[LV] Allow tail folded reduction selects to remain in the loop
authorDavid Green <david.green@arm.com>
Thu, 20 Aug 2020 13:31:14 +0000 (14:31 +0100)
committerDavid Green <david.green@arm.com>
Thu, 20 Aug 2020 13:31:14 +0000 (14:31 +0100)
The normal scheme for tail folding reductions is to use:

loop:
  p = phi(0, a)
  mask = ...
  x = masked_load(..., mask)
  a = add(x, p)
s = select(mask, a, p)

This means we need to keep the register p and a alive out of the loop, plus
the mask. On a target with predicated operations we can instead generate
the phi as p = phi(0, s). This ensures the select in the loop and we can
fold select(m, add(a, b), c) to something like a vaddt c, a, b using the
m predicate. This in turn allows us to tail predicate the entire loop.

Differential Revision: https://reviews.llvm.org/D84741

llvm/lib/Transforms/Vectorize/LoopVectorize.cpp
llvm/test/Transforms/LoopVectorize/reduction-predselect.ll

index e1a82f5..21d650c 100644 (file)
@@ -271,6 +271,11 @@ static cl::opt<bool>
                            cl::desc("Prefer in-loop vector reductions, "
                                     "overriding the targets preference."));
 
+static cl::opt<bool> PreferPredicatedReductionSelect(
+    "prefer-predicated-reduction-select", cl::init(false), cl::Hidden,
+    cl::desc(
+        "Prefer predicating a reduction operation over an after loop select."));
+
 cl::opt<bool> EnableVPlanNativePath(
     "enable-vplan-native-path", cl::init(false), cl::Hidden,
     cl::desc("Enable VPlan-native vectorization path with "
@@ -3917,6 +3922,18 @@ void InnerLoopVectorizer::fixReduction(PHINode *Phi) {
       }
       assert(Sel && "Reduction exit feeds no select");
       VectorLoopValueMap.resetVectorValue(LoopExitInst, Part, Sel);
+
+      // If the target can create a predicated operator for the reduction at no
+      // extra cost in the loop (for example a predicated vadd), it can be
+      // cheaper for the select to remain in the loop than be sunk out of it,
+      // and so use the select value for the phi instead of the old
+      // LoopExitValue.
+      RecurrenceDescriptor RdxDesc = Legal->getReductionVars()[Phi];
+      if (PreferPredicatedReductionSelect) {
+        auto *VecRdxPhi = cast<PHINode>(getOrCreateVectorValue(Phi, Part));
+        VecRdxPhi->setIncomingValueForBlock(
+            LI->getLoopFor(LoopVectorBody)->getLoopLatch(), Sel);
+      }
     }
   }
 
index aaae03b..cb29395 100644 (file)
@@ -1,16 +1,16 @@
 ; NOTE: Assertions have been autogenerated by utils/update_test_checks.py
-; RUN: opt < %s -loop-vectorize -force-vector-width=4 -force-vector-interleave=1 -prefer-predicate-over-epilog -force-reduction-intrinsics -dce -instcombine -S | FileCheck %s
+; RUN: opt < %s -loop-vectorize -force-vector-width=4 -force-vector-interleave=1 -prefer-predicate-over-epilog -prefer-predicated-reduction-select -force-reduction-intrinsics -dce -instcombine -S | FileCheck %s
 
 target datalayout = "e-m:e-p:32:32-Fi8-i64:64-v128:64:128-a:0:32-n32-S64"
 
 define i32 @reduction_sum_single(i32* noalias nocapture %A) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_sum_single(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP24:%.*]], %pred.load.continue6 ]
-; CHECK:         [[TMP24]] = add <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP25:%.*]], %pred.load.continue6 ]
+; CHECK:         [[TMP24:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP0:%.*]], <4 x i32> [[TMP23:%.*]], <4 x i32> zeroinitializer
+; CHECK:         [[TMP25]] = add <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP24]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP26:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP0:%.*]], <4 x i32> [[TMP24]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP27:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> [[TMP26]])
+; CHECK:         [[TMP27:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> [[TMP25]])
 ;
 entry:
   br label %.lr.ph
@@ -32,14 +32,13 @@ entry:
 
 define i32 @reduction_sum(i32* noalias nocapture %A, i32* noalias nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_sum(
-; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP47:%.*]], %pred.load.continue14 ]
 ; CHECK:         [[TMP44:%.*]] = add <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[VEC_IND:%.*]]
 ; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = add <4 x i32> [[TMP44]], [[TMP23:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP46]] = add <4 x i32> [[TMP45]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP46:%.*]] = add <4 x i32> [[TMP45]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP47]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP46]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP46]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP49:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> [[TMP48]])
+; CHECK:         [[TMP49:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.add.v4i32(<4 x i32> [[TMP47]])
 ;
 entry:
   br label %.lr.ph
@@ -66,12 +65,12 @@ entry:
 define i32 @reduction_prod(i32* noalias nocapture %A, i32* noalias nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_prod(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %vector.ph ], [ [[TMP45:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 1, i32 1, i32 1, i32 1>, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
 ; CHECK:         [[TMP44:%.*]] = mul <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP45]] = mul <4 x i32> [[TMP44]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = mul <4 x i32> [[TMP44]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP46]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP45]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP47:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP45]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> [[TMP47]])
+; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.mul.v4i32(<4 x i32> [[TMP46]])
 ;
 entry:
   br label %.lr.ph
@@ -97,12 +96,12 @@ entry:
 define i32 @reduction_and(i32* nocapture %A, i32* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_and(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>, %vector.ph ], [ [[TMP45:%.*]], %pred.load.continue14 ]
-; CHECK:         [[TMP44:%.*]] = and <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP42:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP45]] = and <4 x i32> [[TMP44]], [[TMP43]]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 -1, i32 -1, i32 -1, i32 -1>, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[TMP44:%.*]] = and <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = and <4 x i32> [[TMP44]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP46]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP45]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP47:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP45]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.v4i32(<4 x i32> [[TMP47]])
+; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.and.v4i32(<4 x i32> [[TMP46]])
 ;
 entry:
   br label %for.body
@@ -128,11 +127,11 @@ for.end:                                          ; preds = %for.body, %entry
 define i32 @reduction_or(i32* nocapture %A, i32* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_or(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP45:%.*]], %pred.load.continue14 ]
-; CHECK:         [[TMP45]] = or <4 x i32> [[TMP44:%.*]], [[VEC_PHI]]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP44:%.*]], <4 x i32> zeroinitializer
+; CHECK:         [[TMP46]] = or <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP45]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP47:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP45]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> [[TMP47]])
+; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.or.v4i32(<4 x i32> [[TMP46]])
 ;
 entry:
   br label %for.body
@@ -157,11 +156,12 @@ for.end:                                          ; preds = %for.body, %entry
 
 define i32 @reduction_xor(i32* nocapture %A, i32* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_xor(
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP45:%.*]], %pred.load.continue14 ]
-; CHECK:         [[TMP45]] = xor <4 x i32> [[TMP44:%.*]], [[VEC_PHI]]
+; CHECK:       vector.body:
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP44:%.*]], <4 x i32> zeroinitializer
+; CHECK:         [[TMP46]] = xor <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP45]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP47:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x i32> [[TMP45]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.v4i32(<4 x i32> [[TMP47]])
+; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.xor.v4i32(<4 x i32> [[TMP46]])
 ;
 entry:
   br label %for.body
@@ -187,12 +187,12 @@ for.end:                                          ; preds = %for.body, %entry
 define float @reduction_fadd(float* nocapture %A, float* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_fadd(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x float> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP45:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x float> [ zeroinitializer, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
 ; CHECK:         [[TMP44:%.*]] = fadd fast <4 x float> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP45]] = fadd fast <4 x float> [[TMP44]], [[TMP43]]
+; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = fadd fast <4 x float> [[TMP44]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP46]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x float> [[TMP45]], <4 x float> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP47:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x float> [[TMP45]], <4 x float> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float 0.000000e+00, <4 x float> [[TMP47]])
+; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fadd.f32.v4f32(float 0.000000e+00, <4 x float> [[TMP46]])
 ;
 entry:
   br label %for.body
@@ -218,12 +218,12 @@ for.end:                                          ; preds = %for.body, %entry
 define float @reduction_fmul(float* nocapture %A, float* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_fmul(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x float> [ <float 0.000000e+00, float 1.000000e+00, float 1.000000e+00, float 1.000000e+00>, %vector.ph ], [ [[TMP45:%.*]], %pred.load.continue14 ]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x float> [ <float 0.000000e+00, float 1.000000e+00, float 1.000000e+00, float 1.000000e+00>, %vector.ph ], [ [[TMP46:%.*]], %pred.load.continue14 ]
 ; CHECK:         [[TMP44:%.*]] = fmul fast <4 x float> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP45]] = fmul fast <4 x float> [[TMP44]], [[TMP43]]
+; CHECK:         [[TMP45:%.*]] = fmul fast <4 x float> [[TMP44]], [[TMP43:%.*]]
+; CHECK:         [[TMP46]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x float> [[TMP45]], <4 x float> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP47:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP3:%.*]], <4 x float> [[TMP45]], <4 x float> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float 1.000000e+00, <4 x float> [[TMP47]])
+; CHECK:         [[TMP48:%.*]] = call fast float @llvm.experimental.vector.reduce.v2.fmul.f32.v4f32(float 1.000000e+00, <4 x float> [[TMP46]])
 ;
 entry:
   br label %for.body
@@ -249,12 +249,12 @@ for.end:                                          ; preds = %for.body, %entry
 define i32 @reduction_min(i32* nocapture %A, i32* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_min(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 1000, i32 1000, i32 1000, i32 1000>, %vector.ph ], [ [[TMP25:%.*]], %pred.load.continue6 ]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 1000, i32 1000, i32 1000, i32 1000>, %vector.ph ], [ [[TMP26:%.*]], %pred.load.continue6 ]
 ; CHECK:         [[TMP24:%.*]] = icmp slt <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP25]] = select <4 x i1> [[TMP24]], <4 x i32> [[VEC_PHI]], <4 x i32> [[TMP23]]
+; CHECK:         [[TMP25:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP24]], <4 x i32> [[VEC_PHI]], <4 x i32> [[TMP23]]
+; CHECK:         [[TMP26]] = select <4 x i1> [[TMP0:%.*]], <4 x i32> [[TMP25]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP27:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP0:%.*]], <4 x i32> [[TMP25]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP28:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.v4i32(<4 x i32> [[TMP27]])
+; CHECK:         [[TMP28:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.smin.v4i32(<4 x i32> [[TMP26]])
 ;
 entry:
   br label %for.body
@@ -278,12 +278,12 @@ for.end:                                          ; preds = %for.body, %entry
 define i32 @reduction_max(i32* nocapture %A, i32* nocapture %B) {
 ; CHECK-LABEL: @reduction_max(
 ; CHECK:       vector.body:
-; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 1000, i32 1000, i32 1000, i32 1000>, %vector.ph ], [ [[TMP25:%.*]], %pred.load.continue6 ]
+; CHECK:         [[VEC_PHI:%.*]] = phi <4 x i32> [ <i32 1000, i32 1000, i32 1000, i32 1000>, %vector.ph ], [ [[TMP26:%.*]], %pred.load.continue6 ]
 ; CHECK:         [[TMP24:%.*]] = icmp ugt <4 x i32> [[VEC_PHI]], [[TMP23:%.*]]
-; CHECK:         [[TMP25]] = select <4 x i1> [[TMP24]], <4 x i32> [[VEC_PHI]], <4 x i32> [[TMP23]]
+; CHECK:         [[TMP25:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP24]], <4 x i32> [[VEC_PHI]], <4 x i32> [[TMP23]]
+; CHECK:         [[TMP26]] = select <4 x i1> [[TMP0:%.*]], <4 x i32> [[TMP25]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
 ; CHECK:       middle.block:
-; CHECK:         [[TMP27:%.*]] = select <4 x i1> [[TMP0:%.*]], <4 x i32> [[TMP25]], <4 x i32> [[VEC_PHI]]
-; CHECK:         [[TMP28:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.v4i32(<4 x i32> [[TMP27]])
+; CHECK:         [[TMP28:%.*]] = call i32 @llvm.experimental.vector.reduce.umax.v4i32(<4 x i32> [[TMP26]])
 ;
 entry:
   br label %for.body