source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 3874

Last change on this file since 3874 was 3874, checked in by matszpk, 14 months ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Add ssaIds for later read vars in further visited flow.

File size: 109.2 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 joinLastSSAIdMap(LastSSAIdMap& dest, const LastSSAIdMap& src,
1143                    const RoutineData& laterRdata)
1144{
1145    for (const auto& entry: src)
1146    {
1147        if (laterRdata.lastSSAIdMap.find(entry.first) != laterRdata.lastSSAIdMap.end())
1148            continue;
1149        std::cout << "  entry: " << entry.first.regVar << ":" <<
1150                cxuint(entry.first.index) << ":";
1151        for (size_t v: entry.second)
1152            std::cout << " " << v;
1153        std::cout << std::endl;
1154        auto res = dest.insert(entry); // find
1155        if (res.second)
1156            continue; // added new
1157        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1158        // add new ways
1159        for (size_t ssaId: entry.second)
1160            destEntry.insertValue(ssaId);
1161        std::cout << "    :";
1162        for (size_t v: destEntry)
1163            std::cout << " " << v;
1164        std::cout << std::endl;
1165    }
1166    joinLastSSAIdMap(dest, laterRdata.lastSSAIdMap);
1167}
1168
1169
1170static void joinRoutineData(RoutineData& dest, const RoutineData& src)
1171{
1172    // insert readBeforeWrite only if doesnt exists in destination
1173    dest.rbwSSAIdMap.insert(src.rbwSSAIdMap.begin(), src.rbwSSAIdMap.end());
1174   
1175    //joinLastSSAIdMap(dest.curSSAIdMap, src.lastSSAIdMap);
1176   
1177    for (const auto& entry: src.lastSSAIdMap)
1178    {
1179        std::cout << "  entry3: " << entry.first.regVar << ":" <<
1180                cxuint(entry.first.index) << ":";
1181        for (size_t v: entry.second)
1182            std::cout << " " << v;
1183        std::cout << std::endl;
1184        auto res = dest.curSSAIdMap.insert(entry); // find
1185        VectorSet<size_t>& destEntry = res.first->second;
1186        if (!res.second)
1187        {
1188            // add new ways
1189            for (size_t ssaId: entry.second)
1190                destEntry.insertValue(ssaId);
1191        }
1192        auto rbwit = src.rbwSSAIdMap.find(entry.first);
1193        if (rbwit != src.rbwSSAIdMap.end() &&
1194            // remove only if not in src lastSSAIdMap
1195            std::find(entry.second.begin(), entry.second.end(),
1196                      rbwit->second) == entry.second.end())
1197            destEntry.eraseValue(rbwit->second);
1198        std::cout << "    :";
1199        for (size_t v: destEntry)
1200            std::cout << " " << v;
1201        std::cout << std::endl;
1202    }
1203}
1204
1205static void reduceSSAIds(std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1206            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap,
1207            SSAReplacesMap& ssaReplacesMap, SSAEntry& ssaEntry)
1208{
1209    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1210    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1211    auto ssaIdsIt = retSSAIdMap.find(ssaEntry.first);
1212    if (ssaIdsIt != retSSAIdMap.end() && sinfo.readBeforeWrite)
1213    {
1214        auto& ssaIds = ssaIdsIt->second.ssaIds;
1215       
1216        if (ssaIds.size() >= 2)
1217        {
1218            // reduce to minimal ssaId from all calls
1219            std::sort(ssaIds.begin(), ssaIds.end());
1220            ssaIds.resize(std::unique(ssaIds.begin(), ssaIds.end()) - ssaIds.begin());
1221            // insert SSA replaces
1222            size_t minSSAId = ssaIds.front();
1223            for (auto sit = ssaIds.begin()+1; sit != ssaIds.end(); ++sit)
1224                insertReplace(ssaReplacesMap, ssaEntry.first, *sit, minSSAId);
1225            ssaId = minSSAId+1; // plus one
1226        }
1227        else if (ssaIds.size() == 1)
1228            ssaId = ssaIds.front()+1; // plus one
1229       
1230        std::cout << "retssa ssaid: " << ssaEntry.first.regVar << ":" <<
1231                ssaEntry.first.index << ": " << ssaId << std::endl;
1232        // replace smallest ssaId in routineMap lastSSAId entry
1233        // reduce SSAIds replaces
1234        for (size_t rblock: ssaIdsIt->second.routines)
1235            routineMap.find(rblock)->second.lastSSAIdMap[ssaEntry.first] =
1236                            VectorSet<size_t>({ ssaId-1 });
1237        // finally remove from container (because obsolete)
1238        retSSAIdMap.erase(ssaIdsIt);
1239    }
1240}
1241
1242static void updateRoutineData(RoutineData& rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1243                size_t prevSSAId)
1244{
1245    const SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1246    // put first SSAId before write
1247    if (sinfo.readBeforeWrite)
1248    {
1249        //std::cout << "PutCRBW: " << sinfo.ssaIdBefore << std::endl;
1250        rdata.rbwSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, sinfo.ssaIdBefore });
1251    }
1252   
1253    if (sinfo.ssaIdChange != 0)
1254    {
1255        // put last SSAId
1256        //std::cout << "PutC: " << sinfo.ssaIdLast << std::endl;
1257        auto res = rdata.curSSAIdMap.insert({ ssaEntry.first, { sinfo.ssaIdLast } });
1258        if (!res.second)
1259        {
1260            // if not inserted
1261            VectorSet<size_t>& ssaIds = res.first->second;
1262            if (sinfo.readBeforeWrite)
1263                ssaIds.eraseValue(prevSSAId);
1264            ssaIds.insertValue(sinfo.ssaIdLast);
1265        }
1266    }
1267}
1268
1269static void initializePrevRetSSAIds(const RetSSAIdMap& retSSAIdMap,
1270            const RoutineData& rdata, FlowStackEntry& entry)
1271{
1272    for (const auto& v: rdata.lastSSAIdMap)
1273    {
1274        auto res = entry.prevRetSSAIdSets.insert({v.first, {}});
1275        if (!res.second)
1276            continue; // already added, do not change
1277        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1278        if (rfit != retSSAIdMap.end())
1279            res.first->second = rfit->second;
1280    }
1281}
1282
1283static void revertRetSSAIdMap(const std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1284            RetSSAIdMap& retSSAIdMap, FlowStackEntry& entry, RoutineData* rdata)
1285{
1286    // revert retSSAIdMap
1287    for (auto v: entry.prevRetSSAIdSets)
1288    {
1289        auto rfit = retSSAIdMap.find(v.first);
1290        if (rdata!=nullptr)
1291        {
1292            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1293            for (size_t ssaId: rfit->second.ssaIds)
1294                ssaIds.eraseValue(ssaId);
1295        }
1296       
1297        if (!v.second.ssaIds.empty())
1298            rfit->second = v.second;
1299        else // erase if empty
1300            retSSAIdMap.erase(v.first);
1301       
1302        if (rdata!=nullptr)
1303        {
1304            VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[v.first];
1305            for (size_t ssaId: v.second.ssaIds)
1306                ssaIds.insertValue(ssaId);
1307            if (v.second.ssaIds.empty())
1308            {
1309                auto cit = curSSAIdMap.find(v.first);
1310                ssaIds.push_back((cit!=curSSAIdMap.end() ? cit->second : 0)-1);
1311            }
1312           
1313            std::cout << " popentry2 " << entry.blockIndex << ": " <<
1314                    v.first.regVar << ":" << v.first.index << ":";
1315            for (size_t v: ssaIds)
1316                std::cout << " " << v;
1317            std::cout << std::endl;
1318        }
1319    }
1320}
1321
1322static void updateRoutineCurSSAIdMap(RoutineData* rdata, const SSAEntry& ssaEntry,
1323            const FlowStackEntry& entry, size_t curSSAId, size_t nextSSAId)
1324{
1325    VectorSet<size_t>& ssaIds = rdata->curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1326    std::cout << " pushentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1327                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1328    for (size_t v: ssaIds)
1329        std::cout << " " << v;
1330    std::cout << std::endl;
1331   
1332    // if cblock with some children
1333    if (nextSSAId != curSSAId)
1334        ssaIds.eraseValue(nextSSAId-1);
1335   
1336    // push previous SSAId to lastSSAIdMap (later will be replaced)
1337    /*std::cout << "call back: " << nextSSAId << "," <<
1338            (curSSAId) << std::endl;*/
1339    ssaIds.insertValue(curSSAId-1);
1340   
1341    std::cout << " popentry " << entry.blockIndex << ": " <<
1342                ssaEntry.first.regVar << ":" << ssaEntry.first.index << ":";
1343    for (size_t v: ssaIds)
1344        std::cout << " " << v;
1345    std::cout << std::endl;
1346}
1347
1348static void createRoutineData(const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
1349        std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t>& curSSAIdMap,
1350        const ResSecondPointsToCache& subroutToCache,
1351        SimpleCache<size_t, RoutineData>& subroutinesCache,
1352        const std::unordered_map<size_t, RoutineData>& routineMap, RoutineData& rdata,
1353        size_t routineBlock)
1354{
1355    std::cout << "--------- createRoutineData ----------------\n";
1356    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1357    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1358    // last SSA ids map from returns
1359    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1360    flowStack.push_back({ routineBlock, 0 });
1361   
1362    while (!flowStack.empty())
1363    {
1364        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1365        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1366       
1367        if (entry.nextIndex == 0)
1368        {
1369            // process current block
1370            if (/*cachedRdata != nullptr &&*/
1371                visited[entry.blockIndex] && flowStack.size() > 1)
1372            {
1373                const RoutineData* cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1374                if (cachedRdata == nullptr)
1375                {
1376                    // try in routine map
1377                    auto rit = routineMap.find(entry.blockIndex);
1378                    cachedRdata = &rit->second;
1379                }
1380                if (cachedRdata == nullptr)
1381                {
1382                    RoutineData subrData;
1383                    std::cout << "-- subrcache2 for " << entry.blockIndex << std::endl;
1384                    createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, subroutToCache,
1385                            subroutinesCache, routineMap, subrData, entry.blockIndex);
1386                    subroutinesCache.put(entry.blockIndex, subrData);
1387                   
1388                    cachedRdata = subroutinesCache.use(entry.blockIndex);
1389                }
1390                else
1391                    std::cout << "use cached subr " << entry.blockIndex << std::endl;
1392               
1393                // TODO: correctly join this path with routine data
1394                // currently does not include further substitutions in visited path
1395                std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1396                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap, *cachedRdata);
1397                std::cout << "procretend2" << std::endl;
1398                flowStack.pop_back();
1399                continue;
1400            }
1401            else if (!visited[entry.blockIndex])
1402            {
1403                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1404                visited[entry.blockIndex] = true;
1405               
1406                for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1407                    if (ssaEntry.first.regVar != nullptr)
1408                    {
1409                        // put data to routine data
1410                        updateRoutineData(rdata, ssaEntry, curSSAIdMap[ssaEntry.first]-1);
1411                       
1412                        if (ssaEntry.second.ssaIdChange!=0)
1413                            curSSAIdMap[ssaEntry.first] = ssaEntry.second.ssaIdLast+1;
1414                    }
1415            }
1416            else
1417            {   // begin caching
1418                flowStack.pop_back();
1419                continue;
1420            }
1421        }
1422       
1423        // join and skip calls
1424        for (; entry.nextIndex < cblock.nexts.size() &&
1425                    cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall; entry.nextIndex++)
1426            joinRoutineData(rdata, routineMap.find(
1427                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block)->second);
1428       
1429        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1430        {
1431            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1432            entry.nextIndex++;
1433        }
1434        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1435                // if have any call then go to next block
1436                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1437                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1438        {
1439            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1440            {
1441                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1442                    if (next.isCall)
1443                    {
1444                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1445                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1446                        initializePrevRetSSAIds(retSSAIdMap, it->second, entry);
1447                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1448                    }
1449            }
1450            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1451            entry.nextIndex++;
1452        }
1453        else
1454        {
1455            if (cblock.haveReturn)
1456            {
1457                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1458                joinLastSSAIdMap(rdata.lastSSAIdMap, rdata.curSSAIdMap);
1459                std::cout << "procretend" << std::endl;
1460            }
1461           
1462            // revert retSSAIdMap
1463            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, &rdata);
1464            //
1465           
1466            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1467            {
1468                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1469                    continue;
1470                size_t curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1471                size_t nextSSAId = (ssaEntry.second.ssaIdLast != SIZE_MAX) ?
1472                    ssaEntry.second.ssaIdLast+1 : curSSAId;
1473                curSSAIdMap[ssaEntry.first] = curSSAId;
1474               
1475                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1476                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1477                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1478               
1479                updateRoutineCurSSAIdMap(&rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1480            }
1481           
1482            if (flowStack.size() > 1 && subroutToCache.count(entry.blockIndex)!=0)
1483            { //put to cache
1484                RoutineData subrData;
1485                std::cout << "-- subrcache for " << entry.blockIndex << std::endl;
1486                createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, subroutToCache,
1487                        subroutinesCache, routineMap, subrData, entry.blockIndex);
1488                subroutinesCache.put(entry.blockIndex, subrData);
1489            }
1490           
1491            flowStack.pop_back();
1492        }
1493    }
1494    std::cout << "--------- createRoutineData end ------------\n";
1495}
1496
1497
1498void AsmRegAllocator::createSSAData(ISAUsageHandler& usageHandler)
1499{
1500    if (codeBlocks.empty())
1501        return;
1502    usageHandler.rewind();
1503    auto cbit = codeBlocks.begin();
1504    AsmRegVarUsage rvu;
1505    if (!usageHandler.hasNext())
1506        return; // do nothing if no regusages
1507    rvu = usageHandler.nextUsage();
1508   
1509    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
1510    cxuint realRegsCount[MAX_REGTYPES_NUM];
1511    std::fill(realRegsCount, realRegsCount+MAX_REGTYPES_NUM, 0);
1512    size_t regTypesNum;
1513    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
1514   
1515    while (true)
1516    {
1517        while (cbit != codeBlocks.end() && cbit->end <= rvu.offset)
1518        {
1519            cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
1520            ++cbit;
1521        }
1522        if (cbit == codeBlocks.end())
1523            break;
1524        // skip rvu's before codeblock
1525        while (rvu.offset < cbit->start && usageHandler.hasNext())
1526            rvu = usageHandler.nextUsage();
1527        if (rvu.offset < cbit->start)
1528            break;
1529       
1530        cbit->usagePos = usageHandler.getReadPos();
1531        while (rvu.offset < cbit->end)
1532        {
1533            // process rvu
1534            // only if regVar
1535            for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
1536            {
1537                auto res = cbit->ssaInfoMap.insert(
1538                        { AsmSingleVReg{ rvu.regVar, rindex }, SSAInfo() });
1539               
1540                SSAInfo& sinfo = res.first->second;
1541                if (res.second)
1542                    sinfo.firstPos = rvu.offset;
1543                if ((rvu.rwFlags & ASMRVU_READ) != 0 && (sinfo.ssaIdChange == 0 ||
1544                    // if first write RVU instead read RVU
1545                    (sinfo.ssaIdChange == 1 && sinfo.firstPos==rvu.offset)))
1546                    sinfo.readBeforeWrite = true;
1547                /* change SSA id only for write-only regvars -
1548                 *   read-write place can not have two different variables */
1549                if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField!=ASMFIELD_NONE)
1550                    sinfo.ssaIdChange++;
1551                if (rvu.regVar==nullptr)
1552                    sinfo.ssaIdBefore = sinfo.ssaIdFirst =
1553                            sinfo.ssaId = sinfo.ssaIdLast = 0;
1554            }
1555            // get next rvusage
1556            if (!usageHandler.hasNext())
1557                break;
1558            rvu = usageHandler.nextUsage();
1559        }
1560        ++cbit;
1561    }
1562   
1563    size_t rbwCount = 0;
1564    size_t wrCount = 0;
1565   
1566    SimpleCache<size_t, RoutineData> subroutinesCache(codeBlocks.size()<<3);
1567   
1568    std::deque<CallStackEntry> callStack;
1569    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
1570    // total SSA count
1571    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> totalSSACountMap;
1572    // last SSA ids map from returns
1573    RetSSAIdMap retSSAIdMap;
1574    // last SSA ids in current way in code flow
1575    std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> curSSAIdMap;
1576    // routine map - routine datas map, value - last SSA ids map
1577    std::unordered_map<size_t, RoutineData> routineMap;
1578    // key - current res first key, value - previous first key and its flowStack pos
1579    PrevWaysIndexMap prevWaysIndexMap;
1580    // to track ways last block indices pair: block index, flowStackPos)
1581    std::pair<size_t, size_t> lastCommonCacheWayPoint{ SIZE_MAX, SIZE_MAX };
1582    std::vector<bool> isRoutineGen(codeBlocks.size(), false);
1583   
1584    std::vector<bool> waysToCache(codeBlocks.size(), false);
1585    // subroutToCache - true if given block begin subroutine to cache
1586    ResSecondPointsToCache cblocksToCache(codeBlocks.size());
1587    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1588    flowStack.push_back({ 0, 0 });
1589   
1590    while (!flowStack.empty())
1591    {
1592        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
1593        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1594       
1595        if (entry.nextIndex == 0)
1596        {
1597            // process current block
1598            if (!visited[entry.blockIndex])
1599            {
1600                std::cout << "proc: " << entry.blockIndex << std::endl;
1601                visited[entry.blockIndex] = true;
1602               
1603                for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1604                {
1605                    SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1606                    if (ssaEntry.first.regVar==nullptr)
1607                    {
1608                        // TODO - pass registers through SSA marking and resolving
1609                        sinfo.ssaIdChange = 0; // zeroing SSA changes
1610                        continue; // no change for registers
1611                    }
1612                   
1613                    reduceSSAIds(curSSAIdMap, retSSAIdMap, routineMap, ssaReplacesMap,
1614                                 ssaEntry);
1615                   
1616                    size_t& ssaId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1617                   
1618                    size_t& totalSSACount = totalSSACountMap[ssaEntry.first];
1619                    if (totalSSACount == 0)
1620                    {
1621                        // first read before write at all, need change totalcount, ssaId
1622                        ssaId++;
1623                        totalSSACount++;
1624                    }
1625                   
1626                    sinfo.ssaId = totalSSACount;
1627                    sinfo.ssaIdFirst = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount : SIZE_MAX;
1628                    sinfo.ssaIdBefore = ssaId-1;
1629                   
1630                    totalSSACount += sinfo.ssaIdChange;
1631                    sinfo.ssaIdLast = sinfo.ssaIdChange!=0 ? totalSSACount-1 : SIZE_MAX;
1632                    //totalSSACount = std::max(totalSSACount, ssaId);
1633                    ssaId = totalSSACount;
1634                   
1635                    /*if (!callStack.empty())
1636                        // put data to routine data
1637                        updateRoutineData(routineMap.find(
1638                            callStack.back().routineBlock)->second, ssaEntry);*/
1639                       
1640                    // count read before writes (for cache weight)
1641                    if (sinfo.readBeforeWrite)
1642                        rbwCount++;
1643                    if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1644                        wrCount++;
1645                }
1646            }
1647            else
1648            {
1649                // TODO: correctly join this path with routine data
1650                // currently does not include further substitutions in visited path
1651                /*RoutineData* rdata = nullptr;
1652                if (!callStack.empty())
1653                    rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
1654               
1655                if (!entry.isCall && rdata != nullptr)
1656                {
1657                    std::cout << "procret2: " << entry.blockIndex << std::endl;
1658                    joinLastSSAIdMap(rdata->lastSSAIdMap, rdata->curSSAIdMap);
1659                    std::cout << "procretend2" << std::endl;
1660                }*/
1661               
1662                // handle caching for res second point
1663                cblocksToCache.increase(entry.blockIndex);
1664                std::cout << "cblockToCache: " << entry.blockIndex << "=" <<
1665                            cblocksToCache.count(entry.blockIndex) << std::endl;
1666                // back, already visited
1667                flowStack.pop_back();
1668               
1669                size_t curWayBIndex = flowStack.back().blockIndex;
1670                if (lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX)
1671                {
1672                    // mark point of way to cache (res first point)
1673                    waysToCache[lastCommonCacheWayPoint.first] = true;
1674                    std::cout << "mark to pfcache " <<
1675                            lastCommonCacheWayPoint.first << ", " <<
1676                            curWayBIndex << std::endl;
1677                    prevWaysIndexMap[curWayBIndex] = lastCommonCacheWayPoint;
1678                }
1679                lastCommonCacheWayPoint = { curWayBIndex, flowStack.size()-1 };
1680                std::cout << "lastCcwP: " << curWayBIndex << std::endl;
1681                continue;
1682            }
1683        }
1684       
1685        if (!callStack.empty() &&
1686            entry.blockIndex == callStack.back().callBlock &&
1687            entry.nextIndex-1 == callStack.back().callNextIndex)
1688        {
1689            std::cout << " ret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1690            RoutineData& prevRdata =
1691                    routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second;
1692            if (!isRoutineGen[callStack.back().routineBlock])
1693            {
1694                //RoutineData myRoutineData;
1695                createRoutineData(codeBlocks, curSSAIdMap, cblocksToCache, subroutinesCache,
1696                            routineMap, prevRdata, callStack.back().routineBlock);
1697                //prevRdata.compare(myRoutineData);
1698                isRoutineGen[callStack.back().routineBlock] = true;
1699            }
1700            callStack.pop_back(); // just return from call
1701            if (!callStack.empty())
1702                // put to parent routine
1703                joinRoutineData(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second,
1704                                    prevRdata);
1705        }
1706       
1707        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1708        {
1709            bool isCall = false;
1710            if (cblock.nexts[entry.nextIndex].isCall)
1711            {
1712                std::cout << " call: " << entry.blockIndex << std::endl;
1713                callStack.push_back({ entry.blockIndex, entry.nextIndex,
1714                            cblock.nexts[entry.nextIndex].block });
1715                routineMap.insert({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, { } });
1716                isCall = true;
1717            }
1718           
1719            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0, isCall });
1720            entry.nextIndex++;
1721        }
1722        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1723                // if have any call then go to next block
1724                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1725                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1726        {
1727            if (entry.nextIndex!=0) // if back from calls (just return from calls)
1728            {
1729                for (const NextBlock& next: cblock.nexts)
1730                    if (next.isCall)
1731                    {
1732                        //std::cout << "joincall:"<< next.block << std::endl;
1733                        auto it = routineMap.find(next.block); // must find
1734                        initializePrevRetSSAIds(retSSAIdMap, it->second, entry);
1735                        joinRetSSAIdMap(retSSAIdMap, it->second.lastSSAIdMap, next.block);
1736                    }
1737            }
1738            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0, false });
1739            entry.nextIndex++;
1740        }
1741        else // back
1742        {
1743            RoutineData* rdata = nullptr;
1744            if (!callStack.empty())
1745                rdata = &(routineMap.find(callStack.back().routineBlock)->second);
1746           
1747            /*if (cblock.haveReturn && rdata != nullptr)
1748            {
1749                std::cout << "procret: " << entry.blockIndex << std::endl;
1750                joinLastSSAIdMap(rdata->lastSSAIdMap, rdata->curSSAIdMap);
1751                std::cout << "procretend" << std::endl;
1752            }*/
1753           
1754            // revert retSSAIdMap
1755            revertRetSSAIdMap(curSSAIdMap, retSSAIdMap, entry, rdata);
1756            //
1757           
1758            for (const auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1759            {
1760                if (ssaEntry.first.regVar == nullptr)
1761                    continue;
1762               
1763                size_t& curSSAId = curSSAIdMap[ssaEntry.first];
1764                const size_t nextSSAId = curSSAId;
1765                curSSAId = ssaEntry.second.ssaIdBefore+1;
1766               
1767                std::cout << "popcurnext: " << ssaEntry.first.regVar <<
1768                            ":" << ssaEntry.first.index << ": " <<
1769                            nextSSAId << ", " << curSSAId << std::endl;
1770               
1771                /*if (rdata!=nullptr)
1772                    updateRoutineCurSSAIdMap(rdata, ssaEntry, entry, curSSAId, nextSSAId);
1773                */
1774            }
1775           
1776            std::cout << "pop: " << entry.blockIndex << std::endl;
1777            flowStack.pop_back();
1778            if (!flowStack.empty() && lastCommonCacheWayPoint.first != SIZE_MAX &&
1779                    lastCommonCacheWayPoint.second >= flowStack.size())
1780            {
1781                lastCommonCacheWayPoint =
1782                        { flowStack.back().blockIndex, flowStack.size()-1 };
1783                std::cout << "POPlastCcwP: " << lastCommonCacheWayPoint.first << std::endl;
1784            }
1785        }
1786    }
1787   
1788    /**********
1789     * after that, we find points to resolve conflicts
1790     **********/
1791    flowStack.clear();
1792    std::deque<FlowStackEntry2> flowStack2;
1793   
1794    std::fill(visited.begin(), visited.end(), false);
1795    flowStack2.push_back({ 0, 0 });
1796   
1797    SimpleCache<size_t, LastSSAIdMap> resFirstPointsCache(wrCount<<1);
1798    SimpleCache<size_t, RBWSSAIdMap> resSecondPointsCache(rbwCount<<1);
1799   
1800    while (!flowStack2.empty())
1801    {
1802        FlowStackEntry2& entry = flowStack2.back();
1803        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1804       
1805        if (entry.nextIndex == 0)
1806        {
1807            // process current block
1808            if (!visited[entry.blockIndex])
1809                visited[entry.blockIndex] = true;
1810            else
1811            {
1812                resolveSSAConflicts(flowStack2, routineMap, codeBlocks,
1813                            prevWaysIndexMap, waysToCache, cblocksToCache,
1814                            resFirstPointsCache, resSecondPointsCache, ssaReplacesMap);
1815               
1816                // join routine data
1817                /*auto rit = routineMap.find(entry.blockIndex);
1818                if (rit != routineMap.end())
1819                    // just join with current routine data
1820                    joinRoutineData(routineMap.find(
1821                            callStack.back().routineBlock)->second, rit->second);*/
1822                /*if (!callStack.empty())
1823                    collectSSAIdsForCall(flowStack2, callStack, visited,
1824                            routineMap, codeBlocks);*/
1825                // back, already visited
1826                flowStack2.pop_back();
1827                continue;
1828            }
1829        }
1830       
1831        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1832        {
1833            flowStack2.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1834            entry.nextIndex++;
1835        }
1836        else if (((entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty()) ||
1837                // if have any call then go to next block
1838                (cblock.haveCalls && entry.nextIndex==cblock.nexts.size())) &&
1839                 !cblock.haveReturn && !cblock.haveEnd)
1840        {
1841            flowStack2.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1842            entry.nextIndex++;
1843        }
1844        else // back
1845        {
1846            if (cblocksToCache.count(entry.blockIndex)==2 &&
1847                !resSecondPointsCache.hasKey(entry.blockIndex))
1848                // add to cache
1849                addResSecCacheEntry(routineMap, codeBlocks, resSecondPointsCache,
1850                            entry.blockIndex);
1851            flowStack2.pop_back();
1852        }
1853    }
1854}
1855
1856void AsmRegAllocator::applySSAReplaces()
1857{
1858    /* prepare SSA id replaces */
1859    struct MinSSAGraphNode
1860    {
1861        size_t minSSAId;
1862        bool visited;
1863        std::unordered_set<size_t> nexts;
1864        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false) { }
1865    };
1866    struct MinSSAGraphStackEntry
1867    {
1868        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode>::iterator nodeIt;
1869        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
1870        size_t minSSAId;
1871    };
1872   
1873    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
1874    {
1875        std::vector<SSAReplace>& replaces = entry.second;
1876        std::sort(replaces.begin(), replaces.end());
1877        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
1878        std::vector<SSAReplace> newReplaces;
1879       
1880        std::unordered_map<size_t, MinSSAGraphNode> ssaGraphNodes;
1881       
1882        auto it = replaces.begin();
1883        while (it != replaces.end())
1884        {
1885            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
1886                            std::make_pair(it->first, size_t(SIZE_MAX)));
1887            {
1888                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
1889                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, it->second);
1890                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
1891                    node.nexts.insert(it->second);
1892            }
1893            it = itEnd;
1894        }
1895        // propagate min value
1896        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
1897        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
1898                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
1899        {
1900            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
1901            // traverse with minimalize SSA id
1902            while (!minSSAStack.empty())
1903            {
1904                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
1905                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
1906                bool toPop = false;
1907                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
1908                {
1909                    if (!node.visited)
1910                        node.visited = true;
1911                    else
1912                        toPop = true;
1913                }
1914                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
1915                {
1916                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
1917                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
1918                    {
1919                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
1920                                nodeIt->second.minSSAId });
1921                    }
1922                    ++entry.nextIt;
1923                }
1924                else
1925                {
1926                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
1927                    minSSAStack.pop();
1928                    if (!minSSAStack.empty())
1929                    {
1930                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
1931                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
1932                    }
1933                }
1934            }
1935            // skip visited nodes
1936            while (ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end())
1937                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
1938                    break;
1939        }
1940       
1941        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
1942            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
1943       
1944        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
1945        entry.second = newReplaces;
1946    }
1947   
1948    /* apply SSA id replaces */
1949    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
1950        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
1951        {
1952            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
1953            if (it == ssaReplacesMap.end())
1954                continue;
1955            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
1956            std::vector<SSAReplace>& replaces = it->second;
1957            if (sinfo.readBeforeWrite)
1958            {
1959                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1960                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
1961                if (rit != replaces.end())
1962                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
1963            }
1964            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
1965            {
1966                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1967                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
1968                if (rit != replaces.end())
1969                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
1970            }
1971            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
1972            {
1973                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
1974                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
1975                if (rit != replaces.end())
1976                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
1977            }
1978        }
1979}
1980
1981struct Liveness
1982{
1983    std::map<size_t, size_t> l;
1984   
1985    Liveness() { }
1986   
1987    void clear()
1988    { l.clear(); }
1989   
1990    void expand(size_t k)
1991    {
1992        if (l.empty())
1993            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
1994        else
1995        {
1996            auto it = l.end();
1997            --it;
1998            it->second = k+1;
1999        }
2000    }
2001    void newRegion(size_t k)
2002    {
2003        if (l.empty())
2004            l.insert(std::make_pair(k, k));
2005        else
2006        {
2007            auto it = l.end();
2008            --it;
2009            if (it->first != k && it->second != k)
2010                l.insert(std::make_pair(k, k));
2011        }
2012    }
2013   
2014    void insert(size_t k, size_t k2)
2015    {
2016        auto it1 = l.lower_bound(k);
2017        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
2018            --it1;
2019        if (it1->second < k)
2020            ++it1;
2021        auto it2 = l.lower_bound(k2);
2022        if (it1!=it2)
2023        {
2024            k = std::min(k, it1->first);
2025            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
2026            l.erase(it1, it2);
2027        }
2028        l.insert(std::make_pair(k, k2));
2029    }
2030   
2031    bool contain(size_t t) const
2032    {
2033        auto it = l.lower_bound(t);
2034        if (it==l.begin() && it->first>t)
2035            return false;
2036        if (it==l.end() || it->first>t)
2037            --it;
2038        return it->first<=t && t<it->second;
2039    }
2040   
2041    bool common(const Liveness& b) const
2042    {
2043        auto i = l.begin();
2044        auto j = b.l.begin();
2045        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
2046        {
2047            if (i->first==i->second)
2048            {
2049                ++i;
2050                continue;
2051            }
2052            if (j->first==j->second)
2053            {
2054                ++j;
2055                continue;
2056            }
2057            if (i->first<j->first)
2058            {
2059                if (i->second > j->first)
2060                    return true; // common place
2061                ++i;
2062            }
2063            else
2064            {
2065                if (i->first < j->second)
2066                    return true; // common place
2067                ++j;
2068            }
2069        }
2070        return false;
2071    }
2072};
2073
2074typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
2075
2076static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
2077            const AsmSingleVReg& svreg)
2078{
2079    cxuint regType; // regtype
2080    if (svreg.regVar!=nullptr)
2081        regType = svreg.regVar->type;
2082    else
2083        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2084            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
2085                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
2086                break;
2087    return regType;
2088}
2089
2090static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
2091        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
2092        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2093{
2094    size_t ssaId;
2095    if (svreg.regVar==nullptr)
2096        ssaId = 0;
2097    else if (ssaIdIdx==0)
2098        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
2099    else if (ssaIdIdx==1)
2100        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
2101    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
2102        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
2103    else // last
2104        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
2105   
2106    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
2107    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2108    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2109                vregIndexMap.find(svreg)->second;
2110    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
2111}
2112
2113typedef std::deque<FlowStackEntry>::const_iterator FlowStackCIter;
2114
2115struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
2116{
2117    size_t ssaId; // last SSA id
2118    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
2119};
2120
2121/* TODO: add handling calls
2122 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
2123 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
2124 */
2125
2126typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
2127
2128static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry>& flowStack,
2129        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2130        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
2131        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2132        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2133{
2134    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
2135    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2136        if (entry.second.readBeforeWrite)
2137        {
2138            // find last
2139            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
2140            if (lvrit == lastVRegMap.end())
2141                continue; // not found
2142            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2143            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
2144            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2145            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2146            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2147                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2148            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2149            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
2150            --flitEnd; // before last element
2151            // insert live time to last seen position
2152            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
2153            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
2154            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2155                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2156            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
2157            {
2158                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2159                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
2160                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2161            }
2162        }
2163}
2164
2165static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry>& flowStack,
2166        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
2167        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
2168        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2169        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2170{
2171    auto flitStart = flowStack.end();
2172    --flitStart;
2173    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
2174    // find step in way
2175    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
2176    auto flitEnd = flowStack.end();
2177    --flitEnd;
2178    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
2179   
2180    // collect var to check
2181    size_t flowPos = 0;
2182    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2183    {
2184        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2185        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2186        {
2187            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2188            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2189                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2190            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
2191        }
2192    }
2193    // find connections
2194    flowPos = 0;
2195    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
2196    {
2197        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
2198        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2199        {
2200            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2201            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
2202            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
2203                flowPos > varMapIt->second.second ||
2204                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
2205                continue;
2206            // just connect
2207           
2208            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2209            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2210            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2211                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
2212            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
2213           
2214            if (flowPos == varMapIt->second.second)
2215            {
2216                // fill whole loop
2217                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
2218                {
2219                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2220                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2221                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2222                }
2223                continue;
2224            }
2225           
2226            size_t flowPos2 = 0;
2227            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
2228            {
2229                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2230                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2231                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2232            }
2233            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
2234            auto flit2 = flitStart + flowPos;
2235            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2236            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
2237            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
2238                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
2239            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
2240            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
2241            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2242            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
2243            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
2244                    toLiveCvt + lastBlk.end);
2245            // fill up loop end
2246            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
2247            {
2248                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
2249                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
2250                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
2251            }
2252        }
2253    }
2254}
2255
2256struct LiveBlock
2257{
2258    size_t start;
2259    size_t end;
2260    size_t vidx;
2261   
2262    bool operator==(const LiveBlock& b) const
2263    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
2264   
2265    bool operator<(const LiveBlock& b) const
2266    { return start<b.start || (start==b.start &&
2267            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
2268};
2269
2270typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
2271typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
2272typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
2273typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
2274
2275static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
2276            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
2277            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
2278            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
2279            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
2280{
2281    // add linear deps
2282    cxuint count = ldeps[0];
2283    cxuint pos = 1;
2284    cxbyte rvuAdded = 0;
2285    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2286    {
2287        cxuint ccount = ldeps[pos++];
2288        std::vector<size_t> vidxes;
2289        cxuint regType = UINT_MAX;
2290        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
2291        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2292        {
2293            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
2294            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
2295            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2296            {
2297                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
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        }
2308        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
2309        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
2310        {
2311            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
2312            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
2313        }
2314    }
2315    // add single arg linear dependencies
2316    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
2317        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
2318        {
2319            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
2320            std::vector<size_t> vidxes;
2321            cxuint regType = UINT_MAX;
2322            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
2323            {
2324                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
2325                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2326                if (regType==UINT_MAX)
2327                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2328                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2329                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2330                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
2331                // push variable index
2332                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2333            }
2334            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2335            {
2336                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2337                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2338            }
2339        }
2340       
2341    /* equalTo dependencies */
2342    count = edeps[0];
2343    pos = 1;
2344    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
2345    {
2346        cxuint ccount = edeps[pos++];
2347        std::vector<size_t> vidxes;
2348        cxuint regType = UINT_MAX;
2349        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
2350        {
2351            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
2352            // only one register should be set for equalTo depencencies
2353            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
2354            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
2355            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
2356            if (regType==UINT_MAX)
2357                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
2358            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2359            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
2360                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
2361            // push variable index
2362            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
2363        }
2364        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
2365        {
2366            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
2367            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
2368        }
2369    }
2370}
2371
2372typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
2373
2374struct EqualStackEntry
2375{
2376    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
2377    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
2378};
2379
2380void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
2381{
2382    // construct var index maps
2383    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
2384    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
2385    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
2386    size_t regTypesNum;
2387    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
2388   
2389    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
2390        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
2391        {
2392            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
2393            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
2394            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
2395            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
2396            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
2397            size_t ssaIdCount = 0;
2398            if (sinfo.readBeforeWrite)
2399                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
2400            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2401            {
2402                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
2403                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
2404            }
2405            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
2406                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
2407           
2408            if (sinfo.readBeforeWrite)
2409                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
2410            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
2411            {
2412                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
2413                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
2414                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
2415                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
2416                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
2417                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
2418            }
2419        }
2420   
2421    // construct vreg liveness
2422    std::deque<FlowStackEntry> flowStack;
2423    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
2424    // hold last vreg ssaId and position
2425    LastVRegMap lastVRegMap;
2426    // hold start live time position for every code block
2427    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
2428    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
2429   
2430    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
2431   
2432    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
2433        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
2434   
2435    size_t curLiveTime = 0;
2436   
2437    while (!flowStack.empty())
2438    {
2439        FlowStackEntry& entry = flowStack.back();
2440        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
2441       
2442        if (entry.nextIndex == 0)
2443        {
2444            // process current block
2445            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
2446            {
2447                // if loop
2448                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2449                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2450                flowStack.pop_back();
2451                continue;
2452            }
2453           
2454            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
2455            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
2456                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2457           
2458            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2459            {
2460                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
2461                // update
2462                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
2463                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
2464                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
2465                --flit; // to last position
2466                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
2467                            { lastSSAId, { flit } } });
2468                if (!res.second) // if not first seen, just update
2469                {
2470                    // update last
2471                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
2472                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
2473                }
2474            }
2475           
2476            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
2477            if (!visited[entry.blockIndex])
2478            {
2479                visited[entry.blockIndex] = true;
2480                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
2481                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
2482                cxuint instrRVUsCount = 0;
2483               
2484                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
2485                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
2486                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
2487               
2488                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
2489                // register in liveness
2490                while (true)
2491                {
2492                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
2493                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
2494                    if (usageHandler.hasNext())
2495                    {
2496                        rvu = usageHandler.nextUsage();
2497                        if (rvu.offset >= cblock.end)
2498                            break;
2499                        if (!rvu.useRegMode)
2500                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
2501                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
2502                                cblock.start + curLiveTime;
2503                    }
2504                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
2505                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
2506                    {
2507                        // apply to liveness
2508                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
2509                        {
2510                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
2511                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
2512                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2513                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
2514                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
2515                            lv.expand(liveTime);
2516                        }
2517                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
2518                        {
2519                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
2520                            ssaIdIdx++;
2521                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
2522                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
2523                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
2524                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
2525                                // because live after this instr
2526                                lv.newRegion(liveTimeNext);
2527                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
2528                        }
2529                        // get linear deps and equal to
2530                        cxbyte lDeps[16];
2531                        cxbyte eDeps[16];
2532                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
2533                                        lDeps, eDeps);
2534                       
2535                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
2536                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
2537                                regTypesNum, regRanges);
2538                       
2539                        readSVRegs.clear();
2540                        writtenSVRegs.clear();
2541                        if (!usageHandler.hasNext())
2542                            break; // end
2543                        oldOffset = rvu.offset;
2544                        instrRVUsCount = 0;
2545                    }
2546                    if (rvu.offset >= cblock.end)
2547                        break;
2548                   
2549                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
2550                    {
2551                        // per register/singlvreg
2552                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
2553                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
2554                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
2555                        else // read or treat as reading // expand previous region
2556                            readSVRegs.push_back(svreg);
2557                    }
2558                }
2559                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
2560            }
2561            else
2562            {
2563                // back, already visited
2564                flowStack.pop_back();
2565                continue;
2566            }
2567        }
2568        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
2569        {
2570            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
2571            entry.nextIndex++;
2572        }
2573        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
2574        {
2575            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
2576            entry.nextIndex++;
2577        }
2578        else // back
2579        {
2580            // revert lastSSAIdMap
2581            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
2582            flowStack.pop_back();
2583            if (!flowStack.empty())
2584            {
2585                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
2586                {
2587                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
2588                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
2589                    {
2590                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
2591                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
2592                        lastPos.blockChain.pop_back();
2593                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
2594                            lastVRegMap.erase(lvrit);
2595                    }
2596                }
2597            }
2598        }
2599    }
2600   
2601    /// construct liveBlockMaps
2602    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
2603    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2604    {
2605        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
2606        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
2607        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
2608        {
2609            Liveness& lv = liveness[li];
2610            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
2611                if (blk.first != blk.second)
2612                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
2613            lv.clear();
2614        }
2615        liveness.clear();
2616    }
2617   
2618    // create interference graphs
2619    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2620    {
2621        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2622        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
2623        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
2624       
2625        auto lit = liveBlockMap.begin();
2626        size_t rangeStart = 0;
2627        if (lit != liveBlockMap.end())
2628            rangeStart = lit->start;
2629        while (lit != liveBlockMap.end())
2630        {
2631            const size_t blkStart = lit->start;
2632            const size_t blkEnd = lit->end;
2633            size_t rangeEnd = blkEnd;
2634            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
2635            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
2636            // collect from this range, variable indices
2637            std::set<size_t> varIndices;
2638            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
2639                varIndices.insert(lit2->vidx);
2640            // push to intergraph as full subgGraph
2641            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
2642                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
2643                    if (vit != vit2)
2644                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
2645            // go to next live blocks
2646            rangeStart = rangeEnd;
2647            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
2648                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
2649                    break;
2650            if (lit == liveBlockMap.end())
2651                break; //
2652            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
2653        }
2654    }
2655   
2656    /*
2657     * resolve equalSets
2658     */
2659    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2660    {
2661        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2662        const size_t nodesNum = interGraph.size();
2663        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
2664        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
2665        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
2666       
2667        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
2668        {
2669            auto it = etoDepMap.find(v);
2670            if (it == etoDepMap.end())
2671            {
2672                // is not regvar in equalTo dependencies
2673                v++;
2674                continue;
2675            }
2676           
2677            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
2678            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
2679           
2680            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
2681            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
2682            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
2683            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
2684           
2685            // traverse by this
2686            while (!etoStack.empty())
2687            {
2688                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
2689                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
2690                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
2691                if (entry.nextIdx == 0)
2692                {
2693                    if (!visited[vidx])
2694                    {
2695                        // push to this equalSet
2696                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
2697                        equalSet.push_back(vidx);
2698                    }
2699                    else
2700                    {
2701                        // already visited
2702                        etoStack.pop();
2703                        continue;
2704                    }
2705                }
2706               
2707                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
2708                {
2709                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
2710                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
2711                    entry.nextIdx++;
2712                }
2713                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
2714                {
2715                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
2716                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
2717                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
2718                    entry.nextIdx++;
2719                }
2720                else
2721                    etoStack.pop();
2722            }
2723           
2724            // to first already added node (var)
2725            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
2726        }
2727    }
2728}
2729
2730typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
2731
2732struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
2733{
2734    const InterGraph& interGraph;
2735    const Array<size_t>& sdoCounts;
2736   
2737    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
2738        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
2739    { }
2740   
2741    bool operator()(size_t a, size_t b) const
2742    {
2743        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
2744            return true;
2745        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
2746    }
2747};
2748
2749/* algorithm to allocate regranges:
2750 * from smallest regranges to greatest regranges:
2751 *   choosing free register: from smallest free regranges
2752 *      to greatest regranges:
2753 *         in this same regrange:
2754 *               try to find free regs in regranges
2755 *               try to link free ends of two distinct regranges
2756 */
2757
2758void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
2759{
2760    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
2761                    assembler.deviceType);
2762   
2763    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
2764    {
2765        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
2766        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
2767        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
2768        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
2769        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
2770        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
2771       
2772        const size_t nodesNum = interGraph.size();
2773        gcMap.resize(nodesNum);
2774        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
2775        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
2776        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
2777       
2778        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
2779        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
2780        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
2781            nodeSet.insert(i);
2782       
2783        cxuint colorsNum = 0;
2784        // firstly, allocate real registers
2785        for (const auto& entry: vregIndexMap)
2786            if (entry.first.regVar == nullptr)
2787                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
2788       
2789        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
2790        {
2791            size_t node = *nodeSet.begin();
2792            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
2793                continue; // already colored
2794            size_t color = 0;
2795            std::vector<size_t> equalNodes;
2796            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
2797            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
2798            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
2799                // found, get equal set from equalSetList
2800                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
2801           
2802            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
2803            {
2804                // find first usable color
2805                bool thisSame = false;
2806                for (size_t nb: interGraph[node])
2807                    if (gcMap[nb] == color)
2808                    {
2809                        thisSame = true;
2810                        break;
2811                    }
2812                if (!thisSame)
2813                    break;
2814            }
2815            if (color==colorsNum) // add new color if needed
2816            {
2817                if (colorsNum >= maxColorsNum)
2818                    throw AsmException("Too many register is needed");
2819                colorsNum++;
2820            }
2821           
2822            for (size_t nextNode: equalNodes)
2823                gcMap[nextNode] = color;
2824            // update SDO for node
2825            bool colorExists = false;
2826            for (size_t node: equalNodes)
2827            {
2828                for (size_t nb: interGraph[node])
2829                    if (gcMap[nb] == color)
2830                    {
2831                        colorExists = true;
2832                        break;
2833                    }
2834                if (!colorExists)
2835                    sdoCounts[node]++;
2836            }
2837            // update SDO for neighbors
2838            for (size_t node: equalNodes)
2839                for (size_t nb: interGraph[node])
2840                {
2841                    colorExists = false;
2842                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
2843                        if (gcMap[nb2] == color)
2844                        {
2845                            colorExists = true;
2846                            break;
2847                        }
2848                    if (!colorExists)
2849                    {
2850                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
2851                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
2852                        sdoCounts[nb]++;
2853                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
2854                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
2855                    }
2856                }
2857           
2858            for (size_t nextNode: equalNodes)
2859                gcMap[nextNode] = color;
2860        }
2861    }
2862}
2863
2864void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
2865{
2866    // before any operation, clear all
2867    codeBlocks.clear();
2868    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
2869    {
2870        vregIndexMaps[i].clear();
2871        interGraphs[i].clear();
2872        linearDepMaps[i].clear();
2873        equalToDepMaps[i].clear();
2874        graphColorMaps[i].clear();
2875        equalSetMaps[i].clear();
2876        equalSetLists[i].clear();
2877    }
2878    ssaReplacesMap.clear();
2879    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
2880    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
2881   
2882    // set up
2883    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
2884    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
2885    createSSAData(*section.usageHandler);
2886    applySSAReplaces();
2887    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
2888    colorInterferenceGraph();
2889}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.