OSDN Git Service

[llvm-mca][BtVer2] Teach how to identify dependency-breaking idioms.
authorAndrea Di Biagio <Andrea_DiBiagio@sn.scee.net>
Tue, 31 Jul 2018 13:21:43 +0000 (13:21 +0000)
committerAndrea Di Biagio <Andrea_DiBiagio@sn.scee.net>
Tue, 31 Jul 2018 13:21:43 +0000 (13:21 +0000)
This patch teaches llvm-mca how to identify dependency breaking instructions on
btver2.

An example of dependency breaking instructions is the zero-idiom XOR (example:
`XOR %eax, %eax`), which always generates zero regardless of the actual value of
the input register operands.
Dependency breaking instructions don't have to wait on their input register
operands before executing. This is because the computation is not dependent on
the inputs.

Not all dependency breaking idioms are also zero-latency instructions. For
example, `CMPEQ %xmm1, %xmm1` is independent on
the value of XMM1, and it generates a vector of all-ones.
That instruction is not eliminated at register renaming stage, and its opcode is
issued to a pipeline for execution. So, the latency is not zero.

This patch adds a new method named isDependencyBreaking() to the MCInstrAnalysis
interface. That method takes as input an instruction (i.e. MCInst) and a
MCSubtargetInfo.
The default implementation of isDependencyBreaking() conservatively returns
false for all instructions. Targets may override the default behavior for
specific CPUs, and return a value which better matches the subtarget behavior.

In future, we should teach to Tablegen how to automatically generate the body of
isDependencyBreaking from scheduling predicate definitions. This would allow us
to expose the knowledge about dependency breaking instructions to the machine
schedulers (and, potentially, other codegen passes).

Differential Revision: https://reviews.llvm.org/D49310

git-svn-id: https://llvm.org/svn/llvm-project/llvm/trunk@338372 91177308-0d34-0410-b5e6-96231b3b80d8

include/llvm/MC/MCInstrAnalysis.h
lib/MC/MCInstrAnalysis.cpp
lib/Target/X86/MCTargetDesc/X86MCTargetDesc.cpp
test/tools/llvm-mca/X86/BtVer2/dependency-breaking-cmp.s
test/tools/llvm-mca/X86/BtVer2/dependency-breaking-pcmpeq.s
test/tools/llvm-mca/X86/BtVer2/dependency-breaking-sbb-2.s
test/tools/llvm-mca/X86/BtVer2/one-idioms.s
tools/llvm-mca/DispatchStage.cpp
tools/llvm-mca/InstrBuilder.cpp
tools/llvm-mca/Instruction.h
tools/llvm-mca/RetireStage.cpp

index e43387c..e167320 100644 (file)
@@ -87,6 +87,19 @@ public:
                                     const MCInst &Inst,
                                     APInt &Writes) const;
 
+  /// Returns true if \param Inst is a dependency breaking instruction for the
+  /// given subtarget.
+  ///
+  /// The value computed by a dependency breaking instruction is not dependent
+  /// on the inputs. An example of dependency breaking instruction on X86 is
+  /// `XOR %eax, %eax`.
+  /// TODO: In future, we could implement an alternative approach where this
+  /// method returns `true` if the input instruction is not dependent on
+  /// some/all of its input operands. An APInt mask could then be used to
+  /// identify independent operands.
+  virtual bool isDependencyBreaking(const MCSubtargetInfo &STI,
+                                    const MCInst &Inst) const;
+
   /// Given a branch instruction try to get the address the branch
   /// targets. Return true on success, and the address in Target.
   virtual bool
index 8223f3a..4d7c891 100644 (file)
@@ -24,6 +24,11 @@ bool MCInstrAnalysis::clearsSuperRegisters(const MCRegisterInfo &MRI,
   return false;
 }
 
+bool MCInstrAnalysis::isDependencyBreaking(const MCSubtargetInfo &STI,
+                                           const MCInst &Inst) const {
+  return false;
+}
+
 bool MCInstrAnalysis::evaluateBranch(const MCInst &Inst, uint64_t Addr,
                                      uint64_t Size, uint64_t &Target) const {
   if (Inst.getNumOperands() == 0 ||
index d030f26..f1d15e6 100644 (file)
@@ -307,10 +307,84 @@ class X86MCInstrAnalysis : public MCInstrAnalysis {
 public:
   X86MCInstrAnalysis(const MCInstrInfo *MCII) : MCInstrAnalysis(MCII) {}
 
+  bool isDependencyBreaking(const MCSubtargetInfo &STI,
+                            const MCInst &Inst) const override;
   bool clearsSuperRegisters(const MCRegisterInfo &MRI, const MCInst &Inst,
                             APInt &Mask) const override;
 };
 
+bool X86MCInstrAnalysis::isDependencyBreaking(const MCSubtargetInfo &STI,
+                                              const MCInst &Inst) const {
+  if (STI.getCPU() == "btver2") {
+    // Reference: Agner Fog's microarchitecture.pdf - Section 20 "AMD Bobcat and
+    // Jaguar pipeline", subsection 8 "Dependency-breaking instructions".
+    switch (Inst.getOpcode()) {
+    default:
+      return false;
+    case X86::SUB32rr:
+    case X86::SUB64rr:
+    case X86::SBB32rr:
+    case X86::SBB64rr:
+    case X86::XOR32rr:
+    case X86::XOR64rr:
+    case X86::XORPSrr:
+    case X86::XORPDrr:
+    case X86::VXORPSrr:
+    case X86::VXORPDrr:
+    case X86::ANDNPSrr:
+    case X86::VANDNPSrr:
+    case X86::ANDNPDrr:
+    case X86::VANDNPDrr:
+    case X86::PXORrr:
+    case X86::VPXORrr:
+    case X86::PANDNrr:
+    case X86::VPANDNrr:
+    case X86::PSUBBrr:
+    case X86::PSUBWrr:
+    case X86::PSUBDrr:
+    case X86::PSUBQrr:
+    case X86::VPSUBBrr:
+    case X86::VPSUBWrr:
+    case X86::VPSUBDrr:
+    case X86::VPSUBQrr:
+    case X86::PCMPEQBrr:
+    case X86::PCMPEQWrr:
+    case X86::PCMPEQDrr:
+    case X86::PCMPEQQrr:
+    case X86::VPCMPEQBrr:
+    case X86::VPCMPEQWrr:
+    case X86::VPCMPEQDrr:
+    case X86::VPCMPEQQrr:
+    case X86::PCMPGTBrr:
+    case X86::PCMPGTWrr:
+    case X86::PCMPGTDrr:
+    case X86::PCMPGTQrr:
+    case X86::VPCMPGTBrr:
+    case X86::VPCMPGTWrr:
+    case X86::VPCMPGTDrr:
+    case X86::VPCMPGTQrr:
+    case X86::MMX_PXORirr:
+    case X86::MMX_PANDNirr:
+    case X86::MMX_PSUBBirr:
+    case X86::MMX_PSUBDirr:
+    case X86::MMX_PSUBQirr:
+    case X86::MMX_PSUBWirr:
+    case X86::MMX_PCMPGTBirr:
+    case X86::MMX_PCMPGTDirr:
+    case X86::MMX_PCMPGTWirr:
+    case X86::MMX_PCMPEQBirr:
+    case X86::MMX_PCMPEQDirr:
+    case X86::MMX_PCMPEQWirr:
+      return Inst.getOperand(1).getReg() == Inst.getOperand(2).getReg();
+    case X86::CMP32rr:
+    case X86::CMP64rr:
+      return Inst.getOperand(0).getReg() == Inst.getOperand(1).getReg();
+    }
+  }
+
+  return false;
+}
+
 bool X86MCInstrAnalysis::clearsSuperRegisters(const MCRegisterInfo &MRI,
                                               const MCInst &Inst,
                                               APInt &Mask) const {
index bc5ceb5..001fb8e 100644 (file)
@@ -11,9 +11,9 @@ cmovae %ebx, %eax
 
 # CHECK:      Iterations:        1500
 # CHECK-NEXT: Instructions:      3000
-# CHECK-NEXT: Total Cycles:      3003
+# CHECK-NEXT: Total Cycles:      1504
 # CHECK-NEXT: Dispatch Width:    2
-# CHECK-NEXT: IPC:               1.00
+# CHECK-NEXT: IPC:               1.99
 # CHECK-NEXT: Block RThroughput: 1.0
 
 # CHECK:      Instruction Info:
@@ -54,14 +54,14 @@ cmovae %ebx, %eax
 # CHECK-NEXT: 1.00    -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -     cmovael        %ebx, %eax
 
 # CHECK:      Timeline view:
-# CHECK-NEXT: Index     012345678
+# CHECK-NEXT: Index     0123456
 
-# CHECK:      [0,0]     DeER .  .   cmpl       %eax, %eax
-# CHECK-NEXT: [0,1]     D=eER.  .   cmovael    %ebx, %eax
-# CHECK-NEXT: [1,0]     .D=eER  .   cmpl       %eax, %eax
-# CHECK-NEXT: [1,1]     .D==eER .   cmovael    %ebx, %eax
-# CHECK-NEXT: [2,0]     . D==eER.   cmpl       %eax, %eax
-# CHECK-NEXT: [2,1]     . D===eER   cmovael    %ebx, %eax
+# CHECK:      [0,0]     DeER ..   cmpl %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: [0,1]     D=eER..   cmovael      %ebx, %eax
+# CHECK-NEXT: [1,0]     .DeER..   cmpl %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: [1,1]     .D=eER.   cmovael      %ebx, %eax
+# CHECK-NEXT: [2,0]     . DeER.   cmpl %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: [2,1]     . D=eER   cmovael      %ebx, %eax
 
 # CHECK:      Average Wait times (based on the timeline view):
 # CHECK-NEXT: [0]: Executions
@@ -70,5 +70,5 @@ cmovae %ebx, %eax
 # CHECK-NEXT: [3]: Average time elapsed from WB until retire stage
 
 # CHECK:            [0]    [1]    [2]    [3]
-# CHECK-NEXT: 0.     3     2.0    0.3    0.0       cmpl        %eax, %eax
-# CHECK-NEXT: 1.     3     3.0    0.0    0.0       cmovael     %ebx, %eax
+# CHECK-NEXT: 0.     3     1.0    1.0    0.0       cmpl        %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: 1.     3     2.0    0.0    0.0       cmovael     %ebx, %eax
index 97bf501..04007f2 100644 (file)
@@ -14,9 +14,9 @@ vpcmpeqq %xmm3, %xmm3, %xmm0
 
 # CHECK:      Iterations:        1500
 # CHECK-NEXT: Instructions:      6000
-# CHECK-NEXT: Total Cycles:      6003
+# CHECK-NEXT: Total Cycles:      3003
 # CHECK-NEXT: Dispatch Width:    2
-# CHECK-NEXT: IPC:               1.00
+# CHECK-NEXT: IPC:               2.00
 # CHECK-NEXT: Block RThroughput: 2.0
 
 # CHECK:      Instruction Info:
@@ -61,21 +61,20 @@ vpcmpeqq %xmm3, %xmm3, %xmm0
 # CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     vpcmpeqq       %xmm3, %xmm3, %xmm0
 
 # CHECK:      Timeline view:
-# CHECK-NEXT:                     01234
-# CHECK-NEXT: Index     0123456789
+# CHECK-NEXT: Index     012345678
 
-# CHECK:      [0,0]     DeER .    .   .   vpcmpeqb     %xmm0, %xmm0, %xmm1
-# CHECK-NEXT: [0,1]     D=eER.    .   .   vpcmpeqw     %xmm1, %xmm1, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [0,2]     .D=eER    .   .   vpcmpeqd     %xmm2, %xmm2, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [0,3]     .D==eER   .   .   vpcmpeqq     %xmm3, %xmm3, %xmm0
-# CHECK-NEXT: [1,0]     . D==eER  .   .   vpcmpeqb     %xmm0, %xmm0, %xmm1
-# CHECK-NEXT: [1,1]     . D===eER .   .   vpcmpeqw     %xmm1, %xmm1, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [1,2]     .  D===eER.   .   vpcmpeqd     %xmm2, %xmm2, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [1,3]     .  D====eER   .   vpcmpeqq     %xmm3, %xmm3, %xmm0
-# CHECK-NEXT: [2,0]     .   D====eER  .   vpcmpeqb     %xmm0, %xmm0, %xmm1
-# CHECK-NEXT: [2,1]     .   D=====eER .   vpcmpeqw     %xmm1, %xmm1, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [2,2]     .    D=====eER.   vpcmpeqd     %xmm2, %xmm2, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [2,3]     .    D======eER   vpcmpeqq     %xmm3, %xmm3, %xmm0
+# CHECK:      [0,0]     DeER .  .   vpcmpeqb   %xmm0, %xmm0, %xmm1
+# CHECK-NEXT: [0,1]     DeER .  .   vpcmpeqw   %xmm1, %xmm1, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [0,2]     .DeER.  .   vpcmpeqd   %xmm2, %xmm2, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [0,3]     .DeER.  .   vpcmpeqq   %xmm3, %xmm3, %xmm0
+# CHECK-NEXT: [1,0]     . DeER  .   vpcmpeqb   %xmm0, %xmm0, %xmm1
+# CHECK-NEXT: [1,1]     . DeER  .   vpcmpeqw   %xmm1, %xmm1, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [1,2]     .  DeER .   vpcmpeqd   %xmm2, %xmm2, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [1,3]     .  DeER .   vpcmpeqq   %xmm3, %xmm3, %xmm0
+# CHECK-NEXT: [2,0]     .   DeER.   vpcmpeqb   %xmm0, %xmm0, %xmm1
+# CHECK-NEXT: [2,1]     .   DeER.   vpcmpeqw   %xmm1, %xmm1, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [2,2]     .    DeER   vpcmpeqd   %xmm2, %xmm2, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [2,3]     .    DeER   vpcmpeqq   %xmm3, %xmm3, %xmm0
 
 # CHECK:      Average Wait times (based on the timeline view):
 # CHECK-NEXT: [0]: Executions
@@ -84,7 +83,7 @@ vpcmpeqq %xmm3, %xmm3, %xmm0
 # CHECK-NEXT: [3]: Average time elapsed from WB until retire stage
 
 # CHECK:            [0]    [1]    [2]    [3]
-# CHECK-NEXT: 0.     3     3.0    0.3    0.0       vpcmpeqb    %xmm0, %xmm0, %xmm1
-# CHECK-NEXT: 1.     3     4.0    0.0    0.0       vpcmpeqw    %xmm1, %xmm1, %xmm2
-# CHECK-NEXT: 2.     3     4.0    0.0    0.0       vpcmpeqd    %xmm2, %xmm2, %xmm3
-# CHECK-NEXT: 3.     3     5.0    0.0    0.0       vpcmpeqq    %xmm3, %xmm3, %xmm0
+# CHECK-NEXT: 0.     3     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqb    %xmm0, %xmm0, %xmm1
+# CHECK-NEXT: 1.     3     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqw    %xmm1, %xmm1, %xmm2
+# CHECK-NEXT: 2.     3     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqd    %xmm2, %xmm2, %xmm3
+# CHECK-NEXT: 3.     3     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqq    %xmm3, %xmm3, %xmm0
index 00b8895..da94624 100644 (file)
@@ -13,9 +13,9 @@ sbb %eax, %eax
 
 # CHECK:      Iterations:        1500
 # CHECK-NEXT: Instructions:      4500
-# CHECK-NEXT: Total Cycles:      6745
+# CHECK-NEXT: Total Cycles:      3007
 # CHECK-NEXT: Dispatch Width:    2
-# CHECK-NEXT: IPC:               0.67
+# CHECK-NEXT: IPC:               1.50
 # CHECK-NEXT: Block RThroughput: 2.0
 
 # CHECK:      Instruction Info:
@@ -49,27 +49,27 @@ sbb %eax, %eax
 
 # CHECK:      Resource pressure per iteration:
 # CHECK-NEXT: [0]    [1]    [2]    [3]    [4]    [5]    [6]    [7]    [8]    [9]    [10]   [11]   [12]   [13]
-# CHECK-NEXT: 2.01   1.99    -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -
+# CHECK-NEXT: 2.00   2.00    -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -
 
 # CHECK:      Resource pressure by instruction:
 # CHECK-NEXT: [0]    [1]    [2]    [3]    [4]    [5]    [6]    [7]    [8]    [9]    [10]   [11]   [12]   [13]   Instructions:
 # CHECK-NEXT:  -     1.00    -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     imull  %edx, %eax
-# CHECK-NEXT: 0.99   0.01    -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -     addl   %edx, %edx
-# CHECK-NEXT: 1.01   0.99    -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -     sbbl   %eax, %eax
+# CHECK-NEXT:  -     1.00    -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -     addl   %edx, %edx
+# CHECK-NEXT: 2.00    -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -      -     sbbl   %eax, %eax
 
 # CHECK:      Timeline view:
-# CHECK-NEXT:                     012345
+# CHECK-NEXT:                     01
 # CHECK-NEXT: Index     0123456789
 
-# CHECK:      [0,0]     DeeeER    .    .   imull       %edx, %eax
-# CHECK-NEXT: [0,1]     .DeE-R    .    .   addl        %edx, %edx
-# CHECK-NEXT: [0,2]     .D==eER   .    .   sbbl        %eax, %eax
-# CHECK-NEXT: [1,0]     . D===eeeER    .   imull       %edx, %eax
-# CHECK-NEXT: [1,1]     .  DeE----R    .   addl        %edx, %edx
-# CHECK-NEXT: [1,2]     .  D=====eER   .   sbbl        %eax, %eax
-# CHECK-NEXT: [2,0]     .   D=====eeeER.   imull       %edx, %eax
-# CHECK-NEXT: [2,1]     .    DeE------R.   addl        %edx, %edx
-# CHECK-NEXT: [2,2]     .    D=======eER   sbbl        %eax, %eax
+# CHECK:      [0,0]     DeeeER    ..   imull   %edx, %eax
+# CHECK-NEXT: [0,1]     .DeE-R    ..   addl    %edx, %edx
+# CHECK-NEXT: [0,2]     .D=eE-R   ..   sbbl    %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: [1,0]     . D==eeeER..   imull   %edx, %eax
+# CHECK-NEXT: [1,1]     .  DeE---R..   addl    %edx, %edx
+# CHECK-NEXT: [1,2]     .  D=eE---R.   sbbl    %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: [2,0]     .   D=eeeER.   imull   %edx, %eax
+# CHECK-NEXT: [2,1]     .    D=eE--R   addl    %edx, %edx
+# CHECK-NEXT: [2,2]     .    D==eE-R   sbbl    %eax, %eax
 
 # CHECK:      Average Wait times (based on the timeline view):
 # CHECK-NEXT: [0]: Executions
@@ -78,6 +78,6 @@ sbb %eax, %eax
 # CHECK-NEXT: [3]: Average time elapsed from WB until retire stage
 
 # CHECK:            [0]    [1]    [2]    [3]
-# CHECK-NEXT: 0.     3     3.7    0.7    0.0       imull       %edx, %eax
-# CHECK-NEXT: 1.     3     1.0    1.0    3.7       addl        %edx, %edx
-# CHECK-NEXT: 2.     3     5.7    0.0    0.0       sbbl        %eax, %eax
+# CHECK-NEXT: 0.     3     2.0    0.7    0.0       imull       %edx, %eax
+# CHECK-NEXT: 1.     3     1.3    1.3    2.0       addl        %edx, %edx
+# CHECK-NEXT: 2.     3     2.3    0.0    1.7       sbbl        %eax, %eax
index 3beaf82..3c20002 100644 (file)
@@ -1,9 +1,11 @@
 # NOTE: Assertions have been autogenerated by utils/update_mca_test_checks.py
-# RUN: llvm-mca -mtriple=x86_64-unknown-unknown -mcpu=btver2 -timeline -register-file-stats -iterations=1 < %s | FileCheck %s
+# RUN: llvm-mca -mtriple=x86_64-unknown-unknown -mcpu=btver2 -timeline -timeline-max-iterations=1 -register-file-stats < %s | FileCheck %s
 
 # These are dependency-breaking one-idioms.
 # Much like zero-idioms, but they produce ones, and do consume resources.
 
+# perf stats reports a throughput of 2.00 IPC.
+
 pcmpeqb   %mm2, %mm2
 pcmpeqd   %mm2, %mm2
 pcmpeqw   %mm2, %mm2
@@ -25,11 +27,11 @@ vpcmpeqw  %xmm3, %xmm3, %xmm5
 
 # FIXME: their handling is broken in llvm-mca.
 
-# CHECK:      Iterations:        1
-# CHECK-NEXT: Instructions:      15
-# CHECK-NEXT: Total Cycles:      12
+# CHECK:      Iterations:        100
+# CHECK-NEXT: Instructions:      1500
+# CHECK-NEXT: Total Cycles:      753
 # CHECK-NEXT: Dispatch Width:    2
-# CHECK-NEXT: IPC:               1.25
+# CHECK-NEXT: IPC:               1.99
 # CHECK-NEXT: Block RThroughput: 7.5
 
 # CHECK:      Instruction Info:
@@ -58,13 +60,13 @@ vpcmpeqw  %xmm3, %xmm3, %xmm5
 # CHECK-NEXT:  1      1     0.50                        vpcmpeqw       %xmm3, %xmm3, %xmm5
 
 # CHECK:      Register File statistics:
-# CHECK-NEXT: Total number of mappings created:    15
-# CHECK-NEXT: Max number of mappings used:         8
+# CHECK-NEXT: Total number of mappings created:    1500
+# CHECK-NEXT: Max number of mappings used:         6
 
 # CHECK:      *  Register File #1 -- JFpuPRF:
 # CHECK-NEXT:    Number of physical registers:     72
-# CHECK-NEXT:    Total number of mappings created: 15
-# CHECK-NEXT:    Max number of mappings used:      8
+# CHECK-NEXT:    Total number of mappings created: 1500
+# CHECK-NEXT:    Max number of mappings used:      6
 
 # CHECK:      *  Register File #2 -- JIntegerPRF:
 # CHECK-NEXT:    Number of physical registers:     64
@@ -89,45 +91,45 @@ vpcmpeqw  %xmm3, %xmm3, %xmm5
 
 # CHECK:      Resource pressure per iteration:
 # CHECK-NEXT: [0]    [1]    [2]    [3]    [4]    [5]    [6]    [7]    [8]    [9]    [10]   [11]   [12]   [13]
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     7.00   8.00    -      -      -      -     7.00   8.00    -
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     7.50   7.50    -      -      -      -     7.50   7.50    -
 
 # CHECK:      Resource pressure by instruction:
 # CHECK-NEXT: [0]    [1]    [2]    [3]    [4]    [5]    [6]    [7]    [8]    [9]    [10]   [11]   [12]   [13]   Instructions:
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     pcmpeqb        %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     pcmpeqd        %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     pcmpeqw        %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     pcmpeqb        %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     pcmpeqd        %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     pcmpeqq        %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     pcmpeqw        %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     vpcmpeqb       %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     vpcmpeqd       %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     vpcmpeqq       %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     vpcmpeqw       %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     vpcmpeqb       %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     vpcmpeqd       %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -      -     vpcmpeqq       %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -      -     1.00    -      -      -      -      -     1.00    -     vpcmpeqw       %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqb        %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqd        %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqw        %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqb        %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqd        %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqq        %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     pcmpeqw        %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqb       %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqd       %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqq       %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqw       %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqb       %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqd       %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqq       %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT:  -      -      -      -      -     0.50   0.50    -      -      -      -     0.50   0.50    -     vpcmpeqw       %xmm3, %xmm3, %xmm5
 
 # CHECK:      Timeline view:
-# CHECK-NEXT:                     01
+# CHECK-NEXT:                     0
 # CHECK-NEXT: Index     0123456789
 
-# CHECK:      [0,0]     DeER .    ..   pcmpeqb %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT: [0,1]     D=eER.    ..   pcmpeqd %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT: [0,2]     .D=eER    ..   pcmpeqw %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT: [0,3]     .DeE-R    ..   pcmpeqb %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [0,4]     . DeE-R   ..   pcmpeqd %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [0,5]     . D=eER   ..   pcmpeqq %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [0,6]     .  D=eER  ..   pcmpeqw %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: [0,7]     .  DeE-R  ..   vpcmpeqb        %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [0,8]     .   DeE-R ..   vpcmpeqd        %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [0,9]     .   D=eER ..   vpcmpeqq        %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [0,10]    .    D=eER..   vpcmpeqw        %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: [0,11]    .    D==eER.   vpcmpeqb        %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT: [0,12]    .    .D=eER.   vpcmpeqd        %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT: [0,13]    .    .D==eER   vpcmpeqq        %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT: [0,14]    .    . D=eER   vpcmpeqw        %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK:      [0,0]     DeER .    .   pcmpeqb  %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT: [0,1]     DeER .    .   pcmpeqd  %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT: [0,2]     .DeER.    .   pcmpeqw  %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT: [0,3]     .DeER.    .   pcmpeqb  %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [0,4]     . DeER    .   pcmpeqd  %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [0,5]     . DeER    .   pcmpeqq  %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [0,6]     .  DeER   .   pcmpeqw  %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: [0,7]     .  DeER   .   vpcmpeqb %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [0,8]     .   DeER  .   vpcmpeqd %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [0,9]     .   DeER  .   vpcmpeqq %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [0,10]    .    DeER .   vpcmpeqw %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: [0,11]    .    DeER .   vpcmpeqb %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: [0,12]    .    .DeER.   vpcmpeqd %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: [0,13]    .    .DeER.   vpcmpeqq %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: [0,14]    .    . DeER   vpcmpeqw %xmm3, %xmm3, %xmm5
 
 # CHECK:      Average Wait times (based on the timeline view):
 # CHECK-NEXT: [0]: Executions
@@ -137,17 +139,17 @@ vpcmpeqw  %xmm3, %xmm3, %xmm5
 
 # CHECK:            [0]    [1]    [2]    [3]
 # CHECK-NEXT: 0.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqb     %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT: 1.     1     2.0    0.0    0.0       pcmpeqd     %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT: 2.     1     2.0    0.0    0.0       pcmpeqw     %mm2, %mm2
-# CHECK-NEXT: 3.     1     1.0    1.0    1.0       pcmpeqb     %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: 4.     1     1.0    0.0    1.0       pcmpeqd     %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: 5.     1     2.0    0.0    0.0       pcmpeqq     %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: 6.     1     2.0    0.0    0.0       pcmpeqw     %xmm2, %xmm2
-# CHECK-NEXT: 7.     1     1.0    1.0    1.0       vpcmpeqb    %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: 8.     1     1.0    0.0    1.0       vpcmpeqd    %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: 9.     1     2.0    0.0    0.0       vpcmpeqq    %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: 10.    1     2.0    0.0    0.0       vpcmpeqw    %xmm3, %xmm3, %xmm3
-# CHECK-NEXT: 11.    1     3.0    0.0    0.0       vpcmpeqb    %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT: 12.    1     2.0    0.0    0.0       vpcmpeqd    %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT: 13.    1     3.0    1.0    0.0       vpcmpeqq    %xmm3, %xmm3, %xmm5
-# CHECK-NEXT: 14.    1     2.0    1.0    0.0       vpcmpeqw    %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: 1.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqd     %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT: 2.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqw     %mm2, %mm2
+# CHECK-NEXT: 3.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqb     %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: 4.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqd     %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: 5.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqq     %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: 6.     1     1.0    1.0    0.0       pcmpeqw     %xmm2, %xmm2
+# CHECK-NEXT: 7.     1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqb    %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: 8.     1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqd    %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: 9.     1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqq    %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: 10.    1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqw    %xmm3, %xmm3, %xmm3
+# CHECK-NEXT: 11.    1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqb    %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: 12.    1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqd    %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: 13.    1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqq    %xmm3, %xmm3, %xmm5
+# CHECK-NEXT: 14.    1     1.0    1.0    0.0       vpcmpeqw    %xmm3, %xmm3, %xmm5
index be6f1f8..1f50888 100644 (file)
@@ -107,17 +107,21 @@ void DispatchStage::dispatch(InstRef IR) {
   // instruction. A dependency-breaking instruction is a zero-latency
   // instruction that doesn't consume hardware resources.
   // An example of dependency-breaking instruction on X86 is a zero-idiom XOR.
-  if (!Desc.isZeroLatency())
-    for (std::unique_ptr<ReadState> &RS : IS.getUses())
+  bool IsDependencyBreaking = IS.isDependencyBreaking();
+  for (std::unique_ptr<ReadState> &RS : IS.getUses())
+    if (RS->isImplicitRead() || !IsDependencyBreaking)
       updateRAWDependencies(*RS, STI);
 
   // By default, a dependency-breaking zero-latency instruction is expected to
   // be optimized at register renaming stage. That means, no physical register
   // is allocated to the instruction.
+  bool ShouldAllocateRegisters =
+      !(Desc.isZeroLatency() && IsDependencyBreaking);
   SmallVector<unsigned, 4> RegisterFiles(PRF.getNumRegisterFiles());
-  for (std::unique_ptr<WriteState> &WS : IS.getDefs())
+  for (std::unique_ptr<WriteState> &WS : IS.getDefs()) {
     PRF.addRegisterWrite(WriteRef(IR.first, WS.get()), RegisterFiles,
-                         !Desc.isZeroLatency());
+                         ShouldAllocateRegisters);
+  }
 
   // Reserve slots in the RCU, and notify the instruction that it has been
   // dispatched to the schedulers for execution.
index dbd4571..053b7b4 100644 (file)
@@ -443,6 +443,10 @@ InstrBuilder::createInstruction(const MCInst &MCI) {
   // register writes implicitly clear the upper portion of a super-register.
   MCIA.clearsSuperRegisters(MRI, MCI, WriteMask);
 
+  // Check if this is a dependency breaking instruction.
+  if (MCIA.isDependencyBreaking(STI, MCI))
+    NewIS->setDependencyBreaking();
+
   // Initialize writes.
   unsigned WriteIndex = 0;
   for (const WriteDescriptor &WD : D.Writes) {
index ddf5c3a..3b2f905 100644 (file)
@@ -170,8 +170,6 @@ class ReadState {
   bool IsReady;
 
 public:
-  bool isReady() const { return IsReady; }
-
   ReadState(const ReadDescriptor &Desc, unsigned RegID)
       : RD(Desc), RegisterID(RegID), DependentWrites(0),
         CyclesLeft(UNKNOWN_CYCLES), TotalCycles(0), IsReady(true) {}
@@ -182,6 +180,9 @@ public:
   unsigned getSchedClass() const { return RD.SchedClassID; }
   unsigned getRegisterID() const { return RegisterID; }
 
+  bool isReady() const { return IsReady; }
+  bool isImplicitRead() const { return RD.isImplicitRead(); }
+
   void cycleEvent();
   void writeStartEvent(unsigned Cycles);
   void setDependentWrites(unsigned Writes) {
@@ -299,6 +300,8 @@ class Instruction {
   // Retire Unit token ID for this instruction.
   unsigned RCUTokenID;
 
+  bool IsDepBreaking;
+
   using UniqueDef = std::unique_ptr<WriteState>;
   using UniqueUse = std::unique_ptr<ReadState>;
   using VecDefs = std::vector<UniqueDef>;
@@ -314,7 +317,8 @@ class Instruction {
 
 public:
   Instruction(const InstrDesc &D)
-      : Desc(D), Stage(IS_INVALID), CyclesLeft(UNKNOWN_CYCLES) {}
+      : Desc(D), Stage(IS_INVALID), CyclesLeft(UNKNOWN_CYCLES), RCUTokenID(0),
+        IsDepBreaking(false) {}
   Instruction(const Instruction &Other) = delete;
   Instruction &operator=(const Instruction &Other) = delete;
 
@@ -326,6 +330,9 @@ public:
   unsigned getRCUTokenID() const { return RCUTokenID; }
   int getCyclesLeft() const { return CyclesLeft; }
 
+  bool isDependencyBreaking() const { return IsDepBreaking; }
+  void setDependencyBreaking() { IsDepBreaking = true; }
+
   unsigned getNumUsers() const {
     unsigned NumUsers = 0;
     for (const UniqueDef &Def : Defs)
index 386ec54..55c3b88 100644 (file)
@@ -45,10 +45,12 @@ void RetireStage::cycleStart() {
 void RetireStage::notifyInstructionRetired(const InstRef &IR) {
   LLVM_DEBUG(dbgs() << "[E] Instruction Retired: #" << IR << '\n');
   SmallVector<unsigned, 4> FreedRegs(PRF.getNumRegisterFiles());
-  const InstrDesc &Desc = IR.getInstruction()->getDesc();
+  const Instruction &Inst = *IR.getInstruction();
+  const InstrDesc &Desc = Inst.getDesc();
 
-  for (const std::unique_ptr<WriteState> &WS : IR.getInstruction()->getDefs())
-    PRF.removeRegisterWrite(*WS.get(), FreedRegs, !Desc.isZeroLatency());
+  bool ShouldFreeRegs = !(Desc.isZeroLatency() && Inst.isDependencyBreaking());
+  for (const std::unique_ptr<WriteState> &WS : Inst.getDefs())
+    PRF.removeRegisterWrite(*WS.get(), FreedRegs, ShouldFreeRegs);
   notifyEvent<HWInstructionEvent>(HWInstructionRetiredEvent(IR, FreedRegs));
 }