lib/Target/AArch64/AArch64TargetMachine.cpp

   1 //===-- AArch64TargetMachine.cpp - Define TargetMachine for AArch64 -------===//
   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 //
  11 //===----------------------------------------------------------------------===//
  12
  13 #include "AArch64.h"
  14 #include "AArch64TargetMachine.h"
  15 #include "AArch64TargetObjectFile.h"
  16 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  18 #include "llvm/IR/Function.h"
  19 #include "llvm/PassManager.h"
  20 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  21 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  23 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  24 using namespace llvm;
  25
  26 static cl::opt<bool>
  27 EnableCCMP("aarch64-ccmp", cl::desc("Enable the CCMP formation pass"),
  28            cl::init(true), cl::Hidden);
  29
  30 static cl::opt<bool> EnableMCR("aarch64-mcr",
  31                                cl::desc("Enable the machine combiner pass"),
  32                                cl::init(true), cl::Hidden);
  33
  34 static cl::opt<bool>
  35 EnableStPairSuppress("aarch64-stp-suppress", cl::desc("Suppress STP for AArch64"),
  36                      cl::init(true), cl::Hidden);
  37
  38 static cl::opt<bool>
  39 EnableAdvSIMDScalar("aarch64-simd-scalar", cl::desc("Enable use of AdvSIMD scalar"
  40                     " integer instructions"), cl::init(false), cl::Hidden);
  41
  42 static cl::opt<bool>
  43 EnablePromoteConstant("aarch64-promote-const", cl::desc("Enable the promote "
  44                       "constant pass"), cl::init(true), cl::Hidden);
  45
  46 static cl::opt<bool>
  47 EnableCollectLOH("aarch64-collect-loh", cl::desc("Enable the pass that emits the"
  48                  " linker optimization hints (LOH)"), cl::init(true),
  49                  cl::Hidden);
  50
  51 static cl::opt<bool>
  52 EnableDeadRegisterElimination("aarch64-dead-def-elimination", cl::Hidden,
  53                               cl::desc("Enable the pass that removes dead"
  54                                        " definitons and replaces stores to"
  55                                        " them with stores to the zero"
  56                                        " register"),
  57                               cl::init(true));
  58
  59 static cl::opt<bool>
  60 EnableLoadStoreOpt("aarch64-load-store-opt", cl::desc("Enable the load/store pair"
  61                    " optimization pass"), cl::init(true), cl::Hidden);
  62
  63 static cl::opt<bool>
  64 EnableAtomicTidy("aarch64-atomic-cfg-tidy", cl::Hidden,
  65                  cl::desc("Run SimplifyCFG after expanding atomic operations"
  66                           " to make use of cmpxchg flow-based information"),
  67                  cl::init(true));
  68
  69 static cl::opt<bool>
  70 EnableEarlyIfConversion("aarch64-enable-early-ifcvt", cl::Hidden,
  71                         cl::desc("Run early if-conversion"),
  72                         cl::init(true));
  73
  74 static cl::opt<bool>
  75 EnableCondOpt("aarch64-condopt",
  76               cl::desc("Enable the condition optimizer pass"),
  77               cl::init(true), cl::Hidden);
  78
  79 static cl::opt<bool>
  80 EnableA53Fix835769("aarch64-fix-cortex-a53-835769", cl::Hidden,
  81                 cl::desc("Work around Cortex-A53 erratum 835769"),
  82                 cl::init(false));
  83
  84 static cl::opt<bool>
  85 EnableGEPOpt("aarch64-gep-opt", cl::Hidden,
  86              cl::desc("Enable optimizations on complex GEPs"),
  87              cl::init(true));
  88
  89 extern "C" void LLVMInitializeAArch64Target() {
  90   // Register the target.
  91   RegisterTargetMachine<AArch64leTargetMachine> X(TheAArch64leTarget);
  92   RegisterTargetMachine<AArch64beTargetMachine> Y(TheAArch64beTarget);
  93   RegisterTargetMachine<AArch64leTargetMachine> Z(TheARM64Target);
  94 }
  95
  96 //===----------------------------------------------------------------------===//
  97 // AArch64 Lowering public interface.
  98 //===----------------------------------------------------------------------===//
  99 static std::unique_ptr<TargetLoweringObjectFile> createTLOF(const Triple &TT) {
 100   if (TT.isOSBinFormatMachO())
 101     return make_unique<AArch64_MachoTargetObjectFile>();
 102
 103   return make_unique<AArch64_ELFTargetObjectFile>();
 104 }
 105
 106 /// TargetMachine ctor - Create an AArch64 architecture model.
 107 ///
 108 AArch64TargetMachine::AArch64TargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 109                                            StringRef CPU, StringRef FS,
 110                                            const TargetOptions &Options,
 111                                            Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 112                                            CodeGenOpt::Level OL,
 113                                            bool LittleEndian)
 114     : LLVMTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL),
 115       // This nested ternary is horrible, but DL needs to be properly
 116       // initialized
 117       // before TLInfo is constructed.
 118       DL(Triple(TT).isOSBinFormatMachO()
 119              ? "e-m:o-i64:64-i128:128-n32:64-S128"
 120              : (LittleEndian ? "e-m:e-i64:64-i128:128-n32:64-S128"
 121                              : "E-m:e-i64:64-i128:128-n32:64-S128")),
 122       TLOF(createTLOF(Triple(getTargetTriple()))),
 123       Subtarget(TT, CPU, FS, *this, LittleEndian), isLittle(LittleEndian) {
 124   initAsmInfo();
 125 }
 126
 127 AArch64TargetMachine::~AArch64TargetMachine() {}
 128
 129 const AArch64Subtarget *
 130 AArch64TargetMachine::getSubtargetImpl(const Function &F) const {
 131   AttributeSet FnAttrs = F.getAttributes();
 132   Attribute CPUAttr =
 133       FnAttrs.getAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, "target-cpu");
 134   Attribute FSAttr =
 135       FnAttrs.getAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, "target-features");
 136
 137   std::string CPU = !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 138                         ? CPUAttr.getValueAsString().str()
 139                         : TargetCPU;
 140   std::string FS = !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 141                        ? FSAttr.getValueAsString().str()
 142                        : TargetFS;
 143
 144   auto &I = SubtargetMap[CPU + FS];
 145   if (!I) {
 146     // This needs to be done before we create a new subtarget since any
 147     // creation will depend on the TM and the code generation flags on the
 148     // function that reside in TargetOptions.
 149     resetTargetOptions(F);
 150     I = llvm::make_unique<AArch64Subtarget>(TargetTriple, CPU, FS, *this, isLittle);
 151   }
 152   return I.get();
 153 }
 154
 155 void AArch64leTargetMachine::anchor() { }
 156
 157 AArch64leTargetMachine::
 158 AArch64leTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 159                        StringRef CPU, StringRef FS, const TargetOptions &Options,
 160                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 161                        CodeGenOpt::Level OL)
 162   : AArch64TargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {}
 163
 164 void AArch64beTargetMachine::anchor() { }
 165
 166 AArch64beTargetMachine::
 167 AArch64beTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 168                        StringRef CPU, StringRef FS, const TargetOptions &Options,
 169                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 170                        CodeGenOpt::Level OL)
 171   : AArch64TargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {}
 172
 173 namespace {
 174 /// AArch64 Code Generator Pass Configuration Options.
 175 class AArch64PassConfig : public TargetPassConfig {
 176 public:
 177   AArch64PassConfig(AArch64TargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 178       : TargetPassConfig(TM, PM) {
 179     if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 180       substitutePass(&PostRASchedulerID, &PostMachineSchedulerID);
 181   }
 182
 183   AArch64TargetMachine &getAArch64TargetMachine() const {
 184     return getTM<AArch64TargetMachine>();
 185   }
 186
 187   void addIRPasses()  override;
 188   bool addPreISel() override;
 189   bool addInstSelector() override;
 190   bool addILPOpts() override;
 191   void addPreRegAlloc() override;
 192   void addPostRegAlloc() override;
 193   void addPreSched2() override;
 194   void addPreEmitPass() override;
 195 };
 196 } // namespace
 197
 198 void AArch64TargetMachine::addAnalysisPasses(PassManagerBase &PM) {
 199   // Add first the target-independent BasicTTI pass, then our AArch64 pass. This
 200   // allows the AArch64 pass to delegate to the target independent layer when
 201   // appropriate.
 202   PM.add(createBasicTargetTransformInfoPass(this));
 203   PM.add(createAArch64TargetTransformInfoPass(this));
 204 }
 205
 206 TargetPassConfig *AArch64TargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 207   return new AArch64PassConfig(this, PM);
 208 }
 209
 210 void AArch64PassConfig::addIRPasses() {
 211   // Always expand atomic operations, we don't deal with atomicrmw or cmpxchg
 212   // ourselves.
 213   addPass(createAtomicExpandPass(TM));
 214
 215   // Cmpxchg instructions are often used with a subsequent comparison to
 216   // determine whether it succeeded. We can exploit existing control-flow in
 217   // ldrex/strex loops to simplify this, but it needs tidying up.
 218   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableAtomicTidy)
 219     addPass(createCFGSimplificationPass());
 220
 221   TargetPassConfig::addIRPasses();
 222
 223   if (TM->getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive && EnableGEPOpt) {
 224     // Call SeparateConstOffsetFromGEP pass to extract constants within indices
 225     // and lower a GEP with multiple indices to either arithmetic operations or
 226     // multiple GEPs with single index.
 227     addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass(TM, true));
 228     // Call EarlyCSE pass to find and remove subexpressions in the lowered
 229     // result.
 230     addPass(createEarlyCSEPass());
 231     // Do loop invariant code motion in case part of the lowered result is
 232     // invariant.
 233     addPass(createLICMPass());
 234   }
 235 }
 236
 237 // Pass Pipeline Configuration
 238 bool AArch64PassConfig::addPreISel() {
 239   // Run promote constant before global merge, so that the promoted constants
 240   // get a chance to be merged
 241   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnablePromoteConstant)
 242     addPass(createAArch64PromoteConstantPass());
 243   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 244     addPass(createGlobalMergePass(TM));
 245   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 246     addPass(createAArch64AddressTypePromotionPass());
 247
 248   return false;
 249 }
 250
 251 bool AArch64PassConfig::addInstSelector() {
 252   addPass(createAArch64ISelDag(getAArch64TargetMachine(), getOptLevel()));
 253
 254   // For ELF, cleanup any local-dynamic TLS accesses (i.e. combine as many
 255   // references to _TLS_MODULE_BASE_ as possible.
 256   if (Triple(TM->getTargetTriple()).isOSBinFormatELF() &&
 257       getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 258     addPass(createAArch64CleanupLocalDynamicTLSPass());
 259
 260   return false;
 261 }
 262
 263 bool AArch64PassConfig::addILPOpts() {
 264   if (EnableCondOpt)
 265     addPass(createAArch64ConditionOptimizerPass());
 266   if (EnableCCMP)
 267     addPass(createAArch64ConditionalCompares());
 268   if (EnableMCR)
 269     addPass(&MachineCombinerID);
 270   if (EnableEarlyIfConversion)
 271     addPass(&EarlyIfConverterID);
 272   if (EnableStPairSuppress)
 273     addPass(createAArch64StorePairSuppressPass());
 274   return true;
 275 }
 276
 277 void AArch64PassConfig::addPreRegAlloc() {
 278   // Use AdvSIMD scalar instructions whenever profitable.
 279   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableAdvSIMDScalar) {
 280     addPass(createAArch64AdvSIMDScalar());
 281     // The AdvSIMD pass may produce copies that can be rewritten to
 282     // be register coaleascer friendly.
 283     addPass(&PeepholeOptimizerID);
 284   }
 285 }
 286
 287 void AArch64PassConfig::addPostRegAlloc() {
 288   // Change dead register definitions to refer to the zero register.
 289   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableDeadRegisterElimination)
 290     addPass(createAArch64DeadRegisterDefinitions());
 291   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None &&
 292       (TM->getSubtarget<AArch64Subtarget>().isCortexA53() ||
 293        TM->getSubtarget<AArch64Subtarget>().isCortexA57()) &&
 294       usingDefaultRegAlloc())
 295     // Improve performance for some FP/SIMD code for A57.
 296     addPass(createAArch64A57FPLoadBalancing());
 297 }
 298
 299 void AArch64PassConfig::addPreSched2() {
 300   // Expand some pseudo instructions to allow proper scheduling.
 301   addPass(createAArch64ExpandPseudoPass());
 302   // Use load/store pair instructions when possible.
 303   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableLoadStoreOpt)
 304     addPass(createAArch64LoadStoreOptimizationPass());
 305 }
 306
 307 void AArch64PassConfig::addPreEmitPass() {
 308   if (EnableA53Fix835769)
 309     addPass(createAArch64A53Fix835769());
 310   // Relax conditional branch instructions if they're otherwise out of
 311   // range of their destination.
 312   addPass(createAArch64BranchRelaxation());
 313   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableCollectLOH &&
 314       Triple(TM->getTargetTriple()).isOSBinFormatMachO())
 315     addPass(createAArch64CollectLOHPass());
 316 }