Jimptables working again on alpha.
[oota-llvm.git] / lib / Target / Alpha / AlphaISelDAGToDAG.cpp
1 //===-- AlphaISelDAGToDAG.cpp - Alpha pattern matching inst selector ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Andrew Lenharth and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines a pattern matching instruction selector for Alpha,
11 // converting from a legalized dag to a Alpha dag.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "Alpha.h"
16 #include "AlphaTargetMachine.h"
17 #include "AlphaISelLowering.h"
18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
19 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
21 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
22 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
23 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
24 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
26 #include "llvm/Constants.h"
27 #include "llvm/GlobalValue.h"
28 #include "llvm/Intrinsics.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
31 #include <algorithm>
32 #include <iostream>
33 #include <queue>
34 #include <set>
35 using namespace llvm;
36
37 namespace {
38
39   //===--------------------------------------------------------------------===//
40   /// AlphaDAGToDAGISel - Alpha specific code to select Alpha machine
41   /// instructions for SelectionDAG operations.
42   class AlphaDAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
43     AlphaTargetLowering AlphaLowering;
44
45     static const int64_t IMM_LOW  = -32768;
46     static const int64_t IMM_HIGH = 32767;
47     static const int64_t IMM_MULT = 65536;
48     static const int64_t IMM_FULLHIGH = IMM_HIGH + IMM_HIGH * IMM_MULT;
49     static const int64_t IMM_FULLLOW = IMM_LOW + IMM_LOW  * IMM_MULT;
50
51     static int64_t get_ldah16(int64_t x) {
52       int64_t y = x / IMM_MULT;
53       if (x % IMM_MULT > IMM_HIGH)
54         ++y;
55       return y;
56     }
57
58     static int64_t get_lda16(int64_t x) {
59       return x - get_ldah16(x) * IMM_MULT;
60     }
61
62     static uint64_t get_zapImm(uint64_t x) {
63       unsigned int build = 0;
64       for(int i = 0; i < 8; ++i)
65         {
66           if ((x & 0x00FF) == 0x00FF)
67             build |= 1 << i;
68           else if ((x & 0x00FF) != 0)
69             { build = 0; break; }
70           x >>= 8;
71         }
72       return build;
73     }
74
75     static uint64_t getNearPower2(uint64_t x) {
76       if (!x) return 0;
77       unsigned at = CountLeadingZeros_64(x);
78       uint64_t complow = 1 << (63 - at);
79       uint64_t comphigh = 1 << (64 - at);
80       //std::cerr << x << ":" << complow << ":" << comphigh << "\n";
81       if (abs(complow - x) <= abs(comphigh - x))
82         return complow;
83       else
84         return comphigh;
85     }
86
87     static bool isFPZ(SDOperand N) {
88       ConstantFPSDNode *CN = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N);
89       return (CN && (CN->isExactlyValue(+0.0) || CN->isExactlyValue(-0.0)));
90     }
91     static bool isFPZn(SDOperand N) {
92       ConstantFPSDNode *CN = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N);
93       return (CN && CN->isExactlyValue(-0.0));
94     }
95     static bool isFPZp(SDOperand N) {
96       ConstantFPSDNode *CN = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N);
97       return (CN && CN->isExactlyValue(+0.0));
98     }
99
100   public:
101     AlphaDAGToDAGISel(TargetMachine &TM)
102       : SelectionDAGISel(AlphaLowering), 
103         AlphaLowering(*(AlphaTargetLowering*)(TM.getTargetLowering())) 
104     {}
105
106     /// getI64Imm - Return a target constant with the specified value, of type
107     /// i64.
108     inline SDOperand getI64Imm(int64_t Imm) {
109       return CurDAG->getTargetConstant(Imm, MVT::i64);
110     }
111
112     // Select - Convert the specified operand from a target-independent to a
113     // target-specific node if it hasn't already been changed.
114     SDNode *Select(SDOperand Op);
115     
116     /// InstructionSelectBasicBlock - This callback is invoked by
117     /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
118     virtual void InstructionSelectBasicBlock(SelectionDAG &DAG);
119     
120     virtual const char *getPassName() const {
121       return "Alpha DAG->DAG Pattern Instruction Selection";
122     } 
123
124     /// SelectInlineAsmMemoryOperand - Implement addressing mode selection for
125     /// inline asm expressions.
126     virtual bool SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDOperand &Op,
127                                               char ConstraintCode,
128                                               std::vector<SDOperand> &OutOps,
129                                               SelectionDAG &DAG) {
130       SDOperand Op0;
131       switch (ConstraintCode) {
132       default: return true;
133       case 'm':   // memory
134         Op0 = Op;
135         AddToISelQueue(Op0);
136         break;
137       }
138       
139       OutOps.push_back(Op0);
140       return false;
141     }
142     
143 // Include the pieces autogenerated from the target description.
144 #include "AlphaGenDAGISel.inc"
145     
146 private:
147     SDOperand getGlobalBaseReg();
148     SDOperand getGlobalRetAddr();
149     void SelectCALL(SDOperand Op);
150
151   };
152 }
153
154 /// getGlobalBaseReg - Output the instructions required to put the
155 /// GOT address into a register.
156 ///
157 SDOperand AlphaDAGToDAGISel::getGlobalBaseReg() {
158   return CurDAG->getCopyFromReg(CurDAG->getEntryNode(), 
159                                 AlphaLowering.getVRegGP(), 
160                                 MVT::i64);
161 }
162
163 /// getRASaveReg - Grab the return address
164 ///
165 SDOperand AlphaDAGToDAGISel::getGlobalRetAddr() {
166   return CurDAG->getCopyFromReg(CurDAG->getEntryNode(),
167                                 AlphaLowering.getVRegRA(), 
168                                 MVT::i64);
169 }
170
171 /// InstructionSelectBasicBlock - This callback is invoked by
172 /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
173 void AlphaDAGToDAGISel::InstructionSelectBasicBlock(SelectionDAG &DAG) {
174   DEBUG(BB->dump());
175   
176   // Select target instructions for the DAG.
177   DAG.setRoot(SelectRoot(DAG.getRoot()));
178   DAG.RemoveDeadNodes();
179   
180   // Emit machine code to BB. 
181   ScheduleAndEmitDAG(DAG);
182 }
183
184 // Select - Convert the specified operand from a target-independent to a
185 // target-specific node if it hasn't already been changed.
186 SDNode *AlphaDAGToDAGISel::Select(SDOperand Op) {
187   SDNode *N = Op.Val;
188   if (N->getOpcode() >= ISD::BUILTIN_OP_END &&
189       N->getOpcode() < AlphaISD::FIRST_NUMBER) {
190     return NULL;   // Already selected.
191   }
192
193   switch (N->getOpcode()) {
194   default: break;
195   case AlphaISD::CALL:
196     SelectCALL(Op);
197     return NULL;
198
199   case ISD::FrameIndex: {
200     int FI = cast<FrameIndexSDNode>(N)->getIndex();
201     return CurDAG->SelectNodeTo(N, Alpha::LDA, MVT::i64,
202                                 CurDAG->getTargetFrameIndex(FI, MVT::i32),
203                                 getI64Imm(0));
204   }
205   case ISD::GLOBAL_OFFSET_TABLE: {
206     SDOperand Result = getGlobalBaseReg();
207     ReplaceUses(Op, Result);
208     return NULL;
209   }
210   case AlphaISD::GlobalRetAddr: {
211     SDOperand Result = getGlobalRetAddr();
212     ReplaceUses(Op, Result);
213     return NULL;
214   }
215   
216   case AlphaISD::DivCall: {
217     SDOperand Chain = CurDAG->getEntryNode();
218     SDOperand N0 = Op.getOperand(0);
219     SDOperand N1 = Op.getOperand(1);
220     SDOperand N2 = Op.getOperand(2);
221     AddToISelQueue(N0);
222     AddToISelQueue(N1);
223     AddToISelQueue(N2);
224     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R24, N1, 
225                                  SDOperand(0,0));
226     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R25, N2, 
227                                  Chain.getValue(1));
228     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R27, N0, 
229                                  Chain.getValue(1));
230     SDNode *CNode =
231       CurDAG->getTargetNode(Alpha::JSRs, MVT::Other, MVT::Flag, 
232                             Chain, Chain.getValue(1));
233     Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::R27, MVT::i64, 
234                                   SDOperand(CNode, 1));
235     return CurDAG->SelectNodeTo(N, Alpha::BIS, MVT::i64, Chain, Chain);
236   }
237
238   case ISD::READCYCLECOUNTER: {
239     SDOperand Chain = N->getOperand(0);
240     AddToISelQueue(Chain); //Select chain
241     return CurDAG->getTargetNode(Alpha::RPCC, MVT::i64, MVT::Other,
242                                  Chain);
243   }
244
245   case ISD::Constant: {
246     uint64_t uval = cast<ConstantSDNode>(N)->getValue();
247     
248     if (uval == 0) {
249       SDOperand Result = CurDAG->getCopyFromReg(CurDAG->getEntryNode(),
250                                                 Alpha::R31, MVT::i64);
251       ReplaceUses(Op, Result);
252       return NULL;
253     }
254
255     int64_t val = (int64_t)uval;
256     int32_t val32 = (int32_t)val;
257     if (val <= IMM_HIGH + IMM_HIGH * IMM_MULT &&
258         val >= IMM_LOW  + IMM_LOW  * IMM_MULT)
259       break; //(LDAH (LDA))
260     if ((uval >> 32) == 0 && //empty upper bits
261         val32 <= IMM_HIGH + IMM_HIGH * IMM_MULT)
262       //        val32 >= IMM_LOW  + IMM_LOW  * IMM_MULT) //always true
263       break; //(zext (LDAH (LDA)))
264     //Else use the constant pool
265     MachineConstantPool *CP = BB->getParent()->getConstantPool();
266     ConstantUInt *C =
267       ConstantUInt::get(Type::getPrimitiveType(Type::ULongTyID) , uval);
268     SDOperand CPI = CurDAG->getTargetConstantPool(C, MVT::i64);
269     SDNode *Tmp = CurDAG->getTargetNode(Alpha::LDAHr, MVT::i64, CPI,
270                                         getGlobalBaseReg());
271     return CurDAG->SelectNodeTo(N, Alpha::LDQr, MVT::i64, MVT::Other, 
272                             CPI, SDOperand(Tmp, 0), CurDAG->getEntryNode());
273   }
274   case ISD::TargetConstantFP: {
275     ConstantFPSDNode *CN = cast<ConstantFPSDNode>(N);
276     bool isDouble = N->getValueType(0) == MVT::f64;
277     MVT::ValueType T = isDouble ? MVT::f64 : MVT::f32;
278     if (CN->isExactlyValue(+0.0)) {
279       return CurDAG->SelectNodeTo(N, isDouble ? Alpha::CPYST : Alpha::CPYSS,
280                                   T, CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T),
281                                   CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T));
282     } else if ( CN->isExactlyValue(-0.0)) {
283       return CurDAG->SelectNodeTo(N, isDouble ? Alpha::CPYSNT : Alpha::CPYSNS,
284                                   T, CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T),
285                                   CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T));
286     } else {
287       abort();
288     }
289     break;
290   }
291
292   case ISD::SETCC:
293     if (MVT::isFloatingPoint(N->getOperand(0).Val->getValueType(0))) {
294       unsigned Opc = Alpha::WTF;
295       ISD::CondCode CC = cast<CondCodeSDNode>(N->getOperand(2))->get();
296       bool rev = false;
297       bool isNE = false;
298       switch(CC) {
299       default: DEBUG(N->dump()); assert(0 && "Unknown FP comparison!");
300       case ISD::SETEQ: case ISD::SETOEQ: case ISD::SETUEQ: Opc = Alpha::CMPTEQ; break;
301       case ISD::SETLT: case ISD::SETOLT: case ISD::SETULT: Opc = Alpha::CMPTLT; break;
302       case ISD::SETLE: case ISD::SETOLE: case ISD::SETULE: Opc = Alpha::CMPTLE; break;
303       case ISD::SETGT: case ISD::SETOGT: case ISD::SETUGT: Opc = Alpha::CMPTLT; rev = true; break;
304       case ISD::SETGE: case ISD::SETOGE: case ISD::SETUGE: Opc = Alpha::CMPTLE; rev = true; break;
305       case ISD::SETNE: case ISD::SETONE: case ISD::SETUNE: Opc = Alpha::CMPTEQ; isNE = true; break;
306       };
307       SDOperand tmp1 = N->getOperand(0);
308       SDOperand tmp2 = N->getOperand(1);
309       AddToISelQueue(tmp1);
310       AddToISelQueue(tmp2);
311       SDNode *cmp = CurDAG->getTargetNode(Opc, MVT::f64, 
312                                           rev?tmp2:tmp1,
313                                           rev?tmp1:tmp2);
314       if (isNE) 
315         cmp = CurDAG->getTargetNode(Alpha::CMPTEQ, MVT::f64, SDOperand(cmp, 0), 
316                                     CurDAG->getRegister(Alpha::F31, MVT::f64));
317       
318       SDOperand LD;
319       if (AlphaLowering.hasITOF()) {
320         LD = CurDAG->getNode(AlphaISD::FTOIT_, MVT::i64, SDOperand(cmp, 0));
321       } else {
322         int FrameIdx =
323           CurDAG->getMachineFunction().getFrameInfo()->CreateStackObject(8, 8);
324         SDOperand FI = CurDAG->getFrameIndex(FrameIdx, MVT::i64);
325         SDOperand ST =
326           SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::STT, MVT::Other, 
327                                           SDOperand(cmp, 0), FI,
328                                           CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64)), 0);
329         LD = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::LDQ, MVT::i64, FI, 
330                                              CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64),
331                                              ST), 0);
332       }
333       return CurDAG->getTargetNode(Alpha::CMPULT, MVT::i64, 
334                                    CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64),
335                                    LD);
336     }
337     break;
338
339   case ISD::SELECT:
340     if (MVT::isFloatingPoint(N->getValueType(0)) &&
341         (N->getOperand(0).getOpcode() != ISD::SETCC ||
342          !MVT::isFloatingPoint(N->getOperand(0).getOperand(1).getValueType()))) {
343       //This should be the condition not covered by the Patterns
344       //FIXME: Don't have SelectCode die, but rather return something testable
345       // so that things like this can be caught in fall though code
346       //move int to fp
347       bool isDouble = N->getValueType(0) == MVT::f64;
348       SDOperand LD;
349       SDOperand cond = N->getOperand(0);
350       SDOperand TV = N->getOperand(1);
351       SDOperand FV = N->getOperand(2);
352       AddToISelQueue(cond);
353       AddToISelQueue(TV);
354       AddToISelQueue(FV);
355       
356       if (AlphaLowering.hasITOF()) {
357         LD = CurDAG->getNode(AlphaISD::ITOFT_, MVT::f64, cond);
358       } else {
359         int FrameIdx =
360           CurDAG->getMachineFunction().getFrameInfo()->CreateStackObject(8, 8);
361         SDOperand FI = CurDAG->getFrameIndex(FrameIdx, MVT::i64);
362         SDOperand ST =
363           SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::STQ, MVT::Other,
364                                           cond, FI, CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64)), 0);
365         LD = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::LDT, MVT::f64, FI,
366                                              CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64),
367                                              ST), 0);
368       }
369       return CurDAG->getTargetNode(isDouble?Alpha::FCMOVNET:Alpha::FCMOVNES,
370                                    MVT::f64, FV, TV, LD);
371     }
372     break;
373
374   case ISD::AND: {
375     ConstantSDNode* SC = NULL;
376     ConstantSDNode* MC = NULL;
377     if (N->getOperand(0).getOpcode() == ISD::SRL &&
378         (MC = dyn_cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(1))) &&
379         (SC = dyn_cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(0).getOperand(1))))
380       {
381         uint64_t sval = SC->getValue();
382         uint64_t mval = MC->getValue();
383         if (get_zapImm(mval)) //the result is a zap, let the autogened stuff deal
384           break;
385         // given mask X, and shift S, we want to see if there is any zap in the mask
386         // if we play around with the botton S bits
387         uint64_t dontcare = (~0ULL) >> (64 - sval);
388         uint64_t mask = mval << sval;
389
390         if (get_zapImm(mask | dontcare))
391           mask = mask | dontcare;
392
393         if (get_zapImm(mask)) {
394           AddToISelQueue(N->getOperand(0).getOperand(0));
395           SDOperand Z = 
396             SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::ZAPNOTi, MVT::i64,
397                                             N->getOperand(0).getOperand(0),
398                                             getI64Imm(get_zapImm(mask))), 0);
399           return CurDAG->getTargetNode(Alpha::SRL, MVT::i64, Z, 
400                                        getI64Imm(sval));
401         }
402       }
403     break;
404   }
405
406   }
407
408   return SelectCode(Op);
409 }
410
411 void AlphaDAGToDAGISel::SelectCALL(SDOperand Op) {
412   //TODO: add flag stuff to prevent nondeturministic breakage!
413
414   SDNode *N = Op.Val;
415   SDOperand Chain = N->getOperand(0);
416   SDOperand Addr = N->getOperand(1);
417   SDOperand InFlag(0,0);  // Null incoming flag value.
418   AddToISelQueue(Chain);
419
420    std::vector<SDOperand> CallOperands;
421    std::vector<MVT::ValueType> TypeOperands;
422   
423    //grab the arguments
424    for(int i = 2, e = N->getNumOperands(); i < e; ++i) {
425      TypeOperands.push_back(N->getOperand(i).getValueType());
426      AddToISelQueue(N->getOperand(i));
427      CallOperands.push_back(N->getOperand(i));
428    }
429    int count = N->getNumOperands() - 2;
430
431    static const unsigned args_int[] = {Alpha::R16, Alpha::R17, Alpha::R18,
432                                        Alpha::R19, Alpha::R20, Alpha::R21};
433    static const unsigned args_float[] = {Alpha::F16, Alpha::F17, Alpha::F18,
434                                          Alpha::F19, Alpha::F20, Alpha::F21};
435    
436    for (int i = 6; i < count; ++i) {
437      unsigned Opc = Alpha::WTF;
438      if (MVT::isInteger(TypeOperands[i])) {
439        Opc = Alpha::STQ;
440      } else if (TypeOperands[i] == MVT::f32) {
441        Opc = Alpha::STS;
442      } else if (TypeOperands[i] == MVT::f64) {
443        Opc = Alpha::STT;
444      } else
445        assert(0 && "Unknown operand"); 
446
447      SDOperand Ops[] = { CallOperands[i],  getI64Imm((i - 6) * 8), 
448                          CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::R30, MVT::i64),
449                          Chain };
450      Chain = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Opc, MVT::Other, Ops, 4), 0);
451    }
452    for (int i = 0; i < std::min(6, count); ++i) {
453      if (MVT::isInteger(TypeOperands[i])) {
454        Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, args_int[i], CallOperands[i], InFlag);
455        InFlag = Chain.getValue(1);
456      } else if (TypeOperands[i] == MVT::f32 || TypeOperands[i] == MVT::f64) {
457        Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, args_float[i], CallOperands[i], InFlag);
458        InFlag = Chain.getValue(1);
459      } else
460        assert(0 && "Unknown operand"); 
461    }
462
463    // Finally, once everything is in registers to pass to the call, emit the
464    // call itself.
465    if (Addr.getOpcode() == AlphaISD::GPRelLo) {
466      SDOperand GOT = getGlobalBaseReg();
467      Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R29, GOT, InFlag);
468      InFlag = Chain.getValue(1);
469      Chain = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::BSR, MVT::Other, MVT::Flag, 
470                                              Addr.getOperand(0), Chain, InFlag), 0);
471    } else {
472      AddToISelQueue(Addr);
473      Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R27, Addr, InFlag);
474      InFlag = Chain.getValue(1);
475      Chain = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::JSR, MVT::Other, MVT::Flag, 
476                                              Chain, InFlag), 0);
477    }
478    InFlag = Chain.getValue(1);
479
480    std::vector<SDOperand> CallResults;
481   
482    switch (N->getValueType(0)) {
483    default: assert(0 && "Unexpected ret value!");
484      case MVT::Other: break;
485    case MVT::i64:
486      Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::R0, MVT::i64, InFlag).getValue(1);
487      CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
488      break;
489    case MVT::f32:
490      Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::F0, MVT::f32, InFlag).getValue(1);
491      CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
492      break;
493    case MVT::f64:
494      Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::F0, MVT::f64, InFlag).getValue(1);
495      CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
496      break;
497    }
498
499    CallResults.push_back(Chain);
500    for (unsigned i = 0, e = CallResults.size(); i != e; ++i)
501      ReplaceUses(Op.getValue(i), CallResults[i]);
502 }
503
504
505 /// createAlphaISelDag - This pass converts a legalized DAG into a 
506 /// Alpha-specific DAG, ready for instruction scheduling.
507 ///
508 FunctionPass *llvm::createAlphaISelDag(TargetMachine &TM) {
509   return new AlphaDAGToDAGISel(TM);
510 }