lib/Target/ARM/ARMRegisterInfo.td

   1 //===- ARMRegisterInfo.td - ARM Register defs -------------------*- 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 //===----------------------------------------------------------------------===//
  11 //  Declarations that describe the ARM register file
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 // Registers are identified with 4-bit ID numbers.
  15 class ARMReg<bits<4> num, string n, list<Register> subregs = []> : Register<n> {
  16   field bits<4> Num;
  17   let Namespace = "ARM";
  18   let SubRegs = subregs;
  19 }
  20
  21 class ARMFReg<bits<6> num, string n> : Register<n> {
  22   field bits<6> Num;
  23   let Namespace = "ARM";
  24 }
  25
  26 // Integer registers
  27 def R0  : ARMReg< 0, "r0">,  DwarfRegNum<[0]>;
  28 def R1  : ARMReg< 1, "r1">,  DwarfRegNum<[1]>;
  29 def R2  : ARMReg< 2, "r2">,  DwarfRegNum<[2]>;
  30 def R3  : ARMReg< 3, "r3">,  DwarfRegNum<[3]>;
  31 def R4  : ARMReg< 4, "r4">,  DwarfRegNum<[4]>;
  32 def R5  : ARMReg< 5, "r5">,  DwarfRegNum<[5]>;
  33 def R6  : ARMReg< 6, "r6">,  DwarfRegNum<[6]>;
  34 def R7  : ARMReg< 7, "r7">,  DwarfRegNum<[7]>;
  35 def R8  : ARMReg< 8, "r8">,  DwarfRegNum<[8]>;
  36 def R9  : ARMReg< 9, "r9">,  DwarfRegNum<[9]>;
  37 def R10 : ARMReg<10, "r10">, DwarfRegNum<[10]>;
  38 def R11 : ARMReg<11, "r11">, DwarfRegNum<[11]>;
  39 def R12 : ARMReg<12, "r12">, DwarfRegNum<[12]>;
  40 def SP  : ARMReg<13, "sp">,  DwarfRegNum<[13]>;
  41 def LR  : ARMReg<14, "lr">,  DwarfRegNum<[14]>;
  42 def PC  : ARMReg<15, "pc">,  DwarfRegNum<[15]>;
  43
  44 // Float registers
  45 def S0  : ARMFReg< 0, "s0">;  def S1  : ARMFReg< 1, "s1">;
  46 def S2  : ARMFReg< 2, "s2">;  def S3  : ARMFReg< 3, "s3">;
  47 def S4  : ARMFReg< 4, "s4">;  def S5  : ARMFReg< 5, "s5">;
  48 def S6  : ARMFReg< 6, "s6">;  def S7  : ARMFReg< 7, "s7">;
  49 def S8  : ARMFReg< 8, "s8">;  def S9  : ARMFReg< 9, "s9">;
  50 def S10 : ARMFReg<10, "s10">; def S11 : ARMFReg<11, "s11">;
  51 def S12 : ARMFReg<12, "s12">; def S13 : ARMFReg<13, "s13">;
  52 def S14 : ARMFReg<14, "s14">; def S15 : ARMFReg<15, "s15">;
  53 def S16 : ARMFReg<16, "s16">; def S17 : ARMFReg<17, "s17">;
  54 def S18 : ARMFReg<18, "s18">; def S19 : ARMFReg<19, "s19">;
  55 def S20 : ARMFReg<20, "s20">; def S21 : ARMFReg<21, "s21">;
  56 def S22 : ARMFReg<22, "s22">; def S23 : ARMFReg<23, "s23">;
  57 def S24 : ARMFReg<24, "s24">; def S25 : ARMFReg<25, "s25">;
  58 def S26 : ARMFReg<26, "s26">; def S27 : ARMFReg<27, "s27">;
  59 def S28 : ARMFReg<28, "s28">; def S29 : ARMFReg<29, "s29">;
  60 def S30 : ARMFReg<30, "s30">; def S31 : ARMFReg<31, "s31">;
  61 def SDummy : ARMFReg<63, "sINVALID">;
  62
  63 // Aliases of the F* registers used to hold 64-bit fp values (doubles)
  64 def D0  : ARMReg< 0,  "d0", [S0,   S1]>;
  65 def D1  : ARMReg< 1,  "d1", [S2,   S3]>;
  66 def D2  : ARMReg< 2,  "d2", [S4,   S5]>;
  67 def D3  : ARMReg< 3,  "d3", [S6,   S7]>;
  68 def D4  : ARMReg< 4,  "d4", [S8,   S9]>;
  69 def D5  : ARMReg< 5,  "d5", [S10, S11]>;
  70 def D6  : ARMReg< 6,  "d6", [S12, S13]>;
  71 def D7  : ARMReg< 7,  "d7", [S14, S15]>;
  72 def D8  : ARMReg< 8,  "d8", [S16, S17]>;
  73 def D9  : ARMReg< 9,  "d9", [S18, S19]>;
  74 def D10 : ARMReg<10, "d10", [S20, S21]>;
  75 def D11 : ARMReg<11, "d11", [S22, S23]>;
  76 def D12 : ARMReg<12, "d12", [S24, S25]>;
  77 def D13 : ARMReg<13, "d13", [S26, S27]>;
  78 def D14 : ARMReg<14, "d14", [S28, S29]>;
  79 def D15 : ARMReg<15, "d15", [S30, S31]>;
  80
  81 // VFP3 defines 16 additional double registers
  82 def D16 : ARMFReg<16, "d16">; def D17 : ARMFReg<17, "d17">;
  83 def D18 : ARMFReg<18, "d18">; def D19 : ARMFReg<19, "d19">;
  84 def D20 : ARMFReg<20, "d20">; def D21 : ARMFReg<21, "d21">;
  85 def D22 : ARMFReg<22, "d22">; def D23 : ARMFReg<23, "d23">;
  86 def D24 : ARMFReg<24, "d24">; def D25 : ARMFReg<25, "d25">;
  87 def D26 : ARMFReg<26, "d26">; def D27 : ARMFReg<27, "d27">;
  88 def D28 : ARMFReg<28, "d28">; def D29 : ARMFReg<29, "d29">;
  89 def D30 : ARMFReg<30, "d30">; def D31 : ARMFReg<31, "d31">;
  90
  91 // Advanced SIMD (NEON) defines 16 quad-word aliases
  92 def Q0  : ARMReg< 0,  "q0", [D0,   D1]>;
  93 def Q1  : ARMReg< 1,  "q1", [D2,   D3]>;
  94 def Q2  : ARMReg< 2,  "q2", [D4,   D5]>;
  95 def Q3  : ARMReg< 3,  "q3", [D6,   D7]>;
  96 def Q4  : ARMReg< 4,  "q4", [D8,   D9]>;
  97 def Q5  : ARMReg< 5,  "q5", [D10, D11]>;
  98 def Q6  : ARMReg< 6,  "q6", [D12, D13]>;
  99 def Q7  : ARMReg< 7,  "q7", [D14, D15]>;
 100 def Q8  : ARMReg< 8,  "q8", [D16, D17]>;
 101 def Q9  : ARMReg< 9,  "q9", [D18, D19]>;
 102 def Q10 : ARMReg<10, "q10", [D20, D21]>;
 103 def Q11 : ARMReg<11, "q11", [D22, D23]>;
 104 def Q12 : ARMReg<12, "q12", [D24, D25]>;
 105 def Q13 : ARMReg<13, "q13", [D26, D27]>;
 106 def Q14 : ARMReg<14, "q14", [D28, D29]>;
 107 def Q15 : ARMReg<15, "q15", [D30, D31]>;
 108
 109 // Current Program Status Register.
 110 def CPSR  : ARMReg<0, "cpsr">;
 111
 112 def FPSCR : ARMReg<1, "fpscr">;
 113
 114 // Register classes.
 115 //
 116 // pc  == Program Counter
 117 // lr  == Link Register
 118 // sp  == Stack Pointer
 119 // r12 == ip (scratch)
 120 // r7  == Frame Pointer (thumb-style backtraces)
 121 // r9  == May be reserved as Thread Register
 122 // r11 == Frame Pointer (arm-style backtraces)
 123 // r10 == Stack Limit
 124 //
 125 def GPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, [R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6,
 126                                            R7, R8, R9, R10, R12, R11,
 127                                            LR, SP, PC]> {
 128   let MethodProtos = [{
 129     iterator allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const;
 130     iterator allocation_order_end(const MachineFunction &MF) const;
 131   }];
 132   // FIXME: We are reserving r12 in case the PEI needs to use it to
 133   // generate large stack offset. Make it available once we have register
 134   // scavenging. Similarly r3 is reserved in Thumb mode for now.
 135   let MethodBodies = [{
 136     // FP is R11, R9 is available.
 137     static const unsigned ARM_GPR_AO_1[] = {
 138       ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3,
 139       ARM::R12,ARM::LR,
 140       ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6, ARM::R7,
 141       ARM::R8, ARM::R9, ARM::R10,
 142       ARM::R11 };
 143     // FP is R11, R9 is not available.
 144     static const unsigned ARM_GPR_AO_2[] = {
 145       ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3,
 146       ARM::R12,ARM::LR,
 147       ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6, ARM::R7,
 148       ARM::R8, ARM::R10,
 149       ARM::R11 };
 150     // FP is R7, R9 is available as non-callee-saved register.
 151     // This is used by Darwin.
 152     static const unsigned ARM_GPR_AO_3[] = {
 153       ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3,
 154       ARM::R9, ARM::R12,ARM::LR,
 155       ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6,
 156       ARM::R8, ARM::R10,ARM::R11,ARM::R7 };
 157     // FP is R7, R9 is not available.
 158     static const unsigned ARM_GPR_AO_4[] = {
 159       ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3,
 160       ARM::R12,ARM::LR,
 161       ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6,
 162       ARM::R8, ARM::R10,ARM::R11,
 163       ARM::R7 };
 164     // FP is R7, R9 is available as callee-saved register.
 165     // This is used by non-Darwin platform in Thumb mode.
 166     static const unsigned ARM_GPR_AO_5[] = {
 167       ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3,
 168       ARM::R12,ARM::LR,
 169       ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6,
 170       ARM::R8, ARM::R9, ARM::R10,ARM::R11,ARM::R7 };
 171
 172     GPRClass::iterator
 173     GPRClass::allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const {
 174       const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 175       const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 176       if (Subtarget.isTargetDarwin()) {
 177         if (Subtarget.isR9Reserved())
 178           return ARM_GPR_AO_4;
 179         else
 180           return ARM_GPR_AO_3;
 181       } else {
 182         if (Subtarget.isR9Reserved())
 183           return ARM_GPR_AO_2;
 184         else if (Subtarget.isThumb())
 185           return ARM_GPR_AO_5;
 186         else
 187           return ARM_GPR_AO_1;
 188       }
 189     }
 190
 191     GPRClass::iterator
 192     GPRClass::allocation_order_end(const MachineFunction &MF) const {
 193       const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 194       const TargetRegisterInfo *RI = TM.getRegisterInfo();
 195       const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 196       GPRClass::iterator I;
 197
 198       if (Subtarget.isTargetDarwin()) {
 199         if (Subtarget.isR9Reserved())
 200           I = ARM_GPR_AO_4 + (sizeof(ARM_GPR_AO_4)/sizeof(unsigned));
 201         else
 202           I = ARM_GPR_AO_3 + (sizeof(ARM_GPR_AO_3)/sizeof(unsigned));
 203       } else {
 204         if (Subtarget.isR9Reserved())
 205           I = ARM_GPR_AO_2 + (sizeof(ARM_GPR_AO_2)/sizeof(unsigned));
 206         else if (Subtarget.isThumb())
 207           I = ARM_GPR_AO_5 + (sizeof(ARM_GPR_AO_5)/sizeof(unsigned));
 208         else
 209           I = ARM_GPR_AO_1 + (sizeof(ARM_GPR_AO_1)/sizeof(unsigned));
 210       }
 211
 212       // Mac OS X requires FP not to be clobbered for backtracing purpose.
 213       return (Subtarget.isTargetDarwin() || RI->hasFP(MF)) ? I-1 : I;
 214     }
 215   }];
 216 }
 217
 218 // Thumb registers are R0-R7 normally. Some instructions can still use
 219 // the general GPR register class above (MOV, e.g.)
 220 def tGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, [R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7]> {
 221   let MethodProtos = [{
 222     iterator allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const;
 223     iterator allocation_order_end(const MachineFunction &MF) const;
 224   }];
 225   let MethodBodies = [{
 226     static const unsigned THUMB_tGPR_AO[] = {
 227       ARM::R0, ARM::R1, ARM::R2, ARM::R3,
 228       ARM::R4, ARM::R5, ARM::R6, ARM::R7 };
 229
 230     // FP is R7, only low registers available.
 231     tGPRClass::iterator
 232     tGPRClass::allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const {
 233       return THUMB_tGPR_AO;
 234     }
 235
 236     tGPRClass::iterator
 237     tGPRClass::allocation_order_end(const MachineFunction &MF) const {
 238       const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 239       const TargetRegisterInfo *RI = TM.getRegisterInfo();
 240       const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 241       tGPRClass::iterator I =
 242         THUMB_tGPR_AO + (sizeof(THUMB_tGPR_AO)/sizeof(unsigned));
 243       // Mac OS X requires FP not to be clobbered for backtracing purpose.
 244       return (Subtarget.isTargetDarwin() || RI->hasFP(MF)) ? I-1 : I;
 245     }
 246   }];
 247 }
 248
 249 // Scalar single precision floating point register class..
 250 def SPR : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, [S0, S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8,
 251   S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15, S16, S17, S18, S19, S20, S21, S22,
 252   S23, S24, S25, S26, S27, S28, S29, S30, S31]>;
 253
 254 // Subset of SPR which can be used as a source of NEON scalars for 16-bit
 255 // operations
 256 def SPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f32], 32,
 257                           [S0, S1,  S2,  S3,  S4,  S5,  S6,  S7,
 258                            S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15]>;
 259
 260 // Dummy f32 regclass to represent impossible subreg indices.
 261 def SPR_INVALID : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, [SDummy]> {
 262   let CopyCost = -1;
 263 }
 264
 265 // Scalar double precision floating point / generic 64-bit vector register
 266 // class.
 267 // ARM requires only word alignment for double. It's more performant if it
 268 // is double-word alignment though.
 269 def DPR : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
 270                         [D0,  D1,  D2,  D3,  D4,  D5,  D6,  D7,
 271                          D8,  D9,  D10, D11, D12, D13, D14, D15,
 272                          D16, D17, D18, D19, D20, D21, D22, D23,
 273                          D24, D25, D26, D27, D28, D29, D30, D31]> {
 274   let SubRegClassList = [SPR_INVALID, SPR_INVALID];
 275   let MethodProtos = [{
 276     iterator allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const;
 277     iterator allocation_order_end(const MachineFunction &MF) const;
 278   }];
 279   let MethodBodies = [{
 280     // VFP2
 281     static const unsigned ARM_DPR_VFP2[] = {
 282       ARM::D0,  ARM::D1,  ARM::D2,  ARM::D3,
 283       ARM::D4,  ARM::D5,  ARM::D6,  ARM::D7,
 284       ARM::D8,  ARM::D9,  ARM::D10, ARM::D11,
 285       ARM::D12, ARM::D13, ARM::D14, ARM::D15 };
 286     // VFP3
 287     static const unsigned ARM_DPR_VFP3[] = {
 288       ARM::D0,  ARM::D1,  ARM::D2,  ARM::D3,
 289       ARM::D4,  ARM::D5,  ARM::D6,  ARM::D7,
 290       ARM::D8,  ARM::D9,  ARM::D10, ARM::D11,
 291       ARM::D12, ARM::D13, ARM::D14, ARM::D15,
 292       ARM::D16, ARM::D17, ARM::D18, ARM::D19,
 293       ARM::D20, ARM::D21, ARM::D22, ARM::D23,
 294       ARM::D24, ARM::D25, ARM::D26, ARM::D27,
 295       ARM::D28, ARM::D29, ARM::D30, ARM::D31 };
 296     DPRClass::iterator
 297     DPRClass::allocation_order_begin(const MachineFunction &MF) const {
 298       const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 299       const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 300       if (Subtarget.hasVFP3())
 301         return ARM_DPR_VFP3;
 302       return ARM_DPR_VFP2;
 303     }
 304
 305     DPRClass::iterator
 306     DPRClass::allocation_order_end(const MachineFunction &MF) const {
 307       const TargetMachine &TM = MF.getTarget();
 308       const ARMSubtarget &Subtarget = TM.getSubtarget<ARMSubtarget>();
 309       if (Subtarget.hasVFP3())
 310         return ARM_DPR_VFP3 + (sizeof(ARM_DPR_VFP3)/sizeof(unsigned));
 311       else
 312         return ARM_DPR_VFP2 + (sizeof(ARM_DPR_VFP2)/sizeof(unsigned));
 313     }
 314   }];
 315 }
 316
 317 // Subset of DPR that are accessible with VFP2 (and so that also have
 318 // 32-bit SPR subregs).
 319 def DPR_VFP2 : RegisterClass<"ARM", [f64, v2i32, v2f32], 64,
 320                              [D0,  D1,  D2,  D3,  D4,  D5,  D6,  D7,
 321                               D8,  D9,  D10, D11, D12, D13, D14, D15]> {
 322   let SubRegClassList = [SPR, SPR];
 323 }
 324
 325 // Subset of DPR which can be used as a source of NEON scalars for 16-bit
 326 // operations
 327 def DPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f64, v4i16, v2f32], 64,
 328                           [D0,  D1,  D2,  D3,  D4,  D5,  D6,  D7]> {
 329   let SubRegClassList = [SPR_8, SPR_8];
 330 }
 331
 332 // Generic 128-bit vector register class.
 333 def QPR : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64], 128,
 334                         [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7,
 335                          Q8,  Q9,  Q10, Q11, Q12, Q13, Q14, Q15]> {
 336   let SubRegClassList = [SPR_INVALID, SPR_INVALID, SPR_INVALID, SPR_INVALID,
 337                          DPR, DPR];
 338 }
 339
 340 // Subset of QPR that have 32-bit SPR subregs.
 341 def QPR_VFP2 : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
 342                              128,
 343                              [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7]> {
 344   let SubRegClassList = [SPR, SPR, SPR, SPR, DPR_VFP2, DPR_VFP2];
 345 }
 346
 347 // Condition code registers.
 348 def CCR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, [CPSR]>;
 349
 350 //===----------------------------------------------------------------------===//
 351 // Subregister Set Definitions... now that we have all of the pieces, define the
 352 // sub registers for each register.
 353 //
 354
 355 def arm_ssubreg_0 : PatLeaf<(i32 1)>;
 356 def arm_ssubreg_1 : PatLeaf<(i32 2)>;
 357 def arm_ssubreg_2 : PatLeaf<(i32 3)>;
 358 def arm_ssubreg_3 : PatLeaf<(i32 4)>;
 359 def arm_dsubreg_0 : PatLeaf<(i32 5)>;
 360 def arm_dsubreg_1 : PatLeaf<(i32 6)>;
 361
 362 // S sub-registers of D registers.
 363 def : SubRegSet<1, [D0,  D1,  D2,  D3,  D4,  D5,  D6,  D7,
 364                     D8,  D9,  D10, D11, D12, D13, D14, D15],
 365                    [S0,  S2,  S4,  S6,  S8,  S10, S12, S14,
 366                     S16, S18, S20, S22, S24, S26, S28, S30]>;
 367 def : SubRegSet<2, [D0,  D1,  D2,  D3,  D4,  D5,  D6,  D7,
 368                     D8,  D9,  D10, D11, D12, D13, D14, D15],
 369                    [S1,  S3,  S5,  S7,  S9,  S11, S13, S15,
 370                     S17, S19, S21, S23, S25, S27, S29, S31]>;
 371
 372 // S sub-registers of Q registers.
 373 def : SubRegSet<1, [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7],
 374                    [S0,  S4,  S8,  S12, S16, S20, S24, S28]>;
 375 def : SubRegSet<2, [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7],
 376                    [S1,  S5,  S9,  S13, S17, S21, S25, S29]>;
 377 def : SubRegSet<3, [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7],
 378                    [S2,  S6,  S10, S14, S18, S22, S26, S30]>;
 379 def : SubRegSet<4, [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7],
 380                    [S3,  S7,  S11, S15, S19, S23, S27, S31]>;
 381
 382 // D sub-registers of Q registers.
 383 def : SubRegSet<5, [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7,
 384                     Q8,  Q9,  Q10, Q11, Q12, Q13, Q14, Q15],
 385                    [D0,  D2,  D4,  D6,  D8,  D10, D12, D14,
 386                     D16, D18, D20, D22, D24, D26, D28, D30]>;
 387 def : SubRegSet<6, [Q0,  Q1,  Q2,  Q3,  Q4,  Q5,  Q6,  Q7,
 388                     Q8,  Q9,  Q10, Q11, Q12, Q13, Q14, Q15],
 389                    [D1,  D3,  D5,  D7,  D9,  D11, D13, D15,
 390                     D17, D19, D21, D23, D25, D27, D29, D31]>;