Enhance the InstrStage object to enable the specification of an Itinerary with overla...
[oota-llvm.git] / include / llvm / Target / Target.td
1 //===- Target.td - Target Independent TableGen interface ---*- tablegen -*-===//
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 defines the target-independent interfaces which should be
11 // implemented by each target which is using a TableGen based code generator.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 // Include all information about LLVM intrinsics.
16 include "llvm/Intrinsics.td"
17
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19 // Register file description - These classes are used to fill in the target
20 // description classes.
21
22 class RegisterClass; // Forward def
23
24 // Register - You should define one instance of this class for each register
25 // in the target machine.  String n will become the "name" of the register.
26 class Register<string n> {
27   string Namespace = "";
28   string AsmName = n;
29
30   // SpillSize - If this value is set to a non-zero value, it is the size in
31   // bits of the spill slot required to hold this register.  If this value is
32   // set to zero, the information is inferred from any register classes the
33   // register belongs to.
34   int SpillSize = 0;
35
36   // SpillAlignment - This value is used to specify the alignment required for
37   // spilling the register.  Like SpillSize, this should only be explicitly
38   // specified if the register is not in a register class.
39   int SpillAlignment = 0;
40
41   // Aliases - A list of registers that this register overlaps with.  A read or
42   // modification of this register can potentially read or modify the aliased
43   // registers.
44   list<Register> Aliases = [];
45   
46   // SubRegs - A list of registers that are parts of this register. Note these
47   // are "immediate" sub-registers and the registers within the list do not
48   // themselves overlap. e.g. For X86, EAX's SubRegs list contains only [AX],
49   // not [AX, AH, AL].
50   list<Register> SubRegs = [];
51
52   // DwarfNumbers - Numbers used internally by gcc/gdb to identify the register.
53   // These values can be determined by locating the <target>.h file in the
54   // directory llvmgcc/gcc/config/<target>/ and looking for REGISTER_NAMES.  The
55   // order of these names correspond to the enumeration used by gcc.  A value of
56   // -1 indicates that the gcc number is undefined and -2 that register number
57   // is invalid for this mode/flavour.
58   list<int> DwarfNumbers = [];
59 }
60
61 // RegisterWithSubRegs - This can be used to define instances of Register which
62 // need to specify sub-registers.
63 // List "subregs" specifies which registers are sub-registers to this one. This
64 // is used to populate the SubRegs and AliasSet fields of TargetRegisterDesc.
65 // This allows the code generator to be careful not to put two values with 
66 // overlapping live ranges into registers which alias.
67 class RegisterWithSubRegs<string n, list<Register> subregs> : Register<n> {
68   let SubRegs = subregs;
69 }
70
71 // SubRegSet - This can be used to define a specific mapping of registers to
72 // indices, for use as named subregs of a particular physical register.  Each
73 // register in 'subregs' becomes an addressable subregister at index 'n' of the
74 // corresponding register in 'regs'.
75 class SubRegSet<int n, list<Register> regs, list<Register> subregs> {
76   int index = n;
77   
78   list<Register> From = regs;
79   list<Register> To = subregs;
80 }
81
82 // RegisterClass - Now that all of the registers are defined, and aliases
83 // between registers are defined, specify which registers belong to which
84 // register classes.  This also defines the default allocation order of
85 // registers by register allocators.
86 //
87 class RegisterClass<string namespace, list<ValueType> regTypes, int alignment,
88                     list<Register> regList> {
89   string Namespace = namespace;
90
91   // RegType - Specify the list ValueType of the registers in this register
92   // class.  Note that all registers in a register class must have the same
93   // ValueTypes.  This is a list because some targets permit storing different 
94   // types in same register, for example vector values with 128-bit total size,
95   // but different count/size of items, like SSE on x86.
96   //
97   list<ValueType> RegTypes = regTypes;
98
99   // Size - Specify the spill size in bits of the registers.  A default value of
100   // zero lets tablgen pick an appropriate size.
101   int Size = 0;
102
103   // Alignment - Specify the alignment required of the registers when they are
104   // stored or loaded to memory.
105   //
106   int Alignment = alignment;
107
108   // CopyCost - This value is used to specify the cost of copying a value
109   // between two registers in this register class. The default value is one
110   // meaning it takes a single instruction to perform the copying. A negative
111   // value means copying is extremely expensive or impossible.
112   int CopyCost = 1;
113
114   // MemberList - Specify which registers are in this class.  If the
115   // allocation_order_* method are not specified, this also defines the order of
116   // allocation used by the register allocator.
117   //
118   list<Register> MemberList = regList;
119   
120   // SubClassList - Specify which register classes correspond to subregisters
121   // of this class. The order should be by subregister set index.
122   list<RegisterClass> SubRegClassList = [];
123
124   // MethodProtos/MethodBodies - These members can be used to insert arbitrary
125   // code into a generated register class.   The normal usage of this is to 
126   // overload virtual methods.
127   code MethodProtos = [{}];
128   code MethodBodies = [{}];
129 }
130
131
132 //===----------------------------------------------------------------------===//
133 // DwarfRegNum - This class provides a mapping of the llvm register enumeration
134 // to the register numbering used by gcc and gdb.  These values are used by a
135 // debug information writer (ex. DwarfWriter) to describe where values may be
136 // located during execution.
137 class DwarfRegNum<list<int> Numbers> {
138   // DwarfNumbers - Numbers used internally by gcc/gdb to identify the register.
139   // These values can be determined by locating the <target>.h file in the
140   // directory llvmgcc/gcc/config/<target>/ and looking for REGISTER_NAMES.  The
141   // order of these names correspond to the enumeration used by gcc.  A value of
142   // -1 indicates that the gcc number is undefined and -2 that register number is 
143   // invalid for this mode/flavour.
144   list<int> DwarfNumbers = Numbers;
145 }
146
147 //===----------------------------------------------------------------------===//
148 // Pull in the common support for scheduling
149 //
150 include "llvm/Target/TargetSchedule.td"
151
152 class Predicate; // Forward def
153
154 //===----------------------------------------------------------------------===//
155 // Instruction set description - These classes correspond to the C++ classes in
156 // the Target/TargetInstrInfo.h file.
157 //
158 class Instruction {
159   string Namespace = "";
160
161   dag OutOperandList;       // An dag containing the MI def operand list.
162   dag InOperandList;        // An dag containing the MI use operand list.
163   string AsmString = "";    // The .s format to print the instruction with.
164
165   // Pattern - Set to the DAG pattern for this instruction, if we know of one,
166   // otherwise, uninitialized.
167   list<dag> Pattern;
168
169   // The follow state will eventually be inferred automatically from the
170   // instruction pattern.
171
172   list<Register> Uses = []; // Default to using no non-operand registers
173   list<Register> Defs = []; // Default to modifying no non-operand registers
174
175   // Predicates - List of predicates which will be turned into isel matching
176   // code.
177   list<Predicate> Predicates = [];
178
179   // Code size.
180   int CodeSize = 0;
181
182   // Added complexity passed onto matching pattern.
183   int AddedComplexity  = 0;
184
185   // These bits capture information about the high-level semantics of the
186   // instruction.
187   bit isReturn     = 0;     // Is this instruction a return instruction?
188   bit isBranch     = 0;     // Is this instruction a branch instruction?
189   bit isIndirectBranch = 0; // Is this instruction an indirect branch?
190   bit isBarrier    = 0;     // Can control flow fall through this instruction?
191   bit isCall       = 0;     // Is this instruction a call instruction?
192   bit canFoldAsLoad = 0;    // Can this be folded as a simple memory operand?
193   bit mayLoad      = 0;     // Is it possible for this inst to read memory?
194   bit mayStore     = 0;     // Is it possible for this inst to write memory?
195   bit isTwoAddress = 0;     // Is this a two address instruction?
196   bit isConvertibleToThreeAddress = 0;  // Can this 2-addr instruction promote?
197   bit isCommutable = 0;     // Is this 3 operand instruction commutable?
198   bit isTerminator = 0;     // Is this part of the terminator for a basic block?
199   bit isReMaterializable = 0; // Is this instruction re-materializable?
200   bit isPredicable = 0;     // Is this instruction predicable?
201   bit hasDelaySlot = 0;     // Does this instruction have an delay slot?
202   bit usesCustomDAGSchedInserter = 0; // Pseudo instr needing special help.
203   bit hasCtrlDep   = 0;     // Does this instruction r/w ctrl-flow chains?
204   bit isNotDuplicable = 0;  // Is it unsafe to duplicate this instruction?
205   bit isAsCheapAsAMove = 0; // As cheap (or cheaper) than a move instruction.
206
207   // Side effect flags - When set, the flags have these meanings:
208   //
209   //  hasSideEffects - The instruction has side effects that are not
210   //    captured by any operands of the instruction or other flags.
211   //
212   //  mayHaveSideEffects  - Some instances of the instruction can have side
213   //    effects. The virtual method "isReallySideEffectFree" is called to
214   //    determine this. Load instructions are an example of where this is
215   //    useful. In general, loads always have side effects. However, loads from
216   //    constant pools don't. Individual back ends make this determination.
217   //
218   //  neverHasSideEffects - Set on an instruction with no pattern if it has no
219   //    side effects.
220   bit hasSideEffects = 0;
221   bit mayHaveSideEffects = 0;
222   bit neverHasSideEffects = 0;
223
224   // Is this instruction a "real" instruction (with a distinct machine
225   // encoding), or is it a pseudo instruction used for codegen modeling
226   // purposes.
227   bit isCodeGenOnly = 0;
228
229   InstrItinClass Itinerary = NoItinerary;// Execution steps used for scheduling.
230
231   string Constraints = "";  // OperandConstraint, e.g. $src = $dst.
232   
233   /// DisableEncoding - List of operand names (e.g. "$op1,$op2") that should not
234   /// be encoded into the output machineinstr.
235   string DisableEncoding = "";
236 }
237
238 /// Predicates - These are extra conditionals which are turned into instruction
239 /// selector matching code. Currently each predicate is just a string.
240 class Predicate<string cond> {
241   string CondString = cond;
242 }
243
244 /// NoHonorSignDependentRounding - This predicate is true if support for
245 /// sign-dependent-rounding is not enabled.
246 def NoHonorSignDependentRounding
247  : Predicate<"!HonorSignDependentRoundingFPMath()">;
248
249 class Requires<list<Predicate> preds> {
250   list<Predicate> Predicates = preds;
251 }
252
253 /// ops definition - This is just a simple marker used to identify the operands
254 /// list for an instruction. outs and ins are identical both syntatically and
255 /// semantically, they are used to define def operands and use operands to
256 /// improve readibility. This should be used like this:
257 ///     (outs R32:$dst), (ins R32:$src1, R32:$src2) or something similar.
258 def ops;
259 def outs;
260 def ins;
261
262 /// variable_ops definition - Mark this instruction as taking a variable number
263 /// of operands.
264 def variable_ops;
265
266
267 /// PointerLikeRegClass - Values that are designed to have pointer width are
268 /// derived from this.  TableGen treats the register class as having a symbolic
269 /// type that it doesn't know, and resolves the actual regclass to use by using
270 /// the TargetRegisterInfo::getPointerRegClass() hook at codegen time.
271 class PointerLikeRegClass<int Kind> {
272   int RegClassKind = Kind;
273 }
274
275
276 /// ptr_rc definition - Mark this operand as being a pointer value whose
277 /// register class is resolved dynamically via a callback to TargetInstrInfo.
278 /// FIXME: We should probably change this to a class which contain a list of
279 /// flags. But currently we have but one flag.
280 def ptr_rc : PointerLikeRegClass<0>;
281
282 /// unknown definition - Mark this operand as being of unknown type, causing
283 /// it to be resolved by inference in the context it is used.
284 def unknown;
285
286 /// AsmOperandClass - Representation for the kinds of operands which the target
287 /// specific parser can create and the assembly matcher may need to distinguish.
288 ///
289 /// Operand classes are used to define the order in which instructions are
290 /// matched, to ensure that the instruction which gets matched for any
291 /// particular list of operands is deterministic.
292 ///
293 /// The target specific parser must be able to classify a parsed operand into a
294 /// unique class which does not partially overlap with any other classes. It can
295 /// match a subset of some other class, in which case the super class field
296 /// should be defined.
297 class AsmOperandClass {
298   /// The name to use for this class, which should be usable as an enum value.
299   string Name = ?;
300
301   /// The super class of this operand.
302   AsmOperandClass SuperClass = ?;
303
304   /// The name of the method on the target specific operand to call to test
305   /// whether the operand is an instance of this class. If not set, this will
306   /// default to "isFoo", where Foo is the AsmOperandClass name. The method
307   /// signature should be:
308   ///   bool isFoo() const;
309   string PredicateMethod = ?;
310
311   /// The name of the method on the target specific operand to call to add the
312   /// target specific operand to an MCInst. If not set, this will default to
313   /// "addFooOperands", where Foo is the AsmOperandClass name. The method
314   /// signature should be:
315   ///   void addFooOperands(MCInst &Inst, unsigned N) const;
316   string RenderMethod = ?;
317 }
318
319 def ImmAsmOperand : AsmOperandClass {
320   let Name = "Imm";
321 }
322    
323 /// Operand Types - These provide the built-in operand types that may be used
324 /// by a target.  Targets can optionally provide their own operand types as
325 /// needed, though this should not be needed for RISC targets.
326 class Operand<ValueType ty> {
327   ValueType Type = ty;
328   string PrintMethod = "printOperand";
329   string AsmOperandLowerMethod = ?;
330   dag MIOperandInfo = (ops);
331
332   // ParserMatchClass - The "match class" that operands of this type fit
333   // in. Match classes are used to define the order in which instructions are
334   // match, to ensure that which instructions gets matched is deterministic.
335   //
336   // The target specific parser must be able to classify an parsed operand 
337   // into a unique class, which does not partially overlap with any other 
338   // classes. It can match a subset of some other class, in which case 
339   // ParserMatchSuperClass should be set to the name of that class.
340   AsmOperandClass ParserMatchClass = ImmAsmOperand;
341 }
342
343 def i1imm  : Operand<i1>;
344 def i8imm  : Operand<i8>;
345 def i16imm : Operand<i16>;
346 def i32imm : Operand<i32>;
347 def i64imm : Operand<i64>;
348
349 def f32imm : Operand<f32>;
350 def f64imm : Operand<f64>;
351
352 /// zero_reg definition - Special node to stand for the zero register.
353 ///
354 def zero_reg;
355
356 /// PredicateOperand - This can be used to define a predicate operand for an
357 /// instruction.  OpTypes specifies the MIOperandInfo for the operand, and
358 /// AlwaysVal specifies the value of this predicate when set to "always
359 /// execute".
360 class PredicateOperand<ValueType ty, dag OpTypes, dag AlwaysVal>
361   : Operand<ty> {
362   let MIOperandInfo = OpTypes;
363   dag DefaultOps = AlwaysVal;
364 }
365
366 /// OptionalDefOperand - This is used to define a optional definition operand
367 /// for an instruction. DefaultOps is the register the operand represents if
368 /// none is supplied, e.g. zero_reg.
369 class OptionalDefOperand<ValueType ty, dag OpTypes, dag defaultops>
370   : Operand<ty> {
371   let MIOperandInfo = OpTypes;
372   dag DefaultOps = defaultops;
373 }
374
375
376 // InstrInfo - This class should only be instantiated once to provide parameters
377 // which are global to the the target machine.
378 //
379 class InstrInfo {
380   // If the target wants to associate some target-specific information with each
381   // instruction, it should provide these two lists to indicate how to assemble
382   // the target specific information into the 32 bits available.
383   //
384   list<string> TSFlagsFields = [];
385   list<int>    TSFlagsShifts = [];
386
387   // Target can specify its instructions in either big or little-endian formats.
388   // For instance, while both Sparc and PowerPC are big-endian platforms, the
389   // Sparc manual specifies its instructions in the format [31..0] (big), while
390   // PowerPC specifies them using the format [0..31] (little).
391   bit isLittleEndianEncoding = 0;
392 }
393
394 // Standard Pseudo Instructions.
395 let isCodeGenOnly = 1 in {
396 def PHI : Instruction {
397   let OutOperandList = (ops);
398   let InOperandList = (ops variable_ops);
399   let AsmString = "PHINODE";
400   let Namespace = "TargetInstrInfo";
401 }
402 def INLINEASM : Instruction {
403   let OutOperandList = (ops);
404   let InOperandList = (ops variable_ops);
405   let AsmString = "";
406   let Namespace = "TargetInstrInfo";
407 }
408 def DBG_LABEL : Instruction {
409   let OutOperandList = (ops);
410   let InOperandList = (ops i32imm:$id);
411   let AsmString = "";
412   let Namespace = "TargetInstrInfo";
413   let hasCtrlDep = 1;
414 }
415 def EH_LABEL : Instruction {
416   let OutOperandList = (ops);
417   let InOperandList = (ops i32imm:$id);
418   let AsmString = "";
419   let Namespace = "TargetInstrInfo";
420   let hasCtrlDep = 1;
421 }
422 def GC_LABEL : Instruction {
423   let OutOperandList = (ops);
424   let InOperandList = (ops i32imm:$id);
425   let AsmString = "";
426   let Namespace = "TargetInstrInfo";
427   let hasCtrlDep = 1;
428 }
429 def DECLARE : Instruction {
430   let OutOperandList = (ops);
431   let InOperandList = (ops variable_ops);
432   let AsmString = "";
433   let Namespace = "TargetInstrInfo";
434   let hasCtrlDep = 1;
435 }
436 def EXTRACT_SUBREG : Instruction {
437   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
438   let InOperandList = (ops unknown:$supersrc, i32imm:$subidx);
439   let AsmString = "";
440   let Namespace = "TargetInstrInfo";
441   let neverHasSideEffects = 1;
442 }
443 def INSERT_SUBREG : Instruction {
444   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
445   let InOperandList = (ops unknown:$supersrc, unknown:$subsrc, i32imm:$subidx);
446   let AsmString = "";
447   let Namespace = "TargetInstrInfo";
448   let neverHasSideEffects = 1;
449   let Constraints = "$supersrc = $dst";
450 }
451 def IMPLICIT_DEF : Instruction {
452   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
453   let InOperandList = (ops);
454   let AsmString = "";
455   let Namespace = "TargetInstrInfo";
456   let neverHasSideEffects = 1;
457   let isReMaterializable = 1;
458   let isAsCheapAsAMove = 1;
459 }
460 def SUBREG_TO_REG : Instruction {
461   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
462   let InOperandList = (ops unknown:$implsrc, unknown:$subsrc, i32imm:$subidx);
463   let AsmString = "";
464   let Namespace = "TargetInstrInfo";
465   let neverHasSideEffects = 1;
466 }
467 def COPY_TO_REGCLASS : Instruction {
468   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
469   let InOperandList = (ops unknown:$src, i32imm:$regclass);
470   let AsmString = "";
471   let Namespace = "TargetInstrInfo";
472   let neverHasSideEffects = 1;
473   let isAsCheapAsAMove = 1;
474 }
475 }
476
477 //===----------------------------------------------------------------------===//
478 // AsmParser - This class can be implemented by targets that wish to implement 
479 // .s file parsing.
480 //
481 // Subtargets can have multiple different assembly parsers (e.g. AT&T vs Intel 
482 // syntax on X86 for example).
483 //
484 class AsmParser {
485   // AsmParserClassName - This specifies the suffix to use for the asmparser
486   // class.  Generated AsmParser classes are always prefixed with the target
487   // name.
488   string AsmParserClassName  = "AsmParser";
489  
490   // Variant - AsmParsers can be of multiple different variants.  Variants are
491   // used to support targets that need to parser multiple formats for the 
492   // assembly language.
493   int Variant = 0;
494
495   // CommentDelimiter - If given, the delimiter string used to recognize
496   // comments which are hard coded in the .td assembler strings for individual
497   // instructions.
498   string CommentDelimiter = "";
499
500   // RegisterPrefix - If given, the token prefix which indicates a register
501   // token. This is used by the matcher to automatically recognize hard coded
502   // register tokens as constrained registers, instead of tokens, for the
503   // purposes of matching.
504   string RegisterPrefix = "";
505 }
506 def DefaultAsmParser : AsmParser;
507
508
509 //===----------------------------------------------------------------------===//
510 // AsmWriter - This class can be implemented by targets that need to customize
511 // the format of the .s file writer.
512 //
513 // Subtargets can have multiple different asmwriters (e.g. AT&T vs Intel syntax
514 // on X86 for example).
515 //
516 class AsmWriter {
517   // AsmWriterClassName - This specifies the suffix to use for the asmwriter
518   // class.  Generated AsmWriter classes are always prefixed with the target
519   // name.
520   string AsmWriterClassName  = "AsmPrinter";
521
522   // InstFormatName - AsmWriters can specify the name of the format string to
523   // print instructions with.
524   string InstFormatName = "AsmString";
525
526   // Variant - AsmWriters can be of multiple different variants.  Variants are
527   // used to support targets that need to emit assembly code in ways that are
528   // mostly the same for different targets, but have minor differences in
529   // syntax.  If the asmstring contains {|} characters in them, this integer
530   // will specify which alternative to use.  For example "{x|y|z}" with Variant
531   // == 1, will expand to "y".
532   int Variant = 0;
533   
534   
535   // FirstOperandColumn/OperandSpacing - If the assembler syntax uses a columnar
536   // layout, the asmwriter can actually generate output in this columns (in
537   // verbose-asm mode).  These two values indicate the width of the first column
538   // (the "opcode" area) and the width to reserve for subsequent operands.  When
539   // verbose asm mode is enabled, operands will be indented to respect this.
540   int FirstOperandColumn = -1;
541   
542   // OperandSpacing - Space between operand columns.
543   int OperandSpacing = -1;
544 }
545 def DefaultAsmWriter : AsmWriter;
546
547
548 //===----------------------------------------------------------------------===//
549 // Target - This class contains the "global" target information
550 //
551 class Target {
552   // InstructionSet - Instruction set description for this target.
553   InstrInfo InstructionSet;
554
555   // AssemblyParsers - The AsmParser instances available for this target.
556   list<AsmParser> AssemblyParsers = [DefaultAsmParser];
557
558   // AssemblyWriters - The AsmWriter instances available for this target.
559   list<AsmWriter> AssemblyWriters = [DefaultAsmWriter];
560 }
561
562 //===----------------------------------------------------------------------===//
563 // SubtargetFeature - A characteristic of the chip set.
564 //
565 class SubtargetFeature<string n, string a,  string v, string d,
566                        list<SubtargetFeature> i = []> {
567   // Name - Feature name.  Used by command line (-mattr=) to determine the
568   // appropriate target chip.
569   //
570   string Name = n;
571   
572   // Attribute - Attribute to be set by feature.
573   //
574   string Attribute = a;
575   
576   // Value - Value the attribute to be set to by feature.
577   //
578   string Value = v;
579   
580   // Desc - Feature description.  Used by command line (-mattr=) to display help
581   // information.
582   //
583   string Desc = d;
584
585   // Implies - Features that this feature implies are present. If one of those
586   // features isn't set, then this one shouldn't be set either.
587   //
588   list<SubtargetFeature> Implies = i;
589 }
590
591 //===----------------------------------------------------------------------===//
592 // Processor chip sets - These values represent each of the chip sets supported
593 // by the scheduler.  Each Processor definition requires corresponding
594 // instruction itineraries.
595 //
596 class Processor<string n, ProcessorItineraries pi, list<SubtargetFeature> f> {
597   // Name - Chip set name.  Used by command line (-mcpu=) to determine the
598   // appropriate target chip.
599   //
600   string Name = n;
601   
602   // ProcItin - The scheduling information for the target processor.
603   //
604   ProcessorItineraries ProcItin = pi;
605   
606   // Features - list of 
607   list<SubtargetFeature> Features = f;
608 }
609
610 //===----------------------------------------------------------------------===//
611 // Pull in the common support for calling conventions.
612 //
613 include "llvm/Target/TargetCallingConv.td"
614
615 //===----------------------------------------------------------------------===//
616 // Pull in the common support for DAG isel generation.
617 //
618 include "llvm/Target/TargetSelectionDAG.td"