source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 3866

Last change on this file since 3866 was 3866, checked in by matszpk, 2 years ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Use ssaIdBefore to get previous ssaId instead of using prevSSAIds (and remove prevSSAIds).

File size: 105.1 KB
Line 
1/*
2 *  CLRadeonExtender - Unofficial OpenCL Radeon Extensions Library
3 *  Copyright (C) 2014-2018 Mateusz Szpakowski
4 *
5 *  This library is free software; you can redistribute it and/or
6 *  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7 *  License as published by the Free Software Foundation; either
8 *  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
9 *
10 *  This library is distributed in the hope that it will be useful,
11 *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13 *  Lesser General Public License for more details.
14 *
15 *  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16 *  License along with this library; if not, write to the Free Software
17 *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
18 */
19
20#include <CLRX/Config.h>
21#include <iostream>
22#include <stack>
23#include <deque>
24#include <vector>
25#include <utility>
26#include <unordered_set>
27#include <map>
28#include <set>
29#include <unordered_map>
30#include <algorithm>
31#include <CLRX/utils/Utilities.h>
32#include <CLRX/utils/Containers.h>
33#include <CLRX/amdasm/Assembler.h>
34#include "AsmInternals.h"
35
36using namespace CLRX;
37
38typedef AsmRegAllocator::CodeBlock CodeBlock;
39typedef AsmRegAllocator::NextBlock NextBlock;
40typedef AsmRegAllocator::SSAInfo SSAInfo;
41typedef std::pair<const AsmSingleVReg, SSAInfo> SSAEntry;
42
43ISAUsageHandler::ISAUsageHandler(const std::vector<cxbyte>& _content) :
44            content(_content), lastOffset(0), readOffset(0), instrStructPos(0),
45            regUsagesPos(0), regUsages2Pos(0), regVarUsagesPos(0),
46            pushedArgs(0), argPos(0), argFlags(0), isNext(false), useRegMode(false)
47{ }
48
49ISAUsageHandler::~ISAUsageHandler()
50{ }
51
52void ISAUsageHandler::rewind()
53{
54    readOffset = instrStructPos = 0;
55    regUsagesPos = regUsages2Pos = regVarUsagesPos = 0;
56    useRegMode = false;
57    pushedArgs = 0;
58    skipBytesInInstrStruct();
59}
60
61void ISAUsageHandler::skipBytesInInstrStruct()
62{
63    // do not add instruction size if usereg (usereg immediately before instr regusages)
64    if ((instrStructPos != 0 || argPos != 0) && !useRegMode)
65        readOffset += defaultInstrSize;
66    argPos = 0;
67    for (;instrStructPos < instrStruct.size() &&
68        instrStruct[instrStructPos] > 0x80; instrStructPos++)
69        readOffset += (instrStruct[instrStructPos] & 0x7f);
70    isNext = (instrStructPos < instrStruct.size());
71}
72
73void ISAUsageHandler::putSpace(size_t offset)
74{
75    if (lastOffset != offset)
76    {
77        flush(); // flush before new instruction
78        // useReg immediately before instruction regusages
79        size_t defaultInstrSize = (!useRegMode ? this->defaultInstrSize : 0);
80        if (lastOffset > offset)
81            throw AsmException("Offset before previous instruction");
82        if (!instrStruct.empty() && offset - lastOffset < defaultInstrSize)
83            throw AsmException("Offset between previous instruction");
84        size_t toSkip = !instrStruct.empty() ? 
85                offset - lastOffset - defaultInstrSize : offset;
86        while (toSkip > 0)
87        {
88            size_t skipped = std::min(toSkip, size_t(0x7f));
89            instrStruct.push_back(skipped | 0x80);
90            toSkip -= skipped;
91        }
92        lastOffset = offset;
93        argFlags = 0;
94        pushedArgs = 0;
95    } 
96}
97
98void ISAUsageHandler::pushUsage(const AsmRegVarUsage& rvu)
99{
100    if (lastOffset == rvu.offset && useRegMode)
101        flush(); // only flush if useRegMode and no change in offset
102    else // otherwise
103        putSpace(rvu.offset);
104    useRegMode = false;
105    if (rvu.regVar != nullptr)
106    {
107        argFlags |= (1U<<pushedArgs);
108        regVarUsages.push_back({ rvu.regVar, rvu.rstart, rvu.rend, rvu.regField,
109            rvu.rwFlags, rvu.align });
110    }
111    else // reg usages
112        regUsages.push_back({ rvu.regField,cxbyte(rvu.rwFlags |
113                    getRwFlags(rvu.regField, rvu.rstart, rvu.rend)) });
114    pushedArgs++;
115}
116
117void ISAUsageHandler::pushUseRegUsage(const AsmRegVarUsage& rvu)
118{
119    if (lastOffset == rvu.offset && !useRegMode)
120        flush(); // only flush if useRegMode and no change in offset
121    else // otherwise
122        putSpace(rvu.offset);
123    useRegMode = true;
124    if (pushedArgs == 0 || pushedArgs == 256)
125    {
126        argFlags = 0;
127        pushedArgs = 0;
128        instrStruct.push_back(0x80); // sign of regvarusage from usereg
129        instrStruct.push_back(0);
130    }
131    if (rvu.regVar != nullptr)
132    {
133        argFlags |= (1U<<(pushedArgs & 7));
134        regVarUsages.push_back({ rvu.regVar, rvu.rstart, rvu.rend, rvu.regField,
135            rvu.rwFlags, rvu.align });
136    }
137    else // reg usages
138        regUsages2.push_back({ rvu.rstart, rvu.rend, rvu.rwFlags });
139    pushedArgs++;
140    if ((pushedArgs & 7) == 0) // just flush per 8 bit
141    {
142        instrStruct.push_back(argFlags);
143        instrStruct[instrStruct.size() - ((pushedArgs+7) >> 3) - 1] = pushedArgs;
144        argFlags = 0;
145    }
146}
147
148void ISAUsageHandler::flush()
149{
150    if (pushedArgs != 0)
151    {
152        if (!useRegMode)
153        {
154            // normal regvarusages
155            instrStruct.push_back(argFlags);
156            if ((argFlags & (1U<<(pushedArgs-1))) != 0)
157                regVarUsages.back().rwFlags |= 0x80;
158            else // reg usages
159                regUsages.back().rwFlags |= 0x80;
160        }
161        else
162        {
163            // use reg regvarusages
164            if ((pushedArgs & 7) != 0) //if only not pushed args remains
165                instrStruct.push_back(argFlags);
166            instrStruct[instrStruct.size() - ((pushedArgs+7) >> 3) - 1] = pushedArgs;
167        }
168    }
169}
170
171AsmRegVarUsage ISAUsageHandler::nextUsage()
172{
173    if (!isNext)
174        throw AsmException("No reg usage in this code");
175    AsmRegVarUsage rvu;
176    // get regvarusage
177    bool lastRegUsage = false;
178    rvu.offset = readOffset;
179    if (!useRegMode && instrStruct[instrStructPos] == 0x80)
180    {
181        // useRegMode (begin fetching useregs)
182        useRegMode = true;
183        argPos = 0;
184        instrStructPos++;
185        // pushedArgs - numer of useregs, 0 - 256 useregs
186        pushedArgs = instrStruct[instrStructPos++];
187        argFlags = instrStruct[instrStructPos];
188    }
189    rvu.useRegMode = useRegMode; // no ArgPos
190   
191    if ((instrStruct[instrStructPos] & (1U << (argPos&7))) != 0)
192    {
193        // regvar usage
194        const AsmRegVarUsageInt& inRVU = regVarUsages[regVarUsagesPos++];
195        rvu.regVar = inRVU.regVar;
196        rvu.rstart = inRVU.rstart;
197        rvu.rend = inRVU.rend;
198        rvu.regField = inRVU.regField;
199        rvu.rwFlags = inRVU.rwFlags & ASMRVU_ACCESS_MASK;
200        rvu.align = inRVU.align;
201        if (!useRegMode)
202            lastRegUsage = ((inRVU.rwFlags&0x80) != 0);
203    }
204    else if (!useRegMode)
205    {
206        // simple reg usage
207        const AsmRegUsageInt& inRU = regUsages[regUsagesPos++];
208        rvu.regVar = nullptr;
209        const std::pair<uint16_t, uint16_t> regPair =
210                    getRegPair(inRU.regField, inRU.rwFlags);
211        rvu.rstart = regPair.first;
212        rvu.rend = regPair.second;
213        rvu.rwFlags = (inRU.rwFlags & ASMRVU_ACCESS_MASK);
214        rvu.regField = inRU.regField;
215        rvu.align = 0;
216        lastRegUsage = ((inRU.rwFlags&0x80) != 0);
217    }
218    else
219    {
220        // use reg (simple reg usage, second structure)
221        const AsmRegUsage2Int& inRU = regUsages2[regUsages2Pos++];
222        rvu.regVar = nullptr;
223        rvu.rstart = inRU.rstart;
224        rvu.rend = inRU.rend;
225        rvu.rwFlags = inRU.rwFlags;
226        rvu.regField = ASMFIELD_NONE;
227        rvu.align = 0;
228    }
229    argPos++;
230    if (useRegMode)
231    {
232        // if inside useregs
233        if (argPos == (pushedArgs&0xff))
234        {
235            instrStructPos++; // end
236            skipBytesInInstrStruct();
237            useRegMode = false;
238        }
239        else if ((argPos & 7) == 0) // fetch new flag
240        {
241            instrStructPos++;
242            argFlags = instrStruct[instrStructPos];
243        }
244    }
245    // after instr
246    if (lastRegUsage)
247    {
248        instrStructPos++;
249        skipBytesInInstrStruct();
250    }
251    return rvu;
252}
253
254AsmRegAllocator::AsmRegAllocator(Assembler& _assembler) : assembler(_assembler)
255{ }
256
257static inline bool codeBlockStartLess(const AsmRegAllocator::CodeBlock& c1,
258                  const AsmRegAllocator::CodeBlock& c2)
259{ return c1.start < c2.start; }
260
261static inline bool codeBlockEndLess(const AsmRegAllocator::CodeBlock& c1,
262                  const AsmRegAllocator::CodeBlock& c2)
263{ return c1.end < c2.end; }
264
265void AsmRegAllocator::createCodeStructure(const std::vector<AsmCodeFlowEntry>& codeFlow,
266             size_t codeSize, const cxbyte* code)
267{
268    ISAAssembler* isaAsm = assembler.isaAssembler;
269    if (codeSize == 0)
270        return;
271    std::vector<size_t> splits;
272    std::vector<size_t> codeStarts;
273    std::vector<size_t> codeEnds;
274    codeStarts.push_back(0);
275    codeEnds.push_back(codeSize);
276    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
277    {
278        size_t instrAfter = 0;
279        if (entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP || entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP ||
280            entry.type == AsmCodeFlowType::CALL || entry.type == AsmCodeFlowType::RETURN)
281            instrAfter = entry.offset + isaAsm->getInstructionSize(
282                        codeSize - entry.offset, code + entry.offset);
283       
284        switch(entry.type)
285        {
286            case AsmCodeFlowType::START:
287                codeStarts.push_back(entry.offset);
288                break;
289            case AsmCodeFlowType::END:
290                codeEnds.push_back(entry.offset);
291                break;
292            case AsmCodeFlowType::JUMP:
293                splits.push_back(entry.target);
294                codeEnds.push_back(instrAfter);
295                break;
296            case AsmCodeFlowType::CJUMP:
297                splits.push_back(entry.target);
298                splits.push_back(instrAfter);
299                break;
300            case AsmCodeFlowType::CALL:
301                splits.push_back(entry.target);
302                splits.push_back(instrAfter);
303                break;
304            case AsmCodeFlowType::RETURN:
305                codeEnds.push_back(instrAfter);
306                break;
307            default:
308                break;
309        }
310    }
311    std::sort(splits.begin(), splits.end());
312    splits.resize(std::unique(splits.begin(), splits.end()) - splits.begin());
313    std::sort(codeEnds.begin(), codeEnds.end());
314    codeEnds.resize(std::unique(codeEnds.begin(), codeEnds.end()) - codeEnds.begin());
315    // remove codeStarts between codeStart and codeEnd
316    size_t i = 0;
317    size_t ii = 0;
318    size_t ei = 0; // codeEnd i
319    while (i < codeStarts.size())
320    {
321        size_t end = (ei < codeEnds.size() ? codeEnds[ei] : SIZE_MAX);
322        if (ei < codeEnds.size())
323            ei++;
324        codeStarts[ii++] = codeStarts[i];
325        // skip codeStart to end
326        for (i++ ;i < codeStarts.size() && codeStarts[i] < end; i++);
327    }
328    codeStarts.resize(ii);
329    // add next codeStarts
330    auto splitIt = splits.begin();
331    for (size_t codeEnd: codeEnds)
332    {
333        auto it = std::lower_bound(splitIt, splits.end(), codeEnd);
334        if (it != splits.end())
335        {
336            codeStarts.push_back(*it);
337            splitIt = it;
338        }
339        else // if end
340            break;
341    }
342   
343    std::sort(codeStarts.begin(), codeStarts.end());
344    codeStarts.resize(std::unique(codeStarts.begin(), codeStarts.end()) -
345                codeStarts.begin());
346    // divide to blocks
347    splitIt = splits.begin();
348    for (size_t codeStart: codeStarts)
349    {
350        size_t codeEnd = *std::upper_bound(codeEnds.begin(), codeEnds.end(), codeStart);
351        splitIt = std::lower_bound(splitIt, splits.end(), codeStart);
352       
353        if (splitIt != splits.end() && *splitIt==codeStart)
354            ++splitIt; // skip split in codeStart
355       
356        for (size_t start = codeStart; start < codeEnd; )
357        {
358            size_t end = codeEnd;
359            if (splitIt != splits.end())
360            {
361                end = std::min(end, *splitIt);
362                ++splitIt;
363            }
364            codeBlocks.push_back({ start, end, { }, false, false, false });
365            start = end;
366        }
367    }
368    // force empty block at end if some jumps goes to its
369    if (!codeEnds.empty() && !codeStarts.empty() && !splits.empty() &&
370        codeStarts.back()==codeEnds.back() && codeStarts.back() == splits.back())
371        codeBlocks.push_back({ codeStarts.back(), codeStarts.back(), { },
372                             false, false, false });
373   
374    // construct flow-graph
375    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
376        if (entry.type == AsmCodeFlowType::CALL || entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP ||
377            entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP || entry.type == AsmCodeFlowType::RETURN)
378        {
379            std::vector<CodeBlock>::iterator it;
380            size_t instrAfter = entry.offset + isaAsm->getInstructionSize(
381                        codeSize - entry.offset, code + entry.offset);
382           
383            if (entry.type != AsmCodeFlowType::RETURN)
384                it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
385                        CodeBlock{ entry.target }, codeBlockStartLess);
386            else // return
387            {
388                it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
389                        CodeBlock{ 0, instrAfter }, codeBlockEndLess);
390                // if block have return
391                if (it != codeBlocks.end())
392                    it->haveEnd = it->haveReturn = true;
393                continue;
394            }
395           
396            if (it == codeBlocks.end())
397                continue; // error!
398            auto it2 = std::lower_bound(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
399                    CodeBlock{ instrAfter }, codeBlockStartLess);
400            auto curIt = it2;
401            --curIt;
402           
403            curIt->nexts.push_back({ size_t(it - codeBlocks.begin()),
404                        entry.type == AsmCodeFlowType::CALL });
405            curIt->haveCalls |= entry.type == AsmCodeFlowType::CALL;
406            if (entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP ||
407                 entry.type == AsmCodeFlowType::CALL)
408            {
409                curIt->haveEnd = false; // revert haveEnd if block have cond jump or call
410                if (it2 != codeBlocks.end() && entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP)
411                    // add next next block (only for cond jump)
412                    curIt->nexts.push_back({ size_t(it2 - codeBlocks.begin()), false });
413            }
414            else if (entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP)
415                curIt->haveEnd = true; // set end
416        }
417    // force haveEnd for block with cf_end
418    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
419        if (entry.type == AsmCodeFlowType::END)
420        {
421            auto it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
422                    CodeBlock{ 0, entry.offset }, codeBlockEndLess);
423            if (it != codeBlocks.end())
424                it->haveEnd = true;
425        }
426   
427    if (!codeBlocks.empty()) // always set haveEnd to last block
428        codeBlocks.back().haveEnd = true;
429   
430    // reduce nexts
431    for (CodeBlock& block: codeBlocks)
432    {
433        // first non-call nexts, for correct resolving SSA conflicts
434        std::sort(block.nexts.begin(), block.nexts.end(),
435                  [](const NextBlock& n1, const NextBlock& n2)
436                  { return int(n1.isCall)<int(n2.isCall) ||
437                      (n1.isCall == n2.isCall && n1.block < n2.block); });
438        auto it = std::unique(block.nexts.begin(), block.nexts.end(),
439                  [](const NextBlock& n1, const NextBlock& n2)
440                  { return n1.block == n2.block && n1.isCall == n2.isCall; });
441        block.nexts.resize(it - block.nexts.begin());
442    }
443}
444
445/** Simple cache **/
446
447template<typename K, typename V>
448class CLRX_INTERNAL SimpleCache
449{
450private:
451    struct Entry
452    {
453        size_t sortedPos;
454        size_t usage;
455        V value;
456    };
457   
458    size_t totalWeight;
459    size_t maxWeight;
460   
461    typedef typename std::unordered_map<K, Entry>::iterator EntryMapIt;
462    // sorted entries - sorted by usage
463    std::vector<EntryMapIt> sortedEntries;
464    std::unordered_map<K, Entry> entryMap;
465   
466    void updateInSortedEntries(EntryMapIt it)
467    {
468        const size_t curPos = it->second.sortedPos;
469        if (curPos == 0)
470            return; // first position
471        if (sortedEntries[curPos-1]->second.usage < it->second.usage &&
472            (curPos==1 || sortedEntries[curPos-2]->second.usage >= it->second.usage))
473        {
474            //std::cout << "fast path" << std::endl;
475            std::swap(sortedEntries[curPos-1]->second.sortedPos, it->second.sortedPos);
476            std::swap(sortedEntries[curPos-1], sortedEntries[curPos]);
477            return;
478        }
479        //std::cout << "slow path" << std::endl;
480        auto fit = std::upper_bound(sortedEntries.begin(),
481            sortedEntries.begin()+it->second.sortedPos, it,
482            [](EntryMapIt it1, EntryMapIt it2)
483            { return it1->second.usage > it2->second.usage; });
484        if (fit != sortedEntries.begin()+it->second.sortedPos)
485        {
486            const size_t curPos = it->second.sortedPos;
487            std::swap((*fit)->second.sortedPos, it->second.sortedPos);
488            std::swap(*fit, sortedEntries[curPos]);
489        }
490    }
491   
492    void insertToSortedEntries(EntryMapIt it)
493    {
494        it->second.sortedPos = sortedEntries.size();
495        sortedEntries.push_back(it);
496    }
497   
498    void removeFromSortedEntries(size_t pos)
499    {
500        // update later element positioning
501        for (size_t i = pos+1; i < sortedEntries.size(); i++)
502            (sortedEntries[i]->second.sortedPos)--;
503        sortedEntries.erase(sortedEntries.begin() + pos);
504    }
505   
506public:
507    explicit SimpleCache(size_t _maxWeight) : totalWeight(0), maxWeight(_maxWeight)
508    { }
509   
510    // use key - get value
511    V* use(const K& key)
512    {
513        auto it = entryMap.find(key);
514        if (it != entryMap.end())
515        {
516            it->second.usage++;
517            updateInSortedEntries(it);
518            return &(it->second.value);
519        }
520        return nullptr;
521    }
522   
523    bool hasKey(const K& key)
524    { return entryMap.find(key) != entryMap.end(); }
525   
526    // put value
527    void put(const K& key, const V& value)
528    {
529        auto res = entryMap.insert({ key, Entry{ 0, 0, value } });
530        if (!res.second)
531        {
532            removeFromSortedEntries(res.first->second.sortedPos); // remove old value
533            // update value
534            totalWeight -= res.first->second.value.weight();
535            res.first->second = Entry{ 0, 0, value };
536        }
537        const size_t elemWeight = value.weight();
538       
539        // correct max weight if element have greater weight
540        if (elemWeight > maxWeight)
541            maxWeight = elemWeight<<1;
542       
543        while (totalWeight+elemWeight > maxWeight)
544        {
545            // remove min usage element
546            auto minUsageIt = sortedEntries.back();
547            sortedEntries.pop_back();
548            totalWeight -= minUsageIt->second.value.weight();
549            entryMap.erase(minUsageIt);
550        }
551       
552        insertToSortedEntries(res.first); // new entry in sorted entries
553       
554        totalWeight += elemWeight;
555    }
556};
557
558/** Simple cache **/
559
560// map of last SSAId for routine, key - varid, value - last SSA ids
561class CLRX_INTERNAL LastSSAIdMap: public
562            std::unordered_map<AsmSingleVReg, VectorSet<size_t> >
563{
564public:
565    LastSSAIdMap()
566    { }
567   
568    iterator insertSSAId(const AsmSingleVReg& vreg, size_t ssaId)
569    {
570        auto res = insert({ vreg, { ssaId } });
571        if (!res.second)
572            res.first->second.insertValue(ssaId);
573        return res.first;
574    }
575   
576    void eraseSSAId(const AsmSingleVReg& vreg, size_t ssaId)
577    {
578        auto it = find(vreg);
579        if (it != end())
580             it->second.eraseValue(ssaId);
581    }
582   
583    size_t weight() const
584    { return size(); }
585};
586
587typedef LastSSAIdMap RBWSSAIdMap;
588
589struct CLRX_INTERNAL RetSSAEntry
590{
591    std::vector<size_t> routines;
592    VectorSet<size_t> ssaIds;
593};
594
595typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, RetSSAEntry> RetSSAIdMap;
596
597struct CLRX_INTERNAL RoutineData
598{
599    // rbwSSAIdMap - read before write SSAId's map
600    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> rbwSSAIdMap;
601    LastSSAIdMap curSSAIdMap;
602    LastSSAIdMap lastSSAIdMap;
603   
604    size_t weight() const
605    { return rbwSSAIdMap.size() + lastSSAIdMap.weight(); }
606};
607
608struct CLRX_INTERNAL FlowStackEntry
609{
610    size_t blockIndex;
611    size_t nextIndex;
612    bool isCall;
613    RetSSAIdMap prevRetSSAIdSets;
614};
615
616struct CLRX_INTERNAL FlowStackEntry2
617{
618    size_t blockIndex;
619    size_t nextIndex;
620};
621
622
623struct CLRX_INTERNAL CallStackEntry
624{
625    size_t callBlock; // index
626    size_t callNextIndex; // index of call next
627    size_t routineBlock;    // routine block
628};
629
630class ResSecondPointsToCache: public std::vector<bool>
631{
632public:
633    explicit ResSecondPointsToCache(size_t n) : std::vector<bool>(n<<1, false)
634    { }
635   
636    void increase(size_t i)
637    {
638        if ((*this)[i<<1])
639            (*this)[(i<<1)+1] = true;
640        else
641            (*this)[i<<1] = true;
642    }
643   
644    cxuint count(size_t i) const
645    { return cxuint((*this)[i<<1]) + (*this)[(i<<1)+1]; }
646};
647
648typedef AsmRegAllocator::SSAReplace SSAReplace; // first - orig ssaid, second - dest ssaid
649typedef AsmRegAllocator::SSAReplacesMap SSAReplacesMap;
650
651static inline void insertReplace(SSAReplacesMap& rmap, const AsmSingleVReg& vreg,
652              size_t origId, size_t destId)
653{
654    auto res = rmap.insert({ vreg, {} });
655    res.first->second.push_back({ origId, destId });
656}
657
658static void handleSSAEntryWhileResolving(SSAReplacesMap* replacesMap,
659            const LastSSAIdMap* stackVarMap,
660            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& alreadyReadMap,
661            FlowStackEntry2& entry, const SSAEntry& sentry,
662            RBWSSAIdMap* cacheSecPoints)
663{
664    const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
665    auto res = alreadyReadMap.insert({ sentry.first, entry.blockIndex });
666   
667    if (res.second && sinfo.readBeforeWrite)
668    {
669        if (cacheSecPoints != nullptr)
670        {
671            auto res = cacheSecPoints->insert({ sentry.first, { sinfo.ssaIdBefore } });
672            if (!res.second)
673                res.first->second.insertValue(sinfo.ssaIdBefore);
674        }
675       
676        if (stackVarMap != nullptr)
677        {
678           
679            // resolve conflict for this variable ssaId>.
680            // only if in previous block previous SSAID is
681            // read before all writes
682            auto it = stackVarMap->find(sentry.first);
683           
684            if (it != stackVarMap->end())
685            {
686                // found, resolve by set ssaIdLast
687                for (size_t ssaId: it->second)
688                {
689                    if (ssaId > sinfo.ssaIdBefore)
690                    {
691                        std::cout << "  insertreplace: " << sentry.first.regVar << ":" <<
692                            sentry.first.index  << ": " <<
693                            ssaId << ", " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
694                        insertReplace(*replacesMap, sentry.first, ssaId,
695                                    sinfo.ssaIdBefore);
696                    }
697                    else if (ssaId < sinfo.ssaIdBefore)
698                    {
699                        std::cout << "  insertreplace2: " << sentry.first.regVar << ":" <<
700                            sentry.first.index  << ": " <<
701                            ssaId << ", " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
702                        insertReplace(*replacesMap, sentry.first,
703                                        sinfo.ssaIdBefore, ssaId);
704                    }
705                    /*else
706                        std::cout << "  noinsertreplace: " <<
707                            ssaId << "," << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;*/
708                }
709            }
710        }
711    }
712}
713
714typedef std::unordered_map<size_t, std::pair<size_t, size_t> > PrevWaysIndexMap;
715
716static void useResSecPointCache(SSAReplacesMap* replacesMap,
717        const LastSSAIdMap* stackVarMap,
718        const std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& alreadyReadMap,
719        const RBWSSAIdMap* resSecondPoints, size_t nextBlock,
720        RBWSSAIdMap* destCacheSecPoints)
721{
722    std::cout << "use resSecPointCache for " << nextBlock <<
723            ", alreadyRMapSize: " << alreadyReadMap.size() << std::endl;
724    for (const auto& sentry: *resSecondPoints)
725    {
726        const bool alreadyRead = alreadyReadMap.find(sentry.first) != alreadyReadMap.end();
727        if (destCacheSecPoints != nullptr && !alreadyRead)
728        {
729            auto res = destCacheSecPoints->insert(sentry);
730            if (!res.second)
731                for (size_t srcSSAId: sentry.second)
732                    res.first->second.insertValue(srcSSAId);
733        }
734       
735        if (stackVarMap != nullptr)
736        {
737            auto it = stackVarMap->find(sentry.first);
738           
739            if (it != stackVarMap->end() && !alreadyRead)
740            {
741                // found, resolve by set ssaIdLast
742                for (size_t ssaId: it->second)
743                {
744                    for (size_t secSSAId: sentry.second)
745                    {
746                        if (ssaId > secSSAId)
747                        {
748                            std::cout << "  insertreplace: " <<
749                                sentry.first.regVar << ":" <<
750                                sentry.first.index  << ": " <<
751                                ssaId << ", " << secSSAId << std::endl;
752                            insertReplace(*replacesMap, sentry.first, ssaId, secSSAId);
753                        }
754                        else if (ssaId < secSSAId)
755                        {
756                            std::cout << "  insertreplace2: " <<
757                                sentry.first.regVar << ":" <<
758                                sentry.first.index  << ": " <<
759                                ssaId << ", " << secSSAId << std::endl;
760                            insertReplace(*replacesMap, sentry.first, secSSAId, ssaId);
761                        }
762                        /*else
763                            std::cout << "  noinsertreplace: " <<
764                                ssaId << "," << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;*/
765                    }
766                }
767            }
768        }
769    }
770}
771
772static void addResSecCacheEntry(const std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap,
773                const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
774                SimpleCache<size_t, RBWSSAIdMap>& resSecondPointsCache,
775                size_t nextBlock)
776{
777    std::cout << "addResSecCacheEntry: " << nextBlock << std::endl;
778    //std::stack<CallStackEntry> callStack = prevCallStack;
779    // traverse by graph from next block
780    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack;
781    flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
782    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
783   
784    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> alreadyReadMap;
785   
786    RBWSSAIdMap cacheSecPoints;
787   
788    while (!flowStack.empty())
789    {
790        FlowStackEntry2& entry = flowStack.back();
791        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
792       
793        if (entry.nextIndex == 0)
794        {
795            // process current block
796            if (!visited[entry.blockIndex])
797            {
798                visited[entry.blockIndex] = true;
799                std::cout << "  resolv: " << entry.blockIndex << std::endl;
800               
801                const RBWSSAIdMap* resSecondPoints =
802                            resSecondPointsCache.use(entry.blockIndex);
803                if (resSecondPoints == nullptr)
804                    for (auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
805                        handleSSAEntryWhileResolving(nullptr, nullptr,
806                                alreadyReadMap, entry, sentry,
807                                &cacheSecPoints);
808                else // to use cache
809                {
810                    useResSecPointCache(nullptr, nullptr, alreadyReadMap,
811                            resSecondPoints, entry.blockIndex, &cacheSecPoints);
812                    flowStack.pop_back();
813                    continue;
814                }
815            }
816            else
817            {
818                // back, already visited
819                std::cout << "resolv already: " << entry.blockIndex << std::endl;
820                flowStack.pop_back();
821                continue;
822            }
823        }
824       
825        /*if (!callStack.empty() &&
826            entry.blockIndex == callStack.top().callBlock &&
827            entry.nextIndex-1 == callStack.top().callNextIndex)
828            callStack.pop(); // just return from call
829        */
830        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
831        {
832            /*if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
833                callStack.push({ entry.blockIndex, entry.nextIndex,
834                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block });*/
835            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
836            entry.nextIndex++;
837        }
838        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
839                // if have any call then go to next block
840                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
841                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
842        {
843            // add toResolveMap ssaIds inside called routines
844            for (const auto& next: cblock.nexts)
845                if (next.isCall)
846                {
847                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
848                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
849                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
850                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
851                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
852                }
853           
854            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
855            entry.nextIndex++;
856        }
857        else // back
858        {
859            // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
860            // before write (can be different due to earlier visit)
861            for (const auto& next: cblock.nexts)
862                if (next.isCall)
863                {
864                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
865                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
866                    {
867                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
868                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
869                            alreadyReadMap.erase(it);
870                    }
871                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
872                    {
873                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
874                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
875                            alreadyReadMap.erase(it);
876                    }
877                }
878           
879            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
880            {
881                auto it = alreadyReadMap.find(sentry.first);
882                if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
883                    // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
884                    // before write (can be different due to earlier visit)
885                    alreadyReadMap.erase(it);
886            }
887            std::cout << "  popresolv" << std::endl;
888            flowStack.pop_back();
889        }
890    }
891   
892    resSecondPointsCache.put(nextBlock, cacheSecPoints);
893}
894
895
896static void resolveSSAConflicts(const std::deque<FlowStackEntry2>& prevFlowStack,
897        const std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap,
898        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
899        const PrevWaysIndexMap& prevWaysIndexMap,
900        const std::vector<bool>& waysToCache, ResSecondPointsToCache& cblocksToCache,
901        SimpleCache<size_t, LastSSAIdMap>& resFirstPointsCache,
902        SimpleCache<size_t, RBWSSAIdMap>& resSecondPointsCache,
903        SSAReplacesMap& replacesMap)
904{
905    size_t nextBlock = prevFlowStack.back().blockIndex;
906    auto pfEnd = prevFlowStack.end();
907    --pfEnd;
908    std::cout << "startResolv: " << (pfEnd-1)->blockIndex << "," << nextBlock << std::endl;
909    LastSSAIdMap stackVarMap;
910   
911    size_t pfStartIndex = 0;
912    {
913        auto pfPrev = pfEnd;
914        --pfPrev;
915        auto it = prevWaysIndexMap.find(pfPrev->blockIndex);
916        if (it != prevWaysIndexMap.end())
917        {
918            const LastSSAIdMap* cached = resFirstPointsCache.use(it->second.first);
919            if (cached!=nullptr)
920            {
921                std::cout << "use pfcached: " << it->second.first << ", " <<
922                        it->second.second << std::endl;
923                stackVarMap = *cached;
924                pfStartIndex = it->second.second+1;
925            }
926        }
927    }
928   
929    for (auto pfit = prevFlowStack.begin()+pfStartIndex; pfit != pfEnd; ++pfit)
930    {
931        const FlowStackEntry2& entry = *pfit;
932        std::cout << "  apply: " << entry.blockIndex << std::endl;
933        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
934        for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
935        {
936            const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
937            if (sinfo.ssaIdChange != 0)
938                stackVarMap[sentry.first] = { sinfo.ssaId + sinfo.ssaIdChange - 1 };
939        }
940        if (entry.nextIndex > cblock.nexts.size())
941            for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
942                if (next.isCall)
943                {
944                    std::cout << "  applycall: " << entry.blockIndex << ": " <<
945                            entry.nextIndex << ": " << next.block << std::endl;
946                    const LastSSAIdMap& regVarMap =
947                            routineMap.find(next.block)->second.lastSSAIdMap;
948                    for (const auto& sentry: regVarMap)
949                        stackVarMap[sentry.first] = sentry.second;
950                }
951       
952        // put to first point cache
953        if (waysToCache[pfit->blockIndex] && !resFirstPointsCache.hasKey(pfit->blockIndex))
954        {
955            std::cout << "put pfcache " << pfit->blockIndex << std::endl;
956            resFirstPointsCache.put(pfit->blockIndex, stackVarMap);
957        }
958    }
959   
960    RBWSSAIdMap cacheSecPoints;
961    const bool toCache = (!resSecondPointsCache.hasKey(nextBlock)) &&
962                cblocksToCache.count(nextBlock)>=2;
963   
964    //std::stack<CallStackEntry> callStack = prevCallStack;
965    // traverse by graph from next block
966    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack;
967    flowStack.push_back({ nextBlock, 0 });
968    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
969   
970    // already read in current path
971    // key - vreg, value - source block where vreg of conflict found
972    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> alreadyReadMap;
973   
974    while (!flowStack.empty())
975    {
976        FlowStackEntry2& entry = flowStack.back();
977        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
978       
979        if (entry.nextIndex == 0)
980        {
981            // process current block
982            if (!visited[entry.blockIndex])
983            {
984                visited[entry.blockIndex] = true;
985                std::cout << "  resolv: " << entry.blockIndex << std::endl;
986               
987                const RBWSSAIdMap* resSecondPoints =
988                        resSecondPointsCache.use(entry.blockIndex);
989                if (resSecondPoints == nullptr)
990                    for (auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
991                        handleSSAEntryWhileResolving(&replacesMap, &stackVarMap,
992                                alreadyReadMap, entry, sentry,
993                                toCache ? &cacheSecPoints : nullptr);
994                else // to use cache
995                {
996                    useResSecPointCache(&replacesMap, &stackVarMap, alreadyReadMap,
997                            resSecondPoints, entry.blockIndex,
998                            toCache ? &cacheSecPoints : nullptr);
999                    flowStack.pop_back();
1000                    continue;
1001                }
1002            }
1003            else
1004            {
1005                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
1006                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
1007                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
1008                // back, already visited
1009                std::cout << "resolv already: " << entry.blockIndex << std::endl;
1010                flowStack.pop_back();
1011                continue;
1012            }
1013        }
1014       
1015        /*if (!callStack.empty() &&
1016            entry.blockIndex == callStack.top().callBlock &&
1017            entry.nextIndex-1 == callStack.top().callNextIndex)
1018            callStack.pop(); // just return from call
1019        */
1020        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1021        {
1022            /*if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
1023                callStack.push({ entry.blockIndex, entry.nextIndex,
1024                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block });*/
1025            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1026            entry.nextIndex++;
1027        }
1028        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1029                // if have any call then go to next block
1030                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1031                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1032        {
1033            // add toResolveMap ssaIds inside called routines
1034            for (const auto& next: cblock.nexts)
1035                if (next.isCall)
1036                {
1037                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
1038                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
1039                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
1040                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1041                        alreadyReadMap.insert({v.first, entry.blockIndex });
1042                }
1043           
1044            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1045            entry.nextIndex++;
1046        }
1047        else // back
1048        {
1049            // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
1050            // before write (can be different due to earlier visit)
1051            for (const auto& next: cblock.nexts)
1052                if (next.isCall)
1053                {
1054                    const RoutineData& rdata = routineMap.find(next.block)->second;
1055                    for (const auto& v: rdata.rbwSSAIdMap)
1056                    {
1057                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
1058                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
1059                            alreadyReadMap.erase(it);
1060                    }
1061                    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1062                    {
1063                        auto it = alreadyReadMap.find(v.first);
1064                        if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
1065                            alreadyReadMap.erase(it);
1066                    }
1067                }
1068           
1069            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1070            {
1071                auto it = alreadyReadMap.find(sentry.first);
1072                if (it != alreadyReadMap.end() && it->second == entry.blockIndex)
1073                    // remove old to resolve in leaved way to allow collecting next ssaId
1074                    // before write (can be different due to earlier visit)
1075                    alreadyReadMap.erase(it);
1076            }
1077            std::cout << "  popresolv" << std::endl;
1078           
1079            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
1080                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
1081                // add to cache
1082                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
1083                            entry.blockIndex);
1084           
1085            flowStack.pop_back();
1086        }
1087    }
1088   
1089    if (toCache)
1090        resSecondPointsCache.put(nextBlock, cacheSecPoints);
1091}
1092
1093static void joinRetSSAIdMap(RetSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src,
1094                size_t routineBlock)
1095{
1096    for (const auto& entry: src)
1097    {
1098        std::cout << "  entry2: " << entry.first.regVar << ":" <<
1099                cxuint(entry.first.index) << ":";
1100        for (size_t v: entry.second)
1101            std::cout << " " << v;
1102        std::cout << std::endl;
1103        // insert if not inserted
1104        auto res = dest.insert({entry.first, { { routineBlock }, entry.second } });
1105        if (res.second)
1106            continue; // added new
1107        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second.ssaIds;
1108        res.first->second.routines.push_back(routineBlock);
1109        // add new ways
1110        for (size_t ssaId: entry.second)
1111            destEntry.insertValue(ssaId);
1112        std::cout << "    :";
1113        for (size_t v: destEntry)
1114            std::cout << " " << v;
1115        std::cout << std::endl;
1116    }
1117}
1118
1119static void joinLastSSAIdMap(LastSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src)
1120{
1121    for (const auto& entry: src)
1122    {
1123        std::cout << "  entry: " << entry.first.regVar << ":" <<
1124                cxuint(entry.first.index) << ":";
1125        for (size_t v: entry.second)
1126            std::cout << " " << v;
1127        std::cout << std::endl;
1128        auto res = dest.insert(entry); // find
1129        if (res.second)
1130            continue; // added new
1131        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1132        // add new ways
1133        for (size_t ssaId: entry.second)
1134            destEntry.insertValue(ssaId);
1135        std::cout << "    :";
1136        for (size_t v: destEntry)
1137            std::cout << " " << v;
1138        std::cout << std::endl;
1139    }
1140}
1141
1142static void joinRoutineData(RoutineData& dest, const RoutineData& src)
1143{
1144    // insert readBeforeWrite only if doesnt exists in destination
1145    dest.rbwSSAIdMap.insert(src.rbwSSAIdMap.begin(), src.rbwSSAIdMap.end());
1146   
1147    //joinLastSSAIdMap(dest.curSSAIdMap, src.lastSSAIdMap);
1148   
1149    for (const auto& entry: src.lastSSAIdMap)
1150    {
1151        std::cout << "  entry3: " << entry.first.regVar << ":" <<
1152                cxuint(entry.first.index) << ":";
1153        for (size_t v: entry.second)
1154            std::cout << " " << v;
1155        std::cout << std::endl;
1156        auto res = dest.curSSAIdMap.insert(entry); // find
1157        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1158        if (!res.second)
1159        {
1160            // add new ways
1161            for (size_t ssaId: entry.second)
1162                destEntry.insertValue(ssaId);
1163        }
1164        auto rbwit = src.rbwSSAIdMap.find(entry.first);
1165        if (rbwit != src.rbwSSAIdMap.end())
1166            destEntry.eraseValue(rbwit->second);
1167        std::cout << "    :";
1168        for (size_t v: destEntry)
1169            std::cout << " " << v;
1170        std::cout << std::endl;
1171    }
1172}
1173
1174static void reduceSSAIds(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1175            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap,
1176            SSAReplacesMap& ssaReplacesMap, SSAEntry& ssaEntry)
1177{
1178    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1179    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1180    auto ssaIdsIt = retSSAIdMap.find(ssaEntry.first);
1181    if (ssaIdsIt != retSSAIdMap.end() && sinfo.readBeforeWrite)
1182    {
1183        auto& ssaIds = ssaIdsIt->second.ssaIds;
1184       
1185        if (ssaIds.size() >= 2)
1186        {
1187            // reduce to minimal ssaId from all calls
1188            std::sort(ssaIds.begin(), ssaIds.end());
1189            ssaIds.resize(std::unique(ssaIds.begin(), ssaIds.end()) - ssaIds.begin());
1190            // insert SSA replaces
1191            size_t minSSAId = ssaIds.front();
1192            for (auto sit = ssaIds.begin()+1; sit != ssaIds.end(); ++sit)
1193                insertReplace(ssaReplacesMap, ssaEntry.first, *sit, minSSAId);
1194            ssaId = minSSAId+1; // plus one
1195        }
1196        else if (ssaIds.size() == 1)
1197            ssaId = ssaIds.front()+1; // plus one
1198       
1199        std::cout << "retssa ssaid: " << ssaEntry.first.regVar << ":" <<
1200                ssaEntry.first.index << ": " << ssaId << std::endl;
1201        // replace smallest ssaId in routineMap lastSSAId entry
1202        // reduce SSAIds replaces
1203        for (size_t rblock: ssaIdsIt->second.routines)
1204            routineMap.find(rblock)->second.lastSSAIdMap[ssaEntry.first] =
1205                            VectorSet<size_t>({ ssaId-1 });
1206        // finally remove from container (because obsolete)
1207        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1208    }
1209}
1210
1211static void updateRoutineData(RoutineData& rdata, const SSAEntry& ssaEntry)
1212{
1213    const SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1214    // put first SSAId before write
1215    if (sinfo.readBeforeWrite)
1216    {
1217        //std::cout << "PutCRBW: " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
1218        rdata.rbwSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, sinfo.ssaIdBefore });
1219    }
1220   
1221    if (sinfo.ssaIdChange != 0)
1222    {
1223        // put last SSAId
1224        //std::cout << "PutC: " << sinfo.ssaIdLast << std::endl;
1225        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { sinfo.ssaIdLast } });
1226        if (!res.second)
1227        {
1228            // if not inserted
1229            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1230            if (sinfo.readBeforeWrite)
1231                ssaIds.eraseValue(sinfo.ssaIdBefore);
1232            ssaIds.insertValue(sinfo.ssaIdLast);
1233        }
1234    }
1235}
1236
1237static void initializePrevRetSSAIds(const RetSSAIdMap& retSSAIdMap,
1238            const RoutineData& rdata, FlowStackEntry& entry)
1239{
1240    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1241    {
1242        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert({v.first, {}});
1243        if (!res.second)
1244            continue; // already added, do not change
1245        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1246        if (rfit != retSSAIdMap.end())
1247            res.first->second = rfit->second;
1248    }
1249}
1250
1251static void revertRetSSAIdMap(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1252            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, FlowStackEntry& entry, RoutineData* rdata)
1253{
1254    // revert retSSAIdMap
1255    for (auto v: entry.prevRetSSAIdSets)
1256    {
1257        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1258        if (rdata!=nullptr)
1259        {
1260            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1261            for (size_t ssaId: rfit->second.ssaIds)
1262                ssaIds.eraseValue(ssaId);
1263        }
1264       
1265        if (!v.second.ssaIds.empty())
1266            rfit->second = v.second;
1267        else // erase if empty
1268            retSSAIdMap.erase(v.first);
1269       
1270        if (rdata!=nullptr)
1271        {
1272            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1273            for (size_t ssaId: v.second.ssaIds)
1274                ssaIds.insertValue(ssaId);
1275            if (v.second.ssaIds.empty())
1276                ssaIds.push_back(curSSAIdMap[v.first]-1);
1277           
1278            std::cout << " popentry2 " << entry.blockIndex << ": " <<
1279                    v.first.regVar << ":" << v.first.index << ":";
1280            for (size_t v: ssaIds)
1281                std::cout << " " << v;
1282            std::cout << std::endl;
1283        }
1284    }
1285}
1286
1287static void updateRoutineCurSSAIdMap(RoutineData* rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1288            const FlowStackEntry& entry, size_t curSSAId, size_t nextSSAId)
1289{
1290    VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1291    std::cout << " pushentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1292                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1293    for (size_t v: ssaIds)
1294        std::cout << " " << v;
1295    std::cout << std::endl;
1296   
1297    // if cblock with some children
1298    if (nextSSAId != curSSAId)
1299        ssaIds.eraseValue(nextSSAId-1);
1300   
1301    // push previous SSAId to lastSSAIdMap (later will be replaced)
1302    /*std::cout << "call back: " << nextSSAId << "," <<
1303            (curSSAId) << std::endl;*/
1304    ssaIds.insertValue(curSSAId-1);
1305   
1306    std::cout << " popentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1307                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1308    for (size_t v: ssaIds)
1309        std::cout << " " << v;
1310    std::cout << std::endl;
1311}
1312
1313static void createRoutineData(const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1314        const ResSecondPointsToCache& subroutToCache,
1315        SimpleCache<size_t, RoutineData>& subroutinesCache,
1316        const std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap, RoutineData& rdata,
1317        size_t routineBlock)
1318{
1319    std::cout << "--------- createRoutineData ----------------\n";
1320    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1321    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1322    flowStack.push_back({ routineBlock, 0 });
1323   
1324    while (!flowStack.empty())
1325    {
1326        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1327        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1328       
1329        if (entry.nextIndex == 0)
1330        {
1331            // process current block
1332            RoutineData* cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1333            if (cachedRdata != nullptr && flowStack.size() > 1)
1334            {
1335                // TODO: correctly join this path with routine data
1336                // currently does not include further substitutions in visited path
1337                std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1338                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1339                std::cout << "procretend2" << std::endl;
1340                flowStack.pop_back();
1341                continue;
1342            }
1343            else if (!visited[entry.blockIndex])
1344            {
1345                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1346                visited[entry.blockIndex] = true;
1347               
1348                for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1349                    // put data to routine data
1350                    updateRoutineData(rdata, ssaEntry);
1351            }
1352            else if (subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1353            {   // begin caching
1354                flowStack.pop_back();
1355                continue;
1356            }
1357        }
1358       
1359        // join and skip calls
1360        for (; entry.nextIndex < cblock.nexts.size() &&
1361                    cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall; entry.nextIndex++)
1362            joinRoutineData(rdata, routineMap.find(
1363                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block)->second);
1364       
1365        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1366        {
1367            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1368            entry.nextIndex++;
1369        }
1370        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1371                // if have any call then go to next block
1372                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1373                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1374        {
1375            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1376            entry.nextIndex++;
1377        }
1378        else
1379        {
1380            if (cblock.haveReturn)
1381            {
1382                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1383                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1384                std::cout << "procretend" << std::endl;
1385            }
1386           
1387            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1388            {
1389                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1390                    continue;
1391                size_t curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1392                size_t nextSSAId = (ssaEntry.second.ssaIdLast != SIZE_MAX) ?
1393                    ssaEntry.second.ssaIdLast+1 : curSSAId;
1394               
1395                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1396                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1397                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1398               
1399                updateRoutineCurSSAIdMap(&rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1400            }
1401           
1402            flowStack.pop_back();
1403        }
1404    }
1405    std::cout << "--------- createRoutineData end ------------\n";
1406}
1407
1408
1409void AsmRegAllocator::createSSAData(ISAUsageHandler& usageHandler)
1410{
1411    if (codeBlocks.empty())
1412        return;
1413    usageHandler.rewind();
1414    auto cbit = codeBlocks.begin();
1415    AsmRegVarUsage rvu;
1416    if (!usageHandler.hasNext())
1417        return; // do nothing if no regusages
1418    rvu = usageHandler.nextUsage();
1419   
1420    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
1421    cxuint realRegsCount[MAX_REGTYPES_NUM];
1422    std::fill(realRegsCount, realRegsCount+MAX_REGTYPES_NUM, 0);
1423    size_t regTypesNum;
1424    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
1425   
1426    while (true)
1427    {
1428        while (cbit != codeBlocks.end() && cbit->end <= rvu.offset)
1429        {
1430            cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
1431            ++cbit;
1432        }
1433        if (cbit == codeBlocks.end())
1434            break;
1435        // skip rvu's before codeblock
1436        while (rvu.offset < cbit->start && usageHandler.hasNext())
1437            rvu = usageHandler.nextUsage();
1438        if (rvu.offset < cbit->start)
1439            break;
1440       
1441        cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
1442        while (rvu.offset < cbit->end)
1443        {
1444            // process rvu
1445            // only if regVar
1446            for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
1447            {
1448                auto res = cbit->ssaInfoMap.insert(
1449                        { AsmSingleVReg{ rvu.regVar, rindex }, SSAInfo() });
1450               
1451                SSAInfo& sinfo = res.first->second;
1452                if (res.second)
1453                    sinfo.firstPos = rvu.offset;
1454                if ((rvu.rwFlags & ASMRVU_READ) != 0 && (sinfo.ssaIdChange == 0 ||
1455                    // if first write RVU instead read RVU
1456                    (sinfo.ssaIdChange == 1 && sinfo.firstPos==rvu.offset)))
1457                    sinfo.readBeforeWrite = true;
1458                /* change SSA id only for write-only regvars -
1459                 *   read-write place can not have two different variables */
1460                if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField!=ASMFIELD_NONE)
1461                    sinfo.ssaIdChange++;
1462                if (rvu.regVar==nullptr)
1463                    sinfo.ssaIdBefore = sinfo.ssaIdFirst =
1464                            sinfo.ssaId = sinfo.ssaIdLast = 0;
1465            }
1466            // get next rvusage
1467            if (!usageHandler.hasNext())
1468                break;
1469            rvu = usageHandler.nextUsage();
1470        }
1471        ++cbit;
1472    }
1473   
1474    size_t rbwCount = 0;
1475    size_t wrCount = 0;
1476   
1477    SimpleCache<size_t, RoutineData> subroutinesCache(codeBlocks.size()<<3);
1478   
1479    std::deque<CallStackEntry> callStack;
1480    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1481    // total SSA count
1482    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> totalSSACountMap;
1483    // last SSA ids map from returns
1484    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1485    // last SSA ids in current way in code flow
1486    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> curSSAIdMap;
1487    // routine map - routine datas map, value - last SSA ids map
1488    std::unordered_map<size_t, RoutineData> routineMap;
1489    // key - current res first key, value - previous first key and its flowStack pos
1490    PrevWaysIndexMap prevWaysIndexMap;
1491    // to track ways last block indices pair: block index, flowStackPos)
1492    std::pair<size_t, size_t> lastCommonCacheWayPoint{ SIZE_MAX, SIZE_MAX };
1493   
1494    std::vector<bool> waysToCache(codeBlocks.size(), false);
1495    // subroutToCache - true if given block begin subroutine to cache
1496    ResSecondPointsToCache cblocksToCache(codeBlocks.size());
1497    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1498    flowStack.push_back({ 0, 0 });
1499   
1500    while (!flowStack.empty())
1501    {
1502        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1503        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1504       
1505        if (entry.nextIndex == 0)
1506        {
1507            // process current block
1508            if (!visited[entry.blockIndex])
1509            {
1510                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1511                visited[entry.blockIndex] = true;
1512               
1513                for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1514                {
1515                    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1516                    if (ssaEntry.first.regVar==nullptr)
1517                    {
1518                        // TODO - pass registers through SSA marking and resolving
1519                        sinfo.ssaIdChange = 0; // zeroing SSA changes
1520                        continue; // no change for registers
1521                    }
1522                   
1523                    reduceSSAIds(curSSAIdMap, retSSAIdMap, routineMap, ssaReplacesMap,
1524                                 ssaEntry);
1525                   
1526                    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1527                   
1528                    size_t& totalSSACount = totalSSACountMap[ssaEntry.first];
1529                    if (totalSSACount == 0)
1530                    {
1531                        // first read before write at all, need change totalcount, ssaId
1532                        ssaId++;
1533                        totalSSACount++;
1534                    }
1535                   
1536                    sinfo.ssaId = totalSSACount;
1537                    sinfo.ssaIdFirst = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount : SIZE_MAX;
1538                    sinfo.ssaIdBefore = ssaId-1;
1539                   
1540                    totalSSACount += sinfo.ssaIdChange;
1541                    sinfo.ssaIdLast = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount-1 : SIZE_MAX;
1542                    //totalSSACount = std::max(totalSSACount, ssaId);
1543                    ssaId = totalSSACount;
1544                   
1545                    if (!callStack.empty())
1546                        // put data to routine data
1547                        updateRoutineData(routineMap.find(
1548                            callStack.back().routineBlock)->second, ssaEntry);
1549                       
1550                    // count read before writes (for cache weight)
1551                    if (sinfo.readBeforeWrite)
1552                        rbwCount++;
1553                    if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1554                        wrCount++;
1555                }
1556            }
1557            else
1558            {
1559                // TODO: correctly join this path with routine data
1560                // currently does not include further substitutions in visited path
1561                RoutineData* rdata = nullptr;
1562                if (!callStack.empty())
1563                    rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
1564               
1565                if (!entry.isCall && rdata != nullptr)
1566                {
1567                    std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1568                    joinLastSSAIdMap(rdata->lastSSAIdMap, rdata->curSSAIdMap);
1569                    std::cout << "procretend2" << std::endl;
1570                }
1571               
1572                // handle caching for res second point
1573                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
1574                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
1575                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
1576                // back, already visited
1577                flowStack.pop_back();
1578               
1579                size_t curWayBIndex = flowStack.back().blockIndex;
1580                if (lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX)
1581                {
1582                    // mark point of way to cache (res first point)
1583                    waysToCache[lastCommonCacheWayPoint.first] = true;
1584                    std::cout << "mark to pfcache " <<
1585                            lastCommonCacheWayPoint.first << ", " <<
1586                            curWayBIndex << std::endl;
1587                    prevWaysIndexMap[curWayBIndex] = lastCommonCacheWayPoint;
1588                }
1589                lastCommonCacheWayPoint = { curWayBIndex, flowStack.size()-1 };
1590                std::cout << "lastCcwP: " << curWayBIndex << std::endl;
1591                continue;
1592            }
1593        }
1594       
1595        if (!callStack.empty() &&
1596            entry.blockIndex == callStack.back().callBlock &&
1597            entry.nextIndex-1 == callStack.back().callNextIndex)
1598        {
1599            std::cout << " ret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1600            const RoutineData& prevRdata =
1601                    routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second;
1602            RoutineData myRoutineData;
1603            createRoutineData(codeBlocks, cblocksToCache, subroutinesCache,
1604                        routineMap, myRoutineData, callStack.back().routineBlock);
1605            callStack.pop_back(); // just return from call
1606            if (!callStack.empty())
1607                // put to parent routine
1608                joinRoutineData(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second,
1609                                    prevRdata);
1610        }
1611       
1612        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1613        {
1614            bool isCall = false;
1615            if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
1616            {
1617                std::cout << " call: " << entry.blockIndex << std::endl;
1618                callStack.push_back({ entry.blockIndex, entry.nextIndex,
1619                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block });
1620                routineMap.insert({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, { } });
1621                isCall = true;
1622            }
1623           
1624            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0, isCall });
1625            entry.nextIndex++;
1626        }
1627        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1628                // if have any call then go to next block
1629                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1630                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1631        {
1632            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1633            {
1634                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1635                    if (next.isCall)
1636                    {
1637                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1638                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1639                        initializePrevRetSSAIds(retSSAIdMap, it->second, entry);
1640                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1641                    }
1642            }
1643            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0, false });
1644            entry.nextIndex++;
1645        }
1646        else // back
1647        {
1648            RoutineData* rdata = nullptr;
1649            if (!callStack.empty())
1650                rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
1651           
1652            if (cblock.haveReturn && rdata != nullptr)
1653            {
1654                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1655                joinLastSSAIdMap(rdata->lastSSAIdMap, rdata->curSSAIdMap);
1656                std::cout << "procretend" << std::endl;
1657            }
1658           
1659            // revert retSSAIdMap
1660            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, rdata);
1661            //
1662           
1663            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1664            {
1665                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1666                    continue;
1667               
1668                size_t& curSSAId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1669                const size_t nextSSAId = curSSAId;
1670                curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1671               
1672                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1673                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1674                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1675               
1676                if (rdata!=nullptr)
1677                    updateRoutineCurSSAIdMap(rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1678            }
1679           
1680            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
1681            flowStack.pop_back();
1682            if (!flowStack.empty() && lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX &&
1683                    lastCommonCacheWayPoint.second >= flowStack.size())
1684            {
1685                lastCommonCacheWayPoint =
1686                        { flowStack.back().blockIndex, flowStack.size()-1 };
1687                std::cout << "POPlastCcwP: " << lastCommonCacheWayPoint.first << std::endl;
1688            }
1689        }
1690    }
1691   
1692    /**********
1693     * after that, we find points to resolve conflicts
1694     **********/
1695    flowStack.clear();
1696    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack2;
1697   
1698    std::fill(visited.begin(), visited.end(), false);
1699    flowStack2.push_back({ 0, 0 });
1700   
1701    SimpleCache<size_t, LastSSAIdMap> resFirstPointsCache(wrCount<<1);
1702    SimpleCache<size_t, RBWSSAIdMap> resSecondPointsCache(rbwCount<<1);
1703   
1704    while (!flowStack2.empty())
1705    {
1706        FlowStackEntry2& entry = flowStack2.back();
1707        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1708       
1709        if (entry.nextIndex == 0)
1710        {
1711            // process current block
1712            if (!visited[entry.blockIndex])
1713                visited[entry.blockIndex] = true;
1714            else
1715            {
1716                resolveSSAConflicts(flowStack2, routineMap, codeBlocks,
1717                            prevWaysIndexMap, waysToCache, cblocksToCache,
1718                            resFirstPointsCache, resSecondPointsCache, ssaReplacesMap);
1719               
1720                // join routine data
1721                /*auto rit = routineMap.find(entry.blockIndex);
1722                if (rit != routineMap.end())
1723                    // just join with current routine data
1724                    joinRoutineData(routineMap.find(
1725                            callStack.back().routineBlock)->second, rit->second);*/
1726                /*if (!callStack.empty())
1727                    collectSSAIdsForCall(flowStack2, callStack, visited,
1728                            routineMap, codeBlocks);*/
1729                // back, already visited
1730                flowStack2.pop_back();
1731                continue;
1732            }
1733        }
1734       
1735        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1736        {
1737            flowStack2.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1738            entry.nextIndex++;
1739        }
1740        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1741                // if have any call then go to next block
1742                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1743                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1744        {
1745            flowStack2.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1746            entry.nextIndex++;
1747        }
1748        else // back
1749        {
1750            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
1751                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
1752                // add to cache
1753                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
1754                            entry.blockIndex);
1755            flowStack2.pop_back();
1756        }
1757    }
1758}
1759
1760void AsmRegAllocator::applySSAReplaces()
1761{
1762    /* prepare SSA id replaces */
1763    struct MinSSAGraphNode
1764    {
1765        size_t minSSAId;
1766        bool visited;
1767        std::unordered_set<size_t> nexts;
1768        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false) { }
1769    };
1770    struct MinSSAGraphStackEntry
1771    {
1772        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode>::iterator nodeIt;
1773        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
1774        size_t minSSAId;
1775    };
1776   
1777    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
1778    {
1779        std::vector<SSAReplace>& replaces = entry.second;
1780        std::sort(replaces.begin(), replaces.end());
1781        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
1782        std::vector<SSAReplace> newReplaces;
1783       
1784        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode> ssaGraphNodes;
1785       
1786        auto it = replaces.begin();
1787        while (it != replaces.end())
1788        {
1789            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
1790                            std::make_pair(it->first, size_t(SIZE_MAX)));
1791            {
1792                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
1793                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, it->second);
1794                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
1795                    node.nexts.insert(it->second);
1796            }
1797            it = itEnd;
1798        }
1799        // propagate min value
1800        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
1801        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
1802                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
1803        {
1804            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
1805            // traverse with minimalize SSA id
1806            while (!minSSAStack.empty())
1807            {
1808                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
1809                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
1810                bool toPop = false;
1811                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
1812                {
1813                    if (!node.visited)
1814                        node.visited = true;
1815                    else
1816                        toPop = true;
1817                }
1818                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
1819                {
1820                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
1821                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
1822                    {
1823                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
1824                                nodeIt->second.minSSAId });
1825                    }
1826                    ++entry.nextIt;
1827                }
1828                else
1829                {
1830                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
1831                    minSSAStack.pop();
1832                    if (!minSSAStack.empty())
1833                    {
1834                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
1835                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
1836                    }
1837                }
1838            }
1839            // skip visited nodes
1840            while (ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end())
1841                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
1842                    break;
1843        }
1844       
1845        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
1846            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
1847       
1848        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
1849        entry.second = newReplaces;
1850    }
1851   
1852    /* apply SSA id replaces */
1853    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
1854        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1855        {
1856            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
1857            if (it == ssaReplacesMap.end())
1858                continue;
1859            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1860            std::vector<SSAReplace>& replaces = it->second;
1861            if (sinfo.readBeforeWrite)
1862            {
1863                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1864                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
1865                if (rit != replaces.end())
1866                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
1867            }
1868            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
1869            {
1870                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1871                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
1872                if (rit != replaces.end())
1873                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
1874            }
1875            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
1876            {
1877                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1878                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
1879                if (rit != replaces.end())
1880                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
1881            }
1882        }
1883}
1884
1885struct Liveness
1886{
1887    std::map<size_t, size_t> l;
1888   
1889    Liveness() { }
1890   
1891    void clear()
1892    { l.clear(); }
1893   
1894    void expand(size_t k)
1895    {
1896        if (l.empty())
1897            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
1898        else
1899        {
1900            auto it = l.end();
1901            --it;
1902            it->second = k+1;
1903        }
1904    }
1905    void newRegion(size_t k)
1906    {
1907        if (l.empty())
1908            l.insert(std::make_pair(k, k));
1909        else
1910        {
1911            auto it = l.end();
1912            --it;
1913            if (it->first != k && it->second != k)
1914                l.insert(std::make_pair(k, k));
1915        }
1916    }
1917   
1918    void insert(size_t k, size_t k2)
1919    {
1920        auto it1 = l.lower_bound(k);
1921        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
1922            --it1;
1923        if (it1->second < k)
1924            ++it1;
1925        auto it2 = l.lower_bound(k2);
1926        if (it1!=it2)
1927        {
1928            k = std::min(k, it1->first);
1929            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
1930            l.erase(it1, it2);
1931        }
1932        l.insert(std::make_pair(k, k2));
1933    }
1934   
1935    bool contain(size_t t) const
1936    {
1937        auto it = l.lower_bound(t);
1938        if (it==l.begin() && it->first>t)
1939            return false;
1940        if (it==l.end() || it->first>t)
1941            --it;
1942        return it->first<=t && t<it->second;
1943    }
1944   
1945    bool common(const Liveness& b) const
1946    {
1947        auto i = l.begin();
1948        auto j = b.l.begin();
1949        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
1950        {
1951            if (i->first==i->second)
1952            {
1953                ++i;
1954                continue;
1955            }
1956            if (j->first==j->second)
1957            {
1958                ++j;
1959                continue;
1960            }
1961            if (i->first<j->first)
1962            {
1963                if (i->second > j->first)
1964                    return true; // common place
1965                ++i;
1966            }
1967            else
1968            {
1969                if (i->first < j->second)
1970                    return true; // common place
1971                ++j;
1972            }
1973        }
1974        return false;
1975    }
1976};
1977
1978typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
1979
1980static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
1981            const AsmSingleVReg& svreg)
1982{
1983    cxuint regType; // regtype
1984    if (svreg.regVar!=nullptr)
1985        regType = svreg.regVar->type;
1986    else
1987        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1988            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
1989                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
1990                break;
1991    return regType;
1992}
1993
1994static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
1995        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
1996        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
1997{
1998    size_t ssaId;
1999    if (svreg.regVar==nullptr)
2000        ssaId = 0;
2001    else if (ssaIdIdx==0)
2002        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
2003    else if (ssaIdIdx==1)
2004        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
2005    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
2006        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
2007    else // last
2008        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
2009   
2010    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
2011    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2012    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2013                vregIndexMap.find(svreg)->second;
2014    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
2015}
2016
2017typedef std::deque<FlowStackEntry>::const_iterator FlowStackCIter;
2018
2019struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
2020{
2021    size_t ssaId; // last SSA id
2022    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
2023};
2024
2025/* TODO: add handling calls
2026 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
2027 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
2028 */
2029
2030typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
2031
2032static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry>& flowStack,
2033        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2034        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
2035        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2036        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2037{
2038    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
2039    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2040        if (entry.second.readBeforeWrite)
2041        {
2042            // find last
2043            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
2044            if (lvrit == lastVRegMap.end())
2045                continue; // not found
2046            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2047            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
2048            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2049            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2050            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2051                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2052            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2053            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
2054            --flitEnd; // before last element
2055            // insert live time to last seen position
2056            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
2057            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
2058            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2059                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2060            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
2061            {
2062                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2063                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
2064                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2065            }
2066        }
2067}
2068
2069static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry>& flowStack,
2070        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2071        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
2072        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2073        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2074{
2075    auto flitStart = flowStack.end();
2076    --flitStart;
2077    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
2078    // find step in way
2079    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
2080    auto flitEnd = flowStack.end();
2081    --flitEnd;
2082    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
2083   
2084    // collect var to check
2085    size_t flowPos = 0;
2086    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2087    {
2088        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2089        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2090        {
2091            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2092            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2093                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2094            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
2095        }
2096    }
2097    // find connections
2098    flowPos = 0;
2099    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2100    {
2101        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2102        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2103        {
2104            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2105            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
2106            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
2107                flowPos > varMapIt->second.second ||
2108                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
2109                continue;
2110            // just connect
2111           
2112            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2113            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2114            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2115                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2116            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2117           
2118            if (flowPos == varMapIt->second.second)
2119            {
2120                // fill whole loop
2121                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
2122                {
2123                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2124                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2125                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2126                }
2127                continue;
2128            }
2129           
2130            size_t flowPos2 = 0;
2131            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
2132            {
2133                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2134                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2135                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2136            }
2137            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
2138            auto flit2 = flitStart + flowPos;
2139            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2140            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
2141            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
2142                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
2143            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
2144            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
2145            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2146            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
2147            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2148                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2149            // fill up loop end
2150            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
2151            {
2152                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2153                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2154                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2155            }
2156        }
2157    }
2158}
2159
2160struct LiveBlock
2161{
2162    size_t start;
2163    size_t end;
2164    size_t vidx;
2165   
2166    bool operator==(const LiveBlock& b) const
2167    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
2168   
2169    bool operator<(const LiveBlock& b) const
2170    { return start<b.start || (start==b.start &&
2171            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
2172};
2173
2174typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
2175typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
2176typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
2177typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
2178
2179static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
2180            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
2181            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2182            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
2183            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2184{
2185    // add linear deps
2186    cxuint count = ldeps[0];
2187    cxuint pos = 1;
2188    cxbyte rvuAdded = 0;
2189    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2190    {
2191        cxuint ccount = ldeps[pos++];
2192        std::vector<size_t> vidxes;
2193        cxuint regType = UINT_MAX;
2194        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
2195        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2196        {
2197            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
2198            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
2199            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2200            {
2201                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2202                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2203                if (regType==UINT_MAX)
2204                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2205                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2206                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2207                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2208                // push variable index
2209                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2210            }
2211        }
2212        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
2213        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
2214        {
2215            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
2216            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
2217        }
2218    }
2219    // add single arg linear dependencies
2220    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
2221        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
2222        {
2223            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
2224            std::vector<size_t> vidxes;
2225            cxuint regType = UINT_MAX;
2226            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2227            {
2228                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2229                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2230                if (regType==UINT_MAX)
2231                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2232                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2233                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2234                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2235                // push variable index
2236                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2237            }
2238            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2239            {
2240                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2241                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2242            }
2243        }
2244       
2245    /* equalTo dependencies */
2246    count = edeps[0];
2247    pos = 1;
2248    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2249    {
2250        cxuint ccount = edeps[pos++];
2251        std::vector<size_t> vidxes;
2252        cxuint regType = UINT_MAX;
2253        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2254        {
2255            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
2256            // only one register should be set for equalTo depencencies
2257            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
2258            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
2259            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2260            if (regType==UINT_MAX)
2261                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2262            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2263            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2264                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
2265            // push variable index
2266            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2267        }
2268        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2269        {
2270            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2271            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2272        }
2273    }
2274}
2275
2276typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
2277
2278struct EqualStackEntry
2279{
2280    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
2281    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
2282};
2283
2284void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
2285{
2286    // construct var index maps
2287    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
2288    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
2289    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
2290    size_t regTypesNum;
2291    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2292   
2293    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2294        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2295        {
2296            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2297            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2298            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
2299            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
2300            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
2301            size_t ssaIdCount = 0;
2302            if (sinfo.readBeforeWrite)
2303                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
2304            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2305            {
2306                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
2307                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
2308            }
2309            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
2310                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
2311           
2312            if (sinfo.readBeforeWrite)
2313                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
2314            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2315            {
2316                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
2317                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
2318                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
2319                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
2320                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
2321                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
2322            }
2323        }
2324   
2325    // construct vreg liveness
2326    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
2327    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
2328    // hold last vreg ssaId and position
2329    LastVRegMap lastVRegMap;
2330    // hold start live time position for every code block
2331    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
2332    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
2333   
2334    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
2335   
2336    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
2337        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
2338   
2339    size_t curLiveTime = 0;
2340   
2341    while (!flowStack.empty())
2342    {
2343        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
2344        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
2345       
2346        if (entry.nextIndex == 0)
2347        {
2348            // process current block
2349            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
2350            {
2351                // if loop
2352                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2353                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2354                flowStack.pop_back();
2355                continue;
2356            }
2357           
2358            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
2359            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2360                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2361           
2362            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2363            {
2364                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
2365                // update
2366                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2367                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2368                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
2369                --flit; // to last position
2370                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
2371                            { lastSSAId, { flit } } });
2372                if (!res.second) // if not first seen, just update
2373                {
2374                    // update last
2375                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
2376                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
2377                }
2378            }
2379           
2380            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
2381            if (!visited[entry.blockIndex])
2382            {
2383                visited[entry.blockIndex] = true;
2384                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
2385                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
2386                cxuint instrRVUsCount = 0;
2387               
2388                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
2389                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
2390                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
2391               
2392                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
2393                // register in liveness
2394                while (true)
2395                {
2396                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
2397                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
2398                    if (usageHandler.hasNext())
2399                    {
2400                        rvu = usageHandler.nextUsage();
2401                        if (rvu.offset >= cblock.end)
2402                            break;
2403                        if (!rvu.useRegMode)
2404                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
2405                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
2406                                cblock.start + curLiveTime;
2407                    }
2408                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
2409                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
2410                    {
2411                        // apply to liveness
2412                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
2413                        {
2414                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
2415                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
2416                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2417                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
2418                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
2419                            lv.expand(liveTime);
2420                        }
2421                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
2422                        {
2423                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
2424                            ssaIdIdx++;
2425                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
2426                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
2427                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2428                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
2429                                // because live after this instr
2430                                lv.newRegion(liveTimeNext);
2431                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
2432                        }
2433                        // get linear deps and equal to
2434                        cxbyte lDeps[16];
2435                        cxbyte eDeps[16];
2436                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
2437                                        lDeps, eDeps);
2438                       
2439                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
2440                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
2441                                regTypesNum, regRanges);
2442                       
2443                        readSVRegs.clear();
2444                        writtenSVRegs.clear();
2445                        if (!usageHandler.hasNext())
2446                            break; // end
2447                        oldOffset = rvu.offset;
2448                        instrRVUsCount = 0;
2449                    }
2450                    if (rvu.offset >= cblock.end)
2451                        break;
2452                   
2453                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
2454                    {
2455                        // per register/singlvreg
2456                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
2457                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
2458                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
2459                        else // read or treat as reading // expand previous region
2460                            readSVRegs.push_back(svreg);
2461                    }
2462                }
2463                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
2464            }
2465            else
2466            {
2467                // back, already visited
2468                flowStack.pop_back();
2469                continue;
2470            }
2471        }
2472        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2473        {
2474            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
2475            entry.nextIndex++;
2476        }
2477        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
2478        {
2479            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
2480            entry.nextIndex++;
2481        }
2482        else // back
2483        {
2484            // revert lastSSAIdMap
2485            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
2486            flowStack.pop_back();
2487            if (!flowStack.empty())
2488            {
2489                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2490                {
2491                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
2492                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
2493                    {
2494                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2495                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
2496                        lastPos.blockChain.pop_back();
2497                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
2498                            lastVRegMap.erase(lvrit);
2499                    }
2500                }
2501            }
2502        }
2503    }
2504   
2505    /// construct liveBlockMaps
2506    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
2507    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2508    {
2509        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
2510        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
2511        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
2512        {
2513            Liveness& lv = liveness[li];
2514            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
2515                if (blk.first != blk.second)
2516                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
2517            lv.clear();
2518        }
2519        liveness.clear();
2520    }
2521   
2522    // create interference graphs
2523    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2524    {
2525        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2526        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
2527        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
2528       
2529        auto lit = liveBlockMap.begin();
2530        size_t rangeStart = 0;
2531        if (lit != liveBlockMap.end())
2532            rangeStart = lit->start;
2533        while (lit != liveBlockMap.end())
2534        {
2535            const size_t blkStart = lit->start;
2536            const size_t blkEnd = lit->end;
2537            size_t rangeEnd = blkEnd;
2538            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
2539            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
2540            // collect from this range, variable indices
2541            std::set<size_t> varIndices;
2542            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
2543                varIndices.insert(lit2->vidx);
2544            // push to intergraph as full subgGraph
2545            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
2546                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
2547                    if (vit != vit2)
2548                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
2549            // go to next live blocks
2550            rangeStart = rangeEnd;
2551            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
2552                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
2553                    break;
2554            if (lit == liveBlockMap.end())
2555                break; //
2556            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
2557        }
2558    }
2559   
2560    /*
2561     * resolve equalSets
2562     */
2563    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2564    {
2565        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2566        const size_t nodesNum = interGraph.size();
2567        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
2568        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
2569        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
2570       
2571        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
2572        {
2573            auto it = etoDepMap.find(v);
2574            if (it == etoDepMap.end())
2575            {
2576                // is not regvar in equalTo dependencies
2577                v++;
2578                continue;
2579            }
2580           
2581            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
2582            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
2583           
2584            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
2585            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
2586            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
2587            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
2588           
2589            // traverse by this
2590            while (!etoStack.empty())
2591            {
2592                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
2593                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
2594                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
2595                if (entry.nextIdx == 0)
2596                {
2597                    if (!visited[vidx])
2598                    {
2599                        // push to this equalSet
2600                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
2601                        equalSet.push_back(vidx);
2602                    }
2603                    else
2604                    {
2605                        // already visited
2606                        etoStack.pop();
2607                        continue;
2608                    }
2609                }
2610               
2611                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
2612                {
2613                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
2614                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
2615                    entry.nextIdx++;
2616                }
2617                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
2618                {
2619                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
2620                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
2621                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
2622                    entry.nextIdx++;
2623                }
2624                else
2625                    etoStack.pop();
2626            }
2627           
2628            // to first already added node (var)
2629            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
2630        }
2631    }
2632}
2633
2634typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
2635
2636struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
2637{
2638    const InterGraph& interGraph;
2639    const Array<size_t>& sdoCounts;
2640   
2641    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
2642        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
2643    { }
2644   
2645    bool operator()(size_t a, size_t b) const
2646    {
2647        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
2648            return true;
2649        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
2650    }
2651};
2652
2653/* algorithm to allocate regranges:
2654 * from smallest regranges to greatest regranges:
2655 *   choosing free register: from smallest free regranges
2656 *      to greatest regranges:
2657 *         in this same regrange:
2658 *               try to find free regs in regranges
2659 *               try to link free ends of two distinct regranges
2660 */
2661
2662void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
2663{
2664    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
2665                    assembler.deviceType);
2666   
2667    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2668    {
2669        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
2670        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2671        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2672        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
2673        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
2674        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
2675       
2676        const size_t nodesNum = interGraph.size();
2677        gcMap.resize(nodesNum);
2678        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
2679        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
2680        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
2681       
2682        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
2683        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
2684        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
2685            nodeSet.insert(i);
2686       
2687        cxuint colorsNum = 0;
2688        // firstly, allocate real registers
2689        for (const auto& entry: vregIndexMap)
2690            if (entry.first.regVar == nullptr)
2691                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
2692       
2693        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
2694        {
2695            size_t node = *nodeSet.begin();
2696            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
2697                continue; // already colored
2698            size_t color = 0;
2699            std::vector<size_t> equalNodes;
2700            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
2701            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
2702            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
2703                // found, get equal set from equalSetList
2704                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
2705           
2706            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
2707            {
2708                // find first usable color
2709                bool thisSame = false;
2710                for (size_t nb: interGraph[node])
2711                    if (gcMap[nb] == color)
2712                    {
2713                        thisSame = true;
2714                        break;
2715                    }
2716                if (!thisSame)
2717                    break;
2718            }
2719            if (color==colorsNum) // add new color if needed
2720            {
2721                if (colorsNum >= maxColorsNum)
2722                    throw AsmException("Too many register is needed");
2723                colorsNum++;
2724            }
2725           
2726            for (size_t nextNode: equalNodes)
2727                gcMap[nextNode] = color;
2728            // update SDO for node
2729            bool colorExists = false;
2730            for (size_t node: equalNodes)
2731            {
2732                for (size_t nb: interGraph[node])
2733                    if (gcMap[nb] == color)
2734                    {
2735                        colorExists = true;
2736                        break;
2737                    }
2738                if (!colorExists)
2739                    sdoCounts[node]++;
2740            }
2741            // update SDO for neighbors
2742            for (size_t node: equalNodes)
2743                for (size_t nb: interGraph[node])
2744                {
2745                    colorExists = false;
2746                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
2747                        if (gcMap[nb2] == color)
2748                        {
2749                            colorExists = true;
2750                            break;
2751                        }
2752                    if (!colorExists)
2753                    {
2754                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
2755                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
2756                        sdoCounts[nb]++;
2757                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
2758                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
2759                    }
2760                }
2761           
2762            for (size_t nextNode: equalNodes)
2763                gcMap[nextNode] = color;
2764        }
2765    }
2766}
2767
2768void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
2769{
2770    // before any operation, clear all
2771    codeBlocks.clear();
2772    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
2773    {
2774        vregIndexMaps[i].clear();
2775        interGraphs[i].clear();
2776        linearDepMaps[i].clear();
2777        equalToDepMaps[i].clear();
2778        graphColorMaps[i].clear();
2779        equalSetMaps[i].clear();
2780        equalSetLists[i].clear();
2781    }
2782    ssaReplacesMap.clear();
2783    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
2784    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
2785   
2786    // set up
2787    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
2788    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
2789    createSSAData(*section.usageHandler);
2790    applySSAReplaces();
2791    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
2792    colorInterferenceGraph();
2793}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.