implement some more easy hooks.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / README.txt
index c155e20633432926dc710c0fd85936ac9ffbea98..8fb1da30088f92fb23c972b976abf7c08d491a4a 100644 (file)
@@ -7,7 +7,6 @@ Reimplement 'select' in terms of 'SEL'.
 * We would really like to support UXTAB16, but we need to prove that the
   add doesn't need to overflow between the two 16-bit chunks.
 
-* implement predication support
 * Implement pre/post increment support.  (e.g. PR935)
 * Coalesce stack slots!
 * Implement smarter constant generation for binops with large immediates.
@@ -17,35 +16,39 @@ Reimplement 'select' in terms of 'SEL'.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
+Crazy idea:  Consider code that uses lots of 8-bit or 16-bit values.  By the
+time regalloc happens, these values are now in a 32-bit register, usually with
+the top-bits known to be sign or zero extended.  If spilled, we should be able
+to spill these to a 8-bit or 16-bit stack slot, zero or sign extending as part
+of the reload.
+
+Doing this reduces the size of the stack frame (important for thumb etc), and
+also increases the likelihood that we will be able to reload multiple values
+from the stack with a single load.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
 The constant island pass is in good shape.  Some cleanups might be desirable,
 but there is unlikely to be much improvement in the generated code.
 
 1.  There may be some advantage to trying to be smarter about the initial
 placement, rather than putting everything at the end.
 
-2.  The handling of 2-byte padding for Thumb is overly conservative.  There 
-would be a small gain to keeping accurate track of the padding (which would
-require aligning functions containing constant pools to 4-byte boundaries).
-
-3.  There might be some compile-time efficiency to be had by representing
+2.  There might be some compile-time efficiency to be had by representing
 consecutive islands as a single block rather than multiple blocks.
 
-4.  Use a priority queue to sort constant pool users in inverse order of
+3.  Use a priority queue to sort constant pool users in inverse order of
     position so we always process the one closed to the end of functions
     first. This may simply CreateNewWater.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-We need to start generating predicated instructions.  The .td files have a way
-to express this now (see the PPC conditional return instruction), but the 
-branch folding pass (or a new if-cvt pass) should start producing these, at
-least in the trivial case.
+Eliminate copysign custom expansion. We are still generating crappy code with
+default expansion + if-conversion.
 
-Among the obvious wins, doing so can eliminate the need to custom expand 
-copysign (i.e. we won't need to custom expand it to get the conditional
-negate).
+//===---------------------------------------------------------------------===//
 
-This allows us to eliminate one instruction from:
+Eliminate one instruction from:
 
 define i32 @_Z6slow4bii(i32 %x, i32 %y) {
         %tmp = icmp sgt i32 %x, %y
@@ -58,6 +61,12 @@ __Z6slow4bii:
         movgt r1, r0
         mov r0, r1
         bx lr
+=>
+
+__Z6slow4bii:
+        cmp r0, r1
+        movle r0, r1
+        bx lr
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -87,20 +96,7 @@ Which would be better.  This occurs in png decode.
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
 More load / store optimizations:
-1) Look past instructions without side-effects (not load, store, branch, etc.)
-   when forming the list of loads / stores to optimize.
-
-2) Smarter register allocation?
-We are probably missing some opportunities to use ldm / stm. Consider:
-
-ldr r5, [r0]
-ldr r4, [r0, #4]
-
-This cannot be merged into a ldm. Perhaps we will need to do the transformation
-before register allocation. Then teach the register allocator to allocate a
-chunk of consecutive registers.
-
-3) Better representation for block transfer? This is from Olden/power:
+1) Better representation for block transfer? This is from Olden/power:
 
        fldd d0, [r4]
        fstd d0, [r4, #+32]
@@ -114,7 +110,7 @@ chunk of consecutive registers.
 If we can spare the registers, it would be better to use fldm and fstm here.
 Need major register allocator enhancement though.
 
-4) Can we recognize the relative position of constantpool entries? i.e. Treat
+2) Can we recognize the relative position of constantpool entries? i.e. Treat
 
        ldr r0, LCPI17_3
        ldr r1, LCPI17_4
@@ -138,13 +134,7 @@ L6:
        .long   -858993459
        .long   1074318540
 
-5) Can we make use of ldrd and strd? Instead of generating ldm / stm, use
-ldrd/strd instead if there are only two destination registers that form an
-odd/even pair. However, we probably would pay a penalty if the address is not
-aligned on 8-byte boundary. This requires more information on load / store
-nodes (and MI's?) then we currently carry.
-
-6) struct copies appear to be done field by field 
+3) struct copies appear to be done field by field 
 instead of by words, at least sometimes:
 
 struct foo { int x; short s; char c1; char c2; };
@@ -177,24 +167,19 @@ double bar(double x) {
 }
 
 _bar:
-       sub sp, sp, #16
-       str r4, [sp, #+12]
-       str r5, [sp, #+8]
-       str lr, [sp, #+4]
-       mov r4, r0
-       mov r5, r1
-       ldr r0, LCPI2_0
-       bl _foo
-       fmsr f0, r0
-       fcvtsd d0, f0
-       fmdrr d1, r4, r5
-       faddd d0, d0, d1
-       fmrrd r0, r1, d0
-       ldr lr, [sp, #+4]
-       ldr r5, [sp, #+8]
-       ldr r4, [sp, #+12]
-       add sp, sp, #16
-       bx lr
+        stmfd sp!, {r4, r5, r7, lr}
+        add r7, sp, #8
+        mov r4, r0
+        mov r5, r1
+        fldd d0, LCPI1_0
+        fmrrd r0, r1, d0
+        bl _foo
+        fmdrr d0, r4, r5
+        fmsr s2, r0
+        fsitod d1, s2
+        faddd d0, d1, d0
+        fmrrd r0, r1, d0
+        ldmfd sp!, {r4, r5, r7, pc}
 
 Ignore the prologue and epilogue stuff for a second. Note 
        mov r4, r0
@@ -309,11 +294,6 @@ See McCat/18-imp/ComputeBoundingBoxes for an example.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Register scavenging is now implemented.  The example in the previous version
-of this document produces optimal code at -O2.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 Pre-/post- indexed load / stores:
 
 1) We should not make the pre/post- indexed load/store transform if the base ptr
@@ -349,20 +329,6 @@ time.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-We should add i64 support to take advantage of the 64-bit load / stores.
-We can add a pseudo i64 register class containing pseudo registers that are
-register pairs. All other ops (e.g. add, sub) would be expanded as usual.
-
-We need to add pseudo instructions (i.e. gethi / getlo) to extract i32 registers
-from the i64 register. These are single moves which can be eliminated if the
-destination register is a sub-register of the source. We should implement proper
-subreg support in the register allocator to coalesce these away.
-
-There are other minor issues such as multiple instructions for a spill / restore
-/ move.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 Implement support for some more tricky ways to materialize immediates.  For
 example, to get 0xffff8000, we can use:
 
@@ -461,13 +427,176 @@ More register scavenging work:
 1. Use the register scavenger to track frame index materialized into registers
    (those that do not fit in addressing modes) to allow reuse in the same BB.
 2. Finish scavenging for Thumb.
-3. We know some spills and restores are unnecessary. The issue is once live
-   intervals are merged, they are not never split. So every def is spilled
-   and every use requires a restore if the register allocator decides the
-   resulting live interval is not assigned a physical register. It may be
-   possible (with the help of the scavenger) to turn some spill / restore
-   pairs into register copies.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Teach LSR about ARM addressing modes.
+More LSR enhancements possible:
+
+1. Teach LSR about pre- and post- indexed ops to allow iv increment be merged
+   in a load / store.
+2. Allow iv reuse even when a type conversion is required. For example, i8
+   and i32 load / store addressing modes are identical.
+
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This:
+
+int foo(int a, int b, int c, int d) {
+  long long acc = (long long)a * (long long)b;
+  acc += (long long)c * (long long)d;
+  return (int)(acc >> 32);
+}
+
+Should compile to use SMLAL (Signed Multiply Accumulate Long) which multiplies 
+two signed 32-bit values to produce a 64-bit value, and accumulates this with 
+a 64-bit value.
+
+We currently get this with both v4 and v6:
+
+_foo:
+        smull r1, r0, r1, r0
+        smull r3, r2, r3, r2
+        adds r3, r3, r1
+        adc r0, r2, r0
+        bx lr
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This:
+        #include <algorithm>
+        std::pair<unsigned, bool> full_add(unsigned a, unsigned b)
+        { return std::make_pair(a + b, a + b < a); }
+        bool no_overflow(unsigned a, unsigned b)
+        { return !full_add(a, b).second; }
+
+Should compile to:
+
+_Z8full_addjj:
+       adds    r2, r1, r2
+       movcc   r1, #0
+       movcs   r1, #1
+       str     r2, [r0, #0]
+       strb    r1, [r0, #4]
+       mov     pc, lr
+
+_Z11no_overflowjj:
+       cmn     r0, r1
+       movcs   r0, #0
+       movcc   r0, #1
+       mov     pc, lr
+
+not:
+
+__Z8full_addjj:
+        add r3, r2, r1
+        str r3, [r0]
+        mov r2, #1
+        mov r12, #0
+        cmp r3, r1
+        movlo r12, r2
+        str r12, [r0, #+4]
+        bx lr
+__Z11no_overflowjj:
+        add r3, r1, r0
+        mov r2, #1
+        mov r1, #0
+        cmp r3, r0
+        movhs r1, r2
+        mov r0, r1
+        bx lr
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Some of the NEON intrinsics may be appropriate for more general use, either
+as target-independent intrinsics or perhaps elsewhere in the ARM backend.
+Some of them may also be lowered to target-independent SDNodes, and perhaps
+some new SDNodes could be added.
+
+For example, maximum, minimum, and absolute value operations are well-defined
+and standard operations, both for vector and scalar types.
+
+The current NEON-specific intrinsics for count leading zeros and count one
+bits could perhaps be replaced by the target-independent ctlz and ctpop
+intrinsics.  It may also make sense to add a target-independent "ctls"
+intrinsic for "count leading sign bits".  Likewise, the backend could use
+the target-independent SDNodes for these operations.
+
+ARMv6 has scalar saturating and halving adds and subtracts.  The same
+intrinsics could possibly be used for both NEON's vector implementations of
+those operations and the ARMv6 scalar versions.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+ARM::MOVCCr is commutable (by flipping the condition). But we need to implement
+ARMInstrInfo::commuteInstruction() to support it.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Split out LDR (literal) from normal ARM LDR instruction. Also consider spliting
+LDR into imm12 and so_reg forms. This allows us to clean up some code. e.g.
+ARMLoadStoreOptimizer does not need to look at LDR (literal) and LDR (so_reg)
+while ARMConstantIslandPass only need to worry about LDR (literal).
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+We need to fix constant isel for ARMv6t2 to use MOVT.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Constant island pass should make use of full range SoImm values for LEApcrel.
+Be careful though as the last attempt caused infinite looping on lencod.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Predication issue. This function:   
+
+extern unsigned array[ 128 ];
+int     foo( int x ) {
+  int     y;
+  y = array[ x & 127 ];
+  if ( x & 128 )
+     y = 123456789 & ( y >> 2 );
+  else
+     y = 123456789 & y;
+  return y;
+}
+
+compiles to:
+
+_foo:
+       and r1, r0, #127
+       ldr r2, LCPI1_0
+       ldr r2, [r2]
+       ldr r1, [r2, +r1, lsl #2]
+       mov r2, r1, lsr #2
+       tst r0, #128
+       moveq r2, r1
+       ldr r0, LCPI1_1
+       and r0, r2, r0
+       bx lr
+
+It would be better to do something like this, to fold the shift into the
+conditional move:
+
+       and r1, r0, #127
+       ldr r2, LCPI1_0
+       ldr r2, [r2]
+       ldr r1, [r2, +r1, lsl #2]
+       tst r0, #128
+       movne r1, r1, lsr #2
+       ldr r0, LCPI1_1
+       and r0, r1, r0
+       bx lr
+
+it saves an instruction and a register.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+add/sub/and/or + i32 imm can be simplified by folding part of the immediate
+into the operation.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+It might be profitable to cse MOVi16 if there are lots of 32-bit immediates
+with the same bottom half.