lib/Target/R600/R600ExpandSpecialInstrs.cpp

   1 //===-- R600ExpandSpecialInstrs.cpp - Expand special instructions ---------===//
   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 /// \file
  11 /// Vector, Reduction, and Cube instructions need to fill the entire instruction
  12 /// group to work correctly.  This pass expands these individual instructions
  13 /// into several instructions that will completely fill the instruction group.
  14 //
  15 //===----------------------------------------------------------------------===//
  16
  17 #include "AMDGPU.h"
  18 #include "R600Defines.h"
  19 #include "R600InstrInfo.h"
  20 #include "R600MachineFunctionInfo.h"
  21 #include "R600RegisterInfo.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  25
  26 using namespace llvm;
  27
  28 namespace {
  29
  30 class R600ExpandSpecialInstrsPass : public MachineFunctionPass {
  31
  32 private:
  33   static char ID;
  34   const R600InstrInfo *TII;
  35
  36   bool ExpandInputPerspective(MachineInstr& MI);
  37   bool ExpandInputConstant(MachineInstr& MI);
  38
  39 public:
  40   R600ExpandSpecialInstrsPass(TargetMachine &tm) : MachineFunctionPass(ID),
  41     TII (static_cast<const R600InstrInfo *>(tm.getInstrInfo())) { }
  42
  43   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  44
  45   const char *getPassName() const {
  46     return "R600 Expand special instructions pass";
  47   }
  48 };
  49
  50 } // End anonymous namespace
  51
  52 char R600ExpandSpecialInstrsPass::ID = 0;
  53
  54 FunctionPass *llvm::createR600ExpandSpecialInstrsPass(TargetMachine &TM) {
  55   return new R600ExpandSpecialInstrsPass(TM);
  56 }
  57
  58 bool R600ExpandSpecialInstrsPass::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  59
  60   const R600RegisterInfo &TRI = TII->getRegisterInfo();
  61
  62   for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), BB_E = MF.end();
  63                                                   BB != BB_E; ++BB) {
  64     MachineBasicBlock &MBB = *BB;
  65     MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin();
  66     while (I != MBB.end()) {
  67       MachineInstr &MI = *I;
  68       I = llvm::next(I);
  69
  70       switch (MI.getOpcode()) {
  71       default: break;
  72       // Expand PRED_X to one of the PRED_SET instructions.
  73       case AMDGPU::PRED_X: {
  74         uint64_t Flags = MI.getOperand(3).getImm();
  75         // The native opcode used by PRED_X is stored as an immediate in the
  76         // third operand.
  77         MachineInstr *PredSet = TII->buildDefaultInstruction(MBB, I,
  78                                             MI.getOperand(2).getImm(), // opcode
  79                                             MI.getOperand(0).getReg(), // dst
  80                                             MI.getOperand(1).getReg(), // src0
  81                                             AMDGPU::ZERO);             // src1
  82         TII->addFlag(PredSet, 0, MO_FLAG_MASK);
  83         if (Flags & MO_FLAG_PUSH) {
  84           TII->setImmOperand(PredSet, R600Operands::UPDATE_EXEC_MASK, 1);
  85         } else {
  86           TII->setImmOperand(PredSet, R600Operands::UPDATE_PREDICATE, 1);
  87         }
  88         MI.eraseFromParent();
  89         continue;
  90         }
  91       case AMDGPU::BREAK: {
  92         MachineInstr *PredSet = TII->buildDefaultInstruction(MBB, I,
  93                                           AMDGPU::PRED_SETE_INT,
  94                                           AMDGPU::PREDICATE_BIT,
  95                                           AMDGPU::ZERO,
  96                                           AMDGPU::ZERO);
  97         TII->addFlag(PredSet, 0, MO_FLAG_MASK);
  98         TII->setImmOperand(PredSet, R600Operands::UPDATE_EXEC_MASK, 1);
  99
 100         BuildMI(MBB, I, MBB.findDebugLoc(I),
 101                 TII->get(AMDGPU::PREDICATED_BREAK))
 102                 .addReg(AMDGPU::PREDICATE_BIT);
 103         MI.eraseFromParent();
 104         continue;
 105         }
 106
 107       case AMDGPU::INTERP_PAIR_XY: {
 108         MachineInstr *BMI;
 109         unsigned PReg = AMDGPU::R600_ArrayBaseRegClass.getRegister(
 110                 MI.getOperand(2).getImm());
 111
 112         for (unsigned Chan = 0; Chan < 4; ++Chan) {
 113           unsigned DstReg;
 114
 115           if (Chan < 2)
 116             DstReg = MI.getOperand(Chan).getReg();
 117           else
 118             DstReg = Chan == 2 ? AMDGPU::T0_Z : AMDGPU::T0_W;
 119
 120           BMI = TII->buildDefaultInstruction(MBB, I, AMDGPU::INTERP_XY,
 121               DstReg, MI.getOperand(3 + (Chan % 2)).getReg(), PReg);
 122
 123           if (Chan > 0) {
 124             BMI->bundleWithPred();
 125           }
 126           if (Chan >= 2)
 127             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_MASK);
 128           if (Chan != 3)
 129             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_NOT_LAST);
 130         }
 131
 132         MI.eraseFromParent();
 133         continue;
 134         }
 135
 136       case AMDGPU::INTERP_PAIR_ZW: {
 137         MachineInstr *BMI;
 138         unsigned PReg = AMDGPU::R600_ArrayBaseRegClass.getRegister(
 139                 MI.getOperand(2).getImm());
 140
 141         for (unsigned Chan = 0; Chan < 4; ++Chan) {
 142           unsigned DstReg;
 143
 144           if (Chan < 2)
 145             DstReg = Chan == 0 ? AMDGPU::T0_X : AMDGPU::T0_Y;
 146           else
 147             DstReg = MI.getOperand(Chan-2).getReg();
 148
 149           BMI = TII->buildDefaultInstruction(MBB, I, AMDGPU::INTERP_ZW,
 150               DstReg, MI.getOperand(3 + (Chan % 2)).getReg(), PReg);
 151
 152           if (Chan > 0) {
 153             BMI->bundleWithPred();
 154           }
 155           if (Chan < 2)
 156             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_MASK);
 157           if (Chan != 3)
 158             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_NOT_LAST);
 159         }
 160
 161         MI.eraseFromParent();
 162         continue;
 163         }
 164
 165       case AMDGPU::INTERP_VEC_LOAD: {
 166         const R600RegisterInfo &TRI = TII->getRegisterInfo();
 167         MachineInstr *BMI;
 168         unsigned PReg = AMDGPU::R600_ArrayBaseRegClass.getRegister(
 169                 MI.getOperand(1).getImm());
 170         unsigned DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
 171
 172         for (unsigned Chan = 0; Chan < 4; ++Chan) {
 173           BMI = TII->buildDefaultInstruction(MBB, I, AMDGPU::INTERP_LOAD_P0,
 174               TRI.getSubReg(DstReg, TRI.getSubRegFromChannel(Chan)), PReg);
 175           if (Chan > 0) {
 176             BMI->bundleWithPred();
 177           }
 178           if (Chan != 3)
 179             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_NOT_LAST);
 180         }
 181
 182         MI.eraseFromParent();
 183         continue;
 184         }
 185       case AMDGPU::DOT_4: {
 186
 187         const R600RegisterInfo &TRI = TII->getRegisterInfo();
 188
 189         unsigned DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
 190         unsigned DstBase = TRI.getEncodingValue(DstReg) & HW_REG_MASK;
 191
 192         for (unsigned Chan = 0; Chan < 4; ++Chan) {
 193           bool Mask = (Chan != TRI.getHWRegChan(DstReg));
 194           unsigned SubDstReg =
 195               AMDGPU::R600_TReg32RegClass.getRegister((DstBase * 4) + Chan);
 196           MachineInstr *BMI =
 197               TII->buildSlotOfVectorInstruction(MBB, &MI, Chan, SubDstReg);
 198           if (Chan > 0) {
 199             BMI->bundleWithPred();
 200           }
 201           if (Mask) {
 202             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_MASK);
 203           }
 204           if (Chan != 3)
 205             TII->addFlag(BMI, 0, MO_FLAG_NOT_LAST);
 206           unsigned Opcode = BMI->getOpcode();
 207           // While not strictly necessary from hw point of view, we force
 208           // all src operands of a dot4 inst to belong to the same slot.
 209           unsigned Src0 = BMI->getOperand(
 210               TII->getOperandIdx(Opcode, R600Operands::SRC0))
 211               .getReg();
 212           unsigned Src1 = BMI->getOperand(
 213               TII->getOperandIdx(Opcode, R600Operands::SRC1))
 214               .getReg();
 215           assert(TRI.getHWRegChan(Src0) == TRI.getHWRegChan(Src1));
 216         }
 217         MI.eraseFromParent();
 218         continue;
 219       }
 220       }
 221
 222       bool IsReduction = TII->isReductionOp(MI.getOpcode());
 223       bool IsVector = TII->isVector(MI);
 224       bool IsCube = TII->isCubeOp(MI.getOpcode());
 225       if (!IsReduction && !IsVector && !IsCube) {
 226         continue;
 227       }
 228
 229       // Expand the instruction
 230       //
 231       // Reduction instructions:
 232       // T0_X = DP4 T1_XYZW, T2_XYZW
 233       // becomes:
 234       // TO_X = DP4 T1_X, T2_X
 235       // TO_Y (write masked) = DP4 T1_Y, T2_Y
 236       // TO_Z (write masked) = DP4 T1_Z, T2_Z
 237       // TO_W (write masked) = DP4 T1_W, T2_W
 238       //
 239       // Vector instructions:
 240       // T0_X = MULLO_INT T1_X, T2_X
 241       // becomes:
 242       // T0_X = MULLO_INT T1_X, T2_X
 243       // T0_Y (write masked) = MULLO_INT T1_X, T2_X
 244       // T0_Z (write masked) = MULLO_INT T1_X, T2_X
 245       // T0_W (write masked) = MULLO_INT T1_X, T2_X
 246       //
 247       // Cube instructions:
 248       // T0_XYZW = CUBE T1_XYZW
 249       // becomes:
 250       // TO_X = CUBE T1_Z, T1_Y
 251       // T0_Y = CUBE T1_Z, T1_X
 252       // T0_Z = CUBE T1_X, T1_Z
 253       // T0_W = CUBE T1_Y, T1_Z
 254       for (unsigned Chan = 0; Chan < 4; Chan++) {
 255         unsigned DstReg = MI.getOperand(
 256                             TII->getOperandIdx(MI, R600Operands::DST)).getReg();
 257         unsigned Src0 = MI.getOperand(
 258                            TII->getOperandIdx(MI, R600Operands::SRC0)).getReg();
 259         unsigned Src1 = 0;
 260
 261         // Determine the correct source registers
 262         if (!IsCube) {
 263           int Src1Idx = TII->getOperandIdx(MI, R600Operands::SRC1);
 264           if (Src1Idx != -1) {
 265             Src1 = MI.getOperand(Src1Idx).getReg();
 266           }
 267         }
 268         if (IsReduction) {
 269           unsigned SubRegIndex = TRI.getSubRegFromChannel(Chan);
 270           Src0 = TRI.getSubReg(Src0, SubRegIndex);
 271           Src1 = TRI.getSubReg(Src1, SubRegIndex);
 272         } else if (IsCube) {
 273           static const int CubeSrcSwz[] = {2, 2, 0, 1};
 274           unsigned SubRegIndex0 = TRI.getSubRegFromChannel(CubeSrcSwz[Chan]);
 275           unsigned SubRegIndex1 = TRI.getSubRegFromChannel(CubeSrcSwz[3 - Chan]);
 276           Src1 = TRI.getSubReg(Src0, SubRegIndex1);
 277           Src0 = TRI.getSubReg(Src0, SubRegIndex0);
 278         }
 279
 280         // Determine the correct destination registers;
 281         bool Mask = false;
 282         bool NotLast = true;
 283         if (IsCube) {
 284           unsigned SubRegIndex = TRI.getSubRegFromChannel(Chan);
 285           DstReg = TRI.getSubReg(DstReg, SubRegIndex);
 286         } else {
 287           // Mask the write if the original instruction does not write to
 288           // the current Channel.
 289           Mask = (Chan != TRI.getHWRegChan(DstReg));
 290           unsigned DstBase = TRI.getEncodingValue(DstReg) & HW_REG_MASK;
 291           DstReg = AMDGPU::R600_TReg32RegClass.getRegister((DstBase * 4) + Chan);
 292         }
 293
 294         // Set the IsLast bit
 295         NotLast = (Chan != 3 );
 296
 297         // Add the new instruction
 298         unsigned Opcode = MI.getOpcode();
 299         switch (Opcode) {
 300         case AMDGPU::CUBE_r600_pseudo:
 301           Opcode = AMDGPU::CUBE_r600_real;
 302           break;
 303         case AMDGPU::CUBE_eg_pseudo:
 304           Opcode = AMDGPU::CUBE_eg_real;
 305           break;
 306         default:
 307           break;
 308         }
 309
 310         MachineInstr *NewMI =
 311           TII->buildDefaultInstruction(MBB, I, Opcode, DstReg, Src0, Src1);
 312
 313         if (Chan != 0)
 314           NewMI->bundleWithPred();
 315         if (Mask) {
 316           TII->addFlag(NewMI, 0, MO_FLAG_MASK);
 317         }
 318         if (NotLast) {
 319           TII->addFlag(NewMI, 0, MO_FLAG_NOT_LAST);
 320         }
 321       }
 322       MI.eraseFromParent();
 323     }
 324   }
 325   return false;
 326 }