lib/Target/PTX/PTXInstrInfo.cpp

   1 //===- PTXInstrInfo.cpp - PTX Instruction Information ---------------------===//
   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 contains the PTX implementation of the TargetInstrInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "ptx-instrinfo"
  15
  16 #include "PTX.h"
  17 #include "PTXInstrInfo.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGNodes.h"
  21 #include "llvm/Support/Debug.h"
  22 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 #include "PTXGenInstrInfo.inc"
  27
  28 PTXInstrInfo::PTXInstrInfo(PTXTargetMachine &_TM)
  29   : TargetInstrInfoImpl(PTXInsts, array_lengthof(PTXInsts)),
  30     RI(_TM, *this), TM(_TM) {}
  31
  32 static const struct map_entry {
  33   const TargetRegisterClass *cls;
  34   const int opcode;
  35 } map[] = {
  36   { &PTX::RRegu16RegClass, PTX::MOVU16rr },
  37   { &PTX::RRegu32RegClass, PTX::MOVU32rr },
  38   { &PTX::RRegu64RegClass, PTX::MOVU64rr },
  39   { &PTX::RRegf32RegClass, PTX::MOVF32rr },
  40   { &PTX::RRegf64RegClass, PTX::MOVF64rr },
  41   { &PTX::PredsRegClass,   PTX::MOVPREDrr }
  42 };
  43
  44 void PTXInstrInfo::copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
  45                                MachineBasicBlock::iterator I, DebugLoc DL,
  46                                unsigned DstReg, unsigned SrcReg,
  47                                bool KillSrc) const {
  48   for (int i = 0, e = sizeof(map)/sizeof(map[0]); i != e; ++ i) {
  49     if (map[i].cls->contains(DstReg, SrcReg)) {
  50       const TargetInstrDesc &TID = get(map[i].opcode);
  51       MachineInstr *MI = BuildMI(MBB, I, DL, TID, DstReg).
  52         addReg(SrcReg, getKillRegState(KillSrc));
  53       AddDefaultPredicate(MI);
  54       return;
  55     }
  56   }
  57
  58   llvm_unreachable("Impossible reg-to-reg copy");
  59 }
  60
  61 bool PTXInstrInfo::copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
  62                                 MachineBasicBlock::iterator I,
  63                                 unsigned DstReg, unsigned SrcReg,
  64                                 const TargetRegisterClass *DstRC,
  65                                 const TargetRegisterClass *SrcRC,
  66                                 DebugLoc DL) const {
  67   if (DstRC != SrcRC)
  68     return false;
  69
  70   for (int i = 0, e = sizeof(map)/sizeof(map[0]); i != e; ++ i)
  71     if (DstRC == map[i].cls) {
  72       const TargetInstrDesc &TID = get(map[i].opcode);
  73       MachineInstr *MI = BuildMI(MBB, I, DL, TID, DstReg).addReg(SrcReg);
  74       AddDefaultPredicate(MI);
  75       return true;
  76     }
  77
  78   return false;
  79 }
  80
  81 bool PTXInstrInfo::isMoveInstr(const MachineInstr& MI,
  82                                unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
  83                                unsigned &SrcSubIdx, unsigned &DstSubIdx) const {
  84   switch (MI.getOpcode()) {
  85     default:
  86       return false;
  87     case PTX::MOVU16rr:
  88     case PTX::MOVU32rr:
  89     case PTX::MOVU64rr:
  90     case PTX::MOVF32rr:
  91     case PTX::MOVF64rr:
  92     case PTX::MOVPREDrr:
  93       assert(MI.getNumOperands() >= 2 &&
  94              MI.getOperand(0).isReg() && MI.getOperand(1).isReg() &&
  95              "Invalid register-register move instruction");
  96       SrcSubIdx = DstSubIdx = 0; // No sub-registers
  97       DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
  98       SrcReg = MI.getOperand(1).getReg();
  99       return true;
 100   }
 101 }
 102
 103 // predicate support
 104
 105 bool PTXInstrInfo::isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
 106   int i = MI->findFirstPredOperandIdx();
 107   return i != -1 && MI->getOperand(i).getReg() != PTX::NoRegister;
 108 }
 109
 110 bool PTXInstrInfo::isUnpredicatedTerminator(const MachineInstr *MI) const {
 111   return !isPredicated(MI) && get(MI->getOpcode()).isTerminator();
 112 }
 113
 114 bool PTXInstrInfo::
 115 PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
 116                      const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred) const {
 117   if (Pred.size() < 2)
 118     llvm_unreachable("lesser than 2 predicate operands are provided");
 119
 120   int i = MI->findFirstPredOperandIdx();
 121   if (i == -1)
 122     llvm_unreachable("missing predicate operand");
 123
 124   MI->getOperand(i).setReg(Pred[0].getReg());
 125   MI->getOperand(i+1).setImm(Pred[1].getImm());
 126
 127   return true;
 128 }
 129
 130 bool PTXInstrInfo::
 131 SubsumesPredicate(const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred1,
 132                   const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred2) const {
 133   // TODO Implement SubsumesPredicate
 134   // Returns true if the first specified predicate subsumes the second,
 135   // e.g. GE subsumes GT.
 136   return false;
 137 }
 138
 139 bool PTXInstrInfo::
 140 DefinesPredicate(MachineInstr *MI,
 141                  std::vector<MachineOperand> &Pred) const {
 142   // TODO Implement DefinesPredicate
 143   // If the specified instruction defines any predicate or condition code
 144   // register(s) used for predication, returns true as well as the definition
 145   // predicate(s) by reference.
 146
 147   switch (MI->getOpcode()) {
 148   default:
 149     return false;
 150   case PTX::SETPEQu32rr:
 151   case PTX::SETPEQu32ri:
 152   case PTX::SETPNEu32rr:
 153   case PTX::SETPNEu32ri:
 154   case PTX::SETPLTu32rr:
 155   case PTX::SETPLTu32ri:
 156   case PTX::SETPLEu32rr:
 157   case PTX::SETPLEu32ri:
 158   case PTX::SETPGTu32rr:
 159   case PTX::SETPGTu32ri:
 160   case PTX::SETPGEu32rr:
 161   case PTX::SETPGEu32ri: {
 162     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(0);
 163     assert(MO.isReg() && RI.getRegClass(MO.getReg()) == &PTX::PredsRegClass);
 164     Pred.push_back(MO);
 165     Pred.push_back(MachineOperand::CreateImm(PTX::PRED_NORMAL));
 166     return true;
 167   }
 168   }
 169 }
 170
 171 // branch support
 172
 173 bool PTXInstrInfo::
 174 AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB,
 175               MachineBasicBlock *&TBB,
 176               MachineBasicBlock *&FBB,
 177               SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 178               bool AllowModify) const {
 179   // TODO implement cases when AllowModify is true
 180
 181   if (MBB.empty())
 182     return true;
 183
 184   MachineBasicBlock::const_iterator iter = MBB.end();
 185   const MachineInstr& instLast1 = *--iter;
 186   const TargetInstrDesc &desc1 = instLast1.getDesc();
 187   // for special case that MBB has only 1 instruction
 188   const bool IsSizeOne = MBB.size() == 1;
 189   // if IsSizeOne is true, *--iter and instLast2 are invalid
 190   // we put a dummy value in instLast2 and desc2 since they are used
 191   const MachineInstr& instLast2 = IsSizeOne ? instLast1 : *--iter;
 192   const TargetInstrDesc &desc2 = IsSizeOne ? desc1 : instLast2.getDesc();
 193
 194   DEBUG(dbgs() << "\n");
 195   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: opcode: " << instLast1.getOpcode() << "\n");
 196   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: MBB:    " << MBB.getName().str() << "\n");
 197   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: TBB:    " << TBB << "\n");
 198   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: FBB:    " << FBB << "\n");
 199
 200   // this block ends with no branches
 201   if (!IsAnyKindOfBranch(instLast1)) {
 202     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with no branch\n");
 203     return false;
 204   }
 205
 206   // this block ends with only an unconditional branch
 207   if (desc1.isUnconditionalBranch() &&
 208       // when IsSizeOne is true, it "absorbs" the evaluation of instLast2
 209       (IsSizeOne || !IsAnyKindOfBranch(instLast2))) {
 210     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with only uncond branch\n");
 211     TBB = GetBranchTarget(instLast1);
 212     return false;
 213   }
 214
 215   // this block ends with a conditional branch and
 216   // it falls through to a successor block
 217   if (desc1.isConditionalBranch() &&
 218       IsAnySuccessorAlsoLayoutSuccessor(MBB)) {
 219     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with cond branch and fall through\n");
 220     TBB = GetBranchTarget(instLast1);
 221     int i = instLast1.findFirstPredOperandIdx();
 222     Cond.push_back(instLast1.getOperand(i));
 223     Cond.push_back(instLast1.getOperand(i+1));
 224     return false;
 225   }
 226
 227   // when IsSizeOne is true, we are done
 228   if (IsSizeOne)
 229     return true;
 230
 231   // this block ends with a conditional branch
 232   // followed by an unconditional branch
 233   if (desc2.isConditionalBranch() &&
 234       desc1.isUnconditionalBranch()) {
 235     DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: ends with cond and uncond branch\n");
 236     TBB = GetBranchTarget(instLast2);
 237     FBB = GetBranchTarget(instLast1);
 238     int i = instLast2.findFirstPredOperandIdx();
 239     Cond.push_back(instLast2.getOperand(i));
 240     Cond.push_back(instLast2.getOperand(i+1));
 241     return false;
 242   }
 243
 244   // branch cannot be understood
 245   DEBUG(dbgs() << "AnalyzeBranch: cannot be understood\n");
 246   return true;
 247 }
 248
 249 unsigned PTXInstrInfo::RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const {
 250   unsigned count = 0;
 251   while (!MBB.empty())
 252     if (IsAnyKindOfBranch(MBB.back())) {
 253       MBB.pop_back();
 254       ++count;
 255     } else
 256       break;
 257   DEBUG(dbgs() << "RemoveBranch: MBB:   " << MBB.getName().str() << "\n");
 258   DEBUG(dbgs() << "RemoveBranch: remove " << count << " branch inst\n");
 259   return count;
 260 }
 261
 262 unsigned PTXInstrInfo::
 263 InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB,
 264              MachineBasicBlock *TBB,
 265              MachineBasicBlock *FBB,
 266              const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 267              DebugLoc DL) const {
 268   DEBUG(dbgs() << "InsertBranch: MBB: " << MBB.getName().str() << "\n");
 269   DEBUG(if (TBB) dbgs() << "InsertBranch: TBB: " << TBB->getName().str()
 270                         << "\n";
 271         else     dbgs() << "InsertBranch: TBB: (NULL)\n");
 272   DEBUG(if (FBB) dbgs() << "InsertBranch: FBB: " << FBB->getName().str()
 273                         << "\n";
 274         else     dbgs() << "InsertBranch: FBB: (NULL)\n");
 275   DEBUG(dbgs() << "InsertBranch: Cond size: " << Cond.size() << "\n");
 276
 277   assert(TBB && "TBB is NULL");
 278
 279   if (FBB) {
 280     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAdp))
 281       .addMBB(TBB).addReg(Cond[0].getReg()).addImm(Cond[1].getImm());
 282     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAd))
 283       .addMBB(FBB).addReg(PTX::NoRegister).addImm(PTX::PRED_NORMAL);
 284     return 2;
 285   } else if (Cond.size()) {
 286     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAdp))
 287       .addMBB(TBB).addReg(Cond[0].getReg()).addImm(Cond[1].getImm());
 288     return 1;
 289   } else {
 290     BuildMI(&MBB, DL, get(PTX::BRAd))
 291       .addMBB(TBB).addReg(PTX::NoRegister).addImm(PTX::PRED_NORMAL);
 292     return 1;
 293   }
 294 }
 295
 296 // static helper routines
 297
 298 MachineSDNode *PTXInstrInfo::
 299 GetPTXMachineNode(SelectionDAG *DAG, unsigned Opcode,
 300                   DebugLoc dl, EVT VT, SDValue Op1) {
 301   SDValue predReg = DAG->getRegister(PTX::NoRegister, MVT::i1);
 302   SDValue predOp = DAG->getTargetConstant(PTX::PRED_NORMAL, MVT::i32);
 303   SDValue ops[] = { Op1, predReg, predOp };
 304   return DAG->getMachineNode(Opcode, dl, VT, ops, array_lengthof(ops));
 305 }
 306
 307 MachineSDNode *PTXInstrInfo::
 308 GetPTXMachineNode(SelectionDAG *DAG, unsigned Opcode,
 309                   DebugLoc dl, EVT VT, SDValue Op1, SDValue Op2) {
 310   SDValue predReg = DAG->getRegister(PTX::NoRegister, MVT::i1);
 311   SDValue predOp = DAG->getTargetConstant(PTX::PRED_NORMAL, MVT::i32);
 312   SDValue ops[] = { Op1, Op2, predReg, predOp };
 313   return DAG->getMachineNode(Opcode, dl, VT, ops, array_lengthof(ops));
 314 }
 315
 316 void PTXInstrInfo::AddDefaultPredicate(MachineInstr *MI) {
 317   if (MI->findFirstPredOperandIdx() == -1) {
 318     MI->addOperand(MachineOperand::CreateReg(PTX::NoRegister, /*IsDef=*/false));
 319     MI->addOperand(MachineOperand::CreateImm(PTX::PRED_NORMAL));
 320   }
 321 }
 322
 323 bool PTXInstrInfo::IsAnyKindOfBranch(const MachineInstr& inst) {
 324   const TargetInstrDesc &desc = inst.getDesc();
 325   return desc.isTerminator() || desc.isBranch() || desc.isIndirectBranch();
 326 }
 327
 328 bool PTXInstrInfo::
 329 IsAnySuccessorAlsoLayoutSuccessor(const MachineBasicBlock& MBB) {
 330   for (MachineBasicBlock::const_succ_iterator
 331       i = MBB.succ_begin(), e = MBB.succ_end(); i != e; ++i)
 332     if (MBB.isLayoutSuccessor((const MachineBasicBlock*) &*i))
 333       return true;
 334   return false;
 335 }
 336
 337 MachineBasicBlock *PTXInstrInfo::GetBranchTarget(const MachineInstr& inst) {
 338   // FIXME So far all branch instructions put destination in 1st operand
 339   const MachineOperand& target = inst.getOperand(0);
 340   assert(target.isMBB() && "FIXME: detect branch target operand");
 341   return target.getMBB();
 342 }