source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 3871

Last change on this file since 3871 was 3871, checked in by matszpk, 18 months ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Remove obsolete RoutineData::compare (debug/log stuff).

File size: 106.9 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            // remove only if not in src lastSSAIdMap
1167            std::find(entry.second.begin(), entry.second.end(),
1168                      rbwit->second) == entry.second.end())
1169            destEntry.eraseValue(rbwit->second);
1170        std::cout << "    :";
1171        for (size_t v: destEntry)
1172            std::cout << " " << v;
1173        std::cout << std::endl;
1174    }
1175}
1176
1177static void reduceSSAIds(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1178            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap,
1179            SSAReplacesMap& ssaReplacesMap, SSAEntry& ssaEntry)
1180{
1181    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1182    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1183    auto ssaIdsIt = retSSAIdMap.find(ssaEntry.first);
1184    if (ssaIdsIt != retSSAIdMap.end() && sinfo.readBeforeWrite)
1185    {
1186        auto& ssaIds = ssaIdsIt->second.ssaIds;
1187       
1188        if (ssaIds.size() >= 2)
1189        {
1190            // reduce to minimal ssaId from all calls
1191            std::sort(ssaIds.begin(), ssaIds.end());
1192            ssaIds.resize(std::unique(ssaIds.begin(), ssaIds.end()) - ssaIds.begin());
1193            // insert SSA replaces
1194            size_t minSSAId = ssaIds.front();
1195            for (auto sit = ssaIds.begin()+1; sit != ssaIds.end(); ++sit)
1196                insertReplace(ssaReplacesMap, ssaEntry.first, *sit, minSSAId);
1197            ssaId = minSSAId+1; // plus one
1198        }
1199        else if (ssaIds.size() == 1)
1200            ssaId = ssaIds.front()+1; // plus one
1201       
1202        std::cout << "retssa ssaid: " << ssaEntry.first.regVar << ":" <<
1203                ssaEntry.first.index << ": " << ssaId << std::endl;
1204        // replace smallest ssaId in routineMap lastSSAId entry
1205        // reduce SSAIds replaces
1206        for (size_t rblock: ssaIdsIt->second.routines)
1207            routineMap.find(rblock)->second.lastSSAIdMap[ssaEntry.first] =
1208                            VectorSet<size_t>({ ssaId-1 });
1209        // finally remove from container (because obsolete)
1210        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1211    }
1212}
1213
1214static void updateRoutineData(RoutineData& rdata, const SSAEntry& ssaEntry)
1215{
1216    const SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1217    // put first SSAId before write
1218    if (sinfo.readBeforeWrite)
1219    {
1220        //std::cout << "PutCRBW: " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
1221        rdata.rbwSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, sinfo.ssaIdBefore });
1222    }
1223   
1224    if (sinfo.ssaIdChange != 0)
1225    {
1226        // put last SSAId
1227        //std::cout << "PutC: " << sinfo.ssaIdLast << std::endl;
1228        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { sinfo.ssaIdLast } });
1229        if (!res.second)
1230        {
1231            // if not inserted
1232            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1233            if (sinfo.readBeforeWrite)
1234                ssaIds.eraseValue(sinfo.ssaIdBefore);
1235            ssaIds.insertValue(sinfo.ssaIdLast);
1236        }
1237    }
1238}
1239
1240static void initializePrevRetSSAIds(const RetSSAIdMap& retSSAIdMap,
1241            const RoutineData& rdata, FlowStackEntry& entry)
1242{
1243    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1244    {
1245        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert({v.first, {}});
1246        if (!res.second)
1247            continue; // already added, do not change
1248        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1249        if (rfit != retSSAIdMap.end())
1250            res.first->second = rfit->second;
1251    }
1252}
1253
1254static void revertRetSSAIdMap(const std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1255            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, FlowStackEntry& entry, RoutineData* rdata)
1256{
1257    // revert retSSAIdMap
1258    for (auto v: entry.prevRetSSAIdSets)
1259    {
1260        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1261        if (rdata!=nullptr)
1262        {
1263            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1264            for (size_t ssaId: rfit->second.ssaIds)
1265                ssaIds.eraseValue(ssaId);
1266        }
1267       
1268        if (!v.second.ssaIds.empty())
1269            rfit->second = v.second;
1270        else // erase if empty
1271            retSSAIdMap.erase(v.first);
1272       
1273        if (rdata!=nullptr)
1274        {
1275            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1276            for (size_t ssaId: v.second.ssaIds)
1277                ssaIds.insertValue(ssaId);
1278            if (v.second.ssaIds.empty())
1279            {
1280                auto cit = curSSAIdMap.find(v.first);
1281                ssaIds.push_back((cit!=curSSAIdMap.end() ? cit->second : 0)-1);
1282            }
1283           
1284            std::cout << " popentry2 " << entry.blockIndex << ": " <<
1285                    v.first.regVar << ":" << v.first.index << ":";
1286            for (size_t v: ssaIds)
1287                std::cout << " " << v;
1288            std::cout << std::endl;
1289        }
1290    }
1291}
1292
1293static void updateRoutineCurSSAIdMap(RoutineData* rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1294            const FlowStackEntry& entry, size_t curSSAId, size_t nextSSAId)
1295{
1296    VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1297    std::cout << " pushentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1298                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1299    for (size_t v: ssaIds)
1300        std::cout << " " << v;
1301    std::cout << std::endl;
1302   
1303    // if cblock with some children
1304    if (nextSSAId != curSSAId)
1305        ssaIds.eraseValue(nextSSAId-1);
1306   
1307    // push previous SSAId to lastSSAIdMap (later will be replaced)
1308    /*std::cout << "call back: " << nextSSAId << "," <<
1309            (curSSAId) << std::endl;*/
1310    ssaIds.insertValue(curSSAId-1);
1311   
1312    std::cout << " popentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1313                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1314    for (size_t v: ssaIds)
1315        std::cout << " " << v;
1316    std::cout << std::endl;
1317}
1318
1319static void createRoutineData(const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1320        std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1321        const ResSecondPointsToCache& subroutToCache,
1322        SimpleCache<size_t, RoutineData>& subroutinesCache,
1323        const std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap, RoutineData& rdata,
1324        size_t routineBlock)
1325{
1326    std::cout << "--------- createRoutineData ----------------\n";
1327    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1328    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1329    // last SSA ids map from returns
1330    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1331    flowStack.push_back({ routineBlock, 0 });
1332   
1333    while (!flowStack.empty())
1334    {
1335        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1336        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1337       
1338        if (entry.nextIndex == 0)
1339        {
1340            // process current block
1341            //RoutineData* cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1342            if (/*cachedRdata != nullptr &&*/
1343                visited[entry.blockIndex] && flowStack.size() > 1)
1344            {
1345                // TODO: correctly join this path with routine data
1346                // currently does not include further substitutions in visited path
1347                std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1348                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1349                std::cout << "procretend2" << std::endl;
1350                flowStack.pop_back();
1351                continue;
1352            }
1353            else if (!visited[entry.blockIndex])
1354            {
1355                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1356                visited[entry.blockIndex] = true;
1357               
1358                for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1359                    if (ssaEntry.first.regVar != nullptr)
1360                    {
1361                        // put data to routine data
1362                        updateRoutineData(rdata, ssaEntry);
1363                       
1364                        if (ssaEntry.second.ssaIdChange!=0)
1365                            curSSAIdMap[ssaEntry.first] = ssaEntry.second.ssaIdLast+1;
1366                    }
1367            }
1368            else if (subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1369            {   // begin caching
1370                flowStack.pop_back();
1371                continue;
1372            }
1373        }
1374       
1375        // join and skip calls
1376        for (; entry.nextIndex < cblock.nexts.size() &&
1377                    cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall; entry.nextIndex++)
1378            joinRoutineData(rdata, routineMap.find(
1379                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block)->second);
1380       
1381        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1382        {
1383            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1384            entry.nextIndex++;
1385        }
1386        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1387                // if have any call then go to next block
1388                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1389                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1390        {
1391            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1392            {
1393                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1394                    if (next.isCall)
1395                    {
1396                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1397                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1398                        initializePrevRetSSAIds(retSSAIdMap, it->second, entry);
1399                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1400                    }
1401            }
1402            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1403            entry.nextIndex++;
1404        }
1405        else
1406        {
1407            if (cblock.haveReturn)
1408            {
1409                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1410                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1411                std::cout << "procretend" << std::endl;
1412            }
1413           
1414            // revert retSSAIdMap
1415            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, &rdata);
1416            //
1417           
1418            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1419            {
1420                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1421                    continue;
1422                size_t curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1423                size_t nextSSAId = (ssaEntry.second.ssaIdLast != SIZE_MAX) ?
1424                    ssaEntry.second.ssaIdLast+1 : curSSAId;
1425                curSSAIdMap[ssaEntry.first] = curSSAId;
1426               
1427                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1428                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1429                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1430               
1431                updateRoutineCurSSAIdMap(&rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1432            }
1433           
1434            flowStack.pop_back();
1435        }
1436    }
1437    std::cout << "--------- createRoutineData end ------------\n";
1438}
1439
1440
1441void AsmRegAllocator::createSSAData(ISAUsageHandler& usageHandler)
1442{
1443    if (codeBlocks.empty())
1444        return;
1445    usageHandler.rewind();
1446    auto cbit = codeBlocks.begin();
1447    AsmRegVarUsage rvu;
1448    if (!usageHandler.hasNext())
1449        return; // do nothing if no regusages
1450    rvu = usageHandler.nextUsage();
1451   
1452    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
1453    cxuint realRegsCount[MAX_REGTYPES_NUM];
1454    std::fill(realRegsCount, realRegsCount+MAX_REGTYPES_NUM, 0);
1455    size_t regTypesNum;
1456    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
1457   
1458    while (true)
1459    {
1460        while (cbit != codeBlocks.end() && cbit->end <= rvu.offset)
1461        {
1462            cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
1463            ++cbit;
1464        }
1465        if (cbit == codeBlocks.end())
1466            break;
1467        // skip rvu's before codeblock
1468        while (rvu.offset < cbit->start && usageHandler.hasNext())
1469            rvu = usageHandler.nextUsage();
1470        if (rvu.offset < cbit->start)
1471            break;
1472       
1473        cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
1474        while (rvu.offset < cbit->end)
1475        {
1476            // process rvu
1477            // only if regVar
1478            for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
1479            {
1480                auto res = cbit->ssaInfoMap.insert(
1481                        { AsmSingleVReg{ rvu.regVar, rindex }, SSAInfo() });
1482               
1483                SSAInfo& sinfo = res.first->second;
1484                if (res.second)
1485                    sinfo.firstPos = rvu.offset;
1486                if ((rvu.rwFlags & ASMRVU_READ) != 0 && (sinfo.ssaIdChange == 0 ||
1487                    // if first write RVU instead read RVU
1488                    (sinfo.ssaIdChange == 1 && sinfo.firstPos==rvu.offset)))
1489                    sinfo.readBeforeWrite = true;
1490                /* change SSA id only for write-only regvars -
1491                 *   read-write place can not have two different variables */
1492                if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField!=ASMFIELD_NONE)
1493                    sinfo.ssaIdChange++;
1494                if (rvu.regVar==nullptr)
1495                    sinfo.ssaIdBefore = sinfo.ssaIdFirst =
1496                            sinfo.ssaId = sinfo.ssaIdLast = 0;
1497            }
1498            // get next rvusage
1499            if (!usageHandler.hasNext())
1500                break;
1501            rvu = usageHandler.nextUsage();
1502        }
1503        ++cbit;
1504    }
1505   
1506    size_t rbwCount = 0;
1507    size_t wrCount = 0;
1508   
1509    SimpleCache<size_t, RoutineData> subroutinesCache(codeBlocks.size()<<3);
1510   
1511    std::deque<CallStackEntry> callStack;
1512    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1513    // total SSA count
1514    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> totalSSACountMap;
1515    // last SSA ids map from returns
1516    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1517    // last SSA ids in current way in code flow
1518    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> curSSAIdMap;
1519    // routine map - routine datas map, value - last SSA ids map
1520    std::unordered_map<size_t, RoutineData> routineMap;
1521    // key - current res first key, value - previous first key and its flowStack pos
1522    PrevWaysIndexMap prevWaysIndexMap;
1523    // to track ways last block indices pair: block index, flowStackPos)
1524    std::pair<size_t, size_t> lastCommonCacheWayPoint{ SIZE_MAX, SIZE_MAX };
1525    std::vector<bool> isRoutineGen(codeBlocks.size(), false);
1526   
1527    std::vector<bool> waysToCache(codeBlocks.size(), false);
1528    // subroutToCache - true if given block begin subroutine to cache
1529    ResSecondPointsToCache cblocksToCache(codeBlocks.size());
1530    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1531    flowStack.push_back({ 0, 0 });
1532   
1533    while (!flowStack.empty())
1534    {
1535        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1536        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1537       
1538        if (entry.nextIndex == 0)
1539        {
1540            // process current block
1541            if (!visited[entry.blockIndex])
1542            {
1543                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1544                visited[entry.blockIndex] = true;
1545               
1546                for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1547                {
1548                    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1549                    if (ssaEntry.first.regVar==nullptr)
1550                    {
1551                        // TODO - pass registers through SSA marking and resolving
1552                        sinfo.ssaIdChange = 0; // zeroing SSA changes
1553                        continue; // no change for registers
1554                    }
1555                   
1556                    reduceSSAIds(curSSAIdMap, retSSAIdMap, routineMap, ssaReplacesMap,
1557                                 ssaEntry);
1558                   
1559                    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1560                   
1561                    size_t& totalSSACount = totalSSACountMap[ssaEntry.first];
1562                    if (totalSSACount == 0)
1563                    {
1564                        // first read before write at all, need change totalcount, ssaId
1565                        ssaId++;
1566                        totalSSACount++;
1567                    }
1568                   
1569                    sinfo.ssaId = totalSSACount;
1570                    sinfo.ssaIdFirst = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount : SIZE_MAX;
1571                    sinfo.ssaIdBefore = ssaId-1;
1572                   
1573                    totalSSACount += sinfo.ssaIdChange;
1574                    sinfo.ssaIdLast = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount-1 : SIZE_MAX;
1575                    //totalSSACount = std::max(totalSSACount, ssaId);
1576                    ssaId = totalSSACount;
1577                   
1578                    /*if (!callStack.empty())
1579                        // put data to routine data
1580                        updateRoutineData(routineMap.find(
1581                            callStack.back().routineBlock)->second, ssaEntry);*/
1582                       
1583                    // count read before writes (for cache weight)
1584                    if (sinfo.readBeforeWrite)
1585                        rbwCount++;
1586                    if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1587                        wrCount++;
1588                }
1589            }
1590            else
1591            {
1592                // TODO: correctly join this path with routine data
1593                // currently does not include further substitutions in visited path
1594                /*RoutineData* rdata = nullptr;
1595                if (!callStack.empty())
1596                    rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
1597               
1598                if (!entry.isCall && rdata != nullptr)
1599                {
1600                    std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1601                    joinLastSSAIdMap(rdata->lastSSAIdMap, rdata->curSSAIdMap);
1602                    std::cout << "procretend2" << std::endl;
1603                }*/
1604               
1605                // handle caching for res second point
1606                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
1607                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
1608                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
1609                // back, already visited
1610                flowStack.pop_back();
1611               
1612                size_t curWayBIndex = flowStack.back().blockIndex;
1613                if (lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX)
1614                {
1615                    // mark point of way to cache (res first point)
1616                    waysToCache[lastCommonCacheWayPoint.first] = true;
1617                    std::cout << "mark to pfcache " <<
1618                            lastCommonCacheWayPoint.first << ", " <<
1619                            curWayBIndex << std::endl;
1620                    prevWaysIndexMap[curWayBIndex] = lastCommonCacheWayPoint;
1621                }
1622                lastCommonCacheWayPoint = { curWayBIndex, flowStack.size()-1 };
1623                std::cout << "lastCcwP: " << curWayBIndex << std::endl;
1624                continue;
1625            }
1626        }
1627       
1628        if (!callStack.empty() &&
1629            entry.blockIndex == callStack.back().callBlock &&
1630            entry.nextIndex-1 == callStack.back().callNextIndex)
1631        {
1632            std::cout << " ret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1633            RoutineData& prevRdata =
1634                    routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second;
1635            if (!isRoutineGen[callStack.back().routineBlock])
1636            {
1637                //RoutineData myRoutineData;
1638                createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, cblocksToCache, subroutinesCache,
1639                            routineMap, prevRdata, callStack.back().routineBlock);
1640                //prevRdata.compare(myRoutineData);
1641                isRoutineGen[callStack.back().routineBlock] = true;
1642            }
1643            callStack.pop_back(); // just return from call
1644            if (!callStack.empty())
1645                // put to parent routine
1646                joinRoutineData(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second,
1647                                    prevRdata);
1648        }
1649       
1650        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1651        {
1652            bool isCall = false;
1653            if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
1654            {
1655                std::cout << " call: " << entry.blockIndex << std::endl;
1656                callStack.push_back({ entry.blockIndex, entry.nextIndex,
1657                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block });
1658                routineMap.insert({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, { } });
1659                isCall = true;
1660            }
1661           
1662            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0, isCall });
1663            entry.nextIndex++;
1664        }
1665        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1666                // if have any call then go to next block
1667                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1668                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1669        {
1670            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1671            {
1672                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1673                    if (next.isCall)
1674                    {
1675                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1676                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1677                        initializePrevRetSSAIds(retSSAIdMap, it->second, entry);
1678                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1679                    }
1680            }
1681            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0, false });
1682            entry.nextIndex++;
1683        }
1684        else // back
1685        {
1686            RoutineData* rdata = nullptr;
1687            if (!callStack.empty())
1688                rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
1689           
1690            /*if (cblock.haveReturn && rdata != nullptr)
1691            {
1692                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1693                joinLastSSAIdMap(rdata->lastSSAIdMap, rdata->curSSAIdMap);
1694                std::cout << "procretend" << std::endl;
1695            }*/
1696           
1697            // revert retSSAIdMap
1698            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, rdata);
1699            //
1700           
1701            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1702            {
1703                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1704                    continue;
1705               
1706                size_t& curSSAId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1707                const size_t nextSSAId = curSSAId;
1708                curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1709               
1710                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1711                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1712                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1713               
1714                /*if (rdata!=nullptr)
1715                    updateRoutineCurSSAIdMap(rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1716                */
1717            }
1718           
1719            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
1720            flowStack.pop_back();
1721            if (!flowStack.empty() && lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX &&
1722                    lastCommonCacheWayPoint.second >= flowStack.size())
1723            {
1724                lastCommonCacheWayPoint =
1725                        { flowStack.back().blockIndex, flowStack.size()-1 };
1726                std::cout << "POPlastCcwP: " << lastCommonCacheWayPoint.first << std::endl;
1727            }
1728        }
1729    }
1730   
1731    /**********
1732     * after that, we find points to resolve conflicts
1733     **********/
1734    flowStack.clear();
1735    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack2;
1736   
1737    std::fill(visited.begin(), visited.end(), false);
1738    flowStack2.push_back({ 0, 0 });
1739   
1740    SimpleCache<size_t, LastSSAIdMap> resFirstPointsCache(wrCount<<1);
1741    SimpleCache<size_t, RBWSSAIdMap> resSecondPointsCache(rbwCount<<1);
1742   
1743    while (!flowStack2.empty())
1744    {
1745        FlowStackEntry2& entry = flowStack2.back();
1746        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1747       
1748        if (entry.nextIndex == 0)
1749        {
1750            // process current block
1751            if (!visited[entry.blockIndex])
1752                visited[entry.blockIndex] = true;
1753            else
1754            {
1755                resolveSSAConflicts(flowStack2, routineMap, codeBlocks,
1756                            prevWaysIndexMap, waysToCache, cblocksToCache,
1757                            resFirstPointsCache, resSecondPointsCache, ssaReplacesMap);
1758               
1759                // join routine data
1760                /*auto rit = routineMap.find(entry.blockIndex);
1761                if (rit != routineMap.end())
1762                    // just join with current routine data
1763                    joinRoutineData(routineMap.find(
1764                            callStack.back().routineBlock)->second, rit->second);*/
1765                /*if (!callStack.empty())
1766                    collectSSAIdsForCall(flowStack2, callStack, visited,
1767                            routineMap, codeBlocks);*/
1768                // back, already visited
1769                flowStack2.pop_back();
1770                continue;
1771            }
1772        }
1773       
1774        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1775        {
1776            flowStack2.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1777            entry.nextIndex++;
1778        }
1779        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1780                // if have any call then go to next block
1781                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1782                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1783        {
1784            flowStack2.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1785            entry.nextIndex++;
1786        }
1787        else // back
1788        {
1789            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
1790                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
1791                // add to cache
1792                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
1793                            entry.blockIndex);
1794            flowStack2.pop_back();
1795        }
1796    }
1797}
1798
1799void AsmRegAllocator::applySSAReplaces()
1800{
1801    /* prepare SSA id replaces */
1802    struct MinSSAGraphNode
1803    {
1804        size_t minSSAId;
1805        bool visited;
1806        std::unordered_set<size_t> nexts;
1807        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false) { }
1808    };
1809    struct MinSSAGraphStackEntry
1810    {
1811        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode>::iterator nodeIt;
1812        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
1813        size_t minSSAId;
1814    };
1815   
1816    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
1817    {
1818        std::vector<SSAReplace>& replaces = entry.second;
1819        std::sort(replaces.begin(), replaces.end());
1820        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
1821        std::vector<SSAReplace> newReplaces;
1822       
1823        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode> ssaGraphNodes;
1824       
1825        auto it = replaces.begin();
1826        while (it != replaces.end())
1827        {
1828            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
1829                            std::make_pair(it->first, size_t(SIZE_MAX)));
1830            {
1831                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
1832                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, it->second);
1833                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
1834                    node.nexts.insert(it->second);
1835            }
1836            it = itEnd;
1837        }
1838        // propagate min value
1839        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
1840        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
1841                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
1842        {
1843            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
1844            // traverse with minimalize SSA id
1845            while (!minSSAStack.empty())
1846            {
1847                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
1848                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
1849                bool toPop = false;
1850                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
1851                {
1852                    if (!node.visited)
1853                        node.visited = true;
1854                    else
1855                        toPop = true;
1856                }
1857                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
1858                {
1859                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
1860                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
1861                    {
1862                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
1863                                nodeIt->second.minSSAId });
1864                    }
1865                    ++entry.nextIt;
1866                }
1867                else
1868                {
1869                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
1870                    minSSAStack.pop();
1871                    if (!minSSAStack.empty())
1872                    {
1873                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
1874                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
1875                    }
1876                }
1877            }
1878            // skip visited nodes
1879            while (ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end())
1880                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
1881                    break;
1882        }
1883       
1884        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
1885            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
1886       
1887        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
1888        entry.second = newReplaces;
1889    }
1890   
1891    /* apply SSA id replaces */
1892    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
1893        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1894        {
1895            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
1896            if (it == ssaReplacesMap.end())
1897                continue;
1898            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1899            std::vector<SSAReplace>& replaces = it->second;
1900            if (sinfo.readBeforeWrite)
1901            {
1902                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1903                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
1904                if (rit != replaces.end())
1905                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
1906            }
1907            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
1908            {
1909                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1910                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
1911                if (rit != replaces.end())
1912                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
1913            }
1914            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
1915            {
1916                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1917                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
1918                if (rit != replaces.end())
1919                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
1920            }
1921        }
1922}
1923
1924struct Liveness
1925{
1926    std::map<size_t, size_t> l;
1927   
1928    Liveness() { }
1929   
1930    void clear()
1931    { l.clear(); }
1932   
1933    void expand(size_t k)
1934    {
1935        if (l.empty())
1936            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
1937        else
1938        {
1939            auto it = l.end();
1940            --it;
1941            it->second = k+1;
1942        }
1943    }
1944    void newRegion(size_t k)
1945    {
1946        if (l.empty())
1947            l.insert(std::make_pair(k, k));
1948        else
1949        {
1950            auto it = l.end();
1951            --it;
1952            if (it->first != k && it->second != k)
1953                l.insert(std::make_pair(k, k));
1954        }
1955    }
1956   
1957    void insert(size_t k, size_t k2)
1958    {
1959        auto it1 = l.lower_bound(k);
1960        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
1961            --it1;
1962        if (it1->second < k)
1963            ++it1;
1964        auto it2 = l.lower_bound(k2);
1965        if (it1!=it2)
1966        {
1967            k = std::min(k, it1->first);
1968            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
1969            l.erase(it1, it2);
1970        }
1971        l.insert(std::make_pair(k, k2));
1972    }
1973   
1974    bool contain(size_t t) const
1975    {
1976        auto it = l.lower_bound(t);
1977        if (it==l.begin() && it->first>t)
1978            return false;
1979        if (it==l.end() || it->first>t)
1980            --it;
1981        return it->first<=t && t<it->second;
1982    }
1983   
1984    bool common(const Liveness& b) const
1985    {
1986        auto i = l.begin();
1987        auto j = b.l.begin();
1988        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
1989        {
1990            if (i->first==i->second)
1991            {
1992                ++i;
1993                continue;
1994            }
1995            if (j->first==j->second)
1996            {
1997                ++j;
1998                continue;
1999            }
2000            if (i->first<j->first)
2001            {
2002                if (i->second > j->first)
2003                    return true; // common place
2004                ++i;
2005            }
2006            else
2007            {
2008                if (i->first < j->second)
2009                    return true; // common place
2010                ++j;
2011            }
2012        }
2013        return false;
2014    }
2015};
2016
2017typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
2018
2019static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
2020            const AsmSingleVReg& svreg)
2021{
2022    cxuint regType; // regtype
2023    if (svreg.regVar!=nullptr)
2024        regType = svreg.regVar->type;
2025    else
2026        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2027            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
2028                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
2029                break;
2030    return regType;
2031}
2032
2033static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
2034        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
2035        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2036{
2037    size_t ssaId;
2038    if (svreg.regVar==nullptr)
2039        ssaId = 0;
2040    else if (ssaIdIdx==0)
2041        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
2042    else if (ssaIdIdx==1)
2043        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
2044    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
2045        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
2046    else // last
2047        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
2048   
2049    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
2050    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2051    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2052                vregIndexMap.find(svreg)->second;
2053    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
2054}
2055
2056typedef std::deque<FlowStackEntry>::const_iterator FlowStackCIter;
2057
2058struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
2059{
2060    size_t ssaId; // last SSA id
2061    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
2062};
2063
2064/* TODO: add handling calls
2065 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
2066 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
2067 */
2068
2069typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
2070
2071static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry>& flowStack,
2072        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2073        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
2074        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2075        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2076{
2077    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
2078    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2079        if (entry.second.readBeforeWrite)
2080        {
2081            // find last
2082            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
2083            if (lvrit == lastVRegMap.end())
2084                continue; // not found
2085            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2086            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
2087            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2088            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2089            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2090                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2091            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2092            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
2093            --flitEnd; // before last element
2094            // insert live time to last seen position
2095            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
2096            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
2097            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2098                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2099            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
2100            {
2101                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2102                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
2103                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2104            }
2105        }
2106}
2107
2108static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry>& flowStack,
2109        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2110        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
2111        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2112        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2113{
2114    auto flitStart = flowStack.end();
2115    --flitStart;
2116    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
2117    // find step in way
2118    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
2119    auto flitEnd = flowStack.end();
2120    --flitEnd;
2121    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
2122   
2123    // collect var to check
2124    size_t flowPos = 0;
2125    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2126    {
2127        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2128        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2129        {
2130            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2131            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2132                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2133            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
2134        }
2135    }
2136    // find connections
2137    flowPos = 0;
2138    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2139    {
2140        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2141        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2142        {
2143            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2144            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
2145            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
2146                flowPos > varMapIt->second.second ||
2147                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
2148                continue;
2149            // just connect
2150           
2151            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2152            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2153            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2154                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2155            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2156           
2157            if (flowPos == varMapIt->second.second)
2158            {
2159                // fill whole loop
2160                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
2161                {
2162                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2163                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2164                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2165                }
2166                continue;
2167            }
2168           
2169            size_t flowPos2 = 0;
2170            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
2171            {
2172                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2173                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2174                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2175            }
2176            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
2177            auto flit2 = flitStart + flowPos;
2178            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2179            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
2180            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
2181                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
2182            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
2183            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
2184            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2185            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
2186            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2187                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2188            // fill up loop end
2189            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
2190            {
2191                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2192                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2193                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2194            }
2195        }
2196    }
2197}
2198
2199struct LiveBlock
2200{
2201    size_t start;
2202    size_t end;
2203    size_t vidx;
2204   
2205    bool operator==(const LiveBlock& b) const
2206    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
2207   
2208    bool operator<(const LiveBlock& b) const
2209    { return start<b.start || (start==b.start &&
2210            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
2211};
2212
2213typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
2214typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
2215typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
2216typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
2217
2218static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
2219            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
2220            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2221            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
2222            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2223{
2224    // add linear deps
2225    cxuint count = ldeps[0];
2226    cxuint pos = 1;
2227    cxbyte rvuAdded = 0;
2228    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2229    {
2230        cxuint ccount = ldeps[pos++];
2231        std::vector<size_t> vidxes;
2232        cxuint regType = UINT_MAX;
2233        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
2234        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2235        {
2236            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
2237            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
2238            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2239            {
2240                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2241                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2242                if (regType==UINT_MAX)
2243                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2244                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2245                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2246                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2247                // push variable index
2248                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2249            }
2250        }
2251        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
2252        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
2253        {
2254            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
2255            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
2256        }
2257    }
2258    // add single arg linear dependencies
2259    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
2260        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
2261        {
2262            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
2263            std::vector<size_t> vidxes;
2264            cxuint regType = UINT_MAX;
2265            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2266            {
2267                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2268                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2269                if (regType==UINT_MAX)
2270                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2271                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2272                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2273                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2274                // push variable index
2275                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2276            }
2277            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2278            {
2279                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2280                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2281            }
2282        }
2283       
2284    /* equalTo dependencies */
2285    count = edeps[0];
2286    pos = 1;
2287    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2288    {
2289        cxuint ccount = edeps[pos++];
2290        std::vector<size_t> vidxes;
2291        cxuint regType = UINT_MAX;
2292        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2293        {
2294            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
2295            // only one register should be set for equalTo depencencies
2296            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
2297            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
2298            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2299            if (regType==UINT_MAX)
2300                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2301            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2302            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2303                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
2304            // push variable index
2305            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2306        }
2307        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2308        {
2309            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2310            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2311        }
2312    }
2313}
2314
2315typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
2316
2317struct EqualStackEntry
2318{
2319    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
2320    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
2321};
2322
2323void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
2324{
2325    // construct var index maps
2326    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
2327    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
2328    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
2329    size_t regTypesNum;
2330    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2331   
2332    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2333        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2334        {
2335            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2336            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2337            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
2338            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
2339            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
2340            size_t ssaIdCount = 0;
2341            if (sinfo.readBeforeWrite)
2342                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
2343            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2344            {
2345                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
2346                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
2347            }
2348            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
2349                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
2350           
2351            if (sinfo.readBeforeWrite)
2352                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
2353            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2354            {
2355                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
2356                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
2357                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
2358                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
2359                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
2360                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
2361            }
2362        }
2363   
2364    // construct vreg liveness
2365    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
2366    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
2367    // hold last vreg ssaId and position
2368    LastVRegMap lastVRegMap;
2369    // hold start live time position for every code block
2370    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
2371    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
2372   
2373    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
2374   
2375    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
2376        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
2377   
2378    size_t curLiveTime = 0;
2379   
2380    while (!flowStack.empty())
2381    {
2382        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
2383        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
2384       
2385        if (entry.nextIndex == 0)
2386        {
2387            // process current block
2388            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
2389            {
2390                // if loop
2391                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2392                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2393                flowStack.pop_back();
2394                continue;
2395            }
2396           
2397            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
2398            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2399                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2400           
2401            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2402            {
2403                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
2404                // update
2405                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2406                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2407                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
2408                --flit; // to last position
2409                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
2410                            { lastSSAId, { flit } } });
2411                if (!res.second) // if not first seen, just update
2412                {
2413                    // update last
2414                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
2415                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
2416                }
2417            }
2418           
2419            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
2420            if (!visited[entry.blockIndex])
2421            {
2422                visited[entry.blockIndex] = true;
2423                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
2424                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
2425                cxuint instrRVUsCount = 0;
2426               
2427                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
2428                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
2429                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
2430               
2431                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
2432                // register in liveness
2433                while (true)
2434                {
2435                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
2436                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
2437                    if (usageHandler.hasNext())
2438                    {
2439                        rvu = usageHandler.nextUsage();
2440                        if (rvu.offset >= cblock.end)
2441                            break;
2442                        if (!rvu.useRegMode)
2443                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
2444                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
2445                                cblock.start + curLiveTime;
2446                    }
2447                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
2448                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
2449                    {
2450                        // apply to liveness
2451                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
2452                        {
2453                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
2454                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
2455                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2456                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
2457                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
2458                            lv.expand(liveTime);
2459                        }
2460                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
2461                        {
2462                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
2463                            ssaIdIdx++;
2464                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
2465                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
2466                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2467                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
2468                                // because live after this instr
2469                                lv.newRegion(liveTimeNext);
2470                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
2471                        }
2472                        // get linear deps and equal to
2473                        cxbyte lDeps[16];
2474                        cxbyte eDeps[16];
2475                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
2476                                        lDeps, eDeps);
2477                       
2478                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
2479                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
2480                                regTypesNum, regRanges);
2481                       
2482                        readSVRegs.clear();
2483                        writtenSVRegs.clear();
2484                        if (!usageHandler.hasNext())
2485                            break; // end
2486                        oldOffset = rvu.offset;
2487                        instrRVUsCount = 0;
2488                    }
2489                    if (rvu.offset >= cblock.end)
2490                        break;
2491                   
2492                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
2493                    {
2494                        // per register/singlvreg
2495                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
2496                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
2497                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
2498                        else // read or treat as reading // expand previous region
2499                            readSVRegs.push_back(svreg);
2500                    }
2501                }
2502                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
2503            }
2504            else
2505            {
2506                // back, already visited
2507                flowStack.pop_back();
2508                continue;
2509            }
2510        }
2511        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2512        {
2513            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
2514            entry.nextIndex++;
2515        }
2516        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
2517        {
2518            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
2519            entry.nextIndex++;
2520        }
2521        else // back
2522        {
2523            // revert lastSSAIdMap
2524            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
2525            flowStack.pop_back();
2526            if (!flowStack.empty())
2527            {
2528                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2529                {
2530                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
2531                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
2532                    {
2533                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2534                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
2535                        lastPos.blockChain.pop_back();
2536                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
2537                            lastVRegMap.erase(lvrit);
2538                    }
2539                }
2540            }
2541        }
2542    }
2543   
2544    /// construct liveBlockMaps
2545    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
2546    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2547    {
2548        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
2549        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
2550        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
2551        {
2552            Liveness& lv = liveness[li];
2553            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
2554                if (blk.first != blk.second)
2555                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
2556            lv.clear();
2557        }
2558        liveness.clear();
2559    }
2560   
2561    // create interference graphs
2562    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2563    {
2564        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2565        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
2566        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
2567       
2568        auto lit = liveBlockMap.begin();
2569        size_t rangeStart = 0;
2570        if (lit != liveBlockMap.end())
2571            rangeStart = lit->start;
2572        while (lit != liveBlockMap.end())
2573        {
2574            const size_t blkStart = lit->start;
2575            const size_t blkEnd = lit->end;
2576            size_t rangeEnd = blkEnd;
2577            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
2578            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
2579            // collect from this range, variable indices
2580            std::set<size_t> varIndices;
2581            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
2582                varIndices.insert(lit2->vidx);
2583            // push to intergraph as full subgGraph
2584            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
2585                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
2586                    if (vit != vit2)
2587                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
2588            // go to next live blocks
2589            rangeStart = rangeEnd;
2590            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
2591                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
2592                    break;
2593            if (lit == liveBlockMap.end())
2594                break; //
2595            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
2596        }
2597    }
2598   
2599    /*
2600     * resolve equalSets
2601     */
2602    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2603    {
2604        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2605        const size_t nodesNum = interGraph.size();
2606        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
2607        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
2608        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
2609       
2610        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
2611        {
2612            auto it = etoDepMap.find(v);
2613            if (it == etoDepMap.end())
2614            {
2615                // is not regvar in equalTo dependencies
2616                v++;
2617                continue;
2618            }
2619           
2620            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
2621            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
2622           
2623            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
2624            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
2625            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
2626            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
2627           
2628            // traverse by this
2629            while (!etoStack.empty())
2630            {
2631                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
2632                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
2633                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
2634                if (entry.nextIdx == 0)
2635                {
2636                    if (!visited[vidx])
2637                    {
2638                        // push to this equalSet
2639                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
2640                        equalSet.push_back(vidx);
2641                    }
2642                    else
2643                    {
2644                        // already visited
2645                        etoStack.pop();
2646                        continue;
2647                    }
2648                }
2649               
2650                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
2651                {
2652                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
2653                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
2654                    entry.nextIdx++;
2655                }
2656                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
2657                {
2658                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
2659                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
2660                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
2661                    entry.nextIdx++;
2662                }
2663                else
2664                    etoStack.pop();
2665            }
2666           
2667            // to first already added node (var)
2668            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
2669        }
2670    }
2671}
2672
2673typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
2674
2675struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
2676{
2677    const InterGraph& interGraph;
2678    const Array<size_t>& sdoCounts;
2679   
2680    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
2681        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
2682    { }
2683   
2684    bool operator()(size_t a, size_t b) const
2685    {
2686        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
2687            return true;
2688        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
2689    }
2690};
2691
2692/* algorithm to allocate regranges:
2693 * from smallest regranges to greatest regranges:
2694 *   choosing free register: from smallest free regranges
2695 *      to greatest regranges:
2696 *         in this same regrange:
2697 *               try to find free regs in regranges
2698 *               try to link free ends of two distinct regranges
2699 */
2700
2701void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
2702{
2703    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
2704                    assembler.deviceType);
2705   
2706    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2707    {
2708        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
2709        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2710        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2711        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
2712        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
2713        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
2714       
2715        const size_t nodesNum = interGraph.size();
2716        gcMap.resize(nodesNum);
2717        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
2718        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
2719        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
2720       
2721        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
2722        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
2723        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
2724            nodeSet.insert(i);
2725       
2726        cxuint colorsNum = 0;
2727        // firstly, allocate real registers
2728        for (const auto& entry: vregIndexMap)
2729            if (entry.first.regVar == nullptr)
2730                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
2731       
2732        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
2733        {
2734            size_t node = *nodeSet.begin();
2735            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
2736                continue; // already colored
2737            size_t color = 0;
2738            std::vector<size_t> equalNodes;
2739            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
2740            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
2741            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
2742                // found, get equal set from equalSetList
2743                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
2744           
2745            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
2746            {
2747                // find first usable color
2748                bool thisSame = false;
2749                for (size_t nb: interGraph[node])
2750                    if (gcMap[nb] == color)
2751                    {
2752                        thisSame = true;
2753                        break;
2754                    }
2755                if (!thisSame)
2756                    break;
2757            }
2758            if (color==colorsNum) // add new color if needed
2759            {
2760                if (colorsNum >= maxColorsNum)
2761                    throw AsmException("Too many register is needed");
2762                colorsNum++;
2763            }
2764           
2765            for (size_t nextNode: equalNodes)
2766                gcMap[nextNode] = color;
2767            // update SDO for node
2768            bool colorExists = false;
2769            for (size_t node: equalNodes)
2770            {
2771                for (size_t nb: interGraph[node])
2772                    if (gcMap[nb] == color)
2773                    {
2774                        colorExists = true;
2775                        break;
2776                    }
2777                if (!colorExists)
2778                    sdoCounts[node]++;
2779            }
2780            // update SDO for neighbors
2781            for (size_t node: equalNodes)
2782                for (size_t nb: interGraph[node])
2783                {
2784                    colorExists = false;
2785                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
2786                        if (gcMap[nb2] == color)
2787                        {
2788                            colorExists = true;
2789                            break;
2790                        }
2791                    if (!colorExists)
2792                    {
2793                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
2794                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
2795                        sdoCounts[nb]++;
2796                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
2797                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
2798                    }
2799                }
2800           
2801            for (size_t nextNode: equalNodes)
2802                gcMap[nextNode] = color;
2803        }
2804    }
2805}
2806
2807void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
2808{
2809    // before any operation, clear all
2810    codeBlocks.clear();
2811    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
2812    {
2813        vregIndexMaps[i].clear();
2814        interGraphs[i].clear();
2815        linearDepMaps[i].clear();
2816        equalToDepMaps[i].clear();
2817        graphColorMaps[i].clear();
2818        equalSetMaps[i].clear();
2819        equalSetLists[i].clear();
2820    }
2821    ssaReplacesMap.clear();
2822    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
2823    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
2824   
2825    // set up
2826    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
2827    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
2828    createSSAData(*section.usageHandler);
2829    applySSAReplaces();
2830    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
2831    colorInterferenceGraph();
2832}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.