lib/CodeGen/BasicTargetTransformInfo.cpp

   1 //===- BasicTargetTransformInfo.cpp - Basic target-independent TTI impl ---===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 /// \file
  10 /// This file provides the implementation of a basic TargetTransformInfo pass
  11 /// predicated on the target abstractions present in the target independent
  12 /// code generator. It uses these (primarily TargetLowering) to model as much
  13 /// of the TTI query interface as possible. It is included by most targets so
  14 /// that they can specialize only a small subset of the query space.
  15 ///
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "basictti"
  19 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  20 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  22 #include <utility>
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 namespace {
  27
  28 class BasicTTI : public ImmutablePass, public TargetTransformInfo {
  29   const TargetLoweringBase *TLI;
  30
  31   /// Estimate the overhead of scalarizing an instruction. Insert and Extract
  32   /// are set if the result needs to be inserted and/or extracted from vectors.
  33   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) const;
  34
  35 public:
  36   BasicTTI() : ImmutablePass(ID), TLI(0) {
  37     llvm_unreachable("This pass cannot be directly constructed");
  38   }
  39
  40   BasicTTI(const TargetLoweringBase *TLI) : ImmutablePass(ID), TLI(TLI) {
  41     initializeBasicTTIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  42   }
  43
  44   virtual void initializePass() {
  45     pushTTIStack(this);
  46   }
  47
  48   virtual void finalizePass() {
  49     popTTIStack();
  50   }
  51
  52   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  53     TargetTransformInfo::getAnalysisUsage(AU);
  54   }
  55
  56   /// Pass identification.
  57   static char ID;
  58
  59   /// Provide necessary pointer adjustments for the two base classes.
  60   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) {
  61     if (ID == &TargetTransformInfo::ID)
  62       return (TargetTransformInfo*)this;
  63     return this;
  64   }
  65
  66   /// \name Scalar TTI Implementations
  67   /// @{
  68
  69   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t imm) const;
  70   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t imm) const;
  71   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
  72                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
  73                                      int64_t Scale) const;
  74   virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
  75                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
  76                                    int64_t Scale) const;
  77   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
  78   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
  79   virtual unsigned getJumpBufAlignment() const;
  80   virtual unsigned getJumpBufSize() const;
  81   virtual bool shouldBuildLookupTables() const;
  82
  83   /// @}
  84
  85   /// \name Vector TTI Implementations
  86   /// @{
  87
  88   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
  89   virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
  90   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
  91   virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
  92                                           OperandValueKind,
  93                                           OperandValueKind) const;
  94   virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp,
  95                                   int Index, Type *SubTp) const;
  96   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
  97                                     Type *Src) const;
  98   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
  99   virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 100                                       Type *CondTy) const;
 101   virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 102                                       unsigned Index) const;
 103   virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 104                                    unsigned Alignment,
 105                                    unsigned AddressSpace) const;
 106   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID, Type *RetTy,
 107                                          ArrayRef<Type*> Tys) const;
 108   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 109   virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty) const;
 110
 111   /// @}
 112 };
 113
 114 }
 115
 116 INITIALIZE_AG_PASS(BasicTTI, TargetTransformInfo, "basictti",
 117                    "Target independent code generator's TTI", true, true, false)
 118 char BasicTTI::ID = 0;
 119
 120 ImmutablePass *
 121 llvm::createBasicTargetTransformInfoPass(const TargetLoweringBase *TLI) {
 122   return new BasicTTI(TLI);
 123 }
 124
 125
 126 bool BasicTTI::isLegalAddImmediate(int64_t imm) const {
 127   return TLI->isLegalAddImmediate(imm);
 128 }
 129
 130 bool BasicTTI::isLegalICmpImmediate(int64_t imm) const {
 131   return TLI->isLegalICmpImmediate(imm);
 132 }
 133
 134 bool BasicTTI::isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 135                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 136                                      int64_t Scale) const {
 137   TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 138   AM.BaseGV = BaseGV;
 139   AM.BaseOffs = BaseOffset;
 140   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 141   AM.Scale = Scale;
 142   return TLI->isLegalAddressingMode(AM, Ty);
 143 }
 144
 145 int BasicTTI::getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 146                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 147                                    int64_t Scale) const {
 148   TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 149   AM.BaseGV = BaseGV;
 150   AM.BaseOffs = BaseOffset;
 151   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 152   AM.Scale = Scale;
 153   return TLI->getScalingFactorCost(AM, Ty);
 154 }
 155
 156 bool BasicTTI::isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const {
 157   return TLI->isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 158 }
 159
 160 bool BasicTTI::isTypeLegal(Type *Ty) const {
 161   EVT T = TLI->getValueType(Ty);
 162   return TLI->isTypeLegal(T);
 163 }
 164
 165 unsigned BasicTTI::getJumpBufAlignment() const {
 166   return TLI->getJumpBufAlignment();
 167 }
 168
 169 unsigned BasicTTI::getJumpBufSize() const {
 170   return TLI->getJumpBufSize();
 171 }
 172
 173 bool BasicTTI::shouldBuildLookupTables() const {
 174   return TLI->supportJumpTables() &&
 175       (TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BR_JT, MVT::Other) ||
 176        TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BRIND, MVT::Other));
 177 }
 178
 179 //===----------------------------------------------------------------------===//
 180 //
 181 // Calls used by the vectorizers.
 182 //
 183 //===----------------------------------------------------------------------===//
 184
 185 unsigned BasicTTI::getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert,
 186                                             bool Extract) const {
 187   assert (Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
 188   unsigned Cost = 0;
 189
 190   for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
 191     if (Insert)
 192       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
 193     if (Extract)
 194       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
 195   }
 196
 197   return Cost;
 198 }
 199
 200 unsigned BasicTTI::getNumberOfRegisters(bool Vector) const {
 201   return 1;
 202 }
 203
 204 unsigned BasicTTI::getRegisterBitWidth(bool Vector) const {
 205   return 32;
 206 }
 207
 208 unsigned BasicTTI::getMaximumUnrollFactor() const {
 209   return 1;
 210 }
 211
 212 unsigned BasicTTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 213                                           OperandValueKind,
 214                                           OperandValueKind) const {
 215   // Check if any of the operands are vector operands.
 216   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 217   assert(ISD && "Invalid opcode");
 218
 219   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Ty);
 220
 221   bool IsFloat = Ty->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 222   // Assume that floating point arithmetic operations cost twice as much as
 223   // integer operations.
 224   unsigned OpCost = (IsFloat ? 2 : 1);
 225
 226   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 227     // The operation is legal. Assume it costs 1.
 228     // If the type is split to multiple registers, assume that there is some
 229     // overhead to this.
 230     // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 231     if (LT.first > 1)
 232       return LT.first * 2 * OpCost;
 233     return LT.first * 1 * OpCost;
 234   }
 235
 236   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 237     // If the operation is custom lowered then assume
 238     // thare the code is twice as expensive.
 239     return LT.first * 2 * OpCost;
 240   }
 241
 242   // Else, assume that we need to scalarize this op.
 243   if (Ty->isVectorTy()) {
 244     unsigned Num = Ty->getVectorNumElements();
 245     unsigned Cost = TopTTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty->getScalarType());
 246     // return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of inserting
 247     // and extracting the values.
 248     return getScalarizationOverhead(Ty, true, true) + Num * Cost;
 249   }
 250
 251   // We don't know anything about this scalar instruction.
 252   return OpCost;
 253 }
 254
 255 unsigned BasicTTI::getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 256                                   Type *SubTp) const {
 257   return 1;
 258 }
 259
 260 unsigned BasicTTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
 261                                     Type *Src) const {
 262   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 263   assert(ISD && "Invalid opcode");
 264
 265   std::pair<unsigned, MVT> SrcLT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
 266   std::pair<unsigned, MVT> DstLT = TLI->getTypeLegalizationCost(Dst);
 267
 268   // Check for NOOP conversions.
 269   if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 270       SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 271
 272       // Bitcast between types that are legalized to the same type are free.
 273       if (Opcode == Instruction::BitCast || Opcode == Instruction::Trunc)
 274         return 0;
 275   }
 276
 277   if (Opcode == Instruction::Trunc &&
 278       TLI->isTruncateFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 279     return 0;
 280
 281   if (Opcode == Instruction::ZExt &&
 282       TLI->isZExtFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 283     return 0;
 284
 285   // If the cast is marked as legal (or promote) then assume low cost.
 286   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, DstLT.second))
 287     return 1;
 288
 289   // Handle scalar conversions.
 290   if (!Src->isVectorTy() && !Dst->isVectorTy()) {
 291
 292     // Scalar bitcasts are usually free.
 293     if (Opcode == Instruction::BitCast)
 294       return 0;
 295
 296     // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs 1.
 297     if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 298       return  1;
 299
 300     // Assume that illegal scalar instruction are expensive.
 301     return 4;
 302   }
 303
 304   // Check vector-to-vector casts.
 305   if (Dst->isVectorTy() && Src->isVectorTy()) {
 306
 307     // If the cast is between same-sized registers, then the check is simple.
 308     if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 309         SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 310
 311       // Assume that Zext is done using AND.
 312       if (Opcode == Instruction::ZExt)
 313         return 1;
 314
 315       // Assume that sext is done using SHL and SRA.
 316       if (Opcode == Instruction::SExt)
 317         return 2;
 318
 319       // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs
 320       // 1 and multiply by the type-legalization overhead.
 321       if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 322         return SrcLT.first * 1;
 323     }
 324
 325     // If we are converting vectors and the operation is illegal, or
 326     // if the vectors are legalized to different types, estimate the
 327     // scalarization costs.
 328     unsigned Num = Dst->getVectorNumElements();
 329     unsigned Cost = TopTTI->getCastInstrCost(Opcode, Dst->getScalarType(),
 330                                              Src->getScalarType());
 331
 332     // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of
 333     // inserting and extracting the values.
 334     return getScalarizationOverhead(Dst, true, true) + Num * Cost;
 335   }
 336
 337   // We already handled vector-to-vector and scalar-to-scalar conversions. This
 338   // is where we handle bitcast between vectors and scalars. We need to assume
 339   //  that the conversion is scalarized in one way or another.
 340   if (Opcode == Instruction::BitCast)
 341     // Illegal bitcasts are done by storing and loading from a stack slot.
 342     return (Src->isVectorTy()? getScalarizationOverhead(Src, false, true):0) +
 343            (Dst->isVectorTy()? getScalarizationOverhead(Dst, true, false):0);
 344
 345   llvm_unreachable("Unhandled cast");
 346  }
 347
 348 unsigned BasicTTI::getCFInstrCost(unsigned Opcode) const {
 349   // Branches are assumed to be predicted.
 350   return 0;
 351 }
 352
 353 unsigned BasicTTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 354                                       Type *CondTy) const {
 355   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 356   assert(ISD && "Invalid opcode");
 357
 358   // Selects on vectors are actually vector selects.
 359   if (ISD == ISD::SELECT) {
 360     assert(CondTy && "CondTy must exist");
 361     if (CondTy->isVectorTy())
 362       ISD = ISD::VSELECT;
 363   }
 364
 365   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(ValTy);
 366
 367   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 368     // The operation is legal. Assume it costs 1. Multiply
 369     // by the type-legalization overhead.
 370     return LT.first * 1;
 371   }
 372
 373   // Otherwise, assume that the cast is scalarized.
 374   if (ValTy->isVectorTy()) {
 375     unsigned Num = ValTy->getVectorNumElements();
 376     if (CondTy)
 377       CondTy = CondTy->getScalarType();
 378     unsigned Cost = TopTTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy->getScalarType(),
 379                                                CondTy);
 380
 381     // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of inserting
 382     // and extracting the values.
 383     return getScalarizationOverhead(ValTy, true, false) + Num * Cost;
 384   }
 385
 386   // Unknown scalar opcode.
 387   return 1;
 388 }
 389
 390 unsigned BasicTTI::getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 391                                       unsigned Index) const {
 392   return 1;
 393 }
 394
 395 unsigned BasicTTI::getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 396                                    unsigned Alignment,
 397                                    unsigned AddressSpace) const {
 398   assert(!Src->isVoidTy() && "Invalid type");
 399   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
 400
 401   // Assume that all loads of legal types cost 1.
 402   return LT.first;
 403 }
 404
 405 unsigned BasicTTI::getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 406                                          ArrayRef<Type *> Tys) const {
 407   unsigned ISD = 0;
 408   switch (IID) {
 409   default: {
 410     // Assume that we need to scalarize this intrinsic.
 411     unsigned ScalarizationCost = 0;
 412     unsigned ScalarCalls = 1;
 413     if (RetTy->isVectorTy()) {
 414       ScalarizationCost = getScalarizationOverhead(RetTy, true, false);
 415       ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 416     }
 417     for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i) {
 418       if (Tys[i]->isVectorTy()) {
 419         ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(Tys[i], false, true);
 420         ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 421       }
 422     }
 423
 424     return ScalarCalls + ScalarizationCost;
 425   }
 426   // Look for intrinsics that can be lowered directly or turned into a scalar
 427   // intrinsic call.
 428   case Intrinsic::sqrt:    ISD = ISD::FSQRT;  break;
 429   case Intrinsic::sin:     ISD = ISD::FSIN;   break;
 430   case Intrinsic::cos:     ISD = ISD::FCOS;   break;
 431   case Intrinsic::exp:     ISD = ISD::FEXP;   break;
 432   case Intrinsic::exp2:    ISD = ISD::FEXP2;  break;
 433   case Intrinsic::log:     ISD = ISD::FLOG;   break;
 434   case Intrinsic::log10:   ISD = ISD::FLOG10; break;
 435   case Intrinsic::log2:    ISD = ISD::FLOG2;  break;
 436   case Intrinsic::fabs:    ISD = ISD::FABS;   break;
 437   case Intrinsic::floor:   ISD = ISD::FFLOOR; break;
 438   case Intrinsic::ceil:    ISD = ISD::FCEIL;  break;
 439   case Intrinsic::trunc:   ISD = ISD::FTRUNC; break;
 440   case Intrinsic::rint:    ISD = ISD::FRINT;  break;
 441   case Intrinsic::pow:     ISD = ISD::FPOW;   break;
 442   case Intrinsic::fma:     ISD = ISD::FMA;    break;
 443   case Intrinsic::fmuladd: ISD = ISD::FMA;    break; // FIXME: mul + add?
 444   }
 445
 446   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(RetTy);
 447
 448   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 449     // The operation is legal. Assume it costs 1.
 450     // If the type is split to multiple registers, assume that thre is some
 451     // overhead to this.
 452     // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 453     if (LT.first > 1)
 454       return LT.first * 2;
 455     return LT.first * 1;
 456   }
 457
 458   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 459     // If the operation is custom lowered then assume
 460     // thare the code is twice as expensive.
 461     return LT.first * 2;
 462   }
 463
 464   // Else, assume that we need to scalarize this intrinsic. For math builtins
 465   // this will emit a costly libcall, adding call overhead and spills. Make it
 466   // very expensive.
 467   if (RetTy->isVectorTy()) {
 468     unsigned Num = RetTy->getVectorNumElements();
 469     unsigned Cost = TopTTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy->getScalarType(),
 470                                                   Tys);
 471     return 10 * Cost * Num;
 472   }
 473
 474   // This is going to be turned into a library call, make it expensive.
 475   return 10;
 476 }
 477
 478 unsigned BasicTTI::getNumberOfParts(Type *Tp) const {
 479   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Tp);
 480   return LT.first;
 481 }
 482
 483 unsigned BasicTTI::getAddressComputationCost(Type *Ty) const {
 484   return 0;
 485 }