007 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
@@ -14,9 +14,8 @@ 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"
@@ -47,6 +46,7 @@ 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:
@@ -166,9 +166,8 @@ 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 +176,13 @@ 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
@@ -198,7 +204,6 @@ struct mem_ref
   tree 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 +213,13 @@ 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.  */
@@ -302,6 +312,8 @@ 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);
@@ -343,7 +355,7 @@ 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;
@@ -361,7 +373,7 @@ 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));
@@ -434,9 +446,10 @@ 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)
 {
@@ -445,26 +458,31 @@ gather_memory_references_ref (struct loop *loop, struct mem_ref_group **refs,
   struct mem_ref_group *agrp;
 
   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)
 {
   basic_block *body = get_loop_body_in_dom_order (loop);
   basic_block bb;
   unsigned i;
   block_stmt_iterator bsi;
-  tree stmt, lhs, rhs;
+  tree stmt, lhs, rhs, call;
   struct mem_ref_group *refs = NULL;
 
+  *no_other_refs = true;
+
   /* Scan the loop body in order, so that the former references precede the
      later ones.  */
   for (i = 0; i < loop->num_nodes; i++)
@@ -476,16 +494,26 @@ gather_memory_references (struct loop *loop)
       for (bsi = bsi_start (bb); !bsi_end_p (bsi); bsi_next (&bsi))
        {
          stmt = bsi_stmt (bsi);
+         call = get_call_expr_in (stmt);
+         if (call && !(call_expr_flags (call) & ECF_CONST))
+           *no_other_refs = false;
+
          if (TREE_CODE (stmt) != GIMPLE_MODIFY_STMT)
-           continue;
+           {
+             if (!ZERO_SSA_OPERANDS (stmt, SSA_OP_ALL_VIRTUALS))
+               *no_other_refs = false;
+             continue;
+           }
 
          lhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 0);
          rhs = GIMPLE_STMT_OPERAND (stmt, 1);
 
          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);
          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);
        }
     }
   free (body);
@@ -746,6 +774,10 @@ 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;
 }
 
@@ -849,7 +881,8 @@ issue_prefetch_ref (struct mem_ref *ref, unsigned unroll_factor, unsigned ahead)
   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_bsi (&bsi, unshare_expr (addr_base),
+                                       true, NULL, true, BSI_SAME_STMT);
   write_p = ref->write_p ? integer_one_node : integer_zero_node;
   local = build_int_cst (integer_type_node, nontemporal ? 0 : 3);
 
@@ -857,9 +890,10 @@ 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_bsi (&bsi, unshare_expr (addr), true, NULL,
+                                      true, BSI_SAME_STMT);
 
       /* Create the prefetch instruction.  */
       prefetch = build_call_expr (built_in_decls[BUILT_IN_PREFETCH],
@@ -884,6 +918,130 @@ 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);
+
+  MOVE_NONTEMPORAL (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;
+  tree call;
+  block_stmt_iterator bsi;
+  unsigned i;
+
+  for (i = 0; VEC_iterate (edge, exits, i, exit); i++)
+    {
+      call = build_function_call_expr (FENCE_FOLLOWING_MOVNT, NULL_TREE);
+
+      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 = bsi_after_labels (exit->dest);
+
+      bsi_insert_before (&bsi, call, BSI_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.  */
@@ -1115,16 +1273,18 @@ 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 +1334,7 @@ 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)
@@ -1188,6 +1348,8 @@ 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++)
@@ -1196,6 +1358,9 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
       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 +1370,22 @@ determine_loop_nest_reuse (struct loop *loop, struct mem_ref_group *refs)
       if (DDR_ARE_DEPENDENT (dep) == chrec_known)
        continue;
 
+      ref = DDR_A (dep)->aux;
+      refb = 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 +1399,18 @@ 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 +1424,10 @@ 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);
@@ -1273,7 +1454,7 @@ 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;
 
   if (!maybe_hot_bb_p (loop->header))
     {
@@ -1283,7 +1464,7 @@ 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);
 
   /* Step 2: estimate the reuse effects.  */
   prune_by_reuse (refs);
@@ -1291,7 +1472,7 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
   if (!anything_to_prefetch_p (refs))
     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.  */
 
@@ -1313,6 +1494,8 @@ loop_prefetch_arrays (struct loop *loop)
       goto fail;
     }
 
+  mark_nontemporal_stores (loop, refs);
+
   ninsns = tree_num_loop_insns (loop, &eni_size_weights);
   unroll_factor = determine_unroll_factor (loop, refs, ninsns, &desc,
                                           est_niter);
@@ -1365,10 +1548,10 @@ 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, "\n");
     }