Increase efficiency of sign_extend_inreg by using subregisters for truncation. As...
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / README.txt
index 0667580a44419fa6d9f57fed22a2bf9276ca1c7c..073e2dacef183b26bab7ac32332d4a19f2702471 100644 (file)
@@ -2,6 +2,14 @@
 // Random ideas for the X86 backend.
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
+Missing features:
+  - Support for SSE4: http://www.intel.com/software/penryn
+http://softwarecommunity.intel.com/isn/Downloads/Intel%20SSE4%20Programming%20Reference.pdf
+  - support for 3DNow!
+  - weird abis?
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
 Add a MUL2U and MUL2S nodes to represent a multiply that returns both the
 Hi and Lo parts (combination of MUL and MULH[SU] into one node).  Add this to
 X86, & make the dag combiner produce it when needed.  This will eliminate one
@@ -18,11 +26,28 @@ long long test(int X, int Y) { return (long long)X*Y; }
 
 ... which should only be one imul instruction.
 
+or:
+
+unsigned long long int t2(unsigned int a, unsigned int b) {
+       return (unsigned long long)a * b;
+}
+
+... which should be one mul instruction.
+
+
 This can be done with a custom expander, but it would be nice to move this to
 generic code.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
+CodeGen/X86/lea-3.ll:test3 should be a single LEA, not a shift/move.  The X86
+backend knows how to three-addressify this shift, but it appears the register
+allocator isn't even asking it to do so in this case.  We should investigate
+why this isn't happening, it could have significant impact on other important
+cases for X86 as well.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
 This should be one DIV/IDIV instruction, not a libcall:
 
 unsigned test(unsigned long long X, unsigned Y) {
@@ -125,9 +150,7 @@ int foo (unsigned long j) {
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Use push/pop instructions in prolog/epilog sequences instead of stores off 
-ESP (certain code size win, perf win on some [which?] processors).
-Also, it appears icc use push for parameter passing. Need to investigate.
+It appears icc use push for parameter passing. Need to investigate.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -339,6 +362,51 @@ lambda, siod, optimizer-eval, ackermann, hash2, nestedloop, strcat, and Treesor.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
+We are generating far worse code than gcc:
+
+volatile short X, Y;
+
+void foo(int N) {
+  int i;
+  for (i = 0; i < N; i++) { X = i; Y = i*4; }
+}
+
+LBB1_1:        #bb.preheader
+       xorl %ecx, %ecx
+       xorw %dx, %dx
+LBB1_2:        #bb
+       movl L_X$non_lazy_ptr, %esi
+       movw %dx, (%esi)
+       movw %dx, %si
+       shlw $2, %si
+       movl L_Y$non_lazy_ptr, %edi
+       movw %si, (%edi)
+       incl %ecx
+       incw %dx
+       cmpl %eax, %ecx
+       jne LBB1_2      #bb
+
+vs.
+
+       xorl    %edx, %edx
+       movl    L_X$non_lazy_ptr-"L00000000001$pb"(%ebx), %esi
+       movl    L_Y$non_lazy_ptr-"L00000000001$pb"(%ebx), %ecx
+L4:
+       movw    %dx, (%esi)
+       leal    0(,%edx,4), %eax
+       movw    %ax, (%ecx)
+       addl    $1, %edx
+       cmpl    %edx, %edi
+       jne     L4
+
+There are 3 issues:
+
+1. Lack of post regalloc LICM.
+2. LSR unable to reused IV for a different type (i16 vs. i32) even though
+   the cast would be free.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
 Teach the coalescer to coalesce vregs of different register classes. e.g. FR32 /
 FR64 to VR128.
 
@@ -405,21 +473,6 @@ require a copy to be inserted (in X86InstrInfo::convertToThreeAddress).
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Bad codegen:
-
-char foo(int x) { return x; }
-
-_foo:
-       movl 4(%esp), %eax
-       shll $24, %eax
-       sarl $24, %eax
-       ret
-
-SIGN_EXTEND_INREG can be implemented as (sext (trunc)) to take advantage of 
-sub-registers.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 Consider this:
 
 typedef struct pair { float A, B; } pair;
@@ -534,10 +587,6 @@ do not make use of.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-We should handle __attribute__ ((__visibility__ ("hidden"))).
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 int %foo(int* %a, int %t) {
 entry:
         br label %cond_true
@@ -669,20 +718,6 @@ The add\sub pair is really unneeded here.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-We generate really bad code in some cases due to lowering SETCC/SELECT at 
-legalize time, which prevents the post-legalize dag combine pass from
-understanding the code.  As a silly example, this prevents us from folding 
-stuff like this:
-
-bool %test(ulong %x) {
-  %tmp = setlt ulong %x, 4294967296
-  ret bool %tmp
-}
-
-into x.h == 0
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 We currently compile sign_extend_inreg into two shifts:
 
 long foo(long X) {
@@ -751,3 +786,330 @@ to grab the bytes from the next cacheline.
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
 In c99 mode, the preprocessor doesn't like assembly comments like #TRUNCATE.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This could be a single 16-bit load.
+
+int f(char *p) {
+    if ((p[0] == 1) & (p[1] == 2)) return 1;
+    return 0;
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+We should inline lrintf and probably other libc functions.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Start using the flags more.  For example, compile:
+
+int add_zf(int *x, int y, int a, int b) {
+     if ((*x += y) == 0)
+          return a;
+     else
+          return b;
+}
+
+to:
+       addl    %esi, (%rdi)
+       movl    %edx, %eax
+       cmovne  %ecx, %eax
+       ret
+instead of:
+
+_add_zf:
+        addl (%rdi), %esi
+        movl %esi, (%rdi)
+        testl %esi, %esi
+        cmove %edx, %ecx
+        movl %ecx, %eax
+        ret
+
+and:
+
+int add_zf(int *x, int y, int a, int b) {
+     if ((*x + y) < 0)
+          return a;
+     else
+          return b;
+}
+
+to:
+
+add_zf:
+        addl    (%rdi), %esi
+        movl    %edx, %eax
+        cmovns  %ecx, %eax
+        ret
+
+instead of:
+
+_add_zf:
+        addl (%rdi), %esi
+        testl %esi, %esi
+        cmovs %edx, %ecx
+        movl %ecx, %eax
+        ret
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This:
+#include <math.h>
+int foo(double X) { return isnan(X); }
+
+compiles to (-m64):
+
+_foo:
+        pxor %xmm1, %xmm1
+        ucomisd %xmm1, %xmm0
+        setp %al
+        movzbl %al, %eax
+        ret
+
+the pxor is not needed, we could compare the value against itself.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+These two functions have identical effects:
+
+unsigned int f(unsigned int i, unsigned int n) {++i; if (i == n) ++i; return i;}
+unsigned int f2(unsigned int i, unsigned int n) {++i; i += i == n; return i;}
+
+We currently compile them to:
+
+_f:
+        movl 4(%esp), %eax
+        movl %eax, %ecx
+        incl %ecx
+        movl 8(%esp), %edx
+        cmpl %edx, %ecx
+        jne LBB1_2      #UnifiedReturnBlock
+LBB1_1: #cond_true
+        addl $2, %eax
+        ret
+LBB1_2: #UnifiedReturnBlock
+        movl %ecx, %eax
+        ret
+_f2:
+        movl 4(%esp), %eax
+        movl %eax, %ecx
+        incl %ecx
+        cmpl 8(%esp), %ecx
+        sete %cl
+        movzbl %cl, %ecx
+        leal 1(%ecx,%eax), %eax
+        ret
+
+both of which are inferior to GCC's:
+
+_f:
+        movl    4(%esp), %edx
+        leal    1(%edx), %eax
+        addl    $2, %edx
+        cmpl    8(%esp), %eax
+        cmove   %edx, %eax
+        ret
+_f2:
+        movl    4(%esp), %eax
+        addl    $1, %eax
+        xorl    %edx, %edx
+        cmpl    8(%esp), %eax
+        sete    %dl
+        addl    %edx, %eax
+        ret
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This code:
+
+void test(int X) {
+  if (X) abort();
+}
+
+is currently compiled to:
+
+_test:
+        subl $12, %esp
+        cmpl $0, 16(%esp)
+        jne LBB1_1
+        addl $12, %esp
+        ret
+LBB1_1:
+        call L_abort$stub
+
+It would be better to produce:
+
+_test:
+        subl $12, %esp
+        cmpl $0, 16(%esp)
+        jne L_abort$stub
+        addl $12, %esp
+        ret
+
+This can be applied to any no-return function call that takes no arguments etc.
+Alternatively, the stack save/restore logic could be shrink-wrapped, producing
+something like this:
+
+_test:
+        cmpl $0, 4(%esp)
+        jne LBB1_1
+        ret
+LBB1_1:
+        subl $12, %esp
+        call L_abort$stub
+
+Both are useful in different situations.  Finally, it could be shrink-wrapped
+and tail called, like this:
+
+_test:
+        cmpl $0, 4(%esp)
+        jne LBB1_1
+        ret
+LBB1_1:
+        pop %eax   # realign stack.
+        call L_abort$stub
+
+Though this probably isn't worth it.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+We need to teach the codegen to convert two-address INC instructions to LEA
+when the flags are dead.  For example, on X86-64, compile:
+
+int foo(int A, int B) {
+  return A+1;
+}
+
+to:
+
+_foo:
+        leal    1(%edi), %eax
+        ret
+
+instead of:
+
+_foo:
+        incl %edi
+        movl %edi, %eax
+        ret
+
+Another example is:
+
+;; X's live range extends beyond the shift, so the register allocator
+;; cannot coalesce it with Y.  Because of this, a copy needs to be
+;; emitted before the shift to save the register value before it is
+;; clobbered.  However, this copy is not needed if the register
+;; allocator turns the shift into an LEA.  This also occurs for ADD.
+
+; Check that the shift gets turned into an LEA.
+; RUN: llvm-upgrade < %s | llvm-as | llc -march=x86 -x86-asm-syntax=intel | \
+; RUN:   not grep {mov E.X, E.X}
+
+%G = external global int
+
+int %test1(int %X, int %Y) {
+        %Z = add int %X, %Y
+        volatile store int %Y, int* %G
+        volatile store int %Z, int* %G
+        ret int %X
+}
+
+int %test2(int %X) {
+        %Z = add int %X, 1  ;; inc
+        volatile store int %Z, int* %G
+        ret int %X
+}
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This:
+#include <xmmintrin.h>
+unsigned test(float f) {
+ return _mm_cvtsi128_si32( (__m128i) _mm_set_ss( f ));
+}
+
+Compiles to:
+_test:
+        movss 4(%esp), %xmm0
+        movd %xmm0, %eax
+        ret
+
+it should compile to a move from the stack slot directly into eax.  DAGCombine
+has this xform, but it is currently disabled until the alignment fields of 
+the load/store nodes are trustworthy.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Sometimes it is better to codegen subtractions from a constant (e.g. 7-x) with
+a neg instead of a sub instruction.  Consider:
+
+int test(char X) { return 7-X; }
+
+we currently produce:
+_test:
+        movl $7, %eax
+        movsbl 4(%esp), %ecx
+        subl %ecx, %eax
+        ret
+
+We would use one fewer register if codegen'd as:
+
+        movsbl 4(%esp), %eax
+       neg %eax
+        add $7, %eax
+        ret
+
+Note that this isn't beneficial if the load can be folded into the sub.  In
+this case, we want a sub:
+
+int test(int X) { return 7-X; }
+_test:
+        movl $7, %eax
+        subl 4(%esp), %eax
+        ret
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+For code like:
+phi (undef, x)
+
+We get an implicit def on the undef side. If the phi is spilled, we then get:
+implicitdef xmm1
+store xmm1 -> stack
+
+It should be possible to teach the x86 backend to "fold" the store into the
+implicitdef, which just deletes the implicit def.
+
+These instructions should go away:
+#IMPLICIT_DEF %xmm1 
+movaps %xmm1, 192(%esp) 
+movaps %xmm1, 224(%esp) 
+movaps %xmm1, 176(%esp)
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This is a "commutable two-address" register coallescing deficiency:
+
+define <4 x float> @test1(<4 x float> %V) {
+entry:
+        %tmp8 = shufflevector <4 x float> %V, <4 x float> undef, <4 x i32> < i32 3, i32 2, i32 1, i32 0 >               ; <<4 x float>> [#uses=1]
+        %add = add <4 x float> %tmp8, %V                ; <<4 x float>> [#uses=1]
+        ret <4 x float> %add
+}
+
+this codegens to:
+
+_test1:
+        pshufd  $27, %xmm0, %xmm1
+        addps   %xmm0, %xmm1
+        movaps  %xmm1, %xmm0
+        ret
+
+instead of:
+
+_test1:
+        pshufd  $27, %xmm0, %xmm1
+        addps   %xmm1, %xmm0
+        ret
+