R600/SI: swap operands if it helps folding
[oota-llvm.git] / lib / Target / R600 / SIISelLowering.cpp
1 //===-- SIISelLowering.cpp - SI 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 /// \file
11 /// \brief Custom DAG lowering for SI
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "SIISelLowering.h"
16 #include "AMDIL.h"
17 #include "AMDILIntrinsicInfo.h"
18 #include "SIInstrInfo.h"
19 #include "SIMachineFunctionInfo.h"
20 #include "SIRegisterInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
23 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
24
25 using namespace llvm;
26
27 SITargetLowering::SITargetLowering(TargetMachine &TM) :
28     AMDGPUTargetLowering(TM),
29     TII(static_cast<const SIInstrInfo*>(TM.getInstrInfo())),
30     TRI(TM.getRegisterInfo()) {
31   addRegisterClass(MVT::v4f32, &AMDGPU::VReg_128RegClass);
32   addRegisterClass(MVT::f32, &AMDGPU::VReg_32RegClass);
33   addRegisterClass(MVT::i32, &AMDGPU::VReg_32RegClass);
34   addRegisterClass(MVT::i64, &AMDGPU::SReg_64RegClass);
35   addRegisterClass(MVT::i1, &AMDGPU::SReg_64RegClass);
36
37   addRegisterClass(MVT::v1i32, &AMDGPU::VReg_32RegClass);
38   addRegisterClass(MVT::v2i32, &AMDGPU::VReg_64RegClass);
39   addRegisterClass(MVT::v4i32, &AMDGPU::VReg_128RegClass);
40   addRegisterClass(MVT::v8i32, &AMDGPU::VReg_256RegClass);
41   addRegisterClass(MVT::v16i32, &AMDGPU::VReg_512RegClass);
42
43   computeRegisterProperties();
44
45   setOperationAction(ISD::ADD, MVT::i64, Legal);
46   setOperationAction(ISD::ADD, MVT::i32, Legal);
47
48   setOperationAction(ISD::INTRINSIC_WO_CHAIN, MVT::Other, Custom);
49
50   // We need to custom lower loads from the USER_SGPR address space, so we can
51   // add the SGPRs as livein registers.
52   setOperationAction(ISD::LOAD, MVT::i32, Custom);
53   setOperationAction(ISD::LOAD, MVT::i64, Custom);
54
55   setOperationAction(ISD::SELECT_CC, MVT::f32, Custom);
56   setOperationAction(ISD::SELECT_CC, MVT::i32, Custom);
57
58   setOperationAction(ISD::SELECT_CC, MVT::Other, Expand);
59   setTargetDAGCombine(ISD::SELECT_CC);
60
61   setTargetDAGCombine(ISD::SETCC);
62 }
63
64 MachineBasicBlock * SITargetLowering::EmitInstrWithCustomInserter(
65     MachineInstr * MI, MachineBasicBlock * BB) const {
66   MachineRegisterInfo & MRI = BB->getParent()->getRegInfo();
67   MachineBasicBlock::iterator I = MI;
68
69   switch (MI->getOpcode()) {
70   default:
71     return AMDGPUTargetLowering::EmitInstrWithCustomInserter(MI, BB);
72   case AMDGPU::BRANCH: return BB;
73   case AMDGPU::SHADER_TYPE:
74     BB->getParent()->getInfo<SIMachineFunctionInfo>()->ShaderType =
75                                         MI->getOperand(0).getImm();
76     MI->eraseFromParent();
77     break;
78
79   case AMDGPU::SI_INTERP:
80     LowerSI_INTERP(MI, *BB, I, MRI);
81     break;
82   case AMDGPU::SI_WQM:
83     LowerSI_WQM(MI, *BB, I, MRI);
84     break;
85   }
86   return BB;
87 }
88
89 void SITargetLowering::LowerSI_WQM(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock &BB,
90     MachineBasicBlock::iterator I, MachineRegisterInfo & MRI) const {
91   BuildMI(BB, I, BB.findDebugLoc(I), TII->get(AMDGPU::S_WQM_B64), AMDGPU::EXEC)
92           .addReg(AMDGPU::EXEC);
93
94   MI->eraseFromParent();
95 }
96
97 void SITargetLowering::LowerSI_INTERP(MachineInstr *MI, MachineBasicBlock &BB,
98     MachineBasicBlock::iterator I, MachineRegisterInfo & MRI) const {
99   unsigned tmp = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VReg_32RegClass);
100   unsigned M0 = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::M0RegRegClass);
101   MachineOperand dst = MI->getOperand(0);
102   MachineOperand iReg = MI->getOperand(1);
103   MachineOperand jReg = MI->getOperand(2);
104   MachineOperand attr_chan = MI->getOperand(3);
105   MachineOperand attr = MI->getOperand(4);
106   MachineOperand params = MI->getOperand(5);
107
108   BuildMI(BB, I, BB.findDebugLoc(I), TII->get(AMDGPU::S_MOV_B32), M0)
109           .addOperand(params);
110
111   BuildMI(BB, I, BB.findDebugLoc(I), TII->get(AMDGPU::V_INTERP_P1_F32), tmp)
112           .addOperand(iReg)
113           .addOperand(attr_chan)
114           .addOperand(attr)
115           .addReg(M0);
116
117   BuildMI(BB, I, BB.findDebugLoc(I), TII->get(AMDGPU::V_INTERP_P2_F32))
118           .addOperand(dst)
119           .addReg(tmp)
120           .addOperand(jReg)
121           .addOperand(attr_chan)
122           .addOperand(attr)
123           .addReg(M0);
124
125   MI->eraseFromParent();
126 }
127
128 EVT SITargetLowering::getSetCCResultType(EVT VT) const {
129   return MVT::i1;
130 }
131
132 //===----------------------------------------------------------------------===//
133 // Custom DAG Lowering Operations
134 //===----------------------------------------------------------------------===//
135
136 SDValue SITargetLowering::LowerOperation(SDValue Op, SelectionDAG &DAG) const {
137   switch (Op.getOpcode()) {
138   default: return AMDGPUTargetLowering::LowerOperation(Op, DAG);
139   case ISD::BRCOND: return LowerBRCOND(Op, DAG);
140   case ISD::LOAD: return LowerLOAD(Op, DAG);
141   case ISD::SELECT_CC: return LowerSELECT_CC(Op, DAG);
142   case ISD::INTRINSIC_WO_CHAIN: {
143     unsigned IntrinsicID =
144                          cast<ConstantSDNode>(Op.getOperand(0))->getZExtValue();
145     EVT VT = Op.getValueType();
146     switch (IntrinsicID) {
147     case AMDGPUIntrinsic::SI_vs_load_buffer_index:
148       return CreateLiveInRegister(DAG, &AMDGPU::VReg_32RegClass,
149                                   AMDGPU::VGPR0, VT);
150     default: return AMDGPUTargetLowering::LowerOperation(Op, DAG);
151     }
152     break;
153   }
154   }
155   return SDValue();
156 }
157
158 /// \brief Helper function for LowerBRCOND
159 static SDNode *findUser(SDValue Value, unsigned Opcode) {
160
161   SDNode *Parent = Value.getNode();
162   for (SDNode::use_iterator I = Parent->use_begin(), E = Parent->use_end();
163        I != E; ++I) {
164
165     if (I.getUse().get() != Value)
166       continue;
167
168     if (I->getOpcode() == Opcode)
169       return *I;
170   }
171   return 0;
172 }
173
174 /// This transforms the control flow intrinsics to get the branch destination as
175 /// last parameter, also switches branch target with BR if the need arise
176 SDValue SITargetLowering::LowerBRCOND(SDValue BRCOND,
177                                       SelectionDAG &DAG) const {
178
179   DebugLoc DL = BRCOND.getDebugLoc();
180
181   SDNode *Intr = BRCOND.getOperand(1).getNode();
182   SDValue Target = BRCOND.getOperand(2);
183   SDNode *BR = 0;
184
185   if (Intr->getOpcode() == ISD::SETCC) {
186     // As long as we negate the condition everything is fine
187     SDNode *SetCC = Intr;
188     assert(SetCC->getConstantOperandVal(1) == 1);
189     assert(cast<CondCodeSDNode>(SetCC->getOperand(2).getNode())->get() ==
190            ISD::SETNE);
191     Intr = SetCC->getOperand(0).getNode();
192
193   } else {
194     // Get the target from BR if we don't negate the condition
195     BR = findUser(BRCOND, ISD::BR);
196     Target = BR->getOperand(1);
197   }
198
199   assert(Intr->getOpcode() == ISD::INTRINSIC_W_CHAIN);
200
201   // Build the result and
202   SmallVector<EVT, 4> Res;
203   for (unsigned i = 1, e = Intr->getNumValues(); i != e; ++i)
204     Res.push_back(Intr->getValueType(i));
205
206   // operands of the new intrinsic call
207   SmallVector<SDValue, 4> Ops;
208   Ops.push_back(BRCOND.getOperand(0));
209   for (unsigned i = 1, e = Intr->getNumOperands(); i != e; ++i)
210     Ops.push_back(Intr->getOperand(i));
211   Ops.push_back(Target);
212
213   // build the new intrinsic call
214   SDNode *Result = DAG.getNode(
215     Res.size() > 1 ? ISD::INTRINSIC_W_CHAIN : ISD::INTRINSIC_VOID, DL,
216     DAG.getVTList(Res.data(), Res.size()), Ops.data(), Ops.size()).getNode();
217
218   if (BR) {
219     // Give the branch instruction our target
220     SDValue Ops[] = {
221       BR->getOperand(0),
222       BRCOND.getOperand(2)
223     };
224     DAG.MorphNodeTo(BR, ISD::BR, BR->getVTList(), Ops, 2);
225   }
226
227   SDValue Chain = SDValue(Result, Result->getNumValues() - 1);
228
229   // Copy the intrinsic results to registers
230   for (unsigned i = 1, e = Intr->getNumValues() - 1; i != e; ++i) {
231     SDNode *CopyToReg = findUser(SDValue(Intr, i), ISD::CopyToReg);
232     if (!CopyToReg)
233       continue;
234
235     Chain = DAG.getCopyToReg(
236       Chain, DL,
237       CopyToReg->getOperand(1),
238       SDValue(Result, i - 1),
239       SDValue());
240
241     DAG.ReplaceAllUsesWith(SDValue(CopyToReg, 0), CopyToReg->getOperand(0));
242   }
243
244   // Remove the old intrinsic from the chain
245   DAG.ReplaceAllUsesOfValueWith(
246     SDValue(Intr, Intr->getNumValues() - 1),
247     Intr->getOperand(0));
248
249   return Chain;
250 }
251
252 SDValue SITargetLowering::LowerLOAD(SDValue Op, SelectionDAG &DAG) const {
253   EVT VT = Op.getValueType();
254   LoadSDNode *Ptr = dyn_cast<LoadSDNode>(Op);
255
256   assert(Ptr);
257
258   unsigned AddrSpace = Ptr->getPointerInfo().getAddrSpace();
259
260   // We only need to lower USER_SGPR address space loads
261   if (AddrSpace != AMDGPUAS::USER_SGPR_ADDRESS) {
262     return SDValue();
263   }
264
265   // Loads from the USER_SGPR address space can only have constant value
266   // pointers.
267   ConstantSDNode *BasePtr = dyn_cast<ConstantSDNode>(Ptr->getBasePtr());
268   assert(BasePtr);
269
270   unsigned TypeDwordWidth = VT.getSizeInBits() / 32;
271   const TargetRegisterClass * dstClass;
272   switch (TypeDwordWidth) {
273     default:
274       assert(!"USER_SGPR value size not implemented");
275       return SDValue();
276     case 1:
277       dstClass = &AMDGPU::SReg_32RegClass;
278       break;
279     case 2:
280       dstClass = &AMDGPU::SReg_64RegClass;
281       break;
282   }
283   uint64_t Index = BasePtr->getZExtValue();
284   assert(Index % TypeDwordWidth == 0 && "USER_SGPR not properly aligned");
285   unsigned SGPRIndex = Index / TypeDwordWidth;
286   unsigned Reg = dstClass->getRegister(SGPRIndex);
287
288   DAG.ReplaceAllUsesOfValueWith(Op, CreateLiveInRegister(DAG, dstClass, Reg,
289                                                          VT));
290   return SDValue();
291 }
292
293 SDValue SITargetLowering::LowerSELECT_CC(SDValue Op, SelectionDAG &DAG) const {
294   SDValue LHS = Op.getOperand(0);
295   SDValue RHS = Op.getOperand(1);
296   SDValue True = Op.getOperand(2);
297   SDValue False = Op.getOperand(3);
298   SDValue CC = Op.getOperand(4);
299   EVT VT = Op.getValueType();
300   DebugLoc DL = Op.getDebugLoc();
301
302   // Possible Min/Max pattern
303   SDValue MinMax = LowerMinMax(Op, DAG);
304   if (MinMax.getNode()) {
305     return MinMax;
306   }
307
308   SDValue Cond = DAG.getNode(ISD::SETCC, DL, MVT::i1, LHS, RHS, CC);
309   return DAG.getNode(ISD::SELECT, DL, VT, Cond, True, False);
310 }
311
312 //===----------------------------------------------------------------------===//
313 // Custom DAG optimizations
314 //===----------------------------------------------------------------------===//
315
316 SDValue SITargetLowering::PerformDAGCombine(SDNode *N,
317                                             DAGCombinerInfo &DCI) const {
318   SelectionDAG &DAG = DCI.DAG;
319   DebugLoc DL = N->getDebugLoc();
320   EVT VT = N->getValueType(0);
321
322   switch (N->getOpcode()) {
323     default: break;
324     case ISD::SELECT_CC: {
325       N->dump();
326       ConstantSDNode *True, *False;
327       // i1 selectcc(l, r, -1, 0, cc) -> i1 setcc(l, r, cc)
328       if ((True = dyn_cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(2)))
329           && (False = dyn_cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(3)))
330           && True->isAllOnesValue()
331           && False->isNullValue()
332           && VT == MVT::i1) {
333         return DAG.getNode(ISD::SETCC, DL, VT, N->getOperand(0),
334                            N->getOperand(1), N->getOperand(4));
335
336       }
337       break;
338     }
339     case ISD::SETCC: {
340       SDValue Arg0 = N->getOperand(0);
341       SDValue Arg1 = N->getOperand(1);
342       SDValue CC = N->getOperand(2);
343       ConstantSDNode * C = NULL;
344       ISD::CondCode CCOp = dyn_cast<CondCodeSDNode>(CC)->get();
345
346       // i1 setcc (sext(i1), 0, setne) -> i1 setcc(i1, 0, setne)
347       if (VT == MVT::i1
348           && Arg0.getOpcode() == ISD::SIGN_EXTEND
349           && Arg0.getOperand(0).getValueType() == MVT::i1
350           && (C = dyn_cast<ConstantSDNode>(Arg1))
351           && C->isNullValue()
352           && CCOp == ISD::SETNE) {
353         return SimplifySetCC(VT, Arg0.getOperand(0),
354                              DAG.getConstant(0, MVT::i1), CCOp, true, DCI, DL);
355       }
356       break;
357     }
358   }
359   return SDValue();
360 }
361
362 /// \brief Test if RegClass is one of the VSrc classes 
363 static bool isVSrc(unsigned RegClass) {
364   return AMDGPU::VSrc_32RegClassID == RegClass ||
365          AMDGPU::VSrc_64RegClassID == RegClass;
366 }
367
368 /// \brief Test if RegClass is one of the SSrc classes 
369 static bool isSSrc(unsigned RegClass) {
370   return AMDGPU::SSrc_32RegClassID == RegClass ||
371          AMDGPU::SSrc_64RegClassID == RegClass;
372 }
373
374 /// \brief Analyze the possible immediate value Op
375 ///
376 /// Returns -1 if it isn't an immediate, 0 if it's and inline immediate
377 /// and the immediate value if it's a literal immediate
378 int32_t SITargetLowering::analyzeImmediate(const SDNode *N) const {
379
380   union {
381     int32_t I;
382     float F;
383   } Imm;
384
385   if (const ConstantSDNode *Node = dyn_cast<ConstantSDNode>(N))
386     Imm.I = Node->getSExtValue();
387   else if (const ConstantFPSDNode *Node = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N))
388     Imm.F = Node->getValueAPF().convertToFloat();
389   else
390     return -1; // It isn't an immediate
391
392   if ((Imm.I >= -16 && Imm.I <= 64) ||
393       Imm.F == 0.5f || Imm.F == -0.5f ||
394       Imm.F == 1.0f || Imm.F == -1.0f ||
395       Imm.F == 2.0f || Imm.F == -2.0f ||
396       Imm.F == 4.0f || Imm.F == -4.0f)
397     return 0; // It's an inline immediate
398
399   return Imm.I; // It's a literal immediate
400 }
401
402 /// \brief Try to fold an immediate directly into an instruction
403 bool SITargetLowering::foldImm(SDValue &Operand, int32_t &Immediate,
404                                bool &ScalarSlotUsed) const {
405
406   MachineSDNode *Mov = dyn_cast<MachineSDNode>(Operand);
407   if (Mov == 0 || !TII->isMov(Mov->getMachineOpcode()))
408     return false;
409
410   const SDValue &Op = Mov->getOperand(0);
411   int32_t Value = analyzeImmediate(Op.getNode());
412   if (Value == -1) {
413     // Not an immediate at all
414     return false;
415
416   } else if (Value == 0) {
417     // Inline immediates can always be fold
418     Operand = Op;
419     return true;
420
421   } else if (Value == Immediate) {
422     // Already fold literal immediate
423     Operand = Op;
424     return true;
425
426   } else if (!ScalarSlotUsed && !Immediate) {
427     // Fold this literal immediate
428     ScalarSlotUsed = true;
429     Immediate = Value;
430     Operand = Op;
431     return true;
432
433   }
434
435   return false;
436 }
437
438 /// \brief Does "Op" fit into register class "RegClass" ?
439 bool SITargetLowering::fitsRegClass(SelectionDAG &DAG, SDValue &Op,
440                                     unsigned RegClass) const {
441
442   MachineRegisterInfo &MRI = DAG.getMachineFunction().getRegInfo(); 
443   SDNode *Node = Op.getNode();
444
445   int OpClass;
446   if (MachineSDNode *MN = dyn_cast<MachineSDNode>(Node)) {
447     const MCInstrDesc &Desc = TII->get(MN->getMachineOpcode());
448     OpClass = Desc.OpInfo[Op.getResNo()].RegClass;
449
450   } else if (Node->getOpcode() == ISD::CopyFromReg) {
451     RegisterSDNode *Reg = cast<RegisterSDNode>(Node->getOperand(1).getNode());
452     OpClass = MRI.getRegClass(Reg->getReg())->getID();
453
454   } else
455     return false;
456
457   if (OpClass == -1)
458     return false;
459
460   return TRI->getRegClass(RegClass)->hasSubClassEq(TRI->getRegClass(OpClass));
461 }
462
463 /// \brief Make sure that we don't exeed the number of allowed scalars
464 void SITargetLowering::ensureSRegLimit(SelectionDAG &DAG, SDValue &Operand,
465                                        unsigned RegClass,
466                                        bool &ScalarSlotUsed) const {
467
468   // First map the operands register class to a destination class
469   if (RegClass == AMDGPU::VSrc_32RegClassID)
470     RegClass = AMDGPU::VReg_32RegClassID;
471   else if (RegClass == AMDGPU::VSrc_64RegClassID)
472     RegClass = AMDGPU::VReg_64RegClassID;
473   else
474     return;
475
476   // Nothing todo if they fit naturaly
477   if (fitsRegClass(DAG, Operand, RegClass))
478     return;
479
480   // If the scalar slot isn't used yet use it now
481   if (!ScalarSlotUsed) {
482     ScalarSlotUsed = true;
483     return;
484   }
485
486   // This is a conservative aproach, it is possible that we can't determine
487   // the correct register class and copy too often, but better save than sorry.
488   SDValue RC = DAG.getTargetConstant(RegClass, MVT::i32);
489   SDNode *Node = DAG.getMachineNode(TargetOpcode::COPY_TO_REGCLASS, DebugLoc(),
490                                     Operand.getValueType(), Operand, RC);
491   Operand = SDValue(Node, 0);
492 }
493
494 SDNode *SITargetLowering::PostISelFolding(MachineSDNode *Node,
495                                           SelectionDAG &DAG) const {
496
497   // Original encoding (either e32 or e64)
498   int Opcode = Node->getMachineOpcode();
499   const MCInstrDesc *Desc = &TII->get(Opcode);
500
501   unsigned NumDefs = Desc->getNumDefs();
502   unsigned NumOps = Desc->getNumOperands();
503
504   int32_t Immediate = Desc->getSize() == 4 ? 0 : -1;
505   bool HaveVSrc = false, HaveSSrc = false;
506
507   // First figure out what we alread have in this instruction
508   for (unsigned i = 0, e = Node->getNumOperands(), Op = NumDefs;
509        i != e && Op < NumOps; ++i, ++Op) {
510
511     unsigned RegClass = Desc->OpInfo[Op].RegClass;
512     if (isVSrc(RegClass))
513       HaveVSrc = true;
514     else if (isSSrc(RegClass))
515       HaveSSrc = true;
516     else
517       continue;
518
519     int32_t Imm = analyzeImmediate(Node->getOperand(i).getNode());
520     if (Imm != -1 && Imm != 0) {
521       // Literal immediate
522       Immediate = Imm;
523     }
524   }
525
526   // If we neither have VSrc nor SSrc it makes no sense to continue
527   if (!HaveVSrc && !HaveSSrc)
528     return Node;
529
530   // No scalar allowed when we have both VSrc and SSrc
531   bool ScalarSlotUsed = HaveVSrc && HaveSSrc;
532
533   // Second go over the operands and try to fold them
534   std::vector<SDValue> Ops;
535   for (unsigned i = 0, e = Node->getNumOperands(), Op = NumDefs;
536        i != e && Op < NumOps; ++i, ++Op) {
537
538     const SDValue &Operand = Node->getOperand(i);
539     Ops.push_back(Operand);
540
541     // Already folded immediate ?
542     if (isa<ConstantSDNode>(Operand.getNode()) ||
543         isa<ConstantFPSDNode>(Operand.getNode()))
544       continue;
545
546     // Is this a VSrc or SSrc operand ?
547     unsigned RegClass = Desc->OpInfo[Op].RegClass;
548     if (!isVSrc(RegClass) && !isSSrc(RegClass)) {
549
550       if (i == 1 && Desc->isCommutable() &&
551           fitsRegClass(DAG, Ops[0], RegClass) &&
552           foldImm(Ops[1], Immediate, ScalarSlotUsed)) {
553
554         assert(isVSrc(Desc->OpInfo[NumDefs].RegClass) ||
555                isSSrc(Desc->OpInfo[NumDefs].RegClass));
556
557         // Swap commutable operands
558         SDValue Tmp = Ops[1];
559         Ops[1] = Ops[0];
560         Ops[0] = Tmp;
561       }
562       continue;
563     }
564
565     // Try to fold the immediates
566     if (!foldImm(Ops[i], Immediate, ScalarSlotUsed)) {
567       // Folding didn't worked, make sure we don't hit the SReg limit
568       ensureSRegLimit(DAG, Ops[i], RegClass, ScalarSlotUsed);
569     }
570   }
571
572   // Add optional chain and glue
573   for (unsigned i = NumOps - NumDefs, e = Node->getNumOperands(); i < e; ++i)
574     Ops.push_back(Node->getOperand(i));
575
576   // Update the instruction parameters
577   return DAG.UpdateNodeOperands(Node, Ops.data(), Ops.size());
578 }