1a5d9045b05ad2fd04d294889897cf9b3c8f9227
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / README-SSE.txt
1 //===---------------------------------------------------------------------===//
2 // Random ideas for the X86 backend: SSE-specific stuff.
3 //===---------------------------------------------------------------------===//
4
5 - Consider eliminating the unaligned SSE load intrinsics, replacing them with
6   unaligned LLVM load instructions.
7
8 //===---------------------------------------------------------------------===//
9
10 Expand libm rounding functions inline:  Significant speedups possible.
11 http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2006-10/msg00909.html
12
13 //===---------------------------------------------------------------------===//
14
15 When compiled with unsafemath enabled, "main" should enable SSE DAZ mode and
16 other fast SSE modes.
17
18 //===---------------------------------------------------------------------===//
19
20 Think about doing i64 math in SSE regs.
21
22 //===---------------------------------------------------------------------===//
23
24 This testcase should have no SSE instructions in it, and only one load from
25 a constant pool:
26
27 double %test3(bool %B) {
28         %C = select bool %B, double 123.412, double 523.01123123
29         ret double %C
30 }
31
32 Currently, the select is being lowered, which prevents the dag combiner from
33 turning 'select (load CPI1), (load CPI2)' -> 'load (select CPI1, CPI2)'
34
35 The pattern isel got this one right.
36
37 //===---------------------------------------------------------------------===//
38
39 SSE doesn't have [mem] op= reg instructions.  If we have an SSE instruction
40 like this:
41
42   X += y
43
44 and the register allocator decides to spill X, it is cheaper to emit this as:
45
46 Y += [xslot]
47 store Y -> [xslot]
48
49 than as:
50
51 tmp = [xslot]
52 tmp += y
53 store tmp -> [xslot]
54
55 ..and this uses one fewer register (so this should be done at load folding
56 time, not at spiller time).  *Note* however that this can only be done
57 if Y is dead.  Here's a testcase:
58
59 @.str_3 = external global [15 x i8]
60 declare void @printf(i32, ...)
61 define void @main() {
62 build_tree.exit:
63         br label %no_exit.i7
64
65 no_exit.i7:             ; preds = %no_exit.i7, %build_tree.exit
66         %tmp.0.1.0.i9 = phi double [ 0.000000e+00, %build_tree.exit ],
67                                    [ %tmp.34.i18, %no_exit.i7 ]
68         %tmp.0.0.0.i10 = phi double [ 0.000000e+00, %build_tree.exit ],
69                                     [ %tmp.28.i16, %no_exit.i7 ]
70         %tmp.28.i16 = add double %tmp.0.0.0.i10, 0.000000e+00
71         %tmp.34.i18 = add double %tmp.0.1.0.i9, 0.000000e+00
72         br i1 false, label %Compute_Tree.exit23, label %no_exit.i7
73
74 Compute_Tree.exit23:            ; preds = %no_exit.i7
75         tail call void (i32, ...)* @printf( i32 0 )
76         store double %tmp.34.i18, double* null
77         ret void
78 }
79
80 We currently emit:
81
82 .BBmain_1:
83         xorpd %XMM1, %XMM1
84         addsd %XMM0, %XMM1
85 ***     movsd %XMM2, QWORD PTR [%ESP + 8]
86 ***     addsd %XMM2, %XMM1
87 ***     movsd QWORD PTR [%ESP + 8], %XMM2
88         jmp .BBmain_1   # no_exit.i7
89
90 This is a bugpoint reduced testcase, which is why the testcase doesn't make
91 much sense (e.g. its an infinite loop). :)
92
93 //===---------------------------------------------------------------------===//
94
95 SSE should implement 'select_cc' using 'emulated conditional moves' that use
96 pcmp/pand/pandn/por to do a selection instead of a conditional branch:
97
98 double %X(double %Y, double %Z, double %A, double %B) {
99         %C = setlt double %A, %B
100         %z = add double %Z, 0.0    ;; select operand is not a load
101         %D = select bool %C, double %Y, double %z
102         ret double %D
103 }
104
105 We currently emit:
106
107 _X:
108         subl $12, %esp
109         xorpd %xmm0, %xmm0
110         addsd 24(%esp), %xmm0
111         movsd 32(%esp), %xmm1
112         movsd 16(%esp), %xmm2
113         ucomisd 40(%esp), %xmm1
114         jb LBB_X_2
115 LBB_X_1:
116         movsd %xmm0, %xmm2
117 LBB_X_2:
118         movsd %xmm2, (%esp)
119         fldl (%esp)
120         addl $12, %esp
121         ret
122
123 //===---------------------------------------------------------------------===//
124
125 It's not clear whether we should use pxor or xorps / xorpd to clear XMM
126 registers. The choice may depend on subtarget information. We should do some
127 more experiments on different x86 machines.
128
129 //===---------------------------------------------------------------------===//
130
131 Lower memcpy / memset to a series of SSE 128 bit move instructions when it's
132 feasible.
133
134 //===---------------------------------------------------------------------===//
135
136 Codegen:
137   if (copysign(1.0, x) == copysign(1.0, y))
138 into:
139   if (x^y & mask)
140 when using SSE.
141
142 //===---------------------------------------------------------------------===//
143
144 Use movhps to update upper 64-bits of a v4sf value. Also movlps on lower half
145 of a v4sf value.
146
147 //===---------------------------------------------------------------------===//
148
149 Better codegen for vector_shuffles like this { x, 0, 0, 0 } or { x, 0, x, 0}.
150 Perhaps use pxor / xorp* to clear a XMM register first?
151
152 //===---------------------------------------------------------------------===//
153
154 How to decide when to use the "floating point version" of logical ops? Here are
155 some code fragments:
156
157         movaps LCPI5_5, %xmm2
158         divps %xmm1, %xmm2
159         mulps %xmm2, %xmm3
160         mulps 8656(%ecx), %xmm3
161         addps 8672(%ecx), %xmm3
162         andps LCPI5_6, %xmm2
163         andps LCPI5_1, %xmm3
164         por %xmm2, %xmm3
165         movdqa %xmm3, (%edi)
166
167         movaps LCPI5_5, %xmm1
168         divps %xmm0, %xmm1
169         mulps %xmm1, %xmm3
170         mulps 8656(%ecx), %xmm3
171         addps 8672(%ecx), %xmm3
172         andps LCPI5_6, %xmm1
173         andps LCPI5_1, %xmm3
174         orps %xmm1, %xmm3
175         movaps %xmm3, 112(%esp)
176         movaps %xmm3, (%ebx)
177
178 Due to some minor source change, the later case ended up using orps and movaps
179 instead of por and movdqa. Does it matter?
180
181 //===---------------------------------------------------------------------===//
182
183 X86RegisterInfo::copyRegToReg() returns X86::MOVAPSrr for VR128. Is it possible
184 to choose between movaps, movapd, and movdqa based on types of source and
185 destination?
186
187 How about andps, andpd, and pand? Do we really care about the type of the packed
188 elements? If not, why not always use the "ps" variants which are likely to be
189 shorter.
190
191 //===---------------------------------------------------------------------===//
192
193 External test Nurbs exposed some problems. Look for
194 __ZN15Nurbs_SSE_Cubic17TessellateSurfaceE, bb cond_next140. This is what icc
195 emits:
196
197         movaps    (%edx), %xmm2                                 #59.21
198         movaps    (%edx), %xmm5                                 #60.21
199         movaps    (%edx), %xmm4                                 #61.21
200         movaps    (%edx), %xmm3                                 #62.21
201         movl      40(%ecx), %ebp                                #69.49
202         shufps    $0, %xmm2, %xmm5                              #60.21
203         movl      100(%esp), %ebx                               #69.20
204         movl      (%ebx), %edi                                  #69.20
205         imull     %ebp, %edi                                    #69.49
206         addl      (%eax), %edi                                  #70.33
207         shufps    $85, %xmm2, %xmm4                             #61.21
208         shufps    $170, %xmm2, %xmm3                            #62.21
209         shufps    $255, %xmm2, %xmm2                            #63.21
210         lea       (%ebp,%ebp,2), %ebx                           #69.49
211         negl      %ebx                                          #69.49
212         lea       -3(%edi,%ebx), %ebx                           #70.33
213         shll      $4, %ebx                                      #68.37
214         addl      32(%ecx), %ebx                                #68.37
215         testb     $15, %bl                                      #91.13
216         jne       L_B1.24       # Prob 5%                       #91.13
217
218 This is the llvm code after instruction scheduling:
219
220 cond_next140 (0xa910740, LLVM BB @0xa90beb0):
221         %reg1078 = MOV32ri -3
222         %reg1079 = ADD32rm %reg1078, %reg1068, 1, %NOREG, 0
223         %reg1037 = MOV32rm %reg1024, 1, %NOREG, 40
224         %reg1080 = IMUL32rr %reg1079, %reg1037
225         %reg1081 = MOV32rm %reg1058, 1, %NOREG, 0
226         %reg1038 = LEA32r %reg1081, 1, %reg1080, -3
227         %reg1036 = MOV32rm %reg1024, 1, %NOREG, 32
228         %reg1082 = SHL32ri %reg1038, 4
229         %reg1039 = ADD32rr %reg1036, %reg1082
230         %reg1083 = MOVAPSrm %reg1059, 1, %NOREG, 0
231         %reg1034 = SHUFPSrr %reg1083, %reg1083, 170
232         %reg1032 = SHUFPSrr %reg1083, %reg1083, 0
233         %reg1035 = SHUFPSrr %reg1083, %reg1083, 255
234         %reg1033 = SHUFPSrr %reg1083, %reg1083, 85
235         %reg1040 = MOV32rr %reg1039
236         %reg1084 = AND32ri8 %reg1039, 15
237         CMP32ri8 %reg1084, 0
238         JE mbb<cond_next204,0xa914d30>
239
240 Still ok. After register allocation:
241
242 cond_next140 (0xa910740, LLVM BB @0xa90beb0):
243         %EAX = MOV32ri -3
244         %EDX = MOV32rm <fi#3>, 1, %NOREG, 0
245         ADD32rm %EAX<def&use>, %EDX, 1, %NOREG, 0
246         %EDX = MOV32rm <fi#7>, 1, %NOREG, 0
247         %EDX = MOV32rm %EDX, 1, %NOREG, 40
248         IMUL32rr %EAX<def&use>, %EDX
249         %ESI = MOV32rm <fi#5>, 1, %NOREG, 0
250         %ESI = MOV32rm %ESI, 1, %NOREG, 0
251         MOV32mr <fi#4>, 1, %NOREG, 0, %ESI
252         %EAX = LEA32r %ESI, 1, %EAX, -3
253         %ESI = MOV32rm <fi#7>, 1, %NOREG, 0
254         %ESI = MOV32rm %ESI, 1, %NOREG, 32
255         %EDI = MOV32rr %EAX
256         SHL32ri %EDI<def&use>, 4
257         ADD32rr %EDI<def&use>, %ESI
258         %XMM0 = MOVAPSrm %ECX, 1, %NOREG, 0
259         %XMM1 = MOVAPSrr %XMM0
260         SHUFPSrr %XMM1<def&use>, %XMM1, 170
261         %XMM2 = MOVAPSrr %XMM0
262         SHUFPSrr %XMM2<def&use>, %XMM2, 0
263         %XMM3 = MOVAPSrr %XMM0
264         SHUFPSrr %XMM3<def&use>, %XMM3, 255
265         SHUFPSrr %XMM0<def&use>, %XMM0, 85
266         %EBX = MOV32rr %EDI
267         AND32ri8 %EBX<def&use>, 15
268         CMP32ri8 %EBX, 0
269         JE mbb<cond_next204,0xa914d30>
270
271 This looks really bad. The problem is shufps is a destructive opcode. Since it
272 appears as operand two in more than one shufps ops. It resulted in a number of
273 copies. Note icc also suffers from the same problem. Either the instruction
274 selector should select pshufd or The register allocator can made the two-address
275 to three-address transformation.
276
277 It also exposes some other problems. See MOV32ri -3 and the spills.
278
279 //===---------------------------------------------------------------------===//
280
281 http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=25500
282
283 LLVM is producing bad code.
284
285 LBB_main_4:     # cond_true44
286         addps %xmm1, %xmm2
287         subps %xmm3, %xmm2
288         movaps (%ecx), %xmm4
289         movaps %xmm2, %xmm1
290         addps %xmm4, %xmm1
291         addl $16, %ecx
292         incl %edx
293         cmpl $262144, %edx
294         movaps %xmm3, %xmm2
295         movaps %xmm4, %xmm3
296         jne LBB_main_4  # cond_true44
297
298 There are two problems. 1) No need to two loop induction variables. We can
299 compare against 262144 * 16. 2) Known register coalescer issue. We should
300 be able eliminate one of the movaps:
301
302         addps %xmm2, %xmm1    <=== Commute!
303         subps %xmm3, %xmm1
304         movaps (%ecx), %xmm4
305         movaps %xmm1, %xmm1   <=== Eliminate!
306         addps %xmm4, %xmm1
307         addl $16, %ecx
308         incl %edx
309         cmpl $262144, %edx
310         movaps %xmm3, %xmm2
311         movaps %xmm4, %xmm3
312         jne LBB_main_4  # cond_true44
313
314 //===---------------------------------------------------------------------===//
315
316 Consider:
317
318 __m128 test(float a) {
319   return _mm_set_ps(0.0, 0.0, 0.0, a*a);
320 }
321
322 This compiles into:
323
324 movss 4(%esp), %xmm1
325 mulss %xmm1, %xmm1
326 xorps %xmm0, %xmm0
327 movss %xmm1, %xmm0
328 ret
329
330 Because mulss doesn't modify the top 3 elements, the top elements of 
331 xmm1 are already zero'd.  We could compile this to:
332
333 movss 4(%esp), %xmm0
334 mulss %xmm0, %xmm0
335 ret
336
337 //===---------------------------------------------------------------------===//
338
339 Here's a sick and twisted idea.  Consider code like this:
340
341 __m128 test(__m128 a) {
342   float b = *(float*)&A;
343   ...
344   return _mm_set_ps(0.0, 0.0, 0.0, b);
345 }
346
347 This might compile to this code:
348
349 movaps c(%esp), %xmm1
350 xorps %xmm0, %xmm0
351 movss %xmm1, %xmm0
352 ret
353
354 Now consider if the ... code caused xmm1 to get spilled.  This might produce
355 this code:
356
357 movaps c(%esp), %xmm1
358 movaps %xmm1, c2(%esp)
359 ...
360
361 xorps %xmm0, %xmm0
362 movaps c2(%esp), %xmm1
363 movss %xmm1, %xmm0
364 ret
365
366 However, since the reload is only used by these instructions, we could 
367 "fold" it into the uses, producing something like this:
368
369 movaps c(%esp), %xmm1
370 movaps %xmm1, c2(%esp)
371 ...
372
373 movss c2(%esp), %xmm0
374 ret
375
376 ... saving two instructions.
377
378 The basic idea is that a reload from a spill slot, can, if only one 4-byte 
379 chunk is used, bring in 3 zeros the the one element instead of 4 elements.
380 This can be used to simplify a variety of shuffle operations, where the
381 elements are fixed zeros.
382
383 //===---------------------------------------------------------------------===//
384
385 For this:
386
387 #include <emmintrin.h>
388 void test(__m128d *r, __m128d *A, double B) {
389   *r = _mm_loadl_pd(*A, &B);
390 }
391
392 We generates:
393
394         subl $12, %esp
395         movsd 24(%esp), %xmm0
396         movsd %xmm0, (%esp)
397         movl 20(%esp), %eax
398         movapd (%eax), %xmm0
399         movlpd (%esp), %xmm0
400         movl 16(%esp), %eax
401         movapd %xmm0, (%eax)
402         addl $12, %esp
403         ret
404
405 icc generates:
406
407         movl      4(%esp), %edx                                 #3.6
408         movl      8(%esp), %eax                                 #3.6
409         movapd    (%eax), %xmm0                                 #4.22
410         movlpd    12(%esp), %xmm0                               #4.8
411         movapd    %xmm0, (%edx)                                 #4.3
412         ret                                                     #5.1
413
414 So icc is smart enough to know that B is in memory so it doesn't load it and
415 store it back to stack.
416
417 This should be fixed by eliminating the llvm.x86.sse2.loadl.pd intrinsic, 
418 lowering it to a load+insertelement instead.  Already match the load+shuffle 
419 as movlpd, so this should be easy.  We already get optimal code for:
420
421 define void @test2(<2 x double>* %r, <2 x double>* %A, double %B) {
422 entry:
423         %tmp2 = load <2 x double>* %A, align 16
424         %tmp8 = insertelement <2 x double> %tmp2, double %B, i32 0
425         store <2 x double> %tmp8, <2 x double>* %r, align 16
426         ret void
427 }
428
429 //===---------------------------------------------------------------------===//
430
431 Consider (PR2108):
432
433 #include <xmmintrin.h>
434 __m128i doload64(unsigned long long x) { return _mm_loadl_epi64(&x);}
435 __m128i doload64_2(unsigned long long *x) { return _mm_loadl_epi64(x);}
436
437 These are very similar routines, but we generate significantly worse code for
438 the first one on x86-32:
439
440 _doload64:
441         subl    $12, %esp
442         movl    20(%esp), %eax
443         movl    %eax, 4(%esp)
444         movl    16(%esp), %eax
445         movl    %eax, (%esp)
446         movsd   (%esp), %xmm0
447         addl    $12, %esp
448         ret
449 _doload64_2:
450         movl    4(%esp), %eax
451         movsd   (%eax), %xmm0
452         ret
453
454 The problem is that the argument lowering logic splits the i64 argument into
455 2x i32 loads early, the f64 insert doesn't match.  Here's a reduced testcase:
456
457 define fastcc double @doload64(i64 %x) nounwind  {
458 entry:
459         %tmp717 = bitcast i64 %x to double              ; <double> [#uses=1]
460         ret double %tmp717
461 }
462
463 compiles to:
464
465 _doload64:
466         subl    $12, %esp
467         movl    20(%esp), %eax
468         movl    %eax, 4(%esp)
469         movl    16(%esp), %eax
470         movl    %eax, (%esp)
471         movsd   (%esp), %xmm0
472         addl    $12, %esp
473         ret
474
475 instead of movsd from the stack.  This is actually not too bad to implement. The
476 best way to do this is to implement a dag combine that turns 
477 bitconvert(build_pair(load a, load b)) into one load of the right type.  The
478 only trick to this is writing the predicate that determines that a/b are at the
479 right offset from each other.  For the enterprising hacker, InferAlignment is a
480 helpful place to start poking if interested.
481
482
483 //===---------------------------------------------------------------------===//
484
485 __m128d test1( __m128d A, __m128d B) {
486   return _mm_shuffle_pd(A, B, 0x3);
487 }
488
489 compiles to
490
491 shufpd $3, %xmm1, %xmm0
492
493 Perhaps it's better to use unpckhpd instead?
494
495 unpckhpd %xmm1, %xmm0
496
497 Don't know if unpckhpd is faster. But it is shorter.
498
499 //===---------------------------------------------------------------------===//
500
501 This code generates ugly code, probably due to costs being off or something:
502
503 define void @test(float* %P, <4 x float>* %P2 ) {
504         %xFloat0.688 = load float* %P
505         %tmp = load <4 x float>* %P2
506         %inFloat3.713 = insertelement <4 x float> %tmp, float 0.0, i32 3
507         store <4 x float> %inFloat3.713, <4 x float>* %P2
508         ret void
509 }
510
511 Generates:
512
513 _test:
514         movl    8(%esp), %eax
515         movaps  (%eax), %xmm0
516         pxor    %xmm1, %xmm1
517         movaps  %xmm0, %xmm2
518         shufps  $50, %xmm1, %xmm2
519         shufps  $132, %xmm2, %xmm0
520         movaps  %xmm0, (%eax)
521         ret
522
523 Would it be better to generate:
524
525 _test:
526         movl 8(%esp), %ecx
527         movaps (%ecx), %xmm0
528         xor %eax, %eax
529         pinsrw $6, %eax, %xmm0
530         pinsrw $7, %eax, %xmm0
531         movaps %xmm0, (%ecx)
532         ret
533
534 ?
535
536 //===---------------------------------------------------------------------===//
537
538 Some useful information in the Apple Altivec / SSE Migration Guide:
539
540 http://developer.apple.com/documentation/Performance/Conceptual/
541 Accelerate_sse_migration/index.html
542
543 e.g. SSE select using and, andnot, or. Various SSE compare translations.
544
545 //===---------------------------------------------------------------------===//
546
547 Add hooks to commute some CMPP operations.
548
549 //===---------------------------------------------------------------------===//
550
551 Apply the same transformation that merged four float into a single 128-bit load
552 to loads from constant pool.
553
554 //===---------------------------------------------------------------------===//
555
556 Floating point max / min are commutable when -enable-unsafe-fp-path is
557 specified. We should turn int_x86_sse_max_ss and X86ISD::FMIN etc. into other
558 nodes which are selected to max / min instructions that are marked commutable.
559
560 //===---------------------------------------------------------------------===//
561
562 We should compile this:
563 #include <xmmintrin.h>
564 typedef union {
565   int i[4];
566   float f[4];
567   __m128 v;
568 } vector4_t;
569 void swizzle (const void *a, vector4_t * b, vector4_t * c) {
570   b->v = _mm_loadl_pi (b->v, (__m64 *) a);
571   c->v = _mm_loadl_pi (c->v, ((__m64 *) a) + 1);
572 }
573
574 to:
575
576 _swizzle:
577         movl    4(%esp), %eax
578         movl    8(%esp), %edx
579         movl    12(%esp), %ecx
580         movlps  (%eax), %xmm0
581         movlps  %xmm0, (%edx)
582         movlps  8(%eax), %xmm0
583         movlps  %xmm0, (%ecx)
584         ret
585
586 not:
587
588 swizzle:
589         movl 8(%esp), %eax
590         movaps (%eax), %xmm0
591         movl 4(%esp), %ecx
592         movlps (%ecx), %xmm0
593         movaps %xmm0, (%eax)
594         movl 12(%esp), %eax
595         movaps (%eax), %xmm0
596         movlps 8(%ecx), %xmm0
597         movaps %xmm0, (%eax)
598         ret
599
600 //===---------------------------------------------------------------------===//
601
602 These functions should produce the same code:
603
604 #include <emmintrin.h>
605
606 typedef long long __m128i __attribute__ ((__vector_size__ (16)));
607
608 int foo(__m128i* val) {
609   return __builtin_ia32_vec_ext_v4si(*val, 1);
610 }
611 int bar(__m128i* val) {
612   union vs {
613     __m128i *_v;
614     int* _s;
615   } v = {val};
616   return v._s[1];
617 }
618
619 We currently produce (with -m64):
620
621 _foo:
622         pshufd $1, (%rdi), %xmm0
623         movd %xmm0, %eax
624         ret
625 _bar:
626         movl 4(%rdi), %eax
627         ret
628
629 //===---------------------------------------------------------------------===//
630
631 We should materialize vector constants like "all ones" and "signbit" with 
632 code like:
633
634      cmpeqps xmm1, xmm1   ; xmm1 = all-ones
635
636 and:
637      cmpeqps xmm1, xmm1   ; xmm1 = all-ones
638      psrlq   xmm1, 31     ; xmm1 = all 100000000000...
639
640 instead of using a load from the constant pool.  The later is important for
641 ABS/NEG/copysign etc.
642
643 //===---------------------------------------------------------------------===//
644
645 These functions:
646
647 #include <xmmintrin.h>
648 __m128i a;
649 void x(unsigned short n) {
650   a = _mm_slli_epi32 (a, n);
651 }
652 void y(unsigned n) {
653   a = _mm_slli_epi32 (a, n);
654 }
655
656 compile to ( -O3 -static -fomit-frame-pointer):
657 _x:
658         movzwl  4(%esp), %eax
659         movd    %eax, %xmm0
660         movaps  _a, %xmm1
661         pslld   %xmm0, %xmm1
662         movaps  %xmm1, _a
663         ret
664 _y:
665         movd    4(%esp), %xmm0
666         movaps  _a, %xmm1
667         pslld   %xmm0, %xmm1
668         movaps  %xmm1, _a
669         ret
670
671 "y" looks good, but "x" does silly movzwl stuff around into a GPR.  It seems
672 like movd would be sufficient in both cases as the value is already zero 
673 extended in the 32-bit stack slot IIRC.  For signed short, it should also be
674 save, as a really-signed value would be undefined for pslld.
675
676
677 //===---------------------------------------------------------------------===//
678
679 #include <math.h>
680 int t1(double d) { return signbit(d); }
681
682 This currently compiles to:
683         subl    $12, %esp
684         movsd   16(%esp), %xmm0
685         movsd   %xmm0, (%esp)
686         movl    4(%esp), %eax
687         shrl    $31, %eax
688         addl    $12, %esp
689         ret
690
691 We should use movmskp{s|d} instead.
692
693 //===---------------------------------------------------------------------===//
694
695 CodeGen/X86/vec_align.ll tests whether we can turn 4 scalar loads into a single
696 (aligned) vector load.  This functionality has a couple of problems.
697
698 1. The code to infer alignment from loads of globals is in the X86 backend,
699    not the dag combiner.  This is because dagcombine2 needs to be able to see
700    through the X86ISD::Wrapper node, which DAGCombine can't really do.
701 2. The code for turning 4 x load into a single vector load is target 
702    independent and should be moved to the dag combiner.
703 3. The code for turning 4 x load into a vector load can only handle a direct 
704    load from a global or a direct load from the stack.  It should be generalized
705    to handle any load from P, P+4, P+8, P+12, where P can be anything.
706 4. The alignment inference code cannot handle loads from globals in non-static
707    mode because it doesn't look through the extra dyld stub load.  If you try
708    vec_align.ll without -relocation-model=static, you'll see what I mean.
709
710 //===---------------------------------------------------------------------===//
711
712 We should lower store(fneg(load p), q) into an integer load+xor+store, which
713 eliminates a constant pool load.  For example, consider:
714
715 define i64 @ccosf(float %z.0, float %z.1) nounwind readonly  {
716 entry:
717  %tmp6 = sub float -0.000000e+00, %z.1          ; <float> [#uses=1]
718  %tmp20 = tail call i64 @ccoshf( float %tmp6, float %z.0 ) nounwind readonly
719  ret i64 %tmp20
720 }
721
722 This currently compiles to:
723
724 LCPI1_0:                                        #  <4 x float>
725         .long   2147483648      # float -0
726         .long   2147483648      # float -0
727         .long   2147483648      # float -0
728         .long   2147483648      # float -0
729 _ccosf:
730         subl    $12, %esp
731         movss   16(%esp), %xmm0
732         movss   %xmm0, 4(%esp)
733         movss   20(%esp), %xmm0
734         xorps   LCPI1_0, %xmm0
735         movss   %xmm0, (%esp)
736         call    L_ccoshf$stub
737         addl    $12, %esp
738         ret
739
740 Note the load into xmm0, then xor (to negate), then store.  In PIC mode,
741 this code computes the pic base and does two loads to do the constant pool 
742 load, so the improvement is much bigger.
743
744 The tricky part about this xform is that the argument load/store isn't exposed
745 until post-legalize, and at that point, the fneg has been custom expanded into 
746 an X86 fxor.  This means that we need to handle this case in the x86 backend
747 instead of in target independent code.
748
749 //===---------------------------------------------------------------------===//
750
751 Non-SSE4 insert into 16 x i8 is atrociously bad.
752
753 //===---------------------------------------------------------------------===//
754
755 <2 x i64> extract is substantially worse than <2 x f64>, even if the destination
756 is memory.
757
758 //===---------------------------------------------------------------------===//
759
760 SSE4 extract-to-mem ops aren't being pattern matched because of the AssertZext
761 sitting between the truncate and the extract.
762
763 //===---------------------------------------------------------------------===//
764
765 INSERTPS can match any insert (extract, imm1), imm2 for 4 x float, and insert
766 any number of 0.0 simultaneously.  Currently we only use it for simple
767 insertions.
768
769 See comments in LowerINSERT_VECTOR_ELT_SSE4.
770
771 //===---------------------------------------------------------------------===//
772
773 On a random note, SSE2 should declare insert/extract of 2 x f64 as legal, not
774 Custom.  All combinations of insert/extract reg-reg, reg-mem, and mem-reg are
775 legal, it'll just take a few extra patterns written in the .td file.
776
777 Note: this is not a code quality issue; the custom lowered code happens to be
778 right, but we shouldn't have to custom lower anything.  This is probably related
779 to <2 x i64> ops being so bad.
780
781 //===---------------------------------------------------------------------===//
782
783 'select' on vectors and scalars could be a whole lot better.  We currently 
784 lower them to conditional branches.  On x86-64 for example, we compile this:
785
786 double test(double a, double b, double c, double d) { return a<b ? c : d; }
787
788 to:
789
790 _test:
791         ucomisd %xmm0, %xmm1
792         ja      LBB1_2  # entry
793 LBB1_1: # entry
794         movapd  %xmm3, %xmm2
795 LBB1_2: # entry
796         movapd  %xmm2, %xmm0
797         ret
798
799 instead of:
800
801 _test:
802         cmpltsd %xmm1, %xmm0
803         andpd   %xmm0, %xmm2
804         andnpd  %xmm3, %xmm0
805         orpd    %xmm2, %xmm0
806         ret
807
808 For unpredictable branches, the later is much more efficient.  This should
809 just be a matter of having scalar sse map to SELECT_CC and custom expanding
810 or iseling it.
811
812 //===---------------------------------------------------------------------===//
813
814 Take the following code:
815
816 #include <xmmintrin.h>
817 __m128i doload64(short x) {return _mm_set_epi16(x,x,x,x,x,x,x,x);}
818
819 LLVM currently generates the following on x86:
820 doload64:
821         movzwl  4(%esp), %eax
822         movd    %eax, %xmm0
823         punpcklwd       %xmm0, %xmm0
824         pshufd  $0, %xmm0, %xmm0
825         ret
826
827 gcc's generated code:
828 doload64:
829         movd    4(%esp), %xmm0
830         punpcklwd       %xmm0, %xmm0
831         pshufd  $0, %xmm0, %xmm0
832         ret
833
834 LLVM should be able to generate the same thing as gcc.  This looks like it is
835 just a matter of matching (scalar_to_vector (load x)) to movd.
836
837 //===---------------------------------------------------------------------===//
838
839 LLVM currently generates stack realignment code, when it is not necessary
840 needed. The problem is that we need to know about stack alignment too early,
841 before RA runs.
842
843 At that point we don't know, whether there will be vector spill, or not.
844 Stack realignment logic is overly conservative here, but otherwise we can
845 produce unaligned loads/stores.
846
847 Fixing this will require some huge RA changes.
848
849 Testcase:
850 #include <emmintrin.h>
851
852 typedef short vSInt16 __attribute__ ((__vector_size__ (16)));
853
854 static const vSInt16 a = {- 22725, - 12873, - 22725, - 12873, - 22725, - 12873,
855 - 22725, - 12873};;
856
857 vSInt16 madd(vSInt16 b)
858 {
859     return _mm_madd_epi16(a, b);
860 }
861
862 Generated code (x86-32, linux):
863 madd:
864         pushl   %ebp
865         movl    %esp, %ebp
866         andl    $-16, %esp
867         movaps  .LCPI1_0, %xmm1
868         pmaddwd %xmm1, %xmm0
869         movl    %ebp, %esp
870         popl    %ebp
871         ret
872
873 //===---------------------------------------------------------------------===//
874
875