source: CLRX/CLRadeonExtender/trunk/amdasm/AsmRegAlloc.cpp @ 4002

Last change on this file since 4002 was 4002, checked in by matszpk, 15 months ago

CLRadeonExtender: AsmRegAlloc?: Fixed applySSAReplaces: counts parents and visit node if all its parents has been visited.

File size: 61.1 KB
Line 
1/*
2 *  CLRadeonExtender - Unofficial OpenCL Radeon Extensions Library
3 *  Copyright (C) 2014-2018 Mateusz Szpakowski
4 *
5 *  This library is free software; you can redistribute it and/or
6 *  modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
7 *  License as published by the Free Software Foundation; either
8 *  version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
9 *
10 *  This library is distributed in the hope that it will be useful,
11 *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12 *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
13 *  Lesser General Public License for more details.
14 *
15 *  You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
16 *  License along with this library; if not, write to the Free Software
17 *  Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
18 */
19
20#include <CLRX/Config.h>
21#include <iostream>
22#include <stack>
23#include <deque>
24#include <vector>
25#include <utility>
26#include <unordered_set>
27#include <map>
28#include <set>
29#include <unordered_map>
30#include <algorithm>
31#include <CLRX/utils/Utilities.h>
32#include <CLRX/utils/Containers.h>
33#include <CLRX/amdasm/Assembler.h>
34#include "AsmInternals.h"
35#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        size_t parentsNum;
465        size_t parentsCount;
466        std::unordered_set<size_t> nexts;
467        MinSSAGraphNode() : minSSAId(SIZE_MAX), visited(false),
468            parentsNum(0), parentsCount(0)
469        { }
470    };
471   
472    typedef std::map<size_t, MinSSAGraphNode, std::greater<size_t> > SSAGraphNodesMap;
473   
474    struct MinSSAGraphStackEntry
475    {
476        SSAGraphNodesMap::iterator nodeIt;
477        std::unordered_set<size_t>::const_iterator nextIt;
478        size_t minSSAId;
479       
480        MinSSAGraphStackEntry(
481                SSAGraphNodesMap::iterator _nodeIt,
482                std::unordered_set<size_t>::const_iterator _nextIt,
483                size_t _minSSAId = SIZE_MAX)
484                : nodeIt(_nodeIt), nextIt(_nextIt), minSSAId(_minSSAId)
485        { }
486    };
487   
488    for (auto& entry: ssaReplacesMap)
489    {
490        ARDOut << "SSAReplace: " << entry.first.regVar << "." << entry.first.index << "\n";
491        VectorSet<SSAReplace>& replaces = entry.second;
492        std::sort(replaces.begin(), replaces.end(), std::greater<SSAReplace>());
493        replaces.resize(std::unique(replaces.begin(), replaces.end()) - replaces.begin());
494        VectorSet<SSAReplace> newReplaces;
495       
496        SSAGraphNodesMap ssaGraphNodes;
497       
498        auto it = replaces.begin();
499        while (it != replaces.end())
500        {
501            auto itEnd = std::upper_bound(it, replaces.end(),
502                    std::make_pair(it->first, size_t(0)), std::greater<SSAReplace>());
503            {
504                auto itLast = itEnd;
505                --itLast;
506                MinSSAGraphNode& node = ssaGraphNodes[it->first];
507                node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, itLast->second);
508                for (auto it2 = it; it2 != itEnd; ++it2)
509                {
510                    node.nexts.insert(it2->second);
511                    ssaGraphNodes.insert({ it2->second, MinSSAGraphNode() });
512                }
513            }
514            it = itEnd;
515        }
516        /*for (const auto& v: ssaGraphNodes)
517            ARDOut << "  SSANode: " << v.first << ":" << &v.second << " minSSAID: " <<
518                            v.second.minSSAId << std::endl;*/
519        // propagate min value
520        std::stack<MinSSAGraphStackEntry> minSSAStack;
521       
522        // initialize parentsNumber
523        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
524                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
525        {
526            ARDOut << "  Start in " << ssaGraphNodeIt->first << "." << "\n";
527            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
528            // traverse with minimalize SSA id
529            while (!minSSAStack.empty())
530            {
531                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
532                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
533                bool toPop = false;
534                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
535                {
536                    node.parentsNum++;
537                    if (!node.visited)
538                        node.visited = true;
539                    else
540                        toPop = true;
541                }
542                if (!toPop && entry.nextIt != node.nexts.end())
543                {
544                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
545                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
546                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
547                                    size_t(0) });
548                    ++entry.nextIt;
549                }
550                else
551                    minSSAStack.pop();
552            }
553           
554            // skip visited nodes
555            for(; ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end(); ++ssaGraphNodeIt)
556                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
557                    break;
558        }
559       
560        for (auto& entry: ssaGraphNodes)
561            entry.second.visited = false;
562       
563        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
564                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
565        {
566            ARDOut << "  Start in " << ssaGraphNodeIt->first << "." << "\n";
567            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
568            // traverse with minimalize SSA id
569            while (!minSSAStack.empty())
570            {
571                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
572                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
573                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
574                {
575                    node.visited = true;
576                    node.parentsCount++;
577                }
578               
579                // try to children only all parents are visited and if parent has children
580                if (node.parentsCount == node.parentsNum &&
581                    entry.nextIt != node.nexts.end())
582                {
583                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
584                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
585                    {
586                        ARDOut << "  Node: " << &node << " minSSAId: " <<
587                                node.minSSAId << " to " <<
588                                nodeIt->first << ": " << &(nodeIt->second) <<
589                                " minSSAId: " << nodeIt->second.minSSAId << "\n";
590                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
591                                std::min(nodeIt->second.minSSAId, node.minSSAId) });
592                    }
593                    ++entry.nextIt;
594                }
595                else
596                {
597                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
598                    ARDOut << "    Node: " << &node << " minSSAId: " <<
599                                node.minSSAId << "\n";
600                    minSSAStack.pop();
601                    if (!minSSAStack.empty())
602                    {
603                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
604                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
605                    }
606                }
607            }
608           
609            // skip visited nodes
610            for(; ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end(); ++ssaGraphNodeIt)
611                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
612                    break;
613        }
614       
615        // reset visited and parentsCount
616        for (auto& entry: ssaGraphNodes)
617        {
618            entry.second.visited = false;
619            entry.second.parentsCount = 0;
620        }
621       
622        for (auto ssaGraphNodeIt = ssaGraphNodes.begin();
623                 ssaGraphNodeIt!=ssaGraphNodes.end(); )
624        {
625            // fill up rest of tree
626            ARDOut << "  Start2 in " << ssaGraphNodeIt->first << "." << "\n";
627            minSSAStack.push({ ssaGraphNodeIt, ssaGraphNodeIt->second.nexts.begin() });
628            while (!minSSAStack.empty())
629            {
630                MinSSAGraphStackEntry& entry = minSSAStack.top();
631                MinSSAGraphNode& node = entry.nodeIt->second;
632                if (entry.nextIt == node.nexts.begin())
633                {
634                    node.visited = true;
635                    node.parentsCount++;
636                }
637               
638                // try to children only all parents are visited and if parent has children
639                if (node.parentsCount == node.parentsNum &&
640                    entry.nextIt != node.nexts.end())
641                {
642                    auto nodeIt = ssaGraphNodes.find(*entry.nextIt);
643                    if (nodeIt != ssaGraphNodes.end())
644                    {
645                        ARDOut << "  Node2: " << &node << " minSSAId: " <<
646                                node.minSSAId << " to " <<
647                                nodeIt->first << ": " << &(nodeIt->second) <<
648                                " minSSAId: " << nodeIt->second.minSSAId << "\n";
649                        nodeIt->second.minSSAId =
650                                std::min(nodeIt->second.minSSAId, node.minSSAId);
651                        minSSAStack.push({ nodeIt, nodeIt->second.nexts.begin(),
652                                 nodeIt->second.minSSAId });
653                    }
654                    ++entry.nextIt;
655                }
656                else
657                {
658                    node.minSSAId = std::min(node.minSSAId, entry.minSSAId);
659                    ARDOut << "    Node2: " << &node << " minSSAId: " <<
660                                node.minSSAId << "\n";
661                    minSSAStack.pop();
662                    if (!minSSAStack.empty())
663                    {
664                        MinSSAGraphStackEntry& pentry = minSSAStack.top();
665                        pentry.minSSAId = std::min(pentry.minSSAId, node.minSSAId);
666                    }
667                }
668            }
669           
670            // skip visited nodes
671            for(; ssaGraphNodeIt != ssaGraphNodes.end(); ++ssaGraphNodeIt)
672                if (!ssaGraphNodeIt->second.visited)
673                    break;
674        }
675       
676        for (const auto& entry: ssaGraphNodes)
677            newReplaces.push_back({ entry.first, entry.second.minSSAId });
678       
679        std::sort(newReplaces.begin(), newReplaces.end());
680        entry.second = newReplaces;
681    }
682   
683    /* apply SSA id replaces */
684    for (CodeBlock& cblock: codeBlocks)
685        for (auto& ssaEntry: cblock.ssaInfoMap)
686        {
687            auto it = ssaReplacesMap.find(ssaEntry.first);
688            if (it == ssaReplacesMap.end())
689                continue;
690            SSAInfo& sinfo = ssaEntry.second;
691            VectorSet<SSAReplace>& replaces = it->second;
692            if (sinfo.readBeforeWrite)
693            {
694                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
695                                 ssaEntry.second.ssaIdBefore);
696                if (rit != replaces.end())
697                    sinfo.ssaIdBefore = rit->second; // replace
698            }
699            if (sinfo.ssaIdFirst != SIZE_MAX)
700            {
701                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
702                                 ssaEntry.second.ssaIdFirst);
703                if (rit != replaces.end())
704                    sinfo.ssaIdFirst = rit->second; // replace
705            }
706            if (sinfo.ssaIdLast != SIZE_MAX)
707            {
708                auto rit = binaryMapFind(replaces.begin(), replaces.end(),
709                                 ssaEntry.second.ssaIdLast);
710                if (rit != replaces.end())
711                    sinfo.ssaIdLast = rit->second; // replace
712            }
713        }
714}
715
716struct Liveness
717{
718    std::map<size_t, size_t> l;
719   
720    Liveness() { }
721   
722    void clear()
723    { l.clear(); }
724   
725    void expand(size_t k)
726    {
727        if (l.empty())
728            l.insert(std::make_pair(k, k+1));
729        else
730        {
731            auto it = l.end();
732            --it;
733            it->second = k+1;
734        }
735    }
736    void newRegion(size_t k)
737    {
738        if (l.empty())
739            l.insert(std::make_pair(k, k));
740        else
741        {
742            auto it = l.end();
743            --it;
744            if (it->first != k && it->second != k)
745                l.insert(std::make_pair(k, k));
746        }
747    }
748   
749    void insert(size_t k, size_t k2)
750    {
751        auto it1 = l.lower_bound(k);
752        if (it1!=l.begin() && (it1==l.end() || it1->first>k))
753            --it1;
754        if (it1->second < k)
755            ++it1;
756        auto it2 = l.lower_bound(k2);
757        if (it1!=it2)
758        {
759            k = std::min(k, it1->first);
760            k2 = std::max(k2, (--it2)->second);
761            l.erase(it1, it2);
762        }
763        l.insert(std::make_pair(k, k2));
764    }
765   
766    bool contain(size_t t) const
767    {
768        auto it = l.lower_bound(t);
769        if (it==l.begin() && it->first>t)
770            return false;
771        if (it==l.end() || it->first>t)
772            --it;
773        return it->first<=t && t<it->second;
774    }
775   
776    bool common(const Liveness& b) const
777    {
778        auto i = l.begin();
779        auto j = b.l.begin();
780        for (; i != l.end() && j != b.l.end();)
781        {
782            if (i->first==i->second)
783            {
784                ++i;
785                continue;
786            }
787            if (j->first==j->second)
788            {
789                ++j;
790                continue;
791            }
792            if (i->first<j->first)
793            {
794                if (i->second > j->first)
795                    return true; // common place
796                ++i;
797            }
798            else
799            {
800                if (i->first < j->second)
801                    return true; // common place
802                ++j;
803            }
804        }
805        return false;
806    }
807};
808
809typedef AsmRegAllocator::VarIndexMap VarIndexMap;
810
811static cxuint getRegType(size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges,
812            const AsmSingleVReg& svreg)
813{
814    cxuint regType; // regtype
815    if (svreg.regVar!=nullptr)
816        regType = svreg.regVar->type;
817    else
818        for (regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
819            if (svreg.index >= regRanges[regType<<1] &&
820                svreg.index < regRanges[(regType<<1)+1])
821                break;
822    return regType;
823}
824
825static Liveness& getLiveness(const AsmSingleVReg& svreg, size_t ssaIdIdx,
826        const AsmRegAllocator::SSAInfo& ssaInfo, std::vector<Liveness>* livenesses,
827        const VarIndexMap* vregIndexMaps, size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
828{
829    size_t ssaId;
830    if (svreg.regVar==nullptr)
831        ssaId = 0;
832    else if (ssaIdIdx==0)
833        ssaId = ssaInfo.ssaIdBefore;
834    else if (ssaIdIdx==1)
835        ssaId = ssaInfo.ssaIdFirst;
836    else if (ssaIdIdx<ssaInfo.ssaIdChange)
837        ssaId = ssaInfo.ssaId + ssaIdIdx-1;
838    else // last
839        ssaId = ssaInfo.ssaIdLast;
840   
841    cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg); // regtype
842    const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
843    const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
844                vregIndexMap.find(svreg)->second;
845    return livenesses[regType][ssaIdIndices[ssaId]];
846}
847
848typedef std::deque<FlowStackEntry3>::const_iterator FlowStackCIter;
849
850struct CLRX_INTERNAL VRegLastPos
851{
852    size_t ssaId; // last SSA id
853    std::vector<FlowStackCIter> blockChain; // subsequent blocks that changes SSAId
854};
855
856/* TODO: add handling calls
857 * handle many start points in this code (for example many kernel's in same code)
858 * replace sets by vector, and sort and remove same values on demand
859 */
860
861typedef std::unordered_map<AsmSingleVReg, VRegLastPos> LastVRegMap;
862
863static void putCrossBlockLivenesses(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
864        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
865        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes, const LastVRegMap& lastVRegMap,
866        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
867        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
868{
869    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flowStack.back().blockIndex];
870    for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
871        if (entry.second.readBeforeWrite)
872        {
873            // find last
874            auto lvrit = lastVRegMap.find(entry.first);
875            if (lvrit == lastVRegMap.end())
876                continue; // not found
877            const VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
878            FlowStackCIter flit = lastPos.blockChain.back();
879            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
880            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
881            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
882                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
883            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
884            FlowStackCIter flitEnd = flowStack.end();
885            --flitEnd; // before last element
886            // insert live time to last seen position
887            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit->blockIndex];
888            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex] - lastBlk.start;
889            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
890                    toLiveCvt + lastBlk.end);
891            for (++flit; flit != flitEnd; ++flit)
892            {
893                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
894                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit->blockIndex];
895                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
896            }
897        }
898}
899
900static void putCrossBlockForLoop(const std::deque<FlowStackEntry3>& flowStack,
901        const std::vector<CodeBlock>& codeBlocks,
902        const Array<size_t>& codeBlockLiveTimes,
903        std::vector<Liveness>* livenesses, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
904        size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
905{
906    auto flitStart = flowStack.end();
907    --flitStart;
908    size_t curBlock = flitStart->blockIndex;
909    // find step in way
910    while (flitStart->blockIndex != curBlock) --flitStart;
911    auto flitEnd = flowStack.end();
912    --flitEnd;
913    std::unordered_map<AsmSingleVReg, std::pair<size_t, size_t> > varMap;
914   
915    // collect var to check
916    size_t flowPos = 0;
917    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
918    {
919        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
920        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
921        {
922            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
923            size_t lastSSAId = (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
924                    (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
925            varMap[entry.first] = { lastSSAId, flowPos };
926        }
927    }
928    // find connections
929    flowPos = 0;
930    for (auto flit = flitStart; flit != flitEnd; ++flit, flowPos++)
931    {
932        const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit->blockIndex];
933        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
934        {
935            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
936            auto varMapIt = varMap.find(entry.first);
937            if (!sinfo.readBeforeWrite || varMapIt == varMap.end() ||
938                flowPos > varMapIt->second.second ||
939                sinfo.ssaIdBefore != varMapIt->second.first)
940                continue;
941            // just connect
942           
943            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
944            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
945            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
946                        vregIndexMap.find(entry.first)->second;
947            Liveness& lv = livenesses[regType][ssaIdIndices[entry.second.ssaIdBefore]];
948           
949            if (flowPos == varMapIt->second.second)
950            {
951                // fill whole loop
952                for (auto flit2 = flitStart; flit != flitEnd; ++flit)
953                {
954                    const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
955                    size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
956                    lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
957                }
958                continue;
959            }
960           
961            size_t flowPos2 = 0;
962            for (auto flit2 = flitStart; flowPos2 < flowPos; ++flit2, flowPos++)
963            {
964                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
965                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
966                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
967            }
968            // insert liveness for last block in loop of last SSAId (prev round)
969            auto flit2 = flitStart + flowPos;
970            const CodeBlock& firstBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
971            size_t toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - firstBlk.start;
972            lv.insert(codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex],
973                    firstBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.firstPos + toLiveCvt);
974            // insert liveness for first block in loop of last SSAId
975            flit2 = flitStart + (varMapIt->second.second+1);
976            const CodeBlock& lastBlk = codeBlocks[flit2->blockIndex];
977            toLiveCvt = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex] - lastBlk.start;
978            lv.insert(lastBlk.ssaInfoMap.find(entry.first)->second.lastPos + toLiveCvt,
979                    toLiveCvt + lastBlk.end);
980            // fill up loop end
981            for (++flit2; flit2 != flitEnd; ++flit2)
982            {
983                const CodeBlock& cblock = codeBlocks[flit2->blockIndex];
984                size_t blockLiveTime = codeBlockLiveTimes[flit2->blockIndex];
985                lv.insert(blockLiveTime, cblock.end-cblock.start + blockLiveTime);
986            }
987        }
988    }
989}
990
991struct LiveBlock
992{
993    size_t start;
994    size_t end;
995    size_t vidx;
996   
997    bool operator==(const LiveBlock& b) const
998    { return start==b.start && end==b.end && vidx==b.vidx; }
999   
1000    bool operator<(const LiveBlock& b) const
1001    { return start<b.start || (start==b.start &&
1002            (end<b.end || (end==b.end && vidx<b.vidx))); }
1003};
1004
1005typedef AsmRegAllocator::LinearDep LinearDep;
1006typedef AsmRegAllocator::EqualToDep EqualToDep;
1007typedef std::unordered_map<size_t, LinearDep> LinearDepMap;
1008typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep> EqualToDepMap;
1009
1010static void addUsageDeps(const cxbyte* ldeps, const cxbyte* edeps, cxuint rvusNum,
1011            const AsmRegVarUsage* rvus, LinearDepMap* ldepsOut,
1012            EqualToDepMap* edepsOut, const VarIndexMap* vregIndexMaps,
1013            std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap,
1014            size_t regTypesNum, const cxuint* regRanges)
1015{
1016    // add linear deps
1017    cxuint count = ldeps[0];
1018    cxuint pos = 1;
1019    cxbyte rvuAdded = 0;
1020    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
1021    {
1022        cxuint ccount = ldeps[pos++];
1023        std::vector<size_t> vidxes;
1024        cxuint regType = UINT_MAX;
1025        cxbyte align = rvus[ldeps[pos]].align;
1026        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
1027        {
1028            rvuAdded |= 1U<<ldeps[pos];
1029            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[ldeps[pos++]];
1030            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
1031            {
1032                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
1033                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
1034                if (regType==UINT_MAX)
1035                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
1036                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1037                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
1038                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
1039                // push variable index
1040                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
1041            }
1042        }
1043        ldepsOut[regType][vidxes[0]].align = align;
1044        for (size_t k = 1; k < vidxes.size(); k++)
1045        {
1046            ldepsOut[regType][vidxes[k-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[k]);
1047            ldepsOut[regType][vidxes[k]].prevVidxes.push_back(vidxes[k-1]);
1048        }
1049    }
1050    // add single arg linear dependencies
1051    for (cxuint i = 0; i < rvusNum; i++)
1052        if ((rvuAdded & (1U<<i)) == 0 && rvus[i].rstart+1<rvus[i].rend)
1053        {
1054            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[i];
1055            std::vector<size_t> vidxes;
1056            cxuint regType = UINT_MAX;
1057            for (uint16_t k = rvu.rstart; k < rvu.rend; k++)
1058            {
1059                AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, k};
1060                auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
1061                if (regType==UINT_MAX)
1062                    regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
1063                const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1064                const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
1065                            vregIndexMap.find(svreg)->second;
1066                // push variable index
1067                vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
1068            }
1069            for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
1070            {
1071                ldepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
1072                ldepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
1073            }
1074        }
1075       
1076    /* equalTo dependencies */
1077    count = edeps[0];
1078    pos = 1;
1079    for (cxuint i = 0; i < count; i++)
1080    {
1081        cxuint ccount = edeps[pos++];
1082        std::vector<size_t> vidxes;
1083        cxuint regType = UINT_MAX;
1084        for (cxuint j = 0; j < ccount; j++)
1085        {
1086            const AsmRegVarUsage& rvu = rvus[edeps[pos++]];
1087            // only one register should be set for equalTo depencencies
1088            // other registers in range will be resolved by linear dependencies
1089            AsmSingleVReg svreg = {rvu.regVar, rvu.rstart};
1090            auto sit = ssaIdIdxMap.find(svreg);
1091            if (regType==UINT_MAX)
1092                regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, svreg);
1093            const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1094            const std::vector<size_t>& ssaIdIndices =
1095                        vregIndexMap.find(svreg)->second;
1096            // push variable index
1097            vidxes.push_back(ssaIdIndices[sit->second]);
1098        }
1099        for (size_t j = 1; j < vidxes.size(); j++)
1100        {
1101            edepsOut[regType][vidxes[j-1]].nextVidxes.push_back(vidxes[j]);
1102            edepsOut[regType][vidxes[j]].prevVidxes.push_back(vidxes[j-1]);
1103        }
1104    }
1105}
1106
1107typedef std::unordered_map<size_t, EqualToDep>::const_iterator EqualToDepMapCIter;
1108
1109struct EqualStackEntry
1110{
1111    EqualToDepMapCIter etoDepIt;
1112    size_t nextIdx; // over nextVidxes size, then prevVidxes[nextIdx-nextVidxes.size()]
1113};
1114
1115void AsmRegAllocator::createInterferenceGraph(ISAUsageHandler& usageHandler)
1116{
1117    // construct var index maps
1118    size_t graphVregsCounts[MAX_REGTYPES_NUM];
1119    std::fill(graphVregsCounts, graphVregsCounts+regTypesNum, 0);
1120    cxuint regRanges[MAX_REGTYPES_NUM*2];
1121    size_t regTypesNum;
1122    assembler.isaAssembler->getRegisterRanges(regTypesNum, regRanges);
1123   
1124    for (const CodeBlock& cblock: codeBlocks)
1125        for (const auto& entry: cblock.ssaInfoMap)
1126        {
1127            const SSAInfo& sinfo = entry.second;
1128            cxuint regType = getRegType(regTypesNum, regRanges, entry.first);
1129            VarIndexMap& vregIndices = vregIndexMaps[regType];
1130            size_t& graphVregsCount = graphVregsCounts[regType];
1131            std::vector<size_t>& ssaIdIndices = vregIndices[entry.first];
1132            size_t ssaIdCount = 0;
1133            if (sinfo.readBeforeWrite)
1134                ssaIdCount = sinfo.ssaIdBefore+1;
1135            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1136            {
1137                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdLast+1);
1138                ssaIdCount = std::max(ssaIdCount, sinfo.ssaIdFirst+1);
1139            }
1140            if (ssaIdIndices.size() < ssaIdCount)
1141                ssaIdIndices.resize(ssaIdCount, SIZE_MAX);
1142           
1143            if (sinfo.readBeforeWrite)
1144                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdBefore] = graphVregsCount++;
1145            if (sinfo.ssaIdChange!=0)
1146            {
1147                // fill up ssaIdIndices (with graph Ids)
1148                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdFirst] = graphVregsCount++;
1149                for (size_t ssaId = sinfo.ssaId+1;
1150                        ssaId < sinfo.ssaId+sinfo.ssaIdChange-1; ssaId++)
1151                    ssaIdIndices[ssaId] = graphVregsCount++;
1152                ssaIdIndices[sinfo.ssaIdLast] = graphVregsCount++;
1153            }
1154        }
1155   
1156    // construct vreg liveness
1157    std::deque<FlowStackEntry3> flowStack;
1158    std::vector<bool> visited(codeBlocks.size(), false);
1159    // hold last vreg ssaId and position
1160    LastVRegMap lastVRegMap;
1161    // hold start live time position for every code block
1162    Array<size_t> codeBlockLiveTimes(codeBlocks.size());
1163    std::unordered_set<size_t> blockInWay;
1164   
1165    std::vector<Liveness> livenesses[MAX_REGTYPES_NUM];
1166   
1167    for (size_t i = 0; i < regTypesNum; i++)
1168        livenesses[i].resize(graphVregsCounts[i]);
1169   
1170    size_t curLiveTime = 0;
1171   
1172    while (!flowStack.empty())
1173    {
1174        FlowStackEntry3& entry = flowStack.back();
1175        CodeBlock& cblock = codeBlocks[entry.blockIndex];
1176       
1177        if (entry.nextIndex == 0)
1178        {
1179            // process current block
1180            if (!blockInWay.insert(entry.blockIndex).second)
1181            {
1182                // if loop
1183                putCrossBlockForLoop(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
1184                        livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1185                flowStack.pop_back();
1186                continue;
1187            }
1188           
1189            codeBlockLiveTimes[entry.blockIndex] = curLiveTime;
1190            putCrossBlockLivenesses(flowStack, codeBlocks, codeBlockLiveTimes, 
1191                    lastVRegMap, livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1192           
1193            for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1194            {
1195                const SSAInfo& sinfo = sentry.second;
1196                // update
1197                size_t lastSSAId =  (sinfo.ssaIdChange != 0) ? sinfo.ssaIdLast :
1198                        (sinfo.readBeforeWrite) ? sinfo.ssaIdBefore : 0;
1199                FlowStackCIter flit = flowStack.end();
1200                --flit; // to last position
1201                auto res = lastVRegMap.insert({ sentry.first, 
1202                            { lastSSAId, { flit } } });
1203                if (!res.second) // if not first seen, just update
1204                {
1205                    // update last
1206                    res.first->second.ssaId = lastSSAId;
1207                    res.first->second.blockChain.push_back(flit);
1208                }
1209            }
1210           
1211            size_t curBlockLiveEnd = cblock.end - cblock.start + curLiveTime;
1212            if (!visited[entry.blockIndex])
1213            {
1214                visited[entry.blockIndex] = true;
1215                std::unordered_map<AsmSingleVReg, size_t> ssaIdIdxMap;
1216                AsmRegVarUsage instrRVUs[8];
1217                cxuint instrRVUsCount = 0;
1218               
1219                size_t oldOffset = cblock.usagePos.readOffset;
1220                std::vector<AsmSingleVReg> readSVRegs;
1221                std::vector<AsmSingleVReg> writtenSVRegs;
1222               
1223                usageHandler.setReadPos(cblock.usagePos);
1224                // register in liveness
1225                while (true)
1226                {
1227                    AsmRegVarUsage rvu = { 0U, nullptr, 0U, 0U };
1228                    size_t liveTimeNext = curBlockLiveEnd;
1229                    if (usageHandler.hasNext())
1230                    {
1231                        rvu = usageHandler.nextUsage();
1232                        if (rvu.offset >= cblock.end)
1233                            break;
1234                        if (!rvu.useRegMode)
1235                            instrRVUs[instrRVUsCount++] = rvu;
1236                        liveTimeNext = std::min(rvu.offset, cblock.end) -
1237                                cblock.start + curLiveTime;
1238                    }
1239                    size_t liveTime = oldOffset - cblock.start + curLiveTime;
1240                    if (!usageHandler.hasNext() || rvu.offset >= oldOffset)
1241                    {
1242                        // apply to liveness
1243                        for (AsmSingleVReg svreg: readSVRegs)
1244                        {
1245                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdxMap[svreg],
1246                                    cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second,
1247                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1248                            if (!lv.l.empty() && (--lv.l.end())->first < curLiveTime)
1249                                lv.newRegion(curLiveTime); // begin region from this block
1250                            lv.expand(liveTime);
1251                        }
1252                        for (AsmSingleVReg svreg: writtenSVRegs)
1253                        {
1254                            size_t& ssaIdIdx = ssaIdIdxMap[svreg];
1255                            ssaIdIdx++;
1256                            SSAInfo& sinfo = cblock.ssaInfoMap.find(svreg)->second;
1257                            Liveness& lv = getLiveness(svreg, ssaIdIdx, sinfo,
1258                                    livenesses, vregIndexMaps, regTypesNum, regRanges);
1259                            if (liveTimeNext != curBlockLiveEnd)
1260                                // because live after this instr
1261                                lv.newRegion(liveTimeNext);
1262                            sinfo.lastPos = liveTimeNext - curLiveTime + cblock.start;
1263                        }
1264                        // get linear deps and equal to
1265                        cxbyte lDeps[16];
1266                        cxbyte eDeps[16];
1267                        usageHandler.getUsageDependencies(instrRVUsCount, instrRVUs,
1268                                        lDeps, eDeps);
1269                       
1270                        addUsageDeps(lDeps, eDeps, instrRVUsCount, instrRVUs,
1271                                linearDepMaps, equalToDepMaps, vregIndexMaps, ssaIdIdxMap,
1272                                regTypesNum, regRanges);
1273                       
1274                        readSVRegs.clear();
1275                        writtenSVRegs.clear();
1276                        if (!usageHandler.hasNext())
1277                            break; // end
1278                        oldOffset = rvu.offset;
1279                        instrRVUsCount = 0;
1280                    }
1281                    if (rvu.offset >= cblock.end)
1282                        break;
1283                   
1284                    for (uint16_t rindex = rvu.rstart; rindex < rvu.rend; rindex++)
1285                    {
1286                        // per register/singlvreg
1287                        AsmSingleVReg svreg{ rvu.regVar, rindex };
1288                        if (rvu.rwFlags == ASMRVU_WRITE && rvu.regField == ASMFIELD_NONE)
1289                            writtenSVRegs.push_back(svreg);
1290                        else // read or treat as reading // expand previous region
1291                            readSVRegs.push_back(svreg);
1292                    }
1293                }
1294                curLiveTime += cblock.end-cblock.start;
1295            }
1296            else
1297            {
1298                // back, already visited
1299                flowStack.pop_back();
1300                continue;
1301            }
1302        }
1303        if (entry.nextIndex < cblock.nexts.size())
1304        {
1305            flowStack.push_back({ cblock.nexts[entry.nextIndex].block, 0 });
1306            entry.nextIndex++;
1307        }
1308        else if (entry.nextIndex==0 && cblock.nexts.empty() && !cblock.haveEnd)
1309        {
1310            flowStack.push_back({ entry.blockIndex+1, 0 });
1311            entry.nextIndex++;
1312        }
1313        else // back
1314        {
1315            // revert lastSSAIdMap
1316            blockInWay.erase(entry.blockIndex);
1317            flowStack.pop_back();
1318            if (!flowStack.empty())
1319            {
1320                for (const auto& sentry: cblock.ssaInfoMap)
1321                {
1322                    auto lvrit = lastVRegMap.find(sentry.first);
1323                    if (lvrit != lastVRegMap.end())
1324                    {
1325                        VRegLastPos& lastPos = lvrit->second;
1326                        lastPos.ssaId = sentry.second.ssaIdBefore;
1327                        lastPos.blockChain.pop_back();
1328                        if (lastPos.blockChain.empty()) // just remove from lastVRegs
1329                            lastVRegMap.erase(lvrit);
1330                    }
1331                }
1332            }
1333        }
1334    }
1335   
1336    /// construct liveBlockMaps
1337    std::set<LiveBlock> liveBlockMaps[MAX_REGTYPES_NUM];
1338    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1339    {
1340        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
1341        std::vector<Liveness>& liveness = livenesses[regType];
1342        for (size_t li = 0; li < liveness.size(); li++)
1343        {
1344            Liveness& lv = liveness[li];
1345            for (const std::pair<size_t, size_t>& blk: lv.l)
1346                if (blk.first != blk.second)
1347                    liveBlockMap.insert({ blk.first, blk.second, li });
1348            lv.clear();
1349        }
1350        liveness.clear();
1351    }
1352   
1353    // create interference graphs
1354    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1355    {
1356        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
1357        interGraph.resize(graphVregsCounts[regType]);
1358        std::set<LiveBlock>& liveBlockMap = liveBlockMaps[regType];
1359       
1360        auto lit = liveBlockMap.begin();
1361        size_t rangeStart = 0;
1362        if (lit != liveBlockMap.end())
1363            rangeStart = lit->start;
1364        while (lit != liveBlockMap.end())
1365        {
1366            const size_t blkStart = lit->start;
1367            const size_t blkEnd = lit->end;
1368            size_t rangeEnd = blkEnd;
1369            auto liStart = liveBlockMap.lower_bound({ rangeStart, 0, 0 });
1370            auto liEnd = liveBlockMap.lower_bound({ rangeEnd, 0, 0 });
1371            // collect from this range, variable indices
1372            std::set<size_t> varIndices;
1373            for (auto lit2 = liStart; lit2 != liEnd; ++lit2)
1374                varIndices.insert(lit2->vidx);
1375            // push to intergraph as full subgGraph
1376            for (auto vit = varIndices.begin(); vit != varIndices.end(); ++vit)
1377                for (auto vit2 = varIndices.begin(); vit2 != varIndices.end(); ++vit2)
1378                    if (vit != vit2)
1379                        interGraph[*vit].insert(*vit2);
1380            // go to next live blocks
1381            rangeStart = rangeEnd;
1382            for (; lit != liveBlockMap.end(); ++lit)
1383                if (lit->start != blkStart && lit->end != blkEnd)
1384                    break;
1385            if (lit == liveBlockMap.end())
1386                break; //
1387            rangeStart = std::max(rangeStart, lit->start);
1388        }
1389    }
1390   
1391    /*
1392     * resolve equalSets
1393     */
1394    for (cxuint regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1395    {
1396        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
1397        const size_t nodesNum = interGraph.size();
1398        const std::unordered_map<size_t, EqualToDep>& etoDepMap = equalToDepMaps[regType];
1399        std::vector<bool> visited(nodesNum, false);
1400        std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
1401       
1402        for (size_t v = 0; v < nodesNum;)
1403        {
1404            auto it = etoDepMap.find(v);
1405            if (it == etoDepMap.end())
1406            {
1407                // is not regvar in equalTo dependencies
1408                v++;
1409                continue;
1410            }
1411           
1412            std::stack<EqualStackEntry> etoStack;
1413            etoStack.push(EqualStackEntry{ it, 0 });
1414           
1415            std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
1416            const size_t equalSetIndex = equalSetList.size();
1417            equalSetList.push_back(std::vector<size_t>());
1418            std::vector<size_t>& equalSet = equalSetList.back();
1419           
1420            // traverse by this
1421            while (!etoStack.empty())
1422            {
1423                EqualStackEntry& entry = etoStack.top();
1424                size_t vidx = entry.etoDepIt->first; // node index, vreg index
1425                const EqualToDep& eToDep = entry.etoDepIt->second;
1426                if (entry.nextIdx == 0)
1427                {
1428                    if (!visited[vidx])
1429                    {
1430                        // push to this equalSet
1431                        equalSetMap.insert({ vidx, equalSetIndex });
1432                        equalSet.push_back(vidx);
1433                    }
1434                    else
1435                    {
1436                        // already visited
1437                        etoStack.pop();
1438                        continue;
1439                    }
1440                }
1441               
1442                if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size())
1443                {
1444                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.nextVidxes[entry.nextIdx]);
1445                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
1446                    entry.nextIdx++;
1447                }
1448                else if (entry.nextIdx < eToDep.nextVidxes.size()+eToDep.prevVidxes.size())
1449                {
1450                    auto nextIt = etoDepMap.find(eToDep.prevVidxes[
1451                                entry.nextIdx - eToDep.nextVidxes.size()]);
1452                    etoStack.push(EqualStackEntry{ nextIt, 0 });
1453                    entry.nextIdx++;
1454                }
1455                else
1456                    etoStack.pop();
1457            }
1458           
1459            // to first already added node (var)
1460            while (v < nodesNum && !visited[v]) v++;
1461        }
1462    }
1463}
1464
1465typedef AsmRegAllocator::InterGraph InterGraph;
1466
1467struct CLRX_INTERNAL SDOLDOCompare
1468{
1469    const InterGraph& interGraph;
1470    const Array<size_t>& sdoCounts;
1471   
1472    SDOLDOCompare(const InterGraph& _interGraph, const Array<size_t>&_sdoCounts)
1473        : interGraph(_interGraph), sdoCounts(_sdoCounts)
1474    { }
1475   
1476    bool operator()(size_t a, size_t b) const
1477    {
1478        if (sdoCounts[a] > sdoCounts[b])
1479            return true;
1480        return interGraph[a].size() > interGraph[b].size();
1481    }
1482};
1483
1484/* algorithm to allocate regranges:
1485 * from smallest regranges to greatest regranges:
1486 *   choosing free register: from smallest free regranges
1487 *      to greatest regranges:
1488 *         in this same regrange:
1489 *               try to find free regs in regranges
1490 *               try to link free ends of two distinct regranges
1491 */
1492
1493void AsmRegAllocator::colorInterferenceGraph()
1494{
1495    const GPUArchitecture arch = getGPUArchitectureFromDeviceType(
1496                    assembler.deviceType);
1497   
1498    for (size_t regType = 0; regType < regTypesNum; regType++)
1499    {
1500        const size_t maxColorsNum = getGPUMaxRegistersNum(arch, regType);
1501        InterGraph& interGraph = interGraphs[regType];
1502        const VarIndexMap& vregIndexMap = vregIndexMaps[regType];
1503        Array<cxuint>& gcMap = graphColorMaps[regType];
1504        const std::vector<std::vector<size_t> >& equalSetList = equalSetLists[regType];
1505        const std::unordered_map<size_t, size_t>& equalSetMap =  equalSetMaps[regType];
1506       
1507        const size_t nodesNum = interGraph.size();
1508        gcMap.resize(nodesNum);
1509        std::fill(gcMap.begin(), gcMap.end(), cxuint(UINT_MAX));
1510        Array<size_t> sdoCounts(nodesNum);
1511        std::fill(sdoCounts.begin(), sdoCounts.end(), 0);
1512       
1513        SDOLDOCompare compare(interGraph, sdoCounts);
1514        std::set<size_t, SDOLDOCompare> nodeSet(compare);
1515        for (size_t i = 0; i < nodesNum; i++)
1516            nodeSet.insert(i);
1517       
1518        cxuint colorsNum = 0;
1519        // firstly, allocate real registers
1520        for (const auto& entry: vregIndexMap)
1521            if (entry.first.regVar == nullptr)
1522                gcMap[entry.second[0]] = colorsNum++;
1523       
1524        for (size_t colored = 0; colored < nodesNum; colored++)
1525        {
1526            size_t node = *nodeSet.begin();
1527            if (gcMap[node] != UINT_MAX)
1528                continue; // already colored
1529            size_t color = 0;
1530            std::vector<size_t> equalNodes;
1531            equalNodes.push_back(node); // only one node, if equalSet not found
1532            auto equalSetMapIt = equalSetMap.find(node);
1533            if (equalSetMapIt != equalSetMap.end())
1534                // found, get equal set from equalSetList
1535                equalNodes = equalSetList[equalSetMapIt->second];
1536           
1537            for (color = 0; color <= colorsNum; color++)
1538            {
1539                // find first usable color
1540                bool thisSame = false;
1541                for (size_t nb: interGraph[node])
1542                    if (gcMap[nb] == color)
1543                    {
1544                        thisSame = true;
1545                        break;
1546                    }
1547                if (!thisSame)
1548                    break;
1549            }
1550            if (color==colorsNum) // add new color if needed
1551            {
1552                if (colorsNum >= maxColorsNum)
1553                    throw AsmException("Too many register is needed");
1554                colorsNum++;
1555            }
1556           
1557            for (size_t nextNode: equalNodes)
1558                gcMap[nextNode] = color;
1559            // update SDO for node
1560            bool colorExists = false;
1561            for (size_t node: equalNodes)
1562            {
1563                for (size_t nb: interGraph[node])
1564                    if (gcMap[nb] == color)
1565                    {
1566                        colorExists = true;
1567                        break;
1568                    }
1569                if (!colorExists)
1570                    sdoCounts[node]++;
1571            }
1572            // update SDO for neighbors
1573            for (size_t node: equalNodes)
1574                for (size_t nb: interGraph[node])
1575                {
1576                    colorExists = false;
1577                    for (size_t nb2: interGraph[nb])
1578                        if (gcMap[nb2] == color)
1579                        {
1580                            colorExists = true;
1581                            break;
1582                        }
1583                    if (!colorExists)
1584                    {
1585                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
1586                            nodeSet.erase(nb);  // before update we erase from nodeSet
1587                        sdoCounts[nb]++;
1588                        if (gcMap[nb] == UINT_MAX)
1589                            nodeSet.insert(nb); // after update, insert again
1590                    }
1591                }
1592           
1593            for (size_t nextNode: equalNodes)
1594                gcMap[nextNode] = color;
1595        }
1596    }
1597}
1598
1599void AsmRegAllocator::allocateRegisters(cxuint sectionId)
1600{
1601    // before any operation, clear all
1602    codeBlocks.clear();
1603    for (size_t i = 0; i < MAX_REGTYPES_NUM; i++)
1604    {
1605        vregIndexMaps[i].clear();
1606        interGraphs[i].clear();
1607        linearDepMaps[i].clear();
1608        equalToDepMaps[i].clear();
1609        graphColorMaps[i].clear();
1610        equalSetMaps[i].clear();
1611        equalSetLists[i].clear();
1612    }
1613    ssaReplacesMap.clear();
1614    cxuint maxRegs[MAX_REGTYPES_NUM];
1615    assembler.isaAssembler->getMaxRegistersNum(regTypesNum, maxRegs);
1616   
1617    // set up
1618    const AsmSection& section = assembler.sections[sectionId];
1619    createCodeStructure(section.codeFlow, section.content.size(), section.content.data());
1620    createSSAData(*section.usageHandler);
1621    applySSAReplaces();
1622    createInterferenceGraph(*section.usageHandler);
1623    colorInterferenceGraph();
1624}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.