lib/Target/X86/X86Subtarget.cpp

   1 //===-- X86Subtarget.cpp - X86 Subtarget Information ------------*- C++ -*-===//
   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 implements the X86 specific subclass of TargetSubtarget.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "subtarget"
  15 #include "X86Subtarget.h"
  16 #include "X86InstrInfo.h"
  17 #include "X86GenSubtarget.inc"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 #if defined(_MSC_VER)
  26     #include <intrin.h>
  27 #endif
  28
  29 static cl::opt<X86Subtarget::AsmWriterFlavorTy>
  30 AsmWriterFlavor("x86-asm-syntax", cl::init(X86Subtarget::Unset),
  31   cl::desc("Choose style of code to emit from X86 backend:"),
  32   cl::values(
  33     clEnumValN(X86Subtarget::ATT,   "att",   "Emit AT&T-style assembly"),
  34     clEnumValN(X86Subtarget::Intel, "intel", "Emit Intel-style assembly"),
  35     clEnumValEnd));
  36
  37 bool X86Subtarget::isPICStyleStubPIC(const TargetMachine &TM) const {
  38   return PICStyle == PICStyles::Stub &&
  39          TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
  40 }
  41
  42 bool X86Subtarget::isPICStyleStubNoDynamic(const TargetMachine &TM) const {
  43   return PICStyle == PICStyles::Stub &&
  44          TM.getRelocationModel() == Reloc::DynamicNoPIC;
  45 }
  46
  47
  48
  49 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  50 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  51 /// context.
  52 unsigned char X86Subtarget::
  53 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  54   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  55   // DLLIMPORT stub.
  56   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  57     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  58
  59   // X86-64 in PIC mode.
  60   if (isPICStyleRIPRel()) {
  61     // Large model never uses stubs.
  62     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  63       return X86II::MO_NO_FLAG;
  64
  65       if (isTargetDarwin()) {
  66         // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  67         // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  68         // translation unit.
  69         if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  70             (GV->isDeclaration() || GV->isWeakForLinker()))
  71           return X86II::MO_GOTPCREL;
  72       } else {
  73         assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  74
  75         // Extra load is needed for all externally visible.
  76         if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  77           return X86II::MO_GOTPCREL;
  78       }
  79
  80     return X86II::MO_NO_FLAG;
  81   }
  82
  83   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  84     // Extra load is needed for all externally visible.
  85     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  86       return X86II::MO_GOTOFF;
  87     return X86II::MO_GOT;
  88   }
  89
  90   if (isPICStyleStubPIC(TM)) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  91     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
  92     // is relative to the PIC base or not.
  93
  94     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
  95     // through a stub.
  96     if (!GV->isDeclaration() && !GV->isWeakForLinker())
  97       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  98
  99     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 100     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 101     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 102       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
 103
 104     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 105     // references and external declarations.
 106     if (GV->isDeclaration() || GV->hasCommonLinkage()) {
 107       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 108       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
 109     }
 110
 111     // Otherwise, no stub.
 112     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 113   }
 114
 115   if (isPICStyleStubNoDynamic(TM)) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 116     // Determine whether we have a stub reference.
 117
 118     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 119     // through a stub.
 120     if (!GV->isDeclaration() && !GV->isWeakForLinker())
 121       return X86II::MO_NO_FLAG;
 122
 123     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 124     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 125     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 126       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 127
 128     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 129     // references and external declarations.
 130     if (GV->isDeclaration() || GV->hasCommonLinkage()) {
 131       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 132       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY;
 133     }
 134
 135     // Otherwise, no stub.
 136     return X86II::MO_NO_FLAG;
 137   }
 138
 139   // Direct static reference to global.
 140   return X86II::MO_NO_FLAG;
 141 }
 142
 143
 144 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 145 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 146 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 147 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 148 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 149   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 150   if (getDarwinVers() >= 10)
 151     return "__bzero";
 152
 153   return 0;
 154 }
 155
 156 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 157 /// to immediate address.
 158 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 159   if (Is64Bit)
 160     return false;
 161   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 162 }
 163
 164 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 165 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 166 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 167 /// should be attempted.
 168 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 169   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 170   // that loads and stores aren't blocked.
 171   // This value was chosen arbitrarily.
 172   return 200;
 173 }
 174
 175 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 176 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 177 bool X86::GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX, unsigned *rEBX,
 178                           unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 179 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64)
 180   #if defined(__GNUC__)
 181     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 182     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 183          "cpuid\n\t"
 184          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 185          : "=a" (*rEAX),
 186            "=S" (*rEBX),
 187            "=c" (*rECX),
 188            "=d" (*rEDX)
 189          :  "a" (value));
 190     return false;
 191   #elif defined(_MSC_VER)
 192     int registers[4];
 193     __cpuid(registers, value);
 194     *rEAX = registers[0];
 195     *rEBX = registers[1];
 196     *rECX = registers[2];
 197     *rEDX = registers[3];
 198     return false;
 199   #endif
 200 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 201   #if defined(__GNUC__)
 202     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 203          "cpuid\n\t"
 204          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 205          : "=a" (*rEAX),
 206            "=S" (*rEBX),
 207            "=c" (*rECX),
 208            "=d" (*rEDX)
 209          :  "a" (value));
 210     return false;
 211   #elif defined(_MSC_VER)
 212     __asm {
 213       mov   eax,value
 214       cpuid
 215       mov   esi,rEAX
 216       mov   dword ptr [esi],eax
 217       mov   esi,rEBX
 218       mov   dword ptr [esi],ebx
 219       mov   esi,rECX
 220       mov   dword ptr [esi],ecx
 221       mov   esi,rEDX
 222       mov   dword ptr [esi],edx
 223     }
 224     return false;
 225   #endif
 226 #endif
 227   return true;
 228 }
 229
 230 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 231   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 232   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 233   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 234     if (Family == 0xf)
 235       // Examine extended family ID if family ID is F.
 236       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 237     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 238     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 239   }
 240 }
 241
 242 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 243   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 244   union {
 245     unsigned u[3];
 246     char     c[12];
 247   } text;
 248
 249   if (X86::GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 250     return;
 251
 252   X86::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 253
 254   if ((EDX >> 23) & 0x1) X86SSELevel = MMX;
 255   if ((EDX >> 25) & 0x1) X86SSELevel = SSE1;
 256   if ((EDX >> 26) & 0x1) X86SSELevel = SSE2;
 257   if (ECX & 0x1)         X86SSELevel = SSE3;
 258   if ((ECX >> 9)  & 0x1) X86SSELevel = SSSE3;
 259   if ((ECX >> 19) & 0x1) X86SSELevel = SSE41;
 260   if ((ECX >> 20) & 0x1) X86SSELevel = SSE42;
 261
 262   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 263   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 264
 265   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 266   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 267
 268   if (IsIntel || IsAMD) {
 269     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 270     unsigned Family = 0;
 271     unsigned Model  = 0;
 272     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 273     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 274
 275     X86::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 276     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 277     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 278     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 279   }
 280 }
 281
 282 static const char *GetCurrentX86CPU() {
 283   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 284   if (X86::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX))
 285     return "generic";
 286   unsigned Family = 0;
 287   unsigned Model  = 0;
 288   DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 289
 290   X86::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 291   bool Em64T = (EDX >> 29) & 0x1;
 292   bool HasSSE3 = (ECX & 0x1);
 293
 294   union {
 295     unsigned u[3];
 296     char     c[12];
 297   } text;
 298
 299   X86::GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1);
 300   if (memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0) {
 301     switch (Family) {
 302       case 3:
 303         return "i386";
 304       case 4:
 305         return "i486";
 306       case 5:
 307         switch (Model) {
 308         case 4:  return "pentium-mmx";
 309         default: return "pentium";
 310         }
 311       case 6:
 312         switch (Model) {
 313         case 1:  return "pentiumpro";
 314         case 3:
 315         case 5:
 316         case 6:  return "pentium2";
 317         case 7:
 318         case 8:
 319         case 10:
 320         case 11: return "pentium3";
 321         case 9:
 322         case 13: return "pentium-m";
 323         case 14: return "yonah";
 324         case 15:
 325         case 22: // Celeron M 540
 326           return "core2";
 327         case 23: // 45nm: Penryn , Wolfdale, Yorkfield (XE)
 328           return "penryn";
 329         default: return "i686";
 330         }
 331       case 15: {
 332         switch (Model) {
 333         case 3:
 334         case 4:
 335         case 6: // same as 4, but 65nm
 336           return (Em64T) ? "nocona" : "prescott";
 337         case 26:
 338           return "corei7";
 339         case 28:
 340           return "atom";
 341         default:
 342           return (Em64T) ? "x86-64" : "pentium4";
 343         }
 344       }
 345
 346     default:
 347       return "generic";
 348     }
 349   } else if (memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0) {
 350     // FIXME: this poorly matches the generated SubtargetFeatureKV table.  There
 351     // appears to be no way to generate the wide variety of AMD-specific targets
 352     // from the information returned from CPUID.
 353     switch (Family) {
 354       case 4:
 355         return "i486";
 356       case 5:
 357         switch (Model) {
 358         case 6:
 359         case 7:  return "k6";
 360         case 8:  return "k6-2";
 361         case 9:
 362         case 13: return "k6-3";
 363         default: return "pentium";
 364         }
 365       case 6:
 366         switch (Model) {
 367         case 4:  return "athlon-tbird";
 368         case 6:
 369         case 7:
 370         case 8:  return "athlon-mp";
 371         case 10: return "athlon-xp";
 372         default: return "athlon";
 373         }
 374       case 15:
 375         if (HasSSE3) {
 376           switch (Model) {
 377           default: return "k8-sse3";
 378           }
 379         } else {
 380           switch (Model) {
 381           case 1:  return "opteron";
 382           case 5:  return "athlon-fx"; // also opteron
 383           default: return "athlon64";
 384           }
 385         }
 386       case 16:
 387         switch (Model) {
 388         default: return "amdfam10";
 389         }
 390     default:
 391       return "generic";
 392     }
 393   } else {
 394     return "generic";
 395   }
 396 }
 397
 398 X86Subtarget::X86Subtarget(const Module &M, const std::string &FS, bool is64Bit)
 399   : AsmFlavor(AsmWriterFlavor)
 400   , PICStyle(PICStyles::None)
 401   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 402   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 403   , HasX86_64(false)
 404   , HasSSE4A(false)
 405   , HasAVX(false)
 406   , HasFMA3(false)
 407   , HasFMA4(false)
 408   , IsBTMemSlow(false)
 409   , DarwinVers(0)
 410   , IsLinux(false)
 411   , stackAlignment(8)
 412   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 413   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 414   , Is64Bit(is64Bit)
 415   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 416
 417   // default to hard float ABI
 418   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 419     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 420
 421   // Determine default and user specified characteristics
 422   if (!FS.empty()) {
 423     // If feature string is not empty, parse features string.
 424     std::string CPU = GetCurrentX86CPU();
 425     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 426     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 427     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 428   } else {
 429     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 430     AutoDetectSubtargetFeatures();
 431     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 432     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 433       X86SSELevel = SSE2;
 434   }
 435
 436   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 437   // are enabled.
 438   if (Is64Bit)
 439     HasX86_64 = true;
 440
 441   DOUT << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 442        << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 443        << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n";
 444   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 445          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 446
 447   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 448   // if one cannot be determined, to true.
 449   const std::string& TT = M.getTargetTriple();
 450   if (TT.length() > 5) {
 451     size_t Pos;
 452     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 453       TargetType = isDarwin;
 454
 455       // Compute the darwin version number.
 456       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 457         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 458       else
 459         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 460     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 461       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 462       TargetType = isELF;
 463       IsLinux = true;
 464     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 465       TargetType = isCygwin;
 466     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 467       TargetType = isMingw;
 468     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 469       TargetType = isWindows;
 470     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 471       TargetType = isWindows;
 472     }
 473     else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 474       TargetType = isDarwin;
 475       DarwinVers = 9;
 476     }
 477   } else if (TT.empty()) {
 478 #if defined(__CYGWIN__)
 479     TargetType = isCygwin;
 480 #elif defined(__MINGW32__) || defined(__MINGW64__)
 481     TargetType = isMingw;
 482 #elif defined(__APPLE__)
 483     TargetType = isDarwin;
 484 #if __APPLE_CC__ > 5400
 485     DarwinVers = 9;  // GCC 5400+ is Leopard.
 486 #else
 487     DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 488 #endif
 489
 490 #elif defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
 491     TargetType = isWindows;
 492 #elif defined(__linux__)
 493     // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 494     TargetType = isELF;
 495     IsLinux = true;
 496 #endif
 497   }
 498
 499   // If the asm syntax hasn't been overridden on the command line, use whatever
 500   // the target wants.
 501   if (AsmFlavor == X86Subtarget::Unset) {
 502     AsmFlavor = (TargetType == isWindows)
 503       ? X86Subtarget::Intel : X86Subtarget::ATT;
 504   }
 505
 506   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 507   // bit targets.
 508   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 509     stackAlignment = 16;
 510
 511   if (StackAlignment)
 512     stackAlignment = StackAlignment;
 513 }