source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 3999

Last change on this file since 3999 was 3999, checked in by matszpk, 12 months ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Fixed applySSAReplaces (propagation and minSSAId fill up). Working next more complex testcase.

File size: 58.7 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#include "AsmRegAlloc.h"
36
37using namespace CLRX;
38
39#if ASMREGALLOC_DEBUGDUMP
40std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const CLRX::BlockIndex& v)
41{
42    if (v.pass==0)
43        return os << v.index;
44    else
45        return os << v.index << "#" << v.pass;
46}
47#endif
48
49ISAUsageHandler::ISAUsageHandler(const std::vector<cxbyte>& _content) :
50            content(_content), lastOffset(0), readOffset(0), instrStructPos(0),
51            regUsagesPos(0), regUsages2Pos(0), regVarUsagesPos(0),
52            pushedArgs(0), argPos(0), argFlags(0), isNext(false), useRegMode(false)
53{ }
54
55ISAUsageHandler::~ISAUsageHandler()
56{ }
57
58void ISAUsageHandler::rewind()
59{
60    readOffset = instrStructPos = 0;
61    regUsagesPos = regUsages2Pos = regVarUsagesPos = 0;
62    useRegMode = false;
63    pushedArgs = 0;
64    skipBytesInInstrStruct();
65}
66
67void ISAUsageHandler::skipBytesInInstrStruct()
68{
69    // do not add instruction size if usereg (usereg immediately before instr regusages)
70    if ((instrStructPos != 0 || argPos != 0) && !useRegMode)
71        readOffset += defaultInstrSize;
72    argPos = 0;
73    for (;instrStructPos < instrStruct.size() &&
74        instrStruct[instrStructPos] > 0x80; instrStructPos++)
75        readOffset += (instrStruct[instrStructPos] & 0x7f);
76    isNext = (instrStructPos < instrStruct.size());
77}
78
79void ISAUsageHandler::putSpace(size_t offset)
80{
81    if (lastOffset != offset)
82    {
83        flush(); // flush before new instruction
84        // useReg immediately before instruction regusages
85        size_t defaultInstrSize = (!useRegMode ? this->defaultInstrSize : 0);
86        if (lastOffset > offset)
87            throw AsmException("Offset before previous instruction");
88        if (!instrStruct.empty() && offset - lastOffset < defaultInstrSize)
89            throw AsmException("Offset between previous instruction");
90        size_t toSkip = !instrStruct.empty() ? 
91                offset - lastOffset - defaultInstrSize : offset;
92        while (toSkip > 0)
93        {
94            size_t skipped = std::min(toSkip, size_t(0x7f));
95            instrStruct.push_back(skipped | 0x80);
96            toSkip -= skipped;
97        }
98        lastOffset = offset;
99        argFlags = 0;
100        pushedArgs = 0;
101    } 
102}
103
104void ISAUsageHandler::pushUsage(const AsmRegVarUsage& rvu)
105{
106    if (lastOffset == rvu.offset && useRegMode)
107        flush(); // only flush if useRegMode and no change in offset
108    else // otherwise
109        putSpace(rvu.offset);
110    useRegMode = false;
111    if (rvu.regVar != nullptr)
112    {
113        argFlags |= (1U<<pushedArgs);
114        regVarUsages.push_back({ rvu.regVar, rvu.rstart, rvu.rend, rvu.regField,
115            rvu.rwFlags, rvu.align });
116    }
117    else // reg usages
118        regUsages.push_back({ rvu.regField,cxbyte(rvu.rwFlags |
119                    getRwFlags(rvu.regField, rvu.rstart, rvu.rend)) });
120    pushedArgs++;
121}
122
123void ISAUsageHandler::pushUseRegUsage(const AsmRegVarUsage& rvu)
124{
125    if (lastOffset == rvu.offset && !useRegMode)
126        flush(); // only flush if useRegMode and no change in offset
127    else // otherwise
128        putSpace(rvu.offset);
129    useRegMode = true;
130    if (pushedArgs == 0 || pushedArgs == 256)
131    {
132        argFlags = 0;
133        pushedArgs = 0;
134        instrStruct.push_back(0x80); // sign of regvarusage from usereg
135        instrStruct.push_back(0);
136    }
137    if (rvu.regVar != nullptr)
138    {
139        argFlags |= (1U<<(pushedArgs & 7));
140        regVarUsages.push_back({ rvu.regVar, rvu.rstart, rvu.rend, rvu.regField,
141            rvu.rwFlags, rvu.align });
142    }
143    else // reg usages
144        regUsages2.push_back({ rvu.rstart, rvu.rend, rvu.rwFlags });
145    pushedArgs++;
146    if ((pushedArgs & 7) == 0) // just flush per 8 bit
147    {
148        instrStruct.push_back(argFlags);
149        instrStruct[instrStruct.size() - ((pushedArgs+7) >> 3) - 1] = pushedArgs;
150        argFlags = 0;
151    }
152}
153
154void ISAUsageHandler::flush()
155{
156    if (pushedArgs != 0)
157    {
158        if (!useRegMode)
159        {
160            // normal regvarusages
161            instrStruct.push_back(argFlags);
162            if ((argFlags & (1U<<(pushedArgs-1))) != 0)
163                regVarUsages.back().rwFlags |= 0x80;
164            else // reg usages
165                regUsages.back().rwFlags |= 0x80;
166        }
167        else
168        {
169            // use reg regvarusages
170            if ((pushedArgs & 7) != 0) //if only not pushed args remains
171                instrStruct.push_back(argFlags);
172            instrStruct[instrStruct.size() - ((pushedArgs+7) >> 3) - 1] = pushedArgs;
173        }
174    }
175}
176
177AsmRegVarUsage ISAUsageHandler::nextUsage()
178{
179    if (!isNext)
180        throw AsmException("No reg usage in this code");
181    AsmRegVarUsage rvu;
182    // get regvarusage
183    bool lastRegUsage = false;
184    rvu.offset = readOffset;
185    if (!useRegMode && instrStruct[instrStructPos] == 0x80)
186    {
187        // useRegMode (begin fetching useregs)
188        useRegMode = true;
189        argPos = 0;
190        instrStructPos++;
191        // pushedArgs - numer of useregs, 0 - 256 useregs
192        pushedArgs = instrStruct[instrStructPos++];
193        argFlags = instrStruct[instrStructPos];
194    }
195    rvu.useRegMode = useRegMode; // no ArgPos
196   
197    if ((instrStruct[instrStructPos] & (1U << (argPos&7))) != 0)
198    {
199        // regvar usage
200        const AsmRegVarUsageInt& inRVU = regVarUsages[regVarUsagesPos++];
201        rvu.regVar = inRVU.regVar;
202        rvu.rstart = inRVU.rstart;
203        rvu.rend = inRVU.rend;
204        rvu.regField = inRVU.regField;
205        rvu.rwFlags = inRVU.rwFlags & ASMRVU_ACCESS_MASK;
206        rvu.align = inRVU.align;
207        if (!useRegMode)
208            lastRegUsage = ((inRVU.rwFlags&0x80) != 0);
209    }
210    else if (!useRegMode)
211    {
212        // simple reg usage
213        const AsmRegUsageInt& inRU = regUsages[regUsagesPos++];
214        rvu.regVar = nullptr;
215        const std::pair<uint16_t, uint16_t> regPair =
216                    getRegPair(inRU.regField, inRU.rwFlags);
217        rvu.rstart = regPair.first;
218        rvu.rend = regPair.second;
219        rvu.rwFlags = (inRU.rwFlags & ASMRVU_ACCESS_MASK);
220        rvu.regField = inRU.regField;
221        rvu.align = 0;
222        lastRegUsage = ((inRU.rwFlags&0x80) != 0);
223    }
224    else
225    {
226        // use reg (simple reg usage, second structure)
227        const AsmRegUsage2Int& inRU = regUsages2[regUsages2Pos++];
228        rvu.regVar = nullptr;
229        rvu.rstart = inRU.rstart;
230        rvu.rend = inRU.rend;
231        rvu.rwFlags = inRU.rwFlags;
232        rvu.regField = ASMFIELD_NONE;
233        rvu.align = 0;
234    }
235    argPos++;
236    if (useRegMode)
237    {
238        // if inside useregs
239        if (argPos == (pushedArgs&0xff))
240        {
241            instrStructPos++; // end
242            skipBytesInInstrStruct();
243            useRegMode = false;
244        }
245        else if ((argPos & 7) == 0) // fetch new flag
246        {
247            instrStructPos++;
248            argFlags = instrStruct[instrStructPos];
249        }
250    }
251    // after instr
252    if (lastRegUsage)
253    {
254        instrStructPos++;
255        skipBytesInInstrStruct();
256    }
257    return rvu;
258}
259
260AsmRegAllocator::AsmRegAllocator(Assembler& _assembler) : assembler(_assembler)
261{ }
262
263AsmRegAllocator::AsmRegAllocator(Assembler& _assembler,
264        const std::vector<CodeBlock>& _codeBlocks, const SSAReplacesMap& _ssaReplacesMap)
265        : assembler(_assembler), codeBlocks(_codeBlocks), ssaReplacesMap(_ssaReplacesMap)
266{ }
267
268static inline bool codeBlockStartLess(const AsmRegAllocator::CodeBlock& c1,
269                  const AsmRegAllocator::CodeBlock& c2)
270{ return c1.start < c2.start; }
271
272static inline bool codeBlockEndLess(const AsmRegAllocator::CodeBlock& c1,
273                  const AsmRegAllocator::CodeBlock& c2)
274{ return c1.end < c2.end; }
275
276void AsmRegAllocator::createCodeStructure(const std::vector<AsmCodeFlowEntry>& codeFlow,
277             size_t codeSize, const cxbyte* code)
278{
279    ISAAssembler* isaAsm = assembler.isaAssembler;
280    if (codeSize == 0)
281        return;
282    std::vector<size_t> splits;
283    std::vector<size_t> codeStarts;
284    std::vector<size_t> codeEnds;
285    codeStarts.push_back(0);
286    codeEnds.push_back(codeSize);
287    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
288    {
289        size_t instrAfter = 0;
290        if (entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP || entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP ||
291            entry.type == AsmCodeFlowType::CALL || entry.type == AsmCodeFlowType::RETURN)
292            instrAfter = entry.offset + isaAsm->getInstructionSize(
293                        codeSize - entry.offset, code + entry.offset);
294       
295        switch(entry.type)
296        {
297            case AsmCodeFlowType::START:
298                codeStarts.push_back(entry.offset);
299                break;
300            case AsmCodeFlowType::END:
301                codeEnds.push_back(entry.offset);
302                break;
303            case AsmCodeFlowType::JUMP:
304                splits.push_back(entry.target);
305                codeEnds.push_back(instrAfter);
306                break;
307            case AsmCodeFlowType::CJUMP:
308                splits.push_back(entry.target);
309                splits.push_back(instrAfter);
310                break;
311            case AsmCodeFlowType::CALL:
312                splits.push_back(entry.target);
313                splits.push_back(instrAfter);
314                break;
315            case AsmCodeFlowType::RETURN:
316                codeEnds.push_back(instrAfter);
317                break;
318            default:
319                break;
320        }
321    }
322    std::sort(splits.begin(), splits.end());
323    splits.resize(std::unique(splits.begin(), splits.end()) - splits.begin());
324    std::sort(codeEnds.begin(), codeEnds.end());
325    codeEnds.resize(std::unique(codeEnds.begin(), codeEnds.end()) - codeEnds.begin());
326    // remove codeStarts between codeStart and codeEnd
327    size_t i = 0;
328    size_t ii = 0;
329    size_t ei = 0; // codeEnd i
330    while (i < codeStarts.size())
331    {
332        size_t end = (ei < codeEnds.size() ? codeEnds[ei] : SIZE_MAX);
333        if (ei < codeEnds.size())
334            ei++;
335        codeStarts[ii++] = codeStarts[i];
336        // skip codeStart to end
337        for (i++ ;i < codeStarts.size() && codeStarts[i] < end; i++);
338    }
339    codeStarts.resize(ii);
340    // add next codeStarts
341    auto splitIt = splits.begin();
342    for (size_t codeEnd: codeEnds)
343    {
344        auto it = std::lower_bound(splitIt, splits.end(), codeEnd);
345        if (it != splits.end())
346        {
347            codeStarts.push_back(*it);
348            splitIt = it;
349        }
350        else // if end
351            break;
352    }
353   
354    std::sort(codeStarts.begin(), codeStarts.end());
355    codeStarts.resize(std::unique(codeStarts.begin(), codeStarts.end()) -
356                codeStarts.begin());
357    // divide to blocks
358    splitIt = splits.begin();
359    for (size_t codeStart: codeStarts)
360    {
361        size_t codeEnd = *std::upper_bound(codeEnds.begin(), codeEnds.end(), codeStart);
362        splitIt = std::lower_bound(splitIt, splits.end(), codeStart);
363       
364        if (splitIt != splits.end() && *splitIt==codeStart)
365            ++splitIt; // skip split in codeStart
366       
367        for (size_t start = codeStart; start < codeEnd; )
368        {
369            size_t end = codeEnd;
370            if (splitIt != splits.end())
371            {
372                end = std::min(end, *splitIt);
373                ++splitIt;
374            }
375            codeBlocks.push_back({ start, end, { }, false, false, false });
376            start = end;
377        }
378    }
379    // force empty block at end if some jumps goes to its
380    if (!codeEnds.empty() && !codeStarts.empty() && !splits.empty() &&
381        codeStarts.back()==codeEnds.back() && codeStarts.back() == splits.back())
382        codeBlocks.push_back({ codeStarts.back(), codeStarts.back(), { },
383                             false, false, false });
384   
385    // construct flow-graph
386    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
387        if (entry.type == AsmCodeFlowType::CALL || entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP ||
388            entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP || entry.type == AsmCodeFlowType::RETURN)
389        {
390            std::vector<CodeBlock>::iterator it;
391            size_t instrAfter = entry.offset + isaAsm->getInstructionSize(
392                        codeSize - entry.offset, code + entry.offset);
393           
394            if (entry.type != AsmCodeFlowType::RETURN)
395                it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
396                        CodeBlock{ entry.target }, codeBlockStartLess);
397            else // return
398            {
399                it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
400                        CodeBlock{ 0, instrAfter }, codeBlockEndLess);
401                // if block have return
402                if (it != codeBlocks.end())
403                    it->haveEnd = it->haveReturn = true;
404                continue;
405            }
406           
407            if (it == codeBlocks.end())
408                continue; // error!
409            auto it2 = std::lower_bound(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
410                    CodeBlock{ instrAfter }, codeBlockStartLess);
411            auto curIt = it2;
412            --curIt;
413           
414            curIt->nexts.push_back({ size_t(it - codeBlocks.begin()),
415                        entry.type == AsmCodeFlowType::CALL });
416            curIt->haveCalls |= entry.type == AsmCodeFlowType::CALL;
417            if (entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP ||
418                 entry.type == AsmCodeFlowType::CALL)
419            {
420                curIt->haveEnd = false; // revert haveEnd if block have cond jump or call
421                if (it2 != codeBlocks.end() && entry.type == AsmCodeFlowType::CJUMP)
422                    // add next next block (only for cond jump)
423                    curIt->nexts.push_back({ size_t(it2 - codeBlocks.begin()), false });
424            }
425            else if (entry.type == AsmCodeFlowType::JUMP)
426                curIt->haveEnd = true; // set end
427        }
428    // force haveEnd for block with cf_end
429    for (const AsmCodeFlowEntry& entry: codeFlow)
430        if (entry.type == AsmCodeFlowType::END)
431        {
432            auto it = binaryFind(codeBlocks.begin(), codeBlocks.end(),
433                    CodeBlock{ 0, entry.offset }, codeBlockEndLess);
434            if (it != codeBlocks.end())
435                it->haveEnd = true;
436        }
437   
438    if (!codeBlocks.empty()) // always set haveEnd to last block
439        codeBlocks.back().haveEnd = true;
440   
441    // reduce nexts
442    for (CodeBlock& block: codeBlocks)
443    {
444        // first non-call nexts, for correct resolving SSA conflicts
445        std::sort(block.nexts.begin(), block.nexts.end(),
446                  [](const NextBlock& n1, const NextBlock& n2)
447                  { return int(n1.isCall)<int(n2.isCall) ||
448                      (n1.isCall == n2.isCall && n1.block < n2.block); });
449        auto it = std::unique(block.nexts.begin(), block.nexts.end(),
450                  [](const NextBlock& n1, const NextBlock& n2)
451                  { return n1.block == n2.block && n1.isCall == n2.isCall; });
452        block.nexts.resize(it - block.nexts.begin());
453    }
454}
455
456
457void AsmRegAllocator::applySSAReplaces()
458{
459    /* prepare SSA id replaces */
460    struct MinSSAGraphNode
461    {
462        size_t minSSAId;
463        bool visited;
464        bool visited2;
465        std::unordered_set<size_t> nexts;
466        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false), visited2(false) { }
467    };
468   
469    typedef std::map<size_t, MinSSAGraphNode, std::greater<size_t> > SSAGraphNodesMap;
470   
471    struct MinSSAGraphStackEntry
472    {
473        SSAGraphNodesMap::iterator nodeIt;
474        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
475        size_t minSSAId;
476       
477        MinSSAGraphStackEntry(
478                SSAGraphNodesMap::iterator _nodeIt,
479                std::unordered_set<size_t>::const_iterator _nextIt,
480                size_t _minSSAId = SIZE_MAX)
481                : nodeIt(_nodeIt), nextIt(_nextIt), minSSAId(_minSSAId)
482        { }
483    };
484   
485    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
486    {
487        ARDOut << "SSAReplace: " << entry.first.regVar << "." << entry.first.index << "\n";
488        VectorSet<SSAReplace>& replaces = entry.second;
489        std::sort(replaces.begin(), replaces.end(), std::greater<SSAReplace>());
490        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
491        VectorSet<SSAReplace> newReplaces;
492       
493        SSAGraphNodesMap ssaGraphNodes;
494       
495        auto it = replaces.begin();
496        while (it != replaces.end())
497        {
498            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
499                    std::make_pair(it->first, size_t(0)), std::greater<SSAReplace>());
500            {
501                auto itLast = itEnd;
502                --itLast;
503                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
504                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, itLast->second);
505                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
506                {
507                    node.nexts.insert(it2->second);
508                    ssaGraphNodes.insert({ it2->second, MinSSAGraphNode() });
509                }
510            }
511            it = itEnd;
512        }
513        /*for (const auto& v: ssaGraphNodes)
514            ARDOut << "  SSANode: " << v.first << ":" << &v.second << " minSSAID: " <<
515                            v.second.minSSAId << std::endl;*/
516        // propagate min value
517        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
518        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
519                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
520        {
521            ARDOut << "  Start in " << ssaGraphNodeIt->first << "." << "\n";
522            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
523            // traverse with minimalize SSA id
524            while (!minSSAStack.empty())
525            {
526                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
527                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
528                bool toPop = false;
529                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
530                {
531                    if (!node.visited)
532                        node.visited = true;
533                    else
534                        toPop = true;
535                }
536                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
537                {
538                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
539                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
540                    {
541                        ARDOut << "  Node: " << &node << " minSSAId: " <<
542                                node.minSSAId << " to " <<
543                                nodeIt->first << ": " << &(nodeIt->second) <<
544                                " minSSAId: " << nodeIt->second.minSSAId << "\n";
545                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
546                                std::min(nodeIt->second.minSSAId, node.minSSAId) });
547                    }
548                    ++entry.nextIt;
549                }
550                else
551                {
552                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
553                    ARDOut << "    Node: " << &node << " minSSAId: " <<
554                                node.minSSAId << "\n";
555                    minSSAStack.pop();
556                    if (!minSSAStack.empty())
557                    {
558                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
559                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
560                    }
561                }
562            }
563           
564            // skip visited nodes
565            for(; ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end(); ++ssaGraphNodeIt)
566                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
567                    break;
568        }
569       
570        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
571                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
572        {
573            // fill up rest of tree
574            ARDOut << "  Start2 in " << ssaGraphNodeIt->first << "." << "\n";
575            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
576            while (!minSSAStack.empty())
577            {
578                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
579                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
580                bool toPop = false;
581                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
582                {
583                    if (!node.visited2)
584                        node.visited2 = true;
585                    else
586                        toPop = true;
587                }
588                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
589                {
590                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
591                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
592                    {
593                        ARDOut << "  Node2: " << &node << " minSSAId: " <<
594                                node.minSSAId << " to " <<
595                                nodeIt->first << ": " << &(nodeIt->second) <<
596                                " minSSAId: " << nodeIt->second.minSSAId << "\n";
597                        node.minSSAId = nodeIt->second.minSSAId =
598                                std::min(nodeIt->second.minSSAId, node.minSSAId);
599                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
600                                 nodeIt->second.minSSAId });
601                    }
602                    ++entry.nextIt;
603                }
604                else
605                    minSSAStack.pop();
606            }
607           
608            // skip visited nodes
609            for(; ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end(); ++ssaGraphNodeIt)
610                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited2)
611                    break;
612        }
613       
614        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
615            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
616       
617        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
618        entry.second = newReplaces;
619    }
620   
621    /* apply SSA id replaces */
622    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
623        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
624        {
625            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
626            if (it == ssaReplacesMap.end())
627                continue;
628            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
629            VectorSet<SSAReplace>& replaces = it->second;
630            if (sinfo.readBeforeWrite)
631            {
632                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
633                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
634                if (rit != replaces.end())
635                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
636            }
637            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
638            {
639                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
640                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
641                if (rit != replaces.end())
642                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
643            }
644            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
645            {
646                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
647                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
648                if (rit != replaces.end())
649                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
650            }
651        }
652}
653
654struct Liveness
655{
656    std::map<size_t, size_t> l;
657   
658    Liveness() { }
659   
660    void clear()
661    { l.clear(); }
662   
663    void expand(size_t k)
664    {
665        if (l.empty())
666            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
667        else
668        {
669            auto it = l.end();
670            --it;
671            it->second = k+1;
672        }
673    }
674    void newRegion(size_t k)
675    {
676        if (l.empty())
677            l.insert(std::make_pair(k, k));
678        else
679        {
680            auto it = l.end();
681            --it;
682            if (it->first != k && it->second != k)
683                l.insert(std::make_pair(k, k));
684        }
685    }
686   
687    void insert(size_t k, size_t k2)
688    {
689        auto it1 = l.lower_bound(k);
690        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
691            --it1;
692        if (it1->second < k)
693            ++it1;
694        auto it2 = l.lower_bound(k2);
695        if (it1!=it2)
696        {
697            k = std::min(k, it1->first);
698            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
699            l.erase(it1, it2);
700        }
701        l.insert(std::make_pair(k, k2));
702    }
703   
704    bool contain(size_t t) const
705    {
706        auto it = l.lower_bound(t);
707        if (it==l.begin() && it->first>t)
708            return false;
709        if (it==l.end() || it->first>t)
710            --it;
711        return it->first<=t && t<it->second;
712    }
713   
714    bool common(const Liveness& b) const
715    {
716        auto i = l.begin();
717        auto j = b.l.begin();
718        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
719        {
720            if (i->first==i->second)
721            {
722                ++i;
723                continue;
724            }
725            if (j->first==j->second)
726            {
727                ++j;
728                continue;
729            }
730            if (i->first<j->first)
731            {
732                if (i->second > j->first)
733                    return true; // common place
734                ++i;
735            }
736            else
737            {
738                if (i->first < j->second)
739                    return true; // common place
740                ++j;
741            }
742        }
743        return false;
744    }
745};
746
747typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
748
749static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
750            const AsmSingleVReg& svreg)
751{
752    cxuint regType; // regtype
753    if (svreg.regVar!=nullptr)
754        regType = svreg.regVar->type;
755    else
756        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
757            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
758                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
759                break;
760    return regType;
761}
762
763static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
764        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
765        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
766{
767    size_t ssaId;
768    if (svreg.regVar==nullptr)
769        ssaId = 0;
770    else if (ssaIdIdx==0)
771        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
772    else if (ssaIdIdx==1)
773        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
774    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
775        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
776    else // last
777        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
778   
779    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
780    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
781    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
782                vregIndexMap.find(svreg)->second;
783    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
784}
785
786typedef std::deque<FlowStackEntry3>::const_iterator FlowStackCIter;
787
788struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
789{
790    size_t ssaId; // last SSA id
791    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
792};
793
794/* TODO: add handling calls
795 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
796 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
797 */
798
799typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
800
801static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
802        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
803        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
804        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
805        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
806{
807    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
808    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
809        if (entry.second.readBeforeWrite)
810        {
811            // find last
812            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
813            if (lvrit == lastVRegMap.end())
814                continue; // not found
815            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
816            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
817            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
818            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
819            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
820                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
821            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
822            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
823            --flitEnd; // before last element
824            // insert live time to last seen position
825            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
826            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
827            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
828                    toLiveCvt + lastBlk.end);
829            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
830            {
831                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
832                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
833                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
834            }
835        }
836}
837
838static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
839        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
840        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
841        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
842        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
843{
844    auto flitStart = flowStack.end();
845    --flitStart;
846    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
847    // find step in way
848    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
849    auto flitEnd = flowStack.end();
850    --flitEnd;
851    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
852   
853    // collect var to check
854    size_t flowPos = 0;
855    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
856    {
857        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
858        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
859        {
860            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
861            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
862                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
863            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
864        }
865    }
866    // find connections
867    flowPos = 0;
868    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
869    {
870        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
871        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
872        {
873            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
874            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
875            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
876                flowPos > varMapIt->second.second ||
877                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
878                continue;
879            // just connect
880           
881            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
882            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
883            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
884                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
885            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
886           
887            if (flowPos == varMapIt->second.second)
888            {
889                // fill whole loop
890                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
891                {
892                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
893                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
894                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
895                }
896                continue;
897            }
898           
899            size_t flowPos2 = 0;
900            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
901            {
902                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
903                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
904                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
905            }
906            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
907            auto flit2 = flitStart + flowPos;
908            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
909            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
910            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
911                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
912            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
913            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
914            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
915            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
916            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
917                    toLiveCvt + lastBlk.end);
918            // fill up loop end
919            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
920            {
921                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
922                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
923                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
924            }
925        }
926    }
927}
928
929struct LiveBlock
930{
931    size_t start;
932    size_t end;
933    size_t vidx;
934   
935    bool operator==(const LiveBlock& b) const
936    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
937   
938    bool operator<(const LiveBlock& b) const
939    { return start<b.start || (start==b.start &&
940            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
941};
942
943typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
944typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
945typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
946typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
947
948static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
949            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
950            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
951            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
952            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
953{
954    // add linear deps
955    cxuint count = ldeps[0];
956    cxuint pos = 1;
957    cxbyte rvuAdded = 0;
958    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
959    {
960        cxuint ccount = ldeps[pos++];
961        std::vector<size_t> vidxes;
962        cxuint regType = UINT_MAX;
963        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
964        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
965        {
966            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
967            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
968            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
969            {
970                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
971                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
972                if (regType==UINT_MAX)
973                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
974                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
975                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
976                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
977                // push variable index
978                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
979            }
980        }
981        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
982        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
983        {
984            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
985            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
986        }
987    }
988    // add single arg linear dependencies
989    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
990        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
991        {
992            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
993            std::vector<size_t> vidxes;
994            cxuint regType = UINT_MAX;
995            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
996            {
997                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
998                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
999                if (regType==UINT_MAX)
1000                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
1001                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1002                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
1003                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
1004                // push variable index
1005                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
1006            }
1007            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
1008            {
1009                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
1010                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
1011            }
1012        }
1013       
1014    /* equalTo dependencies */
1015    count = edeps[0];
1016    pos = 1;
1017    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
1018    {
1019        cxuint ccount = edeps[pos++];
1020        std::vector<size_t> vidxes;
1021        cxuint regType = UINT_MAX;
1022        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
1023        {
1024            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
1025            // only one register should be set for equalTo depencencies
1026            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
1027            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
1028            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
1029            if (regType==UINT_MAX)
1030                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
1031            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1032            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
1033                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
1034            // push variable index
1035            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
1036        }
1037        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
1038        {
1039            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
1040            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
1041        }
1042    }
1043}
1044
1045typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
1046
1047struct EqualStackEntry
1048{
1049    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
1050    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
1051};
1052
1053void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
1054{
1055    // construct var index maps
1056    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
1057    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
1058    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
1059    size_t regTypesNum;
1060    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
1061   
1062    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
1063        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
1064        {
1065            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
1066            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
1067            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
1068            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
1069            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
1070            size_t ssaIdCount = 0;
1071            if (sinfo.readBeforeWrite)
1072                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
1073            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1074            {
1075                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
1076                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
1077            }
1078            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
1079                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
1080           
1081            if (sinfo.readBeforeWrite)
1082                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
1083            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1084            {
1085                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
1086                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
1087                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
1088                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
1089                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
1090                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
1091            }
1092        }
1093   
1094    // construct vreg liveness
1095    std::deque<FlowStackEntry3> flowStack;
1096    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1097    // hold last vreg ssaId and position
1098    LastVRegMap lastVRegMap;
1099    // hold start live time position for every code block
1100    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
1101    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
1102   
1103    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
1104   
1105    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
1106        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
1107   
1108    size_t curLiveTime = 0;
1109   
1110    while (!flowStack.empty())
1111    {
1112        FlowStackEntry3& entry = flowStack.back();
1113        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1114       
1115        if (entry.nextIndex == 0)
1116        {
1117            // process current block
1118            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
1119            {
1120                // if loop
1121                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
1122                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1123                flowStack.pop_back();
1124                continue;
1125            }
1126           
1127            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
1128            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
1129                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1130           
1131            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1132            {
1133                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
1134                // update
1135                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
1136                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
1137                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
1138                --flit; // to last position
1139                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
1140                            { lastSSAId, { flit } } });
1141                if (!res.second) // if not first seen, just update
1142                {
1143                    // update last
1144                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
1145                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
1146                }
1147            }
1148           
1149            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
1150            if (!visited[entry.blockIndex])
1151            {
1152                visited[entry.blockIndex] = true;
1153                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
1154                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
1155                cxuint instrRVUsCount = 0;
1156               
1157                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
1158                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
1159                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
1160               
1161                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
1162                // register in liveness
1163                while (true)
1164                {
1165                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
1166                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
1167                    if (usageHandler.hasNext())
1168                    {
1169                        rvu = usageHandler.nextUsage();
1170                        if (rvu.offset >= cblock.end)
1171                            break;
1172                        if (!rvu.useRegMode)
1173                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
1174                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
1175                                cblock.start + curLiveTime;
1176                    }
1177                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
1178                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
1179                    {
1180                        // apply to liveness
1181                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
1182                        {
1183                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
1184                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
1185                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1186                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
1187                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
1188                            lv.expand(liveTime);
1189                        }
1190                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
1191                        {
1192                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
1193                            ssaIdIdx++;
1194                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
1195                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
1196                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1197                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
1198                                // because live after this instr
1199                                lv.newRegion(liveTimeNext);
1200                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
1201                        }
1202                        // get linear deps and equal to
1203                        cxbyte lDeps[16];
1204                        cxbyte eDeps[16];
1205                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
1206                                        lDeps, eDeps);
1207                       
1208                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
1209                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
1210                                regTypesNum, regRanges);
1211                       
1212                        readSVRegs.clear();
1213                        writtenSVRegs.clear();
1214                        if (!usageHandler.hasNext())
1215                            break; // end
1216                        oldOffset = rvu.offset;
1217                        instrRVUsCount = 0;
1218                    }
1219                    if (rvu.offset >= cblock.end)
1220                        break;
1221                   
1222                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
1223                    {
1224                        // per register/singlvreg
1225                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
1226                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
1227                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
1228                        else // read or treat as reading // expand previous region
1229                            readSVRegs.push_back(svreg);
1230                    }
1231                }
1232                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
1233            }
1234            else
1235            {
1236                // back, already visited
1237                flowStack.pop_back();
1238                continue;
1239            }
1240        }
1241        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1242        {
1243            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1244            entry.nextIndex++;
1245        }
1246        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
1247        {
1248            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1249            entry.nextIndex++;
1250        }
1251        else // back
1252        {
1253            // revert lastSSAIdMap
1254            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
1255            flowStack.pop_back();
1256            if (!flowStack.empty())
1257            {
1258                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1259                {
1260                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
1261                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
1262                    {
1263                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
1264                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
1265                        lastPos.blockChain.pop_back();
1266                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
1267                            lastVRegMap.erase(lvrit);
1268                    }
1269                }
1270            }
1271        }
1272    }
1273   
1274    /// construct liveBlockMaps
1275    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
1276    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1277    {
1278        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
1279        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
1280        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
1281        {
1282            Liveness& lv = liveness[li];
1283            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
1284                if (blk.first != blk.second)
1285                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
1286            lv.clear();
1287        }
1288        liveness.clear();
1289    }
1290   
1291    // create interference graphs
1292    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1293    {
1294        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
1295        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
1296        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
1297       
1298        auto lit = liveBlockMap.begin();
1299        size_t rangeStart = 0;
1300        if (lit != liveBlockMap.end())
1301            rangeStart = lit->start;
1302        while (lit != liveBlockMap.end())
1303        {
1304            const size_t blkStart = lit->start;
1305            const size_t blkEnd = lit->end;
1306            size_t rangeEnd = blkEnd;
1307            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
1308            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
1309            // collect from this range, variable indices
1310            std::set<size_t> varIndices;
1311            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
1312                varIndices.insert(lit2->vidx);
1313            // push to intergraph as full subgGraph
1314            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
1315                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
1316                    if (vit != vit2)
1317                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
1318            // go to next live blocks
1319            rangeStart = rangeEnd;
1320            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
1321                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
1322                    break;
1323            if (lit == liveBlockMap.end())
1324                break; //
1325            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
1326        }
1327    }
1328   
1329    /*
1330     * resolve equalSets
1331     */
1332    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1333    {
1334        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
1335        const size_t nodesNum = interGraph.size();
1336        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
1337        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
1338        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
1339       
1340        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
1341        {
1342            auto it = etoDepMap.find(v);
1343            if (it == etoDepMap.end())
1344            {
1345                // is not regvar in equalTo dependencies
1346                v++;
1347                continue;
1348            }
1349           
1350            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
1351            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
1352           
1353            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
1354            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
1355            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
1356            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
1357           
1358            // traverse by this
1359            while (!etoStack.empty())
1360            {
1361                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
1362                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
1363                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
1364                if (entry.nextIdx == 0)
1365                {
1366                    if (!visited[vidx])
1367                    {
1368                        // push to this equalSet
1369                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
1370                        equalSet.push_back(vidx);
1371                    }
1372                    else
1373                    {
1374                        // already visited
1375                        etoStack.pop();
1376                        continue;
1377                    }
1378                }
1379               
1380                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
1381                {
1382                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
1383                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
1384                    entry.nextIdx++;
1385                }
1386                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
1387                {
1388                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
1389                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
1390                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
1391                    entry.nextIdx++;
1392                }
1393                else
1394                    etoStack.pop();
1395            }
1396           
1397            // to first already added node (var)
1398            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
1399        }
1400    }
1401}
1402
1403typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
1404
1405struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
1406{
1407    const InterGraph& interGraph;
1408    const Array<size_t>& sdoCounts;
1409   
1410    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
1411        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
1412    { }
1413   
1414    bool operator()(size_t a, size_t b) const
1415    {
1416        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
1417            return true;
1418        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
1419    }
1420};
1421
1422/* algorithm to allocate regranges:
1423 * from smallest regranges to greatest regranges:
1424 *   choosing free register: from smallest free regranges
1425 *      to greatest regranges:
1426 *         in this same regrange:
1427 *               try to find free regs in regranges
1428 *               try to link free ends of two distinct regranges
1429 */
1430
1431void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
1432{
1433    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
1434                    assembler.deviceType);
1435   
1436    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1437    {
1438        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
1439        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
1440        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1441        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
1442        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
1443        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
1444       
1445        const size_t nodesNum = interGraph.size();
1446        gcMap.resize(nodesNum);
1447        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
1448        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
1449        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
1450       
1451        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
1452        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
1453        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
1454            nodeSet.insert(i);
1455       
1456        cxuint colorsNum = 0;
1457        // firstly, allocate real registers
1458        for (const auto& entry: vregIndexMap)
1459            if (entry.first.regVar == nullptr)
1460                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
1461       
1462        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
1463        {
1464            size_t node = *nodeSet.begin();
1465            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
1466                continue; // already colored
1467            size_t color = 0;
1468            std::vector<size_t> equalNodes;
1469            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
1470            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
1471            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
1472                // found, get equal set from equalSetList
1473                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
1474           
1475            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
1476            {
1477                // find first usable color
1478                bool thisSame = false;
1479                for (size_t nb: interGraph[node])
1480                    if (gcMap[nb] == color)
1481                    {
1482                        thisSame = true;
1483                        break;
1484                    }
1485                if (!thisSame)
1486                    break;
1487            }
1488            if (color==colorsNum) // add new color if needed
1489            {
1490                if (colorsNum >= maxColorsNum)
1491                    throw AsmException("Too many register is needed");
1492                colorsNum++;
1493            }
1494           
1495            for (size_t nextNode: equalNodes)
1496                gcMap[nextNode] = color;
1497            // update SDO for node
1498            bool colorExists = false;
1499            for (size_t node: equalNodes)
1500            {
1501                for (size_t nb: interGraph[node])
1502                    if (gcMap[nb] == color)
1503                    {
1504                        colorExists = true;
1505                        break;
1506                    }
1507                if (!colorExists)
1508                    sdoCounts[node]++;
1509            }
1510            // update SDO for neighbors
1511            for (size_t node: equalNodes)
1512                for (size_t nb: interGraph[node])
1513                {
1514                    colorExists = false;
1515                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
1516                        if (gcMap[nb2] == color)
1517                        {
1518                            colorExists = true;
1519                            break;
1520                        }
1521                    if (!colorExists)
1522                    {
1523                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
1524                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
1525                        sdoCounts[nb]++;
1526                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
1527                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
1528                    }
1529                }
1530           
1531            for (size_t nextNode: equalNodes)
1532                gcMap[nextNode] = color;
1533        }
1534    }
1535}
1536
1537void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
1538{
1539    // before any operation, clear all
1540    codeBlocks.clear();
1541    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
1542    {
1543        vregIndexMaps[i].clear();
1544        interGraphs[i].clear();
1545        linearDepMaps[i].clear();
1546        equalToDepMaps[i].clear();
1547        graphColorMaps[i].clear();
1548        equalSetMaps[i].clear();
1549        equalSetLists[i].clear();
1550    }
1551    ssaReplacesMap.clear();
1552    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
1553    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
1554   
1555    // set up
1556    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
1557    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
1558    createSSAData(*section.usageHandler);
1559    applySSAReplaces();
1560    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
1561    colorInterferenceGraph();
1562}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.