lib/Target/PTX/PTXISelLowering.cpp

   1 //===-- PTXISelLowering.cpp - PTX DAG Lowering Implementation -------------===//
   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 PTXTargetLowering class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "PTX.h"
  15 #include "PTXISelLowering.h"
  16 #include "PTXMachineFunctionInfo.h"
  17 #include "PTXRegisterInfo.h"
  18 #include "PTXSubtarget.h"
  19 #include "llvm/Function.h"
  20 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/CallingConvLower.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/TargetLoweringObjectFileImpl.h"
  27 #include "llvm/Support/Debug.h"
  28 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  29
  30 using namespace llvm;
  31
  32 //===----------------------------------------------------------------------===//
  33 // TargetLowering Implementation
  34 //===----------------------------------------------------------------------===//
  35
  36 PTXTargetLowering::PTXTargetLowering(TargetMachine &TM)
  37   : TargetLowering(TM, new TargetLoweringObjectFileELF()) {
  38   // Set up the register classes.
  39   addRegisterClass(MVT::i1,  PTX::RegPredRegisterClass);
  40   addRegisterClass(MVT::i16, PTX::RegI16RegisterClass);
  41   addRegisterClass(MVT::i32, PTX::RegI32RegisterClass);
  42   addRegisterClass(MVT::i64, PTX::RegI64RegisterClass);
  43   addRegisterClass(MVT::f32, PTX::RegF32RegisterClass);
  44   addRegisterClass(MVT::f64, PTX::RegF64RegisterClass);
  45
  46   setBooleanContents(ZeroOrOneBooleanContent);
  47   setBooleanVectorContents(ZeroOrOneBooleanContent); // FIXME: Is this correct?
  48   setMinFunctionAlignment(2);
  49
  50   // Let LLVM use loads/stores for all mem* operations
  51   maxStoresPerMemcpy  = 4096;
  52   maxStoresPerMemmove = 4096;
  53   maxStoresPerMemset  = 4096;
  54
  55   ////////////////////////////////////
  56   /////////// Expansion //////////////
  57   ////////////////////////////////////
  58
  59   // (any/zero/sign) extload => load + (any/zero/sign) extend
  60
  61   setLoadExtAction(ISD::EXTLOAD, MVT::i16, Expand);
  62   setLoadExtAction(ISD::ZEXTLOAD, MVT::i16, Expand);
  63   setLoadExtAction(ISD::SEXTLOAD, MVT::i16, Expand);
  64
  65   // f32 extload => load + fextend
  66
  67   setLoadExtAction(ISD::EXTLOAD, MVT::f32, Expand);
  68
  69   // f64 truncstore => trunc + store
  70
  71   setTruncStoreAction(MVT::f64, MVT::f32, Expand);
  72
  73   // sign_extend_inreg => sign_extend
  74
  75   setOperationAction(ISD::SIGN_EXTEND_INREG, MVT::i1, Expand);
  76
  77   // br_cc => brcond
  78
  79   setOperationAction(ISD::BR_CC, MVT::Other, Expand);
  80
  81   // select_cc => setcc
  82
  83   setOperationAction(ISD::SELECT_CC, MVT::Other, Expand);
  84   setOperationAction(ISD::SELECT_CC, MVT::f32, Expand);
  85   setOperationAction(ISD::SELECT_CC, MVT::f64, Expand);
  86
  87   ////////////////////////////////////
  88   //////////// Legal /////////////////
  89   ////////////////////////////////////
  90
  91   setOperationAction(ISD::ConstantFP, MVT::f32, Legal);
  92   setOperationAction(ISD::ConstantFP, MVT::f64, Legal);
  93
  94   ////////////////////////////////////
  95   //////////// Custom ////////////////
  96   ////////////////////////////////////
  97
  98   // customise setcc to use bitwise logic if possible
  99
 100   setOperationAction(ISD::SETCC, MVT::i1, Custom);
 101
 102   // customize translation of memory addresses
 103
 104   setOperationAction(ISD::GlobalAddress, MVT::i32, Custom);
 105   setOperationAction(ISD::GlobalAddress, MVT::i64, Custom);
 106
 107   // Compute derived properties from the register classes
 108   computeRegisterProperties();
 109 }
 110
 111 EVT PTXTargetLowering::getSetCCResultType(EVT VT) const {
 112   return MVT::i1;
 113 }
 114
 115 SDValue PTXTargetLowering::LowerOperation(SDValue Op, SelectionDAG &DAG) const {
 116   switch (Op.getOpcode()) {
 117     default:
 118       llvm_unreachable("Unimplemented operand");
 119     case ISD::SETCC:
 120       return LowerSETCC(Op, DAG);
 121     case ISD::GlobalAddress:
 122       return LowerGlobalAddress(Op, DAG);
 123   }
 124 }
 125
 126 const char *PTXTargetLowering::getTargetNodeName(unsigned Opcode) const {
 127   switch (Opcode) {
 128     default:
 129       llvm_unreachable("Unknown opcode");
 130     case PTXISD::COPY_ADDRESS:
 131       return "PTXISD::COPY_ADDRESS";
 132     case PTXISD::LOAD_PARAM:
 133       return "PTXISD::LOAD_PARAM";
 134     case PTXISD::STORE_PARAM:
 135       return "PTXISD::STORE_PARAM";
 136     case PTXISD::READ_PARAM:
 137       return "PTXISD::READ_PARAM";
 138     case PTXISD::WRITE_PARAM:
 139       return "PTXISD::WRITE_PARAM";
 140     case PTXISD::EXIT:
 141       return "PTXISD::EXIT";
 142     case PTXISD::RET:
 143       return "PTXISD::RET";
 144     case PTXISD::CALL:
 145       return "PTXISD::CALL";
 146   }
 147 }
 148
 149 //===----------------------------------------------------------------------===//
 150 //                      Custom Lower Operation
 151 //===----------------------------------------------------------------------===//
 152
 153 SDValue PTXTargetLowering::LowerSETCC(SDValue Op, SelectionDAG &DAG) const {
 154   assert(Op.getValueType() == MVT::i1 && "SetCC type must be 1-bit integer");
 155   SDValue Op0 = Op.getOperand(0);
 156   SDValue Op1 = Op.getOperand(1);
 157   SDValue Op2 = Op.getOperand(2);
 158   DebugLoc dl = Op.getDebugLoc();
 159   ISD::CondCode CC = cast<CondCodeSDNode>(Op.getOperand(2))->get();
 160
 161   // Look for X == 0, X == 1, X != 0, or X != 1
 162   // We can simplify these to bitwise logic
 163
 164   if (Op1.getOpcode() == ISD::Constant &&
 165       (cast<ConstantSDNode>(Op1)->getZExtValue() == 1 ||
 166        cast<ConstantSDNode>(Op1)->isNullValue()) &&
 167       (CC == ISD::SETEQ || CC == ISD::SETNE)) {
 168
 169     return DAG.getNode(ISD::AND, dl, MVT::i1, Op0, Op1);
 170   }
 171
 172   return DAG.getNode(ISD::SETCC, dl, MVT::i1, Op0, Op1, Op2);
 173 }
 174
 175 SDValue PTXTargetLowering::
 176 LowerGlobalAddress(SDValue Op, SelectionDAG &DAG) const {
 177   EVT PtrVT = getPointerTy();
 178   DebugLoc dl = Op.getDebugLoc();
 179   const GlobalValue *GV = cast<GlobalAddressSDNode>(Op)->getGlobal();
 180
 181   assert(PtrVT.isSimple() && "Pointer must be to primitive type.");
 182
 183   SDValue targetGlobal = DAG.getTargetGlobalAddress(GV, dl, PtrVT);
 184   SDValue movInstr = DAG.getNode(PTXISD::COPY_ADDRESS,
 185                                  dl,
 186                                  PtrVT.getSimpleVT(),
 187                                  targetGlobal);
 188
 189   return movInstr;
 190 }
 191
 192 //===----------------------------------------------------------------------===//
 193 //                      Calling Convention Implementation
 194 //===----------------------------------------------------------------------===//
 195
 196 SDValue PTXTargetLowering::
 197   LowerFormalArguments(SDValue Chain,
 198                        CallingConv::ID CallConv,
 199                        bool isVarArg,
 200                        const SmallVectorImpl<ISD::InputArg> &Ins,
 201                        DebugLoc dl,
 202                        SelectionDAG &DAG,
 203                        SmallVectorImpl<SDValue> &InVals) const {
 204   if (isVarArg) llvm_unreachable("PTX does not support varargs");
 205
 206   MachineFunction &MF = DAG.getMachineFunction();
 207   const PTXSubtarget& ST = getTargetMachine().getSubtarget<PTXSubtarget>();
 208   PTXMachineFunctionInfo *MFI = MF.getInfo<PTXMachineFunctionInfo>();
 209   PTXParamManager &PM = MFI->getParamManager();
 210
 211   switch (CallConv) {
 212     default:
 213       llvm_unreachable("Unsupported calling convention");
 214       break;
 215     case CallingConv::PTX_Kernel:
 216       MFI->setKernel(true);
 217       break;
 218     case CallingConv::PTX_Device:
 219       MFI->setKernel(false);
 220       break;
 221   }
 222
 223   // We do one of two things here:
 224   // IsKernel || SM >= 2.0  ->  Use param space for arguments
 225   // SM < 2.0               ->  Use registers for arguments
 226   if (MFI->isKernel() || ST.useParamSpaceForDeviceArgs()) {
 227     // We just need to emit the proper LOAD_PARAM ISDs
 228     for (unsigned i = 0, e = Ins.size(); i != e; ++i) {
 229       assert((!MFI->isKernel() || Ins[i].VT != MVT::i1) &&
 230              "Kernels cannot take pred operands");
 231
 232       unsigned ParamSize = Ins[i].VT.getStoreSizeInBits();
 233       unsigned Param = PM.addArgumentParam(ParamSize);
 234       const std::string &ParamName = PM.getParamName(Param);
 235       SDValue ParamValue = DAG.getTargetExternalSymbol(ParamName.c_str(),
 236                                                        MVT::Other);
 237       SDValue ArgValue = DAG.getNode(PTXISD::LOAD_PARAM, dl, Ins[i].VT, Chain,
 238                                      ParamValue);
 239       InVals.push_back(ArgValue);
 240     }
 241   }
 242   else {
 243     for (unsigned i = 0, e = Ins.size(); i != e; ++i) {
 244       EVT                  RegVT = Ins[i].VT;
 245       TargetRegisterClass* TRC   = getRegClassFor(RegVT);
 246       unsigned             RegType;
 247
 248       // Determine which register class we need
 249       if (RegVT == MVT::i1) {
 250         RegType = PTXRegisterType::Pred;
 251       }
 252       else if (RegVT == MVT::i16) {
 253         RegType = PTXRegisterType::B16;
 254       }
 255       else if (RegVT == MVT::i32) {
 256         RegType = PTXRegisterType::B32;
 257       }
 258       else if (RegVT == MVT::i64) {
 259         RegType = PTXRegisterType::B64;
 260       }
 261       else if (RegVT == MVT::f32) {
 262         RegType = PTXRegisterType::F32;
 263       }
 264       else if (RegVT == MVT::f64) {
 265         RegType = PTXRegisterType::F64;
 266       }
 267       else {
 268         llvm_unreachable("Unknown parameter type");
 269       }
 270
 271       // Use a unique index in the instruction to prevent instruction folding.
 272       // Yes, this is a hack.
 273       SDValue Index = DAG.getTargetConstant(i, MVT::i32);
 274       unsigned Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(TRC);
 275       SDValue ArgValue = DAG.getNode(PTXISD::READ_PARAM, dl, RegVT, Chain,
 276                                      Index);
 277
 278       InVals.push_back(ArgValue);
 279
 280       MFI->addRegister(Reg, RegType, PTXRegisterSpace::Argument);
 281     }
 282   }
 283
 284   return Chain;
 285 }
 286
 287 SDValue PTXTargetLowering::
 288   LowerReturn(SDValue Chain,
 289               CallingConv::ID CallConv,
 290               bool isVarArg,
 291               const SmallVectorImpl<ISD::OutputArg> &Outs,
 292               const SmallVectorImpl<SDValue> &OutVals,
 293               DebugLoc dl,
 294               SelectionDAG &DAG) const {
 295   if (isVarArg) llvm_unreachable("PTX does not support varargs");
 296
 297   switch (CallConv) {
 298     default:
 299       llvm_unreachable("Unsupported calling convention.");
 300     case CallingConv::PTX_Kernel:
 301       assert(Outs.size() == 0 && "Kernel must return void.");
 302       return DAG.getNode(PTXISD::EXIT, dl, MVT::Other, Chain);
 303     case CallingConv::PTX_Device:
 304       assert(Outs.size() <= 1 && "Can at most return one value.");
 305       break;
 306   }
 307
 308   MachineFunction& MF = DAG.getMachineFunction();
 309   PTXMachineFunctionInfo *MFI = MF.getInfo<PTXMachineFunctionInfo>();
 310   PTXParamManager &PM = MFI->getParamManager();
 311
 312   SDValue Flag;
 313   const PTXSubtarget& ST = getTargetMachine().getSubtarget<PTXSubtarget>();
 314
 315   if (ST.useParamSpaceForDeviceArgs()) {
 316     assert(Outs.size() < 2 && "Device functions can return at most one value");
 317
 318     if (Outs.size() == 1) {
 319       unsigned ParamSize = OutVals[0].getValueType().getSizeInBits();
 320       unsigned Param = PM.addReturnParam(ParamSize);
 321       const std::string &ParamName = PM.getParamName(Param);
 322       SDValue ParamValue = DAG.getTargetExternalSymbol(ParamName.c_str(),
 323                                                        MVT::Other);
 324       Chain = DAG.getNode(PTXISD::STORE_PARAM, dl, MVT::Other, Chain,
 325                           ParamValue, OutVals[0]);
 326     }
 327   } else {
 328     for (unsigned i = 0, e = Outs.size(); i != e; ++i) {
 329       EVT                  RegVT = Outs[i].VT;
 330       TargetRegisterClass* TRC = 0;
 331       unsigned             RegType;
 332
 333       // Determine which register class we need
 334       if (RegVT == MVT::i1) {
 335         TRC = PTX::RegPredRegisterClass;
 336         RegType = PTXRegisterType::Pred;
 337       }
 338       else if (RegVT == MVT::i16) {
 339         TRC = PTX::RegI16RegisterClass;
 340         RegType = PTXRegisterType::B16;
 341       }
 342       else if (RegVT == MVT::i32) {
 343         TRC = PTX::RegI32RegisterClass;
 344         RegType = PTXRegisterType::B32;
 345       }
 346       else if (RegVT == MVT::i64) {
 347         TRC = PTX::RegI64RegisterClass;
 348         RegType = PTXRegisterType::B64;
 349       }
 350       else if (RegVT == MVT::f32) {
 351         TRC = PTX::RegF32RegisterClass;
 352         RegType = PTXRegisterType::F32;
 353       }
 354       else if (RegVT == MVT::f64) {
 355         TRC = PTX::RegF64RegisterClass;
 356         RegType = PTXRegisterType::F64;
 357       }
 358       else {
 359         llvm_unreachable("Unknown parameter type");
 360       }
 361
 362       unsigned Reg = MF.getRegInfo().createVirtualRegister(TRC);
 363
 364       SDValue Copy = DAG.getCopyToReg(Chain, dl, Reg, OutVals[i]/*, Flag*/);
 365       SDValue OutReg = DAG.getRegister(Reg, RegVT);
 366
 367       Chain = DAG.getNode(PTXISD::WRITE_PARAM, dl, MVT::Other, Copy, OutReg);
 368
 369       MFI->addRegister(Reg, RegType, PTXRegisterSpace::Return);
 370     }
 371   }
 372
 373   if (Flag.getNode() == 0) {
 374     return DAG.getNode(PTXISD::RET, dl, MVT::Other, Chain);
 375   }
 376   else {
 377     return DAG.getNode(PTXISD::RET, dl, MVT::Other, Chain, Flag);
 378   }
 379 }
 380
 381 SDValue
 382 PTXTargetLowering::LowerCall(SDValue Chain, SDValue Callee,
 383                              CallingConv::ID CallConv, bool isVarArg,
 384                              bool &isTailCall,
 385                              const SmallVectorImpl<ISD::OutputArg> &Outs,
 386                              const SmallVectorImpl<SDValue> &OutVals,
 387                              const SmallVectorImpl<ISD::InputArg> &Ins,
 388                              DebugLoc dl, SelectionDAG &DAG,
 389                              SmallVectorImpl<SDValue> &InVals) const {
 390
 391   MachineFunction& MF = DAG.getMachineFunction();
 392   PTXMachineFunctionInfo *PTXMFI = MF.getInfo<PTXMachineFunctionInfo>();
 393   PTXParamManager &PM = PTXMFI->getParamManager();
 394   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 395
 396   assert(getTargetMachine().getSubtarget<PTXSubtarget>().callsAreHandled() &&
 397          "Calls are not handled for the target device");
 398
 399   // Identify the callee function
 400   const GlobalValue *GV = cast<GlobalAddressSDNode>(Callee)->getGlobal();
 401   const Function *function = cast<Function>(GV);
 402
 403   // allow non-device calls only for printf
 404   bool isPrintf = function->getName() == "printf" || function->getName() == "puts";
 405
 406   assert((isPrintf || function->getCallingConv() == CallingConv::PTX_Device) &&
 407                          "PTX function calls must be to PTX device functions");
 408
 409   unsigned outSize = isPrintf ? 2 : Outs.size();
 410
 411   std::vector<SDValue> Ops;
 412   // The layout of the ops will be [Chain, #Ins, Ins, Callee, #Outs, Outs]
 413   Ops.resize(outSize + Ins.size() + 4);
 414
 415   Ops[0] = Chain;
 416
 417   // Identify the callee function
 418   Callee = DAG.getTargetGlobalAddress(GV, dl, getPointerTy());
 419   Ops[Ins.size()+2] = Callee;
 420
 421   // #Outs
 422   Ops[Ins.size()+3] = DAG.getTargetConstant(outSize, MVT::i32);
 423
 424   if (isPrintf) {
 425     // first argument is the address of the global string variable in memory
 426     unsigned Param0 = PM.addLocalParam(getPointerTy().getSizeInBits());
 427     SDValue ParamValue0 = DAG.getTargetExternalSymbol(PM.getParamName(Param0).c_str(),
 428                                                       MVT::Other);
 429     Chain = DAG.getNode(PTXISD::STORE_PARAM, dl, MVT::Other, Chain,
 430                         ParamValue0, OutVals[0]);
 431     Ops[Ins.size()+4] = ParamValue0;
 432
 433     // alignment is the maximum size of all the arguments
 434     unsigned alignment = 0;
 435     for (unsigned i = 1; i < OutVals.size(); ++i) {
 436       alignment = std::max(alignment,
 437                                OutVals[i].getValueType().getSizeInBits());
 438     }
 439
 440     // size is the alignment multiplied by the number of arguments
 441     unsigned size = alignment * (OutVals.size() - 1);
 442
 443     // second argument is the address of the stack object (unless no arguments)
 444     unsigned Param1 = PM.addLocalParam(getPointerTy().getSizeInBits());
 445     SDValue ParamValue1 = DAG.getTargetExternalSymbol(PM.getParamName(Param1).c_str(),
 446                                                       MVT::Other);
 447     Ops[Ins.size()+5] = ParamValue1;
 448
 449     if (size > 0)
 450     {
 451       // create a local stack object to store the arguments
 452       unsigned StackObject = MFI->CreateStackObject(size / 8, alignment / 8, false);
 453       SDValue FrameIndex = DAG.getFrameIndex(StackObject, getPointerTy());
 454
 455       // store each of the arguments to the stack in turn
 456       for (unsigned int i = 1; i != OutVals.size(); i++) {
 457         SDValue FrameAddr = DAG.getNode(ISD::ADD, dl, getPointerTy(), FrameIndex, DAG.getTargetConstant((i - 1) * 8, getPointerTy()));
 458         Chain = DAG.getStore(Chain, dl, OutVals[i], FrameAddr,
 459                              MachinePointerInfo(),
 460                              false, false, 0);
 461       }
 462
 463       // copy the address of the local frame index to get the address in non-local space
 464       SDValue genericAddr = DAG.getNode(PTXISD::COPY_ADDRESS, dl, getPointerTy(), FrameIndex);
 465
 466       // store this address in the second argument
 467       Chain = DAG.getNode(PTXISD::STORE_PARAM, dl, MVT::Other, Chain, ParamValue1, genericAddr);
 468     }
 469   }
 470   else
 471   {
 472           // Generate STORE_PARAM nodes for each function argument.  In PTX, function
 473           // arguments are explicitly stored into .param variables and passed as
 474           // arguments. There is no register/stack-based calling convention in PTX.
 475           for (unsigned i = 0; i != OutVals.size(); ++i) {
 476                 unsigned Size = OutVals[i].getValueType().getSizeInBits();
 477                 unsigned Param = PM.addLocalParam(Size);
 478                 const std::string &ParamName = PM.getParamName(Param);
 479                 SDValue ParamValue = DAG.getTargetExternalSymbol(ParamName.c_str(),
 480                                                                                                                  MVT::Other);
 481                 Chain = DAG.getNode(PTXISD::STORE_PARAM, dl, MVT::Other, Chain,
 482                                                         ParamValue, OutVals[i]);
 483                 Ops[i+Ins.size()+4] = ParamValue;
 484           }
 485   }
 486
 487   std::vector<SDValue> InParams;
 488
 489   // Generate list of .param variables to hold the return value(s).
 490   Ops[1] = DAG.getTargetConstant(Ins.size(), MVT::i32);
 491   for (unsigned i = 0; i < Ins.size(); ++i) {
 492     unsigned Size = Ins[i].VT.getStoreSizeInBits();
 493     unsigned Param = PM.addLocalParam(Size);
 494     const std::string &ParamName = PM.getParamName(Param);
 495     SDValue ParamValue = DAG.getTargetExternalSymbol(ParamName.c_str(),
 496                                                      MVT::Other);
 497     Ops[i+2] = ParamValue;
 498     InParams.push_back(ParamValue);
 499   }
 500
 501   Ops[0] = Chain;
 502
 503   // Create the CALL node.
 504   Chain = DAG.getNode(PTXISD::CALL, dl, MVT::Other, &Ops[0], Ops.size());
 505
 506   // Create the LOAD_PARAM nodes that retrieve the function return value(s).
 507   for (unsigned i = 0; i < Ins.size(); ++i) {
 508     SDValue Load = DAG.getNode(PTXISD::LOAD_PARAM, dl, Ins[i].VT, Chain,
 509                                InParams[i]);
 510     InVals.push_back(Load);
 511   }
 512
 513   return Chain;
 514 }
 515
 516 unsigned PTXTargetLowering::getNumRegisters(LLVMContext &Context, EVT VT) {
 517   // All arguments consist of one "register," regardless of the type.
 518   return 1;
 519 }
 520