lib/Target/ARM/ARMMCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- ARM/ARMMCCodeEmitter.cpp - Convert ARM code to machine code -------===//
   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 //
  10 // This file implements the ARMMCCodeEmitter class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "arm-emitter"
  15 #include "ARM.h"
  16 #include "ARMAddressingModes.h"
  17 #include "ARMInstrInfo.h"
  18 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
  19 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
  20 #include "llvm/MC/MCInst.h"
  21 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  22 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 STATISTIC(MCNumEmitted, "Number of MC instructions emitted");
  26
  27 namespace {
  28 class ARMMCCodeEmitter : public MCCodeEmitter {
  29   ARMMCCodeEmitter(const ARMMCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
  30   void operator=(const ARMMCCodeEmitter &); // DO NOT IMPLEMENT
  31   const TargetMachine &TM;
  32   const TargetInstrInfo &TII;
  33   MCContext &Ctx;
  34
  35 public:
  36   ARMMCCodeEmitter(TargetMachine &tm, MCContext &ctx)
  37     : TM(tm), TII(*TM.getInstrInfo()), Ctx(ctx) {
  38   }
  39
  40   ~ARMMCCodeEmitter() {}
  41
  42   unsigned getMachineSoImmOpValue(unsigned SoImm) const;
  43
  44   // getBinaryCodeForInstr - TableGen'erated function for getting the
  45   // binary encoding for an instruction.
  46   unsigned getBinaryCodeForInstr(const MCInst &MI) const;
  47
  48   /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
  49   /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
  50   unsigned getMachineOpValue(const MCInst &MI,const MCOperand &MO) const;
  51
  52   /// getAddrModeImm12OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm12'
  53   /// operand.
  54   unsigned getAddrModeImm12OpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const;
  55
  56   /// getCCOutOpValue - Return encoding of the 's' bit.
  57   unsigned getCCOutOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const {
  58     // The operand is either reg0 or CPSR. The 's' bit is encoded as '0' or
  59     // '1' respectively.
  60     return MI.getOperand(Op).getReg() == ARM::CPSR;
  61   }
  62
  63   /// getSOImmOpValue - Return an encoded 12-bit shifted-immediate value.
  64   unsigned getSOImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const {
  65     unsigned SoImm = MI.getOperand(Op).getImm();
  66     int SoImmVal = ARM_AM::getSOImmVal(SoImm);
  67     assert(SoImmVal != -1 && "Not a valid so_imm value!");
  68
  69     // Encode rotate_imm.
  70     unsigned Binary = (ARM_AM::getSOImmValRot((unsigned)SoImmVal) >> 1)
  71       << ARMII::SoRotImmShift;
  72
  73     // Encode immed_8.
  74     Binary |= ARM_AM::getSOImmValImm((unsigned)SoImmVal);
  75     return Binary;
  76   }
  77
  78   /// getSORegOpValue - Return an encoded so_reg shifted register value.
  79   unsigned getSORegOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const;
  80
  81   unsigned getRotImmOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const {
  82     switch (MI.getOperand(Op).getImm()) {
  83     default: assert (0 && "Not a valid rot_imm value!");
  84     case 0:  return 0;
  85     case 8:  return 1;
  86     case 16: return 2;
  87     case 24: return 3;
  88     }
  89   }
  90
  91   unsigned getImmMinusOneOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const {
  92     return MI.getOperand(Op).getImm() - 1;
  93   }
  94
  95   unsigned getNEONVcvtImm32OpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const {
  96     return 64 - MI.getOperand(Op).getImm();
  97   }
  98
  99   unsigned getBitfieldInvertedMaskOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const;
 100
 101   unsigned getRegisterListOpValue(const MCInst &MI, unsigned Op) const;
 102   unsigned getAddrMode6RegisterOperand(const MCInst &MI, unsigned Op) const;
 103
 104   unsigned getNumFixupKinds() const {
 105     assert(0 && "ARMMCCodeEmitter::getNumFixupKinds() not yet implemented.");
 106     return 0;
 107   }
 108
 109   const MCFixupKindInfo &getFixupKindInfo(MCFixupKind Kind) const {
 110     static MCFixupKindInfo rtn;
 111     assert(0 && "ARMMCCodeEmitter::getFixupKindInfo() not yet implemented.");
 112     return rtn;
 113   }
 114
 115   void EmitByte(unsigned char C, unsigned &CurByte, raw_ostream &OS) const {
 116     OS << (char)C;
 117     ++CurByte;
 118   }
 119
 120   void EmitConstant(uint64_t Val, unsigned Size, unsigned &CurByte,
 121                     raw_ostream &OS) const {
 122     // Output the constant in little endian byte order.
 123     for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
 124       EmitByte(Val & 255, CurByte, OS);
 125       Val >>= 8;
 126     }
 127   }
 128
 129   void EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
 130                          SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const;
 131 };
 132
 133 } // end anonymous namespace
 134
 135 MCCodeEmitter *llvm::createARMMCCodeEmitter(const Target &,
 136                                              TargetMachine &TM,
 137                                              MCContext &Ctx) {
 138   return new ARMMCCodeEmitter(TM, Ctx);
 139 }
 140
 141 /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
 142 /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
 143 unsigned ARMMCCodeEmitter::getMachineOpValue(const MCInst &MI,
 144                                              const MCOperand &MO) const {
 145   if (MO.isReg()) {
 146     unsigned regno = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
 147
 148     // Q registers are encodes as 2x their register number.
 149     switch (MO.getReg()) {
 150       case ARM::Q0: case ARM::Q1: case ARM::Q2: case ARM::Q3:
 151       case ARM::Q4: case ARM::Q5: case ARM::Q6: case ARM::Q7:
 152       case ARM::Q8: case ARM::Q9: case ARM::Q10: case ARM::Q11:
 153       case ARM::Q12: case ARM::Q13: case ARM::Q14: case ARM::Q15:
 154         return 2 * regno;
 155       default:
 156         return regno;
 157     }
 158   } else if (MO.isImm()) {
 159     return static_cast<unsigned>(MO.getImm());
 160   } else if (MO.isFPImm()) {
 161     return static_cast<unsigned>(APFloat(MO.getFPImm())
 162                      .bitcastToAPInt().getHiBits(32).getLimitedValue());
 163   } else {
 164 #ifndef NDEBUG
 165     errs() << MO;
 166 #endif
 167     llvm_unreachable(0);
 168   }
 169   return 0;
 170 }
 171
 172 /// getAddrModeImm12OpValue - Return encoding info for 'reg +/- imm12'
 173 /// operand.
 174 unsigned ARMMCCodeEmitter::getAddrModeImm12OpValue(const MCInst &MI,
 175                                                    unsigned OpIdx) const {
 176   // {17-13} = reg
 177   // {12}    = (U)nsigned (add == '1', sub == '0')
 178   // {11-0}  = imm12
 179   const MCOperand &MO  = MI.getOperand(OpIdx);
 180   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
 181   uint32_t Binary = 0;
 182
 183   // If The first operand isn't a register, we have a label reference.
 184   if (!MO.isReg()) {
 185     Binary |= ARM::PC << 13;     // Rn is PC.
 186     // FIXME: Add a fixup referencing the label.
 187     return Binary;
 188   }
 189
 190   unsigned Reg = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
 191   int32_t Imm12 = MO1.getImm();
 192   bool isAdd = Imm12 >= 0;
 193   // Special value for #-0
 194   if (Imm12 == INT32_MIN)
 195     Imm12 = 0;
 196   // Immediate is always encoded as positive. The 'U' bit controls add vs sub.
 197   if (Imm12 < 0)
 198     Imm12 = -Imm12;
 199   Binary = Imm12 & 0xfff;
 200   if (isAdd)
 201     Binary |= (1 << 12);
 202   Binary |= (Reg << 13);
 203   return Binary;
 204 }
 205
 206 unsigned ARMMCCodeEmitter::getSORegOpValue(const MCInst &MI,
 207                                            unsigned OpIdx) const {
 208   // Sub-operands are [reg, reg, imm]. The first register is Rm, the reg
 209   // to be shifted. The second is either Rs, the amount to shift by, or
 210   // reg0 in which case the imm contains the amount to shift by.
 211   // {3-0} = Rm.
 212   // {4} = 1 if reg shift, 0 if imm shift
 213   // {6-5} = type
 214   //    If reg shift:
 215   //      {7} = 0
 216   //      {11-8} = Rs
 217   //    else (imm shift)
 218   //      {11-7} = imm
 219
 220   const MCOperand &MO  = MI.getOperand(OpIdx);
 221   const MCOperand &MO1 = MI.getOperand(OpIdx + 1);
 222   const MCOperand &MO2 = MI.getOperand(OpIdx + 2);
 223   ARM_AM::ShiftOpc SOpc = ARM_AM::getSORegShOp(MO2.getImm());
 224
 225   // Encode Rm.
 226   unsigned Binary = getARMRegisterNumbering(MO.getReg());
 227
 228   // Encode the shift opcode.
 229   unsigned SBits = 0;
 230   unsigned Rs = MO1.getReg();
 231   if (Rs) {
 232     // Set shift operand (bit[7:4]).
 233     // LSL - 0001
 234     // LSR - 0011
 235     // ASR - 0101
 236     // ROR - 0111
 237     // RRX - 0110 and bit[11:8] clear.
 238     switch (SOpc) {
 239     default: llvm_unreachable("Unknown shift opc!");
 240     case ARM_AM::lsl: SBits = 0x1; break;
 241     case ARM_AM::lsr: SBits = 0x3; break;
 242     case ARM_AM::asr: SBits = 0x5; break;
 243     case ARM_AM::ror: SBits = 0x7; break;
 244     case ARM_AM::rrx: SBits = 0x6; break;
 245     }
 246   } else {
 247     // Set shift operand (bit[6:4]).
 248     // LSL - 000
 249     // LSR - 010
 250     // ASR - 100
 251     // ROR - 110
 252     switch (SOpc) {
 253     default: llvm_unreachable("Unknown shift opc!");
 254     case ARM_AM::lsl: SBits = 0x0; break;
 255     case ARM_AM::lsr: SBits = 0x2; break;
 256     case ARM_AM::asr: SBits = 0x4; break;
 257     case ARM_AM::ror: SBits = 0x6; break;
 258     }
 259   }
 260   Binary |= SBits << 4;
 261   if (SOpc == ARM_AM::rrx)
 262     return Binary;
 263
 264   // Encode the shift operation Rs or shift_imm (except rrx).
 265   if (Rs) {
 266     // Encode Rs bit[11:8].
 267     assert(ARM_AM::getSORegOffset(MO2.getImm()) == 0);
 268     return Binary | (getARMRegisterNumbering(Rs) << ARMII::RegRsShift);
 269   }
 270
 271   // Encode shift_imm bit[11:7].
 272   return Binary | ARM_AM::getSORegOffset(MO2.getImm()) << 7;
 273 }
 274
 275 unsigned ARMMCCodeEmitter::getBitfieldInvertedMaskOpValue(const MCInst &MI,
 276                                                           unsigned Op) const {
 277   // 10 bits. lower 5 bits are are the lsb of the mask, high five bits are the
 278   // msb of the mask.
 279   const MCOperand &MO = MI.getOperand(Op);
 280   uint32_t v = ~MO.getImm();
 281   uint32_t lsb = CountTrailingZeros_32(v);
 282   uint32_t msb = (32 - CountLeadingZeros_32 (v)) - 1;
 283   assert (v != 0 && lsb < 32 && msb < 32 && "Illegal bitfield mask!");
 284   return lsb | (msb << 5);
 285 }
 286
 287 unsigned ARMMCCodeEmitter::getRegisterListOpValue(const MCInst &MI,
 288                                                   unsigned Op) const {
 289   // Convert a list of GPRs into a bitfield (R0 -> bit 0). For each
 290   // register in the list, set the corresponding bit.
 291   unsigned Binary = 0;
 292   for (unsigned i = Op, e = MI.getNumOperands(); i < e; ++i) {
 293     unsigned regno = getARMRegisterNumbering(MI.getOperand(i).getReg());
 294     Binary |= 1 << regno;
 295   }
 296   return Binary;
 297 }
 298
 299 unsigned ARMMCCodeEmitter::getAddrMode6RegisterOperand(const MCInst &MI,
 300                                                       unsigned Op) const {
 301   const MCOperand &Reg = MI.getOperand(Op);
 302   const MCOperand &Imm = MI.getOperand(Op+1);
 303
 304   unsigned RegNo = getARMRegisterNumbering(Reg.getReg());
 305   unsigned Align = Imm.getImm();
 306   switch(Align) {
 307     case 8:  Align = 0x01; break;
 308     case 16: Align = 0x02; break;
 309     case 32: Align = 0x03; break;
 310     default: Align = 0x00; break;
 311   }
 312   return RegNo | (Align << 4);
 313 }
 314
 315 void ARMMCCodeEmitter::
 316 EncodeInstruction(const MCInst &MI, raw_ostream &OS,
 317                   SmallVectorImpl<MCFixup> &Fixups) const {
 318   unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 319   const TargetInstrDesc &Desc = TII.get(Opcode);
 320   uint64_t TSFlags = Desc.TSFlags;
 321   // Keep track of the current byte being emitted.
 322   unsigned CurByte = 0;
 323
 324   // Pseudo instructions don't get encoded.
 325   if ((TSFlags & ARMII::FormMask) == ARMII::Pseudo)
 326     return;
 327
 328   ++MCNumEmitted;  // Keep track of the # of mi's emitted
 329   unsigned Value = getBinaryCodeForInstr(MI);
 330   switch (Opcode) {
 331   default: break;
 332   }
 333   EmitConstant(Value, 4, CurByte, OS);
 334 }
 335
 336 // FIXME: These #defines shouldn't be necessary. Instead, tblgen should
 337 // be able to generate code emitter helpers for either variant, like it
 338 // does for the AsmWriter.
 339 #define ARMCodeEmitter ARMMCCodeEmitter
 340 #define MachineInstr MCInst
 341 #include "ARMGenCodeEmitter.inc"
 342 #undef ARMCodeEmitter
 343 #undef MachineInstr