lib/Target/ARM/ARMBaseInstrInfo.h

   1 //===- ARMBaseInstrInfo.h - ARM Base Instruction Information ----*- C++ -*-===//
   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 contains the Base ARM implementation of the TargetInstrInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #ifndef ARMBASEINSTRUCTIONINFO_H
  15 #define ARMBASEINSTRUCTIONINFO_H
  16
  17 #include "ARM.h"
  18 #include "ARMRegisterInfo.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
  21
  22 namespace llvm {
  23
  24 /// ARMII - This namespace holds all of the target specific flags that
  25 /// instruction info tracks.
  26 ///
  27 namespace ARMII {
  28   enum {
  29     //===------------------------------------------------------------------===//
  30     // Instruction Flags.
  31
  32     //===------------------------------------------------------------------===//
  33     // This four-bit field describes the addressing mode used.
  34
  35     AddrModeMask  = 0xf,
  36     AddrModeNone    = 0,
  37     AddrMode1       = 1,
  38     AddrMode2       = 2,
  39     AddrMode3       = 3,
  40     AddrMode4       = 4,
  41     AddrMode5       = 5,
  42     AddrMode6       = 6,
  43     AddrModeT1_1    = 7,
  44     AddrModeT1_2    = 8,
  45     AddrModeT1_4    = 9,
  46     AddrModeT1_s    = 10, // i8 * 4 for pc and sp relative data
  47     AddrModeT2_i12  = 11,
  48     AddrModeT2_i8   = 12,
  49     AddrModeT2_so   = 13,
  50     AddrModeT2_pc   = 14, // +/- i12 for pc relative data
  51     AddrModeT2_i8s4 = 15, // i8 * 4
  52
  53     // Size* - Flags to keep track of the size of an instruction.
  54     SizeShift     = 4,
  55     SizeMask      = 7 << SizeShift,
  56     SizeSpecial   = 1,   // 0 byte pseudo or special case.
  57     Size8Bytes    = 2,
  58     Size4Bytes    = 3,
  59     Size2Bytes    = 4,
  60
  61     // IndexMode - Unindex, pre-indexed, or post-indexed are valid for load
  62     // and store ops only.  Generic "updating" flag is used for ld/st multiple.
  63     IndexModeShift = 7,
  64     IndexModeMask  = 3 << IndexModeShift,
  65     IndexModePre   = 1,
  66     IndexModePost  = 2,
  67     IndexModeUpd   = 3,
  68
  69     //===------------------------------------------------------------------===//
  70     // Instruction encoding formats.
  71     //
  72     FormShift     = 9,
  73     FormMask      = 0x3f << FormShift,
  74
  75     // Pseudo instructions
  76     Pseudo        = 0  << FormShift,
  77
  78     // Multiply instructions
  79     MulFrm        = 1  << FormShift,
  80
  81     // Branch instructions
  82     BrFrm         = 2  << FormShift,
  83     BrMiscFrm     = 3  << FormShift,
  84
  85     // Data Processing instructions
  86     DPFrm         = 4  << FormShift,
  87     DPSoRegFrm    = 5  << FormShift,
  88
  89     // Load and Store
  90     LdFrm         = 6  << FormShift,
  91     StFrm         = 7  << FormShift,
  92     LdMiscFrm     = 8  << FormShift,
  93     StMiscFrm     = 9  << FormShift,
  94     LdStMulFrm    = 10 << FormShift,
  95
  96     LdStExFrm     = 11 << FormShift,
  97
  98     // Miscellaneous arithmetic instructions
  99     ArithMiscFrm  = 12 << FormShift,
 100
 101     // Extend instructions
 102     ExtFrm        = 13 << FormShift,
 103
 104     // VFP formats
 105     VFPUnaryFrm   = 14 << FormShift,
 106     VFPBinaryFrm  = 15 << FormShift,
 107     VFPConv1Frm   = 16 << FormShift,
 108     VFPConv2Frm   = 17 << FormShift,
 109     VFPConv3Frm   = 18 << FormShift,
 110     VFPConv4Frm   = 19 << FormShift,
 111     VFPConv5Frm   = 20 << FormShift,
 112     VFPLdStFrm    = 21 << FormShift,
 113     VFPLdStMulFrm = 22 << FormShift,
 114     VFPMiscFrm    = 23 << FormShift,
 115
 116     // Thumb format
 117     ThumbFrm      = 24 << FormShift,
 118
 119     // Miscelleaneous format
 120     MiscFrm       = 25 << FormShift,
 121
 122     // NEON formats
 123     NGetLnFrm     = 26 << FormShift,
 124     NSetLnFrm     = 27 << FormShift,
 125     NDupFrm       = 28 << FormShift,
 126     NLdStFrm      = 31 << FormShift,
 127     N1RegModImmFrm= 32 << FormShift,
 128     N2RegFrm      = 33 << FormShift,
 129     NVCVTFrm      = 34 << FormShift,
 130     NVDupLnFrm    = 35 << FormShift,
 131     N2RegVShLFrm  = 36 << FormShift,
 132     N2RegVShRFrm  = 37 << FormShift,
 133     N3RegFrm      = 38 << FormShift,
 134     N3RegVShFrm   = 39 << FormShift,
 135     NVExtFrm      = 40 << FormShift,
 136     NVMulSLFrm    = 41 << FormShift,
 137     NVTBLFrm      = 42 << FormShift,
 138
 139     //===------------------------------------------------------------------===//
 140     // Misc flags.
 141
 142     // UnaryDP - Indicates this is a unary data processing instruction, i.e.
 143     // it doesn't have a Rn operand.
 144     UnaryDP       = 1 << 15,
 145
 146     // Xform16Bit - Indicates this Thumb2 instruction may be transformed into
 147     // a 16-bit Thumb instruction if certain conditions are met.
 148     Xform16Bit    = 1 << 16,
 149
 150     //===------------------------------------------------------------------===//
 151     // Code domain.
 152     DomainShift   = 17,
 153     DomainMask    = 3 << DomainShift,
 154     DomainGeneral = 0 << DomainShift,
 155     DomainVFP     = 1 << DomainShift,
 156     DomainNEON    = 2 << DomainShift,
 157
 158     //===------------------------------------------------------------------===//
 159     // Field shifts - such shifts are used to set field while generating
 160     // machine instructions.
 161     M_BitShift     = 5,
 162     ShiftImmShift  = 5,
 163     ShiftShift     = 7,
 164     N_BitShift     = 7,
 165     ImmHiShift     = 8,
 166     SoRotImmShift  = 8,
 167     RegRsShift     = 8,
 168     ExtRotImmShift = 10,
 169     RegRdLoShift   = 12,
 170     RegRdShift     = 12,
 171     RegRdHiShift   = 16,
 172     RegRnShift     = 16,
 173     S_BitShift     = 20,
 174     W_BitShift     = 21,
 175     AM3_I_BitShift = 22,
 176     D_BitShift     = 22,
 177     U_BitShift     = 23,
 178     P_BitShift     = 24,
 179     I_BitShift     = 25,
 180     CondShift      = 28
 181   };
 182
 183   /// Target Operand Flag enum.
 184   enum TOF {
 185     //===------------------------------------------------------------------===//
 186     // ARM Specific MachineOperand flags.
 187
 188     MO_NO_FLAG,
 189
 190     /// MO_LO16 - On a symbol operand, this represents a relocation containing
 191     /// lower 16 bit of the address. Used only via movw instruction.
 192     MO_LO16,
 193
 194     /// MO_HI16 - On a symbol operand, this represents a relocation containing
 195     /// higher 16 bit of the address. Used only via movt instruction.
 196     MO_HI16
 197   };
 198 }
 199
 200 class ARMBaseInstrInfo : public TargetInstrInfoImpl {
 201   const ARMSubtarget& Subtarget;
 202 protected:
 203   // Can be only subclassed.
 204   explicit ARMBaseInstrInfo(const ARMSubtarget &STI);
 205 public:
 206   // Return the non-pre/post incrementing version of 'Opc'. Return 0
 207   // if there is not such an opcode.
 208   virtual unsigned getUnindexedOpcode(unsigned Opc) const =0;
 209
 210   virtual MachineInstr *convertToThreeAddress(MachineFunction::iterator &MFI,
 211                                               MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
 212                                               LiveVariables *LV) const;
 213
 214   virtual const ARMBaseRegisterInfo &getRegisterInfo() const =0;
 215   const ARMSubtarget &getSubtarget() const { return Subtarget; }
 216
 217   bool spillCalleeSavedRegisters(MachineBasicBlock &MBB,
 218                                  MachineBasicBlock::iterator MI,
 219                                  const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
 220                                  const TargetRegisterInfo *TRI) const;
 221
 222   // Branch analysis.
 223   virtual bool AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *&TBB,
 224                              MachineBasicBlock *&FBB,
 225                              SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 226                              bool AllowModify) const;
 227   virtual unsigned RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const;
 228   virtual unsigned InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
 229                                 MachineBasicBlock *FBB,
 230                                 const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 231                                 DebugLoc DL) const;
 232
 233   virtual
 234   bool ReverseBranchCondition(SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond) const;
 235
 236   // Predication support.
 237   bool isPredicated(const MachineInstr *MI) const {
 238     int PIdx = MI->findFirstPredOperandIdx();
 239     return PIdx != -1 && MI->getOperand(PIdx).getImm() != ARMCC::AL;
 240   }
 241
 242   ARMCC::CondCodes getPredicate(const MachineInstr *MI) const {
 243     int PIdx = MI->findFirstPredOperandIdx();
 244     return PIdx != -1 ? (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(PIdx).getImm()
 245                       : ARMCC::AL;
 246   }
 247
 248   virtual
 249   bool PredicateInstruction(MachineInstr *MI,
 250                             const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred) const;
 251
 252   virtual
 253   bool SubsumesPredicate(const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred1,
 254                          const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Pred2) const;
 255
 256   virtual bool DefinesPredicate(MachineInstr *MI,
 257                                 std::vector<MachineOperand> &Pred) const;
 258
 259   virtual bool isPredicable(MachineInstr *MI) const;
 260
 261   /// GetInstSize - Returns the size of the specified MachineInstr.
 262   ///
 263   virtual unsigned GetInstSizeInBytes(const MachineInstr* MI) const;
 264
 265   /// Return true if the instruction is a register to register move and return
 266   /// the source and dest operands and their sub-register indices by reference.
 267   virtual bool isMoveInstr(const MachineInstr &MI,
 268                            unsigned &SrcReg, unsigned &DstReg,
 269                            unsigned &SrcSubIdx, unsigned &DstSubIdx) const;
 270
 271   virtual unsigned isLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI,
 272                                        int &FrameIndex) const;
 273   virtual unsigned isStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI,
 274                                       int &FrameIndex) const;
 275
 276   virtual bool copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
 277                             MachineBasicBlock::iterator I,
 278                             unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
 279                             const TargetRegisterClass *DestRC,
 280                             const TargetRegisterClass *SrcRC,
 281                             DebugLoc DL) const;
 282
 283   virtual void storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
 284                                    MachineBasicBlock::iterator MBBI,
 285                                    unsigned SrcReg, bool isKill, int FrameIndex,
 286                                    const TargetRegisterClass *RC,
 287                                    const TargetRegisterInfo *TRI) const;
 288
 289   virtual void loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
 290                                     MachineBasicBlock::iterator MBBI,
 291                                     unsigned DestReg, int FrameIndex,
 292                                     const TargetRegisterClass *RC,
 293                                     const TargetRegisterInfo *TRI) const;
 294
 295   virtual MachineInstr *emitFrameIndexDebugValue(MachineFunction &MF,
 296                                                  int FrameIx,
 297                                                  uint64_t Offset,
 298                                                  const MDNode *MDPtr,
 299                                                  DebugLoc DL) const;
 300
 301   virtual bool canFoldMemoryOperand(const MachineInstr *MI,
 302                                     const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops) const;
 303
 304   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
 305                                               MachineInstr* MI,
 306                                            const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
 307                                               int FrameIndex) const;
 308
 309   virtual MachineInstr* foldMemoryOperandImpl(MachineFunction &MF,
 310                                               MachineInstr* MI,
 311                                            const SmallVectorImpl<unsigned> &Ops,
 312                                               MachineInstr* LoadMI) const;
 313
 314   virtual void reMaterialize(MachineBasicBlock &MBB,
 315                              MachineBasicBlock::iterator MI,
 316                              unsigned DestReg, unsigned SubIdx,
 317                              const MachineInstr *Orig,
 318                              const TargetRegisterInfo &TRI) const;
 319
 320   MachineInstr *duplicate(MachineInstr *Orig, MachineFunction &MF) const;
 321
 322   virtual bool produceSameValue(const MachineInstr *MI0,
 323                                 const MachineInstr *MI1) const;
 324
 325   /// areLoadsFromSameBasePtr - This is used by the pre-regalloc scheduler to
 326   /// determine if two loads are loading from the same base address. It should
 327   /// only return true if the base pointers are the same and the only
 328   /// differences between the two addresses is the offset. It also returns the
 329   /// offsets by reference.
 330   virtual bool areLoadsFromSameBasePtr(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
 331                                        int64_t &Offset1, int64_t &Offset2)const;
 332
 333   /// shouldScheduleLoadsNear - This is a used by the pre-regalloc scheduler to
 334   /// determine (in conjuction with areLoadsFromSameBasePtr) if two loads should
 335   /// be scheduled togther. On some targets if two loads are loading from
 336   /// addresses in the same cache line, it's better if they are scheduled
 337   /// together. This function takes two integers that represent the load offsets
 338   /// from the common base address. It returns true if it decides it's desirable
 339   /// to schedule the two loads together. "NumLoads" is the number of loads that
 340   /// have already been scheduled after Load1.
 341   virtual bool shouldScheduleLoadsNear(SDNode *Load1, SDNode *Load2,
 342                                        int64_t Offset1, int64_t Offset2,
 343                                        unsigned NumLoads) const;
 344
 345   virtual bool isSchedulingBoundary(const MachineInstr *MI,
 346                                     const MachineBasicBlock *MBB,
 347                                     const MachineFunction &MF) const;
 348
 349   virtual bool isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &MBB,
 350                                    unsigned NumInstrs) const;
 351
 352   virtual bool isProfitableToIfCvt(MachineBasicBlock &TMBB,unsigned NumT,
 353                                    MachineBasicBlock &FMBB,unsigned NumF) const;
 354
 355   virtual bool isProfitableToDupForIfCvt(MachineBasicBlock &MBB,
 356                                          unsigned NumInstrs) const {
 357     return NumInstrs && NumInstrs == 1;
 358   }
 359 };
 360
 361 static inline
 362 const MachineInstrBuilder &AddDefaultPred(const MachineInstrBuilder &MIB) {
 363   return MIB.addImm((int64_t)ARMCC::AL).addReg(0);
 364 }
 365
 366 static inline
 367 const MachineInstrBuilder &AddDefaultCC(const MachineInstrBuilder &MIB) {
 368   return MIB.addReg(0);
 369 }
 370
 371 static inline
 372 const MachineInstrBuilder &AddDefaultT1CC(const MachineInstrBuilder &MIB,
 373                                           bool isDead = false) {
 374   return MIB.addReg(ARM::CPSR, getDefRegState(true) | getDeadRegState(isDead));
 375 }
 376
 377 static inline
 378 const MachineInstrBuilder &AddNoT1CC(const MachineInstrBuilder &MIB) {
 379   return MIB.addReg(0);
 380 }
 381
 382 static inline
 383 bool isUncondBranchOpcode(int Opc) {
 384   return Opc == ARM::B || Opc == ARM::tB || Opc == ARM::t2B;
 385 }
 386
 387 static inline
 388 bool isCondBranchOpcode(int Opc) {
 389   return Opc == ARM::Bcc || Opc == ARM::tBcc || Opc == ARM::t2Bcc;
 390 }
 391
 392 static inline
 393 bool isJumpTableBranchOpcode(int Opc) {
 394   return Opc == ARM::BR_JTr || Opc == ARM::BR_JTm || Opc == ARM::BR_JTadd ||
 395     Opc == ARM::tBR_JTr || Opc == ARM::t2BR_JT;
 396 }
 397
 398 static inline
 399 bool isIndirectBranchOpcode(int Opc) {
 400   return Opc == ARM::BRIND || Opc == ARM::MOVPCRX || Opc == ARM::tBRIND;
 401 }
 402
 403 /// getInstrPredicate - If instruction is predicated, returns its predicate
 404 /// condition, otherwise returns AL. It also returns the condition code
 405 /// register by reference.
 406 ARMCC::CondCodes getInstrPredicate(const MachineInstr *MI, unsigned &PredReg);
 407
 408 int getMatchingCondBranchOpcode(int Opc);
 409
 410 /// emitARMRegPlusImmediate / emitT2RegPlusImmediate - Emits a series of
 411 /// instructions to materializea destreg = basereg + immediate in ARM / Thumb2
 412 /// code.
 413 void emitARMRegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
 414                              MachineBasicBlock::iterator &MBBI, DebugLoc dl,
 415                              unsigned DestReg, unsigned BaseReg, int NumBytes,
 416                              ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
 417                              const ARMBaseInstrInfo &TII);
 418
 419 void emitT2RegPlusImmediate(MachineBasicBlock &MBB,
 420                             MachineBasicBlock::iterator &MBBI, DebugLoc dl,
 421                             unsigned DestReg, unsigned BaseReg, int NumBytes,
 422                             ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
 423                             const ARMBaseInstrInfo &TII);
 424
 425
 426 /// rewriteARMFrameIndex / rewriteT2FrameIndex -
 427 /// Rewrite MI to access 'Offset' bytes from the FP. Return false if the
 428 /// offset could not be handled directly in MI, and return the left-over
 429 /// portion by reference.
 430 bool rewriteARMFrameIndex(MachineInstr &MI, unsigned FrameRegIdx,
 431                           unsigned FrameReg, int &Offset,
 432                           const ARMBaseInstrInfo &TII);
 433
 434 bool rewriteT2FrameIndex(MachineInstr &MI, unsigned FrameRegIdx,
 435                          unsigned FrameReg, int &Offset,
 436                          const ARMBaseInstrInfo &TII);
 437
 438 } // End llvm namespace
 439
 440 #endif