Ok for vector_shuffle mask to contain undef elements.
[oota-llvm.git] / lib / Target / PowerPC / README.txt
index eccdae71e0329a6ec3505fa1743a7a90b7508c58..14a0bc124ed7f42bfa1374f323615426675535ef 100644 (file)
@@ -1,42 +1,19 @@
+//===- README.txt - Notes for improving PowerPC-specific code gen ---------===//
+
 TODO:
 * gpr0 allocation
 * implement do-loop -> bdnz transform
 * implement powerpc-64 for darwin
-* use stfiwx in float->int
-
-* Fold add and sub with constant into non-extern, non-weak addresses so this:
-       lis r2, ha16(l2__ZTV4Cell)
-       la r2, lo16(l2__ZTV4Cell)(r2)
-       addi r2, r2, 8
-becomes:
-       lis r2, ha16(l2__ZTV4Cell+8)
-       la r2, lo16(l2__ZTV4Cell+8)(r2)
 
+===-------------------------------------------------------------------------===
 
-* Teach LLVM how to codegen this:
-unsigned short foo(float a) { return a; }
-as:
-_foo:
-        fctiwz f0,f1
-        stfd f0,-8(r1)
-        lhz r3,-2(r1)
-        blr
-not:
-_foo:
-        fctiwz f0, f1
-        stfd f0, -8(r1)
-        lwz r2, -4(r1)
-        rlwinm r3, r2, 0, 16, 31
-        blr
+Support 'update' load/store instructions.  These are cracked on the G5, but are
+still a codesize win.
 
-* Support 'update' load/store instructions.  These are cracked on the G5, but
-  are still a codesize win.
+===-------------------------------------------------------------------------===
 
-* should hint to the branch select pass that it doesn't need to print the
-  second unconditional branch, so we don't end up with things like:
-       b .LBBl42__2E_expand_function_8_674     ; loopentry.24
-       b .LBBl42__2E_expand_function_8_42      ; NewDefault
-       b .LBBl42__2E_expand_function_8_42      ; NewDefault
+Teach the .td file to pattern match PPC::BR_COND to appropriate bc variant, so
+we don't have to always run the branch selector for small functions.
 
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
@@ -49,7 +26,7 @@ _foo:
     as:
 
        xoris r0,r3,0x1234
-       cmpwi cr0,r0,0x5678
+       cmplwi cr0,r0,0x5678
        beq cr0,L6
 
     not:
@@ -86,24 +63,25 @@ It would be better to materialize .CPI_X into a register, then use immediates
 off of the register to avoid the lis's.  This is even more important in PIC 
 mode.
 
+Note that this (and the static variable version) is discussed here for GCC:
+http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2006-02/msg00133.html
+
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
-Implement Newton-Rhapson method for improving estimate instructions to the
-correct accuracy, and implementing divide as multiply by reciprocal when it has
-more than one use.  Itanium will want this too.
+PIC Code Gen IPO optimization:
 
-===-------------------------------------------------------------------------===
+Squish small scalar globals together into a single global struct, allowing the 
+address of the struct to be CSE'd, avoiding PIC accesses (also reduces the size
+of the GOT on targets with one).
 
-int foo(int a, int b) { return a == b ? 16 : 0; }
-_foo:
-        cmpw cr7, r3, r4
-        mfcr r2
-        rlwinm r2, r2, 31, 31, 31
-        slwi r3, r2, 4
-        blr
+Note that this is discussed here for GCC:
+http://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2006-02/msg00133.html
 
-If we exposed the srl & mask ops after the MFCR that we are doing to select
-the correct CR bit, then we could fold the slwi into the rlwinm before it.
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+Implement Newton-Rhapson method for improving estimate instructions to the
+correct accuracy, and implementing divide as multiply by reciprocal when it has
+more than one use.  Itanium will want this too.
 
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
@@ -144,30 +122,35 @@ typedef struct program_t {
 
 void AdjustBitfields(program* prog, unsigned int fmt1)
 {
-       unsigned int shift = 0;
-       unsigned int texCount = 0;
-       unsigned int i;
-       
-       for (i = 0; i < 8; i++)
-       {
-               prog->array[i].bitfields.field0 = texCount;
-               prog->array[i].bitfields.field1 = texCount + 1;
-               prog->array[i].bitfields.field2 = texCount + 2;
-               prog->array[i].bitfields.field3 = texCount + 3;
-
-               texCount += (fmt1 >> shift) & 0x7;
-               shift    += 3;
-       }
+        prog->array[0].bitfields.field0 = fmt1;
+        prog->array[0].bitfields.field1 = fmt1 + 1;
 }
 
-In the loop above, the bitfield adds get generated as 
-(add (shl bitfield, C1), (shl C2, C1)) where C2 is 1, 2 or 3.
+We currently generate:
+
+_AdjustBitfields:
+        lwz r2, 0(r3)
+        addi r5, r4, 1
+        rlwinm r2, r2, 0, 0, 19
+        rlwinm r5, r5, 6, 20, 25
+        rlwimi r2, r4, 0, 26, 31
+        or r2, r2, r5
+        stw r2, 0(r3)
+        blr
 
-Since the input to the (or and, and) is an (add) rather than a (shl), the shift
-doesn't get folded into the rlwimi instruction.  We should ideally see through
-things like this, rather than forcing llvm to generate the equivalent
+We should teach someone that or (rlwimi, rlwinm) with disjoint masks can be
+turned into rlwimi (rlwimi)
 
-(shl (add bitfield, C2), C1) with some kind of mask.
+The better codegen would be:
+
+_AdjustBitfields:
+        lwz r0,0(r3)
+        rlwinm r4,r4,0,0xff
+        rlwimi r0,r4,0,26,31
+        addi r4,r4,1
+        rlwimi r0,r4,6,20,25
+        stw r0,0(r3)
+        blr
 
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
@@ -194,59 +177,6 @@ currently only commutes to avoid inserting a copy BEFORE the two addr instr.
 
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
-176.gcc contains a bunch of code like this (this occurs dozens of times):
-
-int %test(uint %mode.0.i.0) {
-        %tmp.79 = cast uint %mode.0.i.0 to sbyte        ; <sbyte> [#uses=1]
-        %tmp.80 = cast sbyte %tmp.79 to int             ; <int> [#uses=1]
-        %tmp.81 = shl int %tmp.80, ubyte 16             ; <int> [#uses=1]
-        %tmp.82 = and int %tmp.81, 16711680
-        ret int %tmp.82
-}
-
-which we compile to:
-
-_test:
-        extsb r2, r3
-        rlwinm r3, r2, 16, 8, 15
-        blr
-
-The extsb is obviously dead.  This can be handled by a future thing like 
-MaskedValueIsZero that checks to see if bits are ever demanded (in this case, 
-the sign bits are never used, so we can fold the sext_inreg to nothing).
-
-I'm seeing code like this:
-
-        srwi r3, r3, 16
-        extsb r3, r3
-        rlwimi r4, r3, 16, 8, 15
-
-in which the extsb is preventing the srwi from being nuked.
-
-===-------------------------------------------------------------------------===
-
-Another example that occurs is:
-
-uint %test(int %specbits.6.1) {
-        %tmp.2540 = shr int %specbits.6.1, ubyte 11     ; <int> [#uses=1]
-        %tmp.2541 = cast int %tmp.2540 to uint          ; <uint> [#uses=1]
-        %tmp.2542 = shl uint %tmp.2541, ubyte 13        ; <uint> [#uses=1]
-        %tmp.2543 = and uint %tmp.2542, 8192            ; <uint> [#uses=1]
-        ret uint %tmp.2543
-}
-
-which we codegen as:
-
-l1_test:
-        srawi r2, r3, 11
-        rlwinm r3, r2, 13, 18, 18
-        blr
-
-the srawi can be nuked by turning the SAR into a logical SHR (the sext bits are 
-dead), which I think can then be folded into the rlwinm.
-
-===-------------------------------------------------------------------------===
-
 Compile offsets from allocas:
 
 int *%test() {
@@ -328,6 +258,23 @@ instead of
         cmpwi cr0, r7, 0
         bne cr0, LBB_compare_4  ; loopexit
 
+FreeBench/mason has a basic block that looks like this:
+
+         %tmp.130 = seteq int %p.0__, 5          ; <bool> [#uses=1]
+         %tmp.134 = seteq int %p.1__, 6          ; <bool> [#uses=1]
+         %tmp.139 = seteq int %p.2__, 12         ; <bool> [#uses=1]
+         %tmp.144 = seteq int %p.3__, 13         ; <bool> [#uses=1]
+         %tmp.149 = seteq int %p.4__, 14         ; <bool> [#uses=1]
+         %tmp.154 = seteq int %p.5__, 15         ; <bool> [#uses=1]
+         %bothcond = and bool %tmp.134, %tmp.130         ; <bool> [#uses=1]
+         %bothcond123 = and bool %bothcond, %tmp.139             ; <bool>
+         %bothcond124 = and bool %bothcond123, %tmp.144          ; <bool>
+         %bothcond125 = and bool %bothcond124, %tmp.149          ; <bool>
+         %bothcond126 = and bool %bothcond125, %tmp.154          ; <bool>
+         br bool %bothcond126, label %shortcirc_next.5, label %else.0
+
+This is a particularly important case where handling CRs better will help.
+
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
 Simple IPO for argument passing, change:
@@ -360,49 +307,10 @@ just fastcc.
 
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
-Code Gen IPO optimization:
-
-Squish small scalar globals together into a single global struct, allowing the 
-address of the struct to be CSE'd, avoiding PIC accesses (also reduces the size
-of the GOT on targets with one).
-
-===-------------------------------------------------------------------------===
-
 Generate lwbrx and other byteswapping load/store instructions when reasonable.
 
 ===-------------------------------------------------------------------------===
 
-Implement TargetConstantVec, and set up PPC to custom lower ConstantVec into
-TargetConstantVec's if it's one of the many forms that are algorithmically
-computable using the spiffy altivec instructions.
-
-===-------------------------------------------------------------------------===
-
-Compile this:
-
-double %test(double %X) {
-        %Y = cast double %X to long
-        %Z = cast long %Y to double
-        ret double %Z
-}
-
-to this:
-
-_test:
-        fctidz f0, f1
-        stfd f0, -8(r1)
-        lwz r2, -4(r1)
-        lwz r3, -8(r1)
-        stw r2, -12(r1)
-        stw r3, -16(r1)
-        lfd f0, -16(r1)
-        fcfid f1, f0
-        blr
-
-without the lwz/stw's.
-
-===-------------------------------------------------------------------------===
-
 Compile this:
 
 int foo(int a) {
@@ -451,16 +359,195 @@ _test:
         cntlzw r2, r2
         cntlzw r3, r3
         srwi r2, r2, 5
-        srwi r3, r3, 5
-        li r4, 0
+        srwi r4, r3, 5
+        li r3, 0
         cmpwi cr0, r2, 0
         bne cr0, LBB1_2 ; 
 LBB1_1:
-        or r4, r3, r3
+        or r3, r4, r4
 LBB1_2:
-        cmplw cr7, r4, r3
-        mfcr r2, 1
-        rlwinm r3, r2, 29, 31, 31
         blr
 
 noticed in 2005-05-11-Popcount-ffs-fls.c.
+
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+We should custom expand setcc instead of pretending that we have it.  That
+would allow us to expose the access of the crbit after the mfcr, allowing
+that access to be trivially folded into other ops.  A simple example:
+
+int foo(int a, int b) { return (a < b) << 4; }
+
+compiles into:
+
+_foo:
+        cmpw cr7, r3, r4
+        mfcr r2, 1
+        rlwinm r2, r2, 29, 31, 31
+        slwi r3, r2, 4
+        blr
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+Fold add and sub with constant into non-extern, non-weak addresses so this:
+
+static int a;
+void bar(int b) { a = b; }
+void foo(unsigned char *c) {
+  *c = a;
+}
+
+So that 
+
+_foo:
+        lis r2, ha16(_a)
+        la r2, lo16(_a)(r2)
+        lbz r2, 3(r2)
+        stb r2, 0(r3)
+        blr
+
+Becomes
+
+_foo:
+        lis r2, ha16(_a+3)
+        lbz r2, lo16(_a+3)(r2)
+        stb r2, 0(r3)
+        blr
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+We generate really bad code for this:
+
+int f(signed char *a, _Bool b, _Bool c) {
+   signed char t = 0;
+  if (b)  t = *a;
+  if (c)  *a = t;
+}
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+This:
+int test(unsigned *P) { return *P >> 24; }
+
+Should compile to:
+
+_test:
+        lbz r3,0(r3)
+        blr
+
+not:
+
+_test:
+        lwz r2, 0(r3)
+        srwi r3, r2, 24
+        blr
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+On the G5, logical CR operations are more expensive in their three
+address form: ops that read/write the same register are half as expensive as
+those that read from two registers that are different from their destination.
+
+We should model this with two separate instructions.  The isel should generate
+the "two address" form of the instructions.  When the register allocator 
+detects that it needs to insert a copy due to the two-addresness of the CR
+logical op, it will invoke PPCInstrInfo::convertToThreeAddress.  At this point
+we can convert to the "three address" instruction, to save code space.
+
+This only matters when we start generating cr logical ops.
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+We should compile these two functions to the same thing:
+
+#include <stdlib.h>
+void f(int a, int b, int *P) {
+  *P = (a-b)>=0?(a-b):(b-a);
+}
+void g(int a, int b, int *P) {
+  *P = abs(a-b);
+}
+
+Further, they should compile to something better than:
+
+_g:
+        subf r2, r4, r3
+        subfic r3, r2, 0
+        cmpwi cr0, r2, -1
+        bgt cr0, LBB2_2 ; entry
+LBB2_1: ; entry
+        mr r2, r3
+LBB2_2: ; entry
+        stw r2, 0(r5)
+        blr
+
+GCC produces:
+
+_g:
+        subf r4,r4,r3
+        srawi r2,r4,31
+        xor r0,r2,r4
+        subf r0,r2,r0
+        stw r0,0(r5)
+        blr
+
+... which is much nicer.
+
+This theoretically may help improve twolf slightly (used in dimbox.c:142?).
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+int foo(int N, int ***W, int **TK, int X) {
+  int t, i;
+  
+  for (t = 0; t < N; ++t)
+    for (i = 0; i < 4; ++i)
+      W[t / X][i][t % X] = TK[i][t];
+      
+  return 5;
+}
+
+We generate relatively atrocious code for this loop compared to gcc.
+
+We could also strength reduce the rem and the div:
+http://www.lcs.mit.edu/pubs/pdf/MIT-LCS-TM-600.pdf
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+float foo(float X) { return (int)(X); }
+
+Currently produces:
+
+_foo:
+        fctiwz f0, f1
+        stfd f0, -8(r1)
+        lwz r2, -4(r1)
+        extsw r2, r2
+        std r2, -16(r1)
+        lfd f0, -16(r1)
+        fcfid f0, f0
+        frsp f1, f0
+        blr
+
+We could use a target dag combine to turn the lwz/extsw into an lwa when the 
+lwz has a single use.  Since LWA is cracked anyway, this would be a codesize
+win only.
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+
+We generate ugly code for this:
+
+void func(unsigned int *ret, float dx, float dy, float dz, float dw) {
+  unsigned code = 0;
+  if(dx < -dw) code |= 1;
+  if(dx > dw)  code |= 2;
+  if(dy < -dw) code |= 4;
+  if(dy > dw)  code |= 8;
+  if(dz < -dw) code |= 16;
+  if(dz > dw)  code |= 32;
+  *ret = code;
+}
+
+===-------------------------------------------------------------------------===
+