lib/Target/SparcV9/SparcV9InstrInfo.cpp

   1 //***************************************************************************
   2 // File:
   3 //      SparcInstrInfo.cpp
   4 //
   5 // Purpose:
   6 //
   7 // History:
   8 //      10/15/01         -  Vikram Adve  -  Created
   9 //**************************************************************************/
  10
  11
  12 #include "SparcInternals.h"
  13 #include "SparcInstrSelectionSupport.h"
  14 #include "llvm/Target/Sparc.h"
  15 #include "llvm/CodeGen/InstrSelection.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/InstrSelectionSupport.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeForMethod.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeForInstruction.h"
  19 #include "llvm/Function.h"
  20 #include "llvm/BasicBlock.h"
  21 #include "llvm/Instruction.h"
  22 #include "llvm/Constants.h"
  23 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  24 using std::vector;
  25
  26 //************************ Internal Functions ******************************/
  27
  28 static const uint32_t MAXLO   = (1 << 10) - 1; // set bits set by %lo(*)
  29 static const uint32_t MAXSIMM = (1 << 12) - 1; // set bits in simm13 field of OR
  30
  31
  32 // Set a 32-bit unsigned constant in the register `dest'.
  33 //
  34 static inline void
  35 CreateSETUWConst(const TargetMachine& target, uint32_t C,
  36                  Instruction* dest, std::vector<MachineInstr*>& mvec)
  37 {
  38   MachineInstr *miSETHI = NULL, *miOR = NULL;
  39
  40   // In order to get efficient code, we should not generate the SETHI if
  41   // all high bits are 1 (i.e., this is a small signed value that fits in
  42   // the simm13 field of OR).  So we check for and handle that case specially.
  43   // NOTE: The value C = 0x80000000 is bad: sC < 0 *and* -sC < 0.
  44   //       In fact, sC == -sC, so we have to check for this explicitly.
  45   int32_t sC = (int32_t) C;
  46   bool smallSignedValue = sC < 0 && sC != -sC && -sC < (int32_t) MAXSIMM;
  47
  48   // Set the high 22 bits in dest if non-zero and simm13 field of OR not enough
  49   if (!smallSignedValue && (C & ~MAXLO) && C > MAXSIMM)
  50     {
  51       miSETHI = Create2OperandInstr_UImmed(SETHI, C, dest);
  52       miSETHI->setOperandHi32(0);
  53       mvec.push_back(miSETHI);
  54     }
  55
  56   // Set the low 10 or 12 bits in dest.  This is necessary if no SETHI
  57   // was generated, or if the low 10 bits are non-zero.
  58   if (miSETHI==NULL || C & MAXLO)
  59     {
  60       if (miSETHI)
  61         { // unsigned value with high-order bits set using SETHI
  62           miOR = Create3OperandInstr_UImmed(OR, dest, C, dest);
  63           miOR->setOperandLo32(1);
  64         }
  65       else
  66         { // unsigned or small signed value that fits in simm13 field of OR
  67           assert(smallSignedValue || (C & ~MAXSIMM) == 0);
  68           miOR = new MachineInstr(OR);
  69           miOR->SetMachineOperandReg(0, target.getRegInfo().getZeroRegNum());
  70           miOR->SetMachineOperandConst(1, MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,
  71                                        sC);
  72           miOR->SetMachineOperandVal(2,MachineOperand::MO_VirtualRegister,dest);
  73         }
  74       mvec.push_back(miOR);
  75     }
  76
  77   assert((miSETHI || miOR) && "Oops, no code was generated!");
  78 }
  79
  80 // Set a 32-bit constant (given by a symbolic label) in the register `dest'.
  81 // Not needed for SPARC v9 but useful to make the two SETX functions similar
  82 static inline void
  83 CreateSETUWLabel(const TargetMachine& target, Value* val,
  84                  Instruction* dest, std::vector<MachineInstr*>& mvec)
  85 {
  86   MachineInstr* MI;
  87
  88   // Set the high 22 bits in dest
  89   MI = Create2OperandInstr(SETHI, val, dest);
  90   MI->setOperandHi32(0);
  91   mvec.push_back(MI);
  92
  93   // Set the low 10 bits in dest
  94   MI = Create3OperandInstr(OR, dest, val, dest);
  95   MI->setOperandLo32(1);
  96   mvec.push_back(MI);
  97 }
  98
  99
 100 // Set a 32-bit signed constant in the register `dest',
 101 // with sign-extension to 64 bits.
 102 static inline void
 103 CreateSETSWConst(const TargetMachine& target, int32_t C,
 104                  Instruction* dest, std::vector<MachineInstr*>& mvec)
 105 {
 106   MachineInstr* MI;
 107
 108   // Set the low 32 bits of dest
 109   CreateSETUWConst(target, (uint32_t) C,  dest, mvec);
 110
 111   // Sign-extend to the high 32 bits if needed
 112   if (C < 0 && (-C) > (int32_t) MAXSIMM)
 113     {
 114       MI = Create3OperandInstr_UImmed(SRA, dest, 0, dest);
 115       mvec.push_back(MI);
 116     }
 117 }
 118
 119
 120 // Set a 64-bit signed or unsigned constant in the register `dest'.
 121 static inline void
 122 CreateSETXConst(const TargetMachine& target, uint64_t C,
 123                 Instruction* tmpReg, Instruction* dest,
 124                 std::vector<MachineInstr*>& mvec)
 125 {
 126   assert(C > (unsigned int) ~0 && "Use SETUW/SETSW for 32-bit values!");
 127
 128   MachineInstr* MI;
 129
 130   // Code to set the upper 32 bits of the value in register `tmpReg'
 131   CreateSETUWConst(target, (C >> 32), tmpReg, mvec);
 132
 133   // Shift tmpReg left by 32 bits
 134   MI = Create3OperandInstr_UImmed(SLLX, tmpReg, 32, tmpReg);
 135   mvec.push_back(MI);
 136
 137   // Code to set the low 32 bits of the value in register `dest'
 138   CreateSETUWConst(target, C, dest, mvec);
 139
 140   // dest = OR(tmpReg, dest)
 141   MI = Create3OperandInstr(OR, dest, tmpReg, dest);
 142   mvec.push_back(MI);
 143 }
 144
 145
 146 // Set a 64-bit constant (given by a symbolic label) in the register `dest'.
 147 static inline void
 148 CreateSETXLabel(const TargetMachine& target,
 149                 Value* val, Instruction* tmpReg, Instruction* dest,
 150                 std::vector<MachineInstr*>& mvec)
 151 {
 152   assert(isa<Constant>(val) || isa<GlobalValue>(val) &&
 153          "I only know about constant values and global addresses");
 154
 155   MachineInstr* MI;
 156
 157   MI = Create2OperandInstr_Addr(SETHI, val, tmpReg);
 158   MI->setOperandHi64(0);
 159   mvec.push_back(MI);
 160
 161   MI = Create3OperandInstr_Addr(OR, tmpReg, val, tmpReg);
 162   MI->setOperandLo64(1);
 163   mvec.push_back(MI);
 164
 165   MI = Create3OperandInstr_UImmed(SLLX, tmpReg, 32, tmpReg);
 166   mvec.push_back(MI);
 167
 168   MI = Create2OperandInstr_Addr(SETHI, val, dest);
 169   MI->setOperandHi32(0);
 170   mvec.push_back(MI);
 171
 172   MI = Create3OperandInstr(OR, dest, tmpReg, dest);
 173   mvec.push_back(MI);
 174
 175   MI = Create3OperandInstr_Addr(OR, dest, val, dest);
 176   MI->setOperandLo32(1);
 177   mvec.push_back(MI);
 178 }
 179
 180
 181 static inline void
 182 CreateIntSetInstruction(const TargetMachine& target,
 183                         int64_t C, Instruction* dest,
 184                         std::vector<MachineInstr*>& mvec,
 185                         MachineCodeForInstruction& mcfi)
 186 {
 187   assert(dest->getType()->isSigned() && "Use CreateUIntSetInstruction()");
 188
 189   uint64_t absC = (C >= 0)? C : -C;
 190   if (absC > (unsigned int) ~0)
 191     { // C does not fit in 32 bits
 192       TmpInstruction* tmpReg = new TmpInstruction(Type::IntTy);
 193       mcfi.addTemp(tmpReg);
 194       CreateSETXConst(target, (uint64_t) C, tmpReg, dest, mvec);
 195     }
 196   else
 197     CreateSETSWConst(target, (int32_t) C, dest, mvec);
 198 }
 199
 200
 201 static inline void
 202 CreateUIntSetInstruction(const TargetMachine& target,
 203                          uint64_t C, Instruction* dest,
 204                          std::vector<MachineInstr*>& mvec,
 205                          MachineCodeForInstruction& mcfi)
 206 {
 207   assert(! dest->getType()->isSigned() && "Use CreateIntSetInstruction()");
 208   MachineInstr* M;
 209
 210   if (C > (unsigned int) ~0)
 211     { // C does not fit in 32 bits
 212       assert(dest->getType() == Type::ULongTy && "Sign extension problems");
 213       TmpInstruction *tmpReg = new TmpInstruction(Type::IntTy);
 214       mcfi.addTemp(tmpReg);
 215       CreateSETXConst(target, C, tmpReg, dest, mvec);
 216     }
 217   else
 218     {
 219 #undef SIGN_EXTEND_FOR_UNSIGNED_DEST
 220 #ifdef SIGN_EXTEND_FOR_UNSIGNED_DEST
 221       // If dest is smaller than the standard integer reg. size
 222       // and the high-order bit of dest will be 1, then we have to
 223       // extend the sign-bit into upper bits of the dest register.
 224       //
 225       unsigned destSize = target.DataLayout.getTypeSize(dest->getType());
 226       if (destSize < target.DataLayout.getIntegerRegize())
 227         {
 228           assert(destSize <= 4 && "Unexpected type size of 5-7 bytes");
 229           uint32_t signBit = C & (1 << (8*destSize-1));
 230           if (signBit)
 231             { // Sign-bit is 1 so convert C to a sign-extended 64-bit value
 232               // and use CreateSETSWConst.  CreateSETSWConst will correctly
 233               // generate efficient code for small signed values.
 234               int32_t simmC = C | ~(signBit-1);
 235               CreateSETSWConst(target, simmC, dest, mvec);
 236               return;
 237             }
 238         }
 239 #endif /*SIGN_EXTEND_FOR_UNSIGNED_DEST*/
 240
 241       CreateSETUWConst(target, C, dest, mvec);
 242     }
 243 }
 244
 245
 246 //************************* External Classes *******************************/
 247
 248 //---------------------------------------------------------------------------
 249 // class UltraSparcInstrInfo
 250 //
 251 // Purpose:
 252 //   Information about individual instructions.
 253 //   Most information is stored in the SparcMachineInstrDesc array above.
 254 //   Other information is computed on demand, and most such functions
 255 //   default to member functions in base class MachineInstrInfo.
 256 //---------------------------------------------------------------------------
 257
 258 /*ctor*/
 259 UltraSparcInstrInfo::UltraSparcInstrInfo(const TargetMachine& tgt)
 260   : MachineInstrInfo(tgt, SparcMachineInstrDesc,
 261                      /*descSize = */ NUM_TOTAL_OPCODES,
 262                      /*numRealOpCodes = */ NUM_REAL_OPCODES)
 263 {
 264 }
 265
 266 //
 267 // Create an instruction sequence to put the constant `val' into
 268 // the virtual register `dest'.  `val' may be a Constant or a
 269 // GlobalValue, viz., the constant address of a global variable or function.
 270 // The generated instructions are returned in `mvec'.
 271 // Any temp. registers (TmpInstruction) created are recorded in mcfi.
 272 // Any stack space required is allocated via MachineCodeForMethod.
 273 //
 274 void
 275 UltraSparcInstrInfo::CreateCodeToLoadConst(const TargetMachine& target,
 276                                            Function* F,
 277                                            Value* val,
 278                                            Instruction* dest,
 279                                            std::vector<MachineInstr*>& mvec,
 280                                        MachineCodeForInstruction& mcfi) const
 281 {
 282   assert(isa<Constant>(val) || isa<GlobalValue>(val) &&
 283          "I only know about constant values and global addresses");
 284
 285   // Use a "set" instruction for known constants or symbolic constants (labels)
 286   // that can go in an integer reg.
 287   // We have to use a "load" instruction for all other constants,
 288   // in particular, floating point constants.
 289   //
 290   const Type* valType = val->getType();
 291
 292   if (isa<GlobalValue>(val) || valType->isIntegral() || valType == Type::BoolTy)
 293     {
 294       if (isa<GlobalValue>(val))
 295         {
 296           TmpInstruction* tmpReg =
 297             new TmpInstruction(PointerType::get(val->getType()), val);
 298           mcfi.addTemp(tmpReg);
 299           CreateSETXLabel(target, val, tmpReg, dest, mvec);
 300         }
 301       else if (! val->getType()->isSigned())
 302         {
 303           uint64_t C = cast<ConstantUInt>(val)->getValue();
 304           CreateUIntSetInstruction(target, C, dest, mvec, mcfi);
 305         }
 306       else
 307         {
 308           bool isValidConstant;
 309           int64_t C = GetConstantValueAsSignedInt(val, isValidConstant);
 310           assert(isValidConstant && "Unrecognized constant");
 311           CreateIntSetInstruction(target, C, dest, mvec, mcfi);
 312         }
 313     }
 314   else
 315     {
 316       // Make an instruction sequence to load the constant, viz:
 317       //            SETX <addr-of-constant>, tmpReg, addrReg
 318       //            LOAD  /*addr*/ addrReg, /*offset*/ 0, dest
 319
 320       // First, create a tmp register to be used by the SETX sequence.
 321       TmpInstruction* tmpReg =
 322         new TmpInstruction(PointerType::get(val->getType()), val);
 323       mcfi.addTemp(tmpReg);
 324
 325       // Create another TmpInstruction for the address register
 326       TmpInstruction* addrReg =
 327             new TmpInstruction(PointerType::get(val->getType()), val);
 328       mcfi.addTemp(addrReg);
 329
 330       // Put the address (a symbolic name) into a register
 331       CreateSETXLabel(target, val, tmpReg, addrReg, mvec);
 332
 333       // Generate the load instruction
 334       int64_t zeroOffset = 0;           // to avoid ambiguity with (Value*) 0
 335       MachineInstr* MI =
 336         Create3OperandInstr_SImmed(ChooseLoadInstruction(val->getType()),
 337                                    addrReg, zeroOffset, dest);
 338       mvec.push_back(MI);
 339
 340       // Make sure constant is emitted to constant pool in assembly code.
 341       MachineCodeForMethod::get(F).addToConstantPool(cast<Constant>(val));
 342     }
 343 }
 344
 345
 346 // Create an instruction sequence to copy an integer value `val'
 347 // to a floating point value `dest' by copying to memory and back.
 348 // val must be an integral type.  dest must be a Float or Double.
 349 // The generated instructions are returned in `mvec'.
 350 // Any temp. registers (TmpInstruction) created are recorded in mcfi.
 351 // Any stack space required is allocated via MachineCodeForMethod.
 352 //
 353 void
 354 UltraSparcInstrInfo::CreateCodeToCopyIntToFloat(const TargetMachine& target,
 355                                         Function* F,
 356                                         Value* val,
 357                                         Instruction* dest,
 358                                         std::vector<MachineInstr*>& mvec,
 359                                         MachineCodeForInstruction& mcfi) const
 360 {
 361   assert((val->getType()->isIntegral() || isa<PointerType>(val->getType()))
 362          && "Source type must be integral");
 363   assert(dest->getType()->isFloatingPoint()
 364          && "Dest type must be float/double");
 365
 366   int offset = MachineCodeForMethod::get(F).allocateLocalVar(target, val);
 367
 368   // Store instruction stores `val' to [%fp+offset].
 369   // The store and load opCodes are based on the value being copied, and
 370   // they use integer and float types that accomodate the
 371   // larger of the source type and the destination type:
 372   // On SparcV9: int for float, long for double.
 373   // Note that the store instruction is the same for signed and unsigned ints.
 374   Type* tmpType = (dest->getType() == Type::FloatTy)? Type::IntTy
 375                                                     : Type::LongTy;
 376   MachineInstr* store = new MachineInstr(ChooseStoreInstruction(tmpType));
 377   store->SetMachineOperandVal(0, MachineOperand::MO_VirtualRegister, val);
 378   store->SetMachineOperandReg(1, target.getRegInfo().getFramePointer());
 379   store->SetMachineOperandConst(2,MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,offset);
 380   mvec.push_back(store);
 381
 382   // Load instruction loads [%fp+offset] to `dest'.
 383   //
 384   MachineInstr* load =new MachineInstr(ChooseLoadInstruction(dest->getType()));
 385   load->SetMachineOperandReg(0, target.getRegInfo().getFramePointer());
 386   load->SetMachineOperandConst(1, MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,offset);
 387   load->SetMachineOperandVal(2, MachineOperand::MO_VirtualRegister, dest);
 388   mvec.push_back(load);
 389 }
 390
 391
 392 // Similarly, create an instruction sequence to copy an FP value
 393 // `val' to an integer value `dest' by copying to memory and back.
 394 // The generated instructions are returned in `mvec'.
 395 // Any temp. registers (TmpInstruction) created are recorded in mcfi.
 396 // Any stack space required is allocated via MachineCodeForMethod.
 397 //
 398 void
 399 UltraSparcInstrInfo::CreateCodeToCopyFloatToInt(const TargetMachine& target,
 400                                         Function* F,
 401                                         Value* val,
 402                                         Instruction* dest,
 403                                         std::vector<MachineInstr*>& mvec,
 404                                         MachineCodeForInstruction& mcfi) const
 405 {
 406   const Type* opTy   = val->getType();
 407   const Type* destTy = dest->getType();
 408
 409   assert(opTy->isFloatingPoint() && "Source type must be float/double");
 410   assert((destTy->isIntegral() || isa<PointerType>(destTy))
 411          && "Dest type must be integral");
 412
 413   int offset = MachineCodeForMethod::get(F).allocateLocalVar(target, val);
 414
 415   // Store instruction stores `val' to [%fp+offset].
 416   // The store opCode is based only the source value being copied.
 417   //
 418   MachineInstr* store=new MachineInstr(ChooseStoreInstruction(val->getType()));
 419   store->SetMachineOperandVal(0, MachineOperand::MO_VirtualRegister, val);
 420   store->SetMachineOperandReg(1, target.getRegInfo().getFramePointer());
 421   store->SetMachineOperandConst(2,MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,offset);
 422   mvec.push_back(store);
 423
 424   // Load instruction loads [%fp+offset] to `dest'.
 425   // The type of the load opCode is the integer type that matches the
 426   // source type in size: (and the dest type in sign):
 427   // On SparcV9: int for float, long for double.
 428   // Note that we *must* use signed loads even for unsigned dest types, to
 429   // ensure that we get the right sign-extension for smaller-than-64-bit
 430   // unsigned dest. types (i.e., UByte, UShort or UInt):
 431   const Type* loadTy = opTy == Type::FloatTy? Type::IntTy : Type::LongTy;
 432   MachineInstr* load = new MachineInstr(ChooseLoadInstruction(loadTy));
 433   load->SetMachineOperandReg(0, target.getRegInfo().getFramePointer());
 434   load->SetMachineOperandConst(1, MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,offset);
 435   load->SetMachineOperandVal(2, MachineOperand::MO_VirtualRegister, dest);
 436   mvec.push_back(load);
 437 }
 438
 439
 440 // Create instruction(s) to copy src to dest, for arbitrary types
 441 // The generated instructions are returned in `mvec'.
 442 // Any temp. registers (TmpInstruction) created are recorded in mcfi.
 443 // Any stack space required is allocated via MachineCodeForMethod.
 444 //
 445 void
 446 UltraSparcInstrInfo::CreateCopyInstructionsByType(const TargetMachine& target,
 447                                                   Function *F,
 448                                                   Value* src,
 449                                                   Instruction* dest,
 450                                                   vector<MachineInstr*>& mvec,
 451                                           MachineCodeForInstruction& mcfi) const
 452 {
 453   bool loadConstantToReg = false;
 454
 455   const Type* resultType = dest->getType();
 456
 457   MachineOpCode opCode = ChooseAddInstructionByType(resultType);
 458   if (opCode == INVALID_OPCODE)
 459     {
 460       assert(0 && "Unsupported result type in CreateCopyInstructionsByType()");
 461       return;
 462     }
 463
 464   // if `src' is a constant that doesn't fit in the immed field or if it is
 465   // a global variable (i.e., a constant address), generate a load
 466   // instruction instead of an add
 467   //
 468   if (isa<Constant>(src))
 469     {
 470       unsigned int machineRegNum;
 471       int64_t immedValue;
 472       MachineOperand::MachineOperandType opType =
 473         ChooseRegOrImmed(src, opCode, target, /*canUseImmed*/ true,
 474                          machineRegNum, immedValue);
 475
 476       if (opType == MachineOperand::MO_VirtualRegister)
 477         loadConstantToReg = true;
 478     }
 479   else if (isa<GlobalValue>(src))
 480     loadConstantToReg = true;
 481
 482   if (loadConstantToReg)
 483     { // `src' is constant and cannot fit in immed field for the ADD
 484       // Insert instructions to "load" the constant into a register
 485       target.getInstrInfo().CreateCodeToLoadConst(target, F, src, dest,
 486                                                   mvec, mcfi);
 487     }
 488   else
 489     { // Create an add-with-0 instruction of the appropriate type.
 490       // Make `src' the second operand, in case it is a constant
 491       // Use (unsigned long) 0 for a NULL pointer value.
 492       //
 493       const Type* zeroValueType =
 494         isa<PointerType>(resultType) ? Type::ULongTy : resultType;
 495       MachineInstr* minstr =
 496         Create3OperandInstr(opCode, Constant::getNullValue(zeroValueType),
 497                             src, dest);
 498       mvec.push_back(minstr);
 499     }
 500 }
 501
 502
 503 // Create instruction sequence to produce a sign-extended register value
 504 // from an arbitrary sized value (sized in bits, not bytes).
 505 // For SPARC v9, we sign-extend the given unsigned operand using SLL; SRA.
 506 // The generated instructions are returned in `mvec'.
 507 // Any temp. registers (TmpInstruction) created are recorded in mcfi.
 508 // Any stack space required is allocated via MachineCodeForMethod.
 509 //
 510 void
 511 UltraSparcInstrInfo::CreateSignExtensionInstructions(
 512                                         const TargetMachine& target,
 513                                         Function* F,
 514                                         Value* unsignedSrcVal,
 515                                         unsigned int srcSizeInBits,
 516                                         Value* dest,
 517                                         vector<MachineInstr*>& mvec,
 518                                         MachineCodeForInstruction& mcfi) const
 519 {
 520   MachineInstr* M;
 521   assert(srcSizeInBits < 64 && "Sign extension unnecessary!");
 522   assert(srcSizeInBits > 0 && srcSizeInBits <= 32
 523     && "Hmmm... 32 < srcSizeInBits < 64 unexpected but could be handled here.");
 524
 525   if (srcSizeInBits < 32)
 526     { // SLL is needed since operand size is < 32 bits.
 527       TmpInstruction *tmpI = new TmpInstruction(dest->getType(),
 528                                                 unsignedSrcVal, dest,"make32");
 529       mcfi.addTemp(tmpI);
 530       M = Create3OperandInstr_UImmed(SLL,unsignedSrcVal,32-srcSizeInBits,tmpI);
 531       mvec.push_back(M);
 532       unsignedSrcVal = tmpI;
 533     }
 534
 535   M = Create3OperandInstr_UImmed(SRA, unsignedSrcVal, 32-srcSizeInBits, dest);
 536   mvec.push_back(M);
 537 }