lima/ppir: add better liveness analysis
authorVasily Khoruzhick <anarsoul@gmail.com>
Mon, 19 Aug 2019 06:34:22 +0000 (23:34 -0700)
committerVasily Khoruzhick <anarsoul@gmail.com>
Sat, 24 Aug 2019 15:17:31 +0000 (08:17 -0700)
Add better liveness analysis that was modelled after one in vc4.
It uses live ranges and is aware of multiple blocks which is prerequisite
for adding CF support

Tested-by: Andreas Baierl <ichgeh@imkreisrum.de>
Reviewed-by: Qiang Yu <yuq825@gmail.com>
Reviewed-by: Erico Nunes <nunes.erico@gmail.com>
Signed-off-by: Vasily Khoruzhick <anarsoul@gmail.com>
src/gallium/drivers/lima/Android.mk
src/gallium/drivers/lima/ir/pp/liveness.c [new file with mode: 0644]
src/gallium/drivers/lima/ir/pp/ppir.h
src/gallium/drivers/lima/ir/pp/regalloc.c
src/gallium/drivers/lima/meson.build

index 069ecc4..10aba8d 100644 (file)
@@ -46,6 +46,7 @@ LOCAL_SRC_FILES := \
        ir/pp/node_to_instr.c \
        ir/pp/ppir.h \
        ir/pp/regalloc.c \
+       ir/pp/liveness.c \
        ir/pp/scheduler.c \
        lima_bo.c \
        lima_bo.h \
diff --git a/src/gallium/drivers/lima/ir/pp/liveness.c b/src/gallium/drivers/lima/ir/pp/liveness.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f9d8695
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,163 @@
+/*
+ * Copyright (c) 2019 Lima Project
+ *
+ * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
+ * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
+ * to deal in the Software without restriction, including without limitation
+ * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sub license,
+ * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
+ * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
+ *
+ * The above copyright notice and this permission notice (including the
+ * next paragraph) shall be included in all copies or substantial portions
+ * of the Software.
+ *
+ * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
+ * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
+ * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NON-INFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL
+ * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
+ * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
+ * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER
+ * DEALINGS IN THE SOFTWARE.
+ *
+ */
+
+#include "ppir.h"
+
+static void
+ppir_liveness_setup_def_use(ppir_compiler *comp)
+{
+   list_for_each_entry(ppir_block, block, &comp->block_list, list) {
+      list_for_each_entry(ppir_instr, instr, &block->instr_list, list) {
+         for (int i = 0; i < PPIR_INSTR_SLOT_NUM; i++) {
+            ppir_node *node = instr->slots[i];
+            if (!node)
+               continue;
+            switch (node->op) {
+            case ppir_op_const:
+               continue;
+            default:
+               break;
+            }
+
+            for (int i = 0; i < ppir_node_get_src_num(node); i++) {
+               ppir_src *src = ppir_node_get_src(node, i);
+               if (!src)
+                  continue;
+               ppir_reg *reg = ppir_src_get_reg(src);
+               if (!reg)
+                  continue;
+
+               reg->live_in = MIN2(reg->live_in, instr->seq);
+               reg->live_out = MAX2(reg->live_out, instr->seq);
+
+               if (BITSET_TEST(block->def, reg->regalloc_index))
+                  continue;
+               BITSET_SET(block->use, reg->regalloc_index);
+            }
+
+            ppir_dest *dest = ppir_node_get_dest(node);
+            if (!dest)
+               continue;
+            ppir_reg *reg = ppir_dest_get_reg(dest);
+            if (!reg)
+               continue;
+
+            reg->live_in = MIN2(reg->live_in, instr->seq);
+            reg->live_out = MAX2(reg->live_out, instr->seq);
+
+            if (BITSET_TEST(block->use, reg->regalloc_index))
+               continue;
+            BITSET_SET(block->def, reg->regalloc_index);
+         }
+      }
+   }
+}
+
+static bool
+ppir_liveness_setup_live_in_out(ppir_compiler *comp, int bitset_words)
+{
+   bool cont = false;
+   list_for_each_entry_rev(ppir_block, block, &comp->block_list, list) {
+      /* Update live_out: Any successor using the variable
+       * on entrance needs us to have the variable live on
+       * exit.
+       */
+      for (int i = 0; i < 2; i++) {
+         ppir_block *succ = block->successors[i];
+         if (!succ)
+            continue;
+         for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
+            BITSET_WORD new_live_out = (succ->live_in[i] &
+                                        ~block->live_out[i]);
+            if (new_live_out) {
+               block->live_out[i] |= new_live_out;
+               cont = true;
+            }
+         }
+      }
+      /* Update live_in */
+      for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
+         BITSET_WORD new_live_in = (block->use[i] |
+                                    (block->live_out[i] &
+                                     ~block->def[i]));
+         if (new_live_in & ~block->live_in[i]) {
+            block->live_in[i] |= new_live_in;
+            cont = true;
+         }
+      }
+   }
+
+   return cont;
+}
+
+static void
+ppir_liveness_compute_start_end(ppir_compiler *comp)
+{
+   list_for_each_entry(ppir_block, block, &comp->block_list, list) {
+      list_for_each_entry(ppir_reg, reg, &comp->reg_list, list) {
+         if (!list_length(&block->instr_list))
+            continue;
+
+         if (BITSET_TEST(block->live_in, reg->regalloc_index)) {
+            ppir_instr *first = list_first_entry(&block->instr_list,
+                                   ppir_instr, list);
+            reg->live_in = MIN2(reg->live_in, first->seq);
+            reg->live_out = MAX2(reg->live_out, first->seq);
+         }
+
+         if (BITSET_TEST(block->live_out, reg->regalloc_index)) {
+            ppir_instr *last = list_last_entry(&block->instr_list,
+                                  ppir_instr, list);
+            reg->live_in = MIN2(reg->live_in, last->seq);
+            reg->live_out = MAX2(reg->live_out, last->seq);
+         }
+      }
+   }
+}
+
+/* Liveness analysis is based on https://en.wikipedia.org/wiki/Live_variable_analysis
+ * 1) Compute def and use for each block. 'Def' is variables that are set
+ *    before they are read in block, 'set' is variables that are read before
+ *    they're set in the block. Initial live_in and live_out values are set
+ *    accordingly.
+ * 2) Compute live_in and live_out of blocks:
+ *    live_in(block) = use(block) + (live_out(block) - set(block))
+ *    live_out(block) = live_in(successors[0]) + live_in(successors[1])
+ *    Loop walks blocks in reverse order and computes live_in/live_out of each
+ *    block, loop is terminated when no live_in or live_out is updated.
+ * 3) Adjust live_in and live_out of variables to block boundaries if they
+ *    appear in live_in or live_out.
+ */
+void
+ppir_liveness_analysis(ppir_compiler *comp)
+{
+   int bitset_words = BITSET_WORDS(list_length(&comp->reg_list));
+
+   ppir_liveness_setup_def_use(comp);
+
+   while (ppir_liveness_setup_live_in_out(comp, bitset_words))
+      ;
+
+   ppir_liveness_compute_start_end(comp);
+}
index f3bbc91..db8087e 100644 (file)
@@ -171,6 +171,7 @@ typedef enum {
 typedef struct ppir_reg {
    struct list_head list;
    int index;
+   int regalloc_index;
    int num_components;
    /* whether this reg has to start from the x component
     * of a full physical reg, this is true for reg used
@@ -319,6 +320,12 @@ typedef struct ppir_block {
    int sched_instr_index;
    int sched_instr_base;
    int index;
+
+   /*  for liveness analysis */
+   BITSET_WORD *def;
+   BITSET_WORD *use;
+   BITSET_WORD *live_in;
+   BITSET_WORD *live_out;
 } ppir_block;
 
 typedef struct {
@@ -478,6 +485,30 @@ static inline ppir_src *ppir_node_get_src(ppir_node *node, int idx)
    return NULL;
 }
 
+static inline ppir_reg *ppir_src_get_reg(ppir_src *src)
+{
+   switch (src->type) {
+   case ppir_target_ssa:
+      return src->ssa;
+   case ppir_target_register:
+      return src->reg;
+   default:
+      return NULL;
+   }
+}
+
+static inline ppir_reg *ppir_dest_get_reg(ppir_dest *dest)
+{
+   switch (dest->type) {
+   case ppir_target_ssa:
+      return &dest->ssa;
+   case ppir_target_register:
+      return dest->reg;
+   default:
+      return NULL;
+   }
+}
+
 static inline ppir_src *ppir_node_get_src_for_pred(ppir_node *node, ppir_node *pred)
 {
    for (int i = 0; i < ppir_node_get_src_num(node); i++) {
@@ -616,5 +647,6 @@ bool ppir_node_to_instr(ppir_compiler *comp);
 bool ppir_schedule_prog(ppir_compiler *comp);
 bool ppir_regalloc_prog(ppir_compiler *comp);
 bool ppir_codegen_prog(ppir_compiler *comp);
+void ppir_liveness_analysis(ppir_compiler *comp);
 
 #endif
index 0d6808d..8df6058 100644 (file)
@@ -134,18 +134,6 @@ struct ra_regs *ppir_regalloc_init(void *mem_ctx)
    return ret;
 }
 
-static ppir_reg *get_src_reg(ppir_src *src)
-{
-   switch (src->type) {
-   case ppir_target_ssa:
-      return src->ssa;
-   case ppir_target_register:
-      return src->reg;
-   default:
-      return NULL;
-   }
-}
-
 static void ppir_regalloc_update_reglist_ssa(ppir_compiler *comp)
 {
    list_for_each_entry(ppir_block, block, &comp->block_list, list) {
@@ -169,53 +157,6 @@ static void ppir_regalloc_update_reglist_ssa(ppir_compiler *comp)
    }
 }
 
-static ppir_reg *ppir_regalloc_build_liveness_info(ppir_compiler *comp)
-{
-   ppir_reg *ret = NULL;
-
-   list_for_each_entry(ppir_block, block, &comp->block_list, list) {
-      list_for_each_entry(ppir_node, node, &block->node_list, list) {
-         if (node->op == ppir_op_store_color) {
-            ppir_store_node *store = ppir_node_to_store(node);
-            if (store->src.type == ppir_target_ssa)
-               ret = store->src.ssa;
-            else
-               ret = store->src.reg;
-            ret->live_out = INT_MAX;
-            continue;
-         }
-
-         if (!node->instr || node->op == ppir_op_const)
-            continue;
-
-         /* update reg live_in from node dest (write) */
-         ppir_dest *dest = ppir_node_get_dest(node);
-         if (dest) {
-            ppir_reg *reg = NULL;
-
-            if (dest->type == ppir_target_ssa) {
-               reg = &dest->ssa;
-            }
-            else if (dest->type == ppir_target_register)
-               reg = dest->reg;
-
-            if (reg && node->instr->seq < reg->live_in)
-               reg->live_in = node->instr->seq;
-         }
-
-         /* update reg live_out from node src (read) */
-         for (int i = 0; i < ppir_node_get_src_num(node); i++)
-         {
-            ppir_reg *reg = get_src_reg(ppir_node_get_src(node, i));
-            if (reg && node->instr->seq > reg->live_out)
-               reg->live_out = node->instr->seq;
-         }
-      }
-   }
-
-   return ret;
-}
-
 static int get_phy_reg_index(int reg)
 {
    int i;
@@ -498,11 +439,7 @@ static bool ppir_regalloc_spill_reg(ppir_compiler *comp, ppir_reg *chosen)
          ppir_dest *dest = ppir_node_get_dest(node);
          ppir_reg *reg = NULL;
          if (dest) {
-            if (dest->type == ppir_target_ssa)
-               reg = &dest->ssa;
-            else if (dest->type == ppir_target_register)
-               reg = dest->reg;
-
+            reg = ppir_dest_get_reg(dest);
             if (reg == chosen)
                ppir_update_spilled_dest(comp, block, node, dest);
          }
@@ -516,7 +453,7 @@ static bool ppir_regalloc_spill_reg(ppir_compiler *comp, ppir_reg *chosen)
             ppir_alu_node *move_alu = NULL;
             ppir_alu_node *alu = ppir_node_to_alu(node);
             for (int i = 0; i < alu->num_src; i++) {
-               reg = get_src_reg(alu->src + i);
+               reg = ppir_src_get_reg(alu->src + i);
                if (reg == chosen) {
                   move_alu = ppir_update_spilled_src(comp, block, node,
                                                      alu->src + i, move_alu);
@@ -528,7 +465,7 @@ static bool ppir_regalloc_spill_reg(ppir_compiler *comp, ppir_reg *chosen)
          {
             for (int i = 0; i < ppir_node_get_src_num(node); i++) {
                ppir_src *src = ppir_node_get_src(node, i);
-               reg = get_src_reg(src);
+               reg = ppir_src_get_reg(src);
                if (reg == chosen) {
                   ppir_update_spilled_src(comp, block, node, src, NULL);
                }
@@ -580,9 +517,31 @@ static ppir_reg *ppir_regalloc_choose_spill_node(ppir_compiler *comp,
 
 static void ppir_regalloc_reset_liveness_info(ppir_compiler *comp)
 {
+   int bitset_words = BITSET_WORDS(list_length(&comp->reg_list));
+   int idx = 0;
+
    list_for_each_entry(ppir_reg, reg, &comp->reg_list, list) {
       reg->live_in = INT_MAX;
       reg->live_out = 0;
+      reg->regalloc_index = idx++;
+   }
+
+   list_for_each_entry(ppir_block, block, &comp->block_list, list) {
+      if (block->def)
+         ralloc_free(block->def);
+      block->def = rzalloc_array(comp, BITSET_WORD, bitset_words);
+
+      if (block->use)
+         ralloc_free(block->use);
+      block->use = rzalloc_array(comp, BITSET_WORD, bitset_words);
+
+      if (block->live_in)
+         ralloc_free(block->live_in);
+      block->live_in = rzalloc_array(comp, BITSET_WORD, bitset_words);
+
+      if (block->live_out)
+         ralloc_free(block->live_out);
+      block->live_out = rzalloc_array(comp, BITSET_WORD, bitset_words);
    }
 }
 
@@ -590,21 +549,18 @@ int lima_ppir_force_spilling = 0;
 
 static bool ppir_regalloc_prog_try(ppir_compiler *comp, bool *spilled)
 {
-   ppir_reg *end_reg;
-
    ppir_regalloc_reset_liveness_info(comp);
-   end_reg = ppir_regalloc_build_liveness_info(comp);
+
+   ppir_liveness_analysis(comp);
 
    struct ra_graph *g = ra_alloc_interference_graph(
       comp->ra, list_length(&comp->reg_list));
 
-   int n = 0, end_reg_index = 0;
+   int n = 0;
    list_for_each_entry(ppir_reg, reg, &comp->reg_list, list) {
       int c = ppir_ra_reg_class_vec1 + (reg->num_components - 1);
       if (reg->is_head)
          c += 4;
-      if (reg == end_reg)
-         end_reg_index = n;
       ra_set_node_class(g, n++, c);
    }
 
@@ -633,8 +589,6 @@ static bool ppir_regalloc_prog_try(ppir_compiler *comp, bool *spilled)
       n1++;
    }
 
-   ra_set_node_reg(g, end_reg_index, ppir_ra_reg_base[ppir_ra_reg_class_vec4]);
-
    *spilled = false;
    bool ok = ra_allocate(g);
    if (!ok || (comp->force_spilling-- > 0)) {
index 2ab2b2a..0d8f2f8 100644 (file)
@@ -39,6 +39,7 @@ files_lima = files(
   'ir/pp/scheduler.c',
   'ir/pp/instr.c',
   'ir/pp/regalloc.c',
+  'ir/pp/liveness.c',
   'ir/pp/codegen.h',
   'ir/pp/codegen.c',
   'ir/pp/node_to_instr.c',