22a99f2abfe4197d73f10e917851dfd3b686c5a9
[oota-llvm.git] / lib / Target / Alpha / AlphaISelDAGToDAG.cpp
1 //===-- AlphaISelDAGToDAG.cpp - Alpha pattern matching inst selector ------===//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file was developed by Andrew Lenharth and is distributed under
6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This file defines a pattern matching instruction selector for Alpha,
11 // converting from a legalized dag to a Alpha dag.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "Alpha.h"
16 #include "AlphaTargetMachine.h"
17 #include "AlphaISelLowering.h"
18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
19 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
21 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
22 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
23 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
24 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
25 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
26 #include "llvm/Constants.h"
27 #include "llvm/GlobalValue.h"
28 #include "llvm/Intrinsics.h"
29 #include "llvm/Support/Debug.h"
30 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
31 #include <algorithm>
32 #include <iostream>
33 #include <queue>
34 #include <set>
35 using namespace llvm;
36
37 namespace {
38
39   //===--------------------------------------------------------------------===//
40   /// AlphaDAGToDAGISel - Alpha specific code to select Alpha machine
41   /// instructions for SelectionDAG operations.
42   class AlphaDAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
43     AlphaTargetLowering AlphaLowering;
44
45     static const int64_t IMM_LOW  = -32768;
46     static const int64_t IMM_HIGH = 32767;
47     static const int64_t IMM_MULT = 65536;
48     static const int64_t IMM_FULLHIGH = IMM_HIGH + IMM_HIGH * IMM_MULT;
49     static const int64_t IMM_FULLLOW = IMM_LOW + IMM_LOW  * IMM_MULT;
50
51     static int64_t get_ldah16(int64_t x) {
52       int64_t y = x / IMM_MULT;
53       if (x % IMM_MULT > IMM_HIGH)
54         ++y;
55       return y;
56     }
57
58     static int64_t get_lda16(int64_t x) {
59       return x - get_ldah16(x) * IMM_MULT;
60     }
61
62     static uint64_t get_zapImm(uint64_t x) {
63       unsigned int build = 0;
64       for(int i = 0; i < 8; ++i)
65         {
66           if ((x & 0x00FF) == 0x00FF)
67             build |= 1 << i;
68           else if ((x & 0x00FF) != 0)
69             { build = 0; break; }
70           x >>= 8;
71         }
72       return build;
73     }
74
75     static uint64_t getNearPower2(uint64_t x) {
76       if (!x) return 0;
77       unsigned at = CountLeadingZeros_64(x);
78       uint64_t complow = 1 << (63 - at);
79       uint64_t comphigh = 1 << (64 - at);
80       //std::cerr << x << ":" << complow << ":" << comphigh << "\n";
81       if (abs(complow - x) <= abs(comphigh - x))
82         return complow;
83       else
84         return comphigh;
85     }
86
87     static bool isFPZ(SDOperand N) {
88       ConstantFPSDNode *CN = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N);
89       return (CN && (CN->isExactlyValue(+0.0) || CN->isExactlyValue(-0.0)));
90     }
91     static bool isFPZn(SDOperand N) {
92       ConstantFPSDNode *CN = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N);
93       return (CN && CN->isExactlyValue(-0.0));
94     }
95     static bool isFPZp(SDOperand N) {
96       ConstantFPSDNode *CN = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N);
97       return (CN && CN->isExactlyValue(+0.0));
98     }
99
100   public:
101     AlphaDAGToDAGISel(TargetMachine &TM)
102       : SelectionDAGISel(AlphaLowering), AlphaLowering(TM) 
103     {}
104
105     /// getI64Imm - Return a target constant with the specified value, of type
106     /// i64.
107     inline SDOperand getI64Imm(int64_t Imm) {
108       return CurDAG->getTargetConstant(Imm, MVT::i64);
109     }
110
111     // Select - Convert the specified operand from a target-independent to a
112     // target-specific node if it hasn't already been changed.
113     SDNode *Select(SDOperand &Result, SDOperand Op);
114     
115     /// InstructionSelectBasicBlock - This callback is invoked by
116     /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
117     virtual void InstructionSelectBasicBlock(SelectionDAG &DAG);
118     
119     virtual const char *getPassName() const {
120       return "Alpha DAG->DAG Pattern Instruction Selection";
121     } 
122
123     /// SelectInlineAsmMemoryOperand - Implement addressing mode selection for
124     /// inline asm expressions.
125     virtual bool SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDOperand &Op,
126                                               char ConstraintCode,
127                                               std::vector<SDOperand> &OutOps,
128                                               SelectionDAG &DAG) {
129       SDOperand Op0;
130       switch (ConstraintCode) {
131       default: return true;
132       case 'm':   // memory
133         AddToQueue(Op0, Op);
134         break;
135       }
136       
137       OutOps.push_back(Op0);
138       return false;
139     }
140     
141 // Include the pieces autogenerated from the target description.
142 #include "AlphaGenDAGISel.inc"
143     
144 private:
145     SDOperand getGlobalBaseReg();
146     SDOperand getGlobalRetAddr();
147     SDOperand SelectCALL(SDOperand Op);
148
149   };
150 }
151
152 /// getGlobalBaseReg - Output the instructions required to put the
153 /// GOT address into a register.
154 ///
155 SDOperand AlphaDAGToDAGISel::getGlobalBaseReg() {
156   return CurDAG->getCopyFromReg(CurDAG->getEntryNode(), 
157                                 AlphaLowering.getVRegGP(), 
158                                 MVT::i64);
159 }
160
161 /// getRASaveReg - Grab the return address
162 ///
163 SDOperand AlphaDAGToDAGISel::getGlobalRetAddr() {
164   return CurDAG->getCopyFromReg(CurDAG->getEntryNode(),
165                                 AlphaLowering.getVRegRA(), 
166                                 MVT::i64);
167 }
168
169 /// InstructionSelectBasicBlock - This callback is invoked by
170 /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
171 void AlphaDAGToDAGISel::InstructionSelectBasicBlock(SelectionDAG &DAG) {
172   DEBUG(BB->dump());
173   
174   // Select target instructions for the DAG.
175   DAG.setRoot(SelectRoot(DAG.getRoot()));
176   DAG.RemoveDeadNodes();
177   
178   // Emit machine code to BB. 
179   ScheduleAndEmitDAG(DAG);
180 }
181
182 // Select - Convert the specified operand from a target-independent to a
183 // target-specific node if it hasn't already been changed.
184 SDNode *AlphaDAGToDAGISel::Select(SDOperand &Result, SDOperand Op) {
185   SDNode *N = Op.Val;
186   if (N->getOpcode() >= ISD::BUILTIN_OP_END &&
187       N->getOpcode() < AlphaISD::FIRST_NUMBER) {
188     Result = Op;
189     return NULL;   // Already selected.
190   }
191
192   switch (N->getOpcode()) {
193   default: break;
194   case AlphaISD::CALL:
195     Result = SelectCALL(Op);
196     return NULL;
197
198   case ISD::FrameIndex: {
199     int FI = cast<FrameIndexSDNode>(N)->getIndex();
200     return CurDAG->SelectNodeTo(N, Alpha::LDA, MVT::i64,
201                                 CurDAG->getTargetFrameIndex(FI, MVT::i32),
202                                 getI64Imm(0)).Val;
203   }
204   case AlphaISD::GlobalBaseReg: 
205     Result = getGlobalBaseReg();
206     ReplaceUses(Op, Result);
207     return NULL;
208   case AlphaISD::GlobalRetAddr:
209     Result = getGlobalRetAddr();
210     ReplaceUses(Op, Result);
211     return NULL;
212   
213   case AlphaISD::DivCall: {
214     SDOperand Chain = CurDAG->getEntryNode();
215     SDOperand N0, N1, N2;
216     AddToQueue(N0, Op.getOperand(0));
217     AddToQueue(N1, Op.getOperand(1));
218     AddToQueue(N2, Op.getOperand(2));
219     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R24, N1, 
220                                  SDOperand(0,0));
221     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R25, N2, 
222                                  Chain.getValue(1));
223     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R27, N0, 
224                                  Chain.getValue(1));
225     SDNode *CNode =
226       CurDAG->getTargetNode(Alpha::JSRs, MVT::Other, MVT::Flag, 
227                             Chain, Chain.getValue(1));
228     Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::R27, MVT::i64, 
229                                   SDOperand(CNode, 1));
230     return CurDAG->SelectNodeTo(N, Alpha::BIS, MVT::i64, Chain, Chain).Val;
231   }
232
233   case ISD::READCYCLECOUNTER: {
234     SDOperand Chain;
235     AddToQueue(Chain, N->getOperand(0)); //Select chain
236     Result = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::RPCC, MVT::i64, MVT::Other,
237                                              Chain), Op.ResNo);
238     return Result.Val;
239   }
240
241   case ISD::Constant: {
242     uint64_t uval = cast<ConstantSDNode>(N)->getValue();
243     
244     if (uval == 0) {
245       Result = CurDAG->getCopyFromReg(CurDAG->getEntryNode(), Alpha::R31,
246                                       MVT::i64);
247       ReplaceUses(Op, Result);
248       return NULL;
249     }
250
251     int64_t val = (int64_t)uval;
252     int32_t val32 = (int32_t)val;
253     if (val <= IMM_HIGH + IMM_HIGH * IMM_MULT &&
254         val >= IMM_LOW  + IMM_LOW  * IMM_MULT)
255       break; //(LDAH (LDA))
256     if ((uval >> 32) == 0 && //empty upper bits
257         val32 <= IMM_HIGH + IMM_HIGH * IMM_MULT)
258       //        val32 >= IMM_LOW  + IMM_LOW  * IMM_MULT) //always true
259       break; //(zext (LDAH (LDA)))
260     //Else use the constant pool
261     MachineConstantPool *CP = BB->getParent()->getConstantPool();
262     ConstantUInt *C =
263       ConstantUInt::get(Type::getPrimitiveType(Type::ULongTyID) , uval);
264     SDOperand CPI = CurDAG->getTargetConstantPool(C, MVT::i64);
265     SDNode *Tmp = CurDAG->getTargetNode(Alpha::LDAHr, MVT::i64, CPI,
266                                         getGlobalBaseReg());
267     return CurDAG->SelectNodeTo(N, Alpha::LDQr, MVT::i64, MVT::Other, 
268                             CPI, SDOperand(Tmp, 0), CurDAG->getEntryNode()).Val;
269   }
270   case ISD::TargetConstantFP: {
271     ConstantFPSDNode *CN = cast<ConstantFPSDNode>(N);
272     bool isDouble = N->getValueType(0) == MVT::f64;
273     MVT::ValueType T = isDouble ? MVT::f64 : MVT::f32;
274     if (CN->isExactlyValue(+0.0)) {
275       return CurDAG->SelectNodeTo(N, isDouble ? Alpha::CPYST : Alpha::CPYSS,
276                                   T, CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T),
277                                   CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T)).Val;
278     } else if ( CN->isExactlyValue(-0.0)) {
279       return CurDAG->SelectNodeTo(N, isDouble ? Alpha::CPYSNT : Alpha::CPYSNS,
280                                   T, CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T),
281                                   CurDAG->getRegister(Alpha::F31, T)).Val;
282     } else {
283       abort();
284     }
285     break;
286   }
287
288   case ISD::SETCC:
289     if (MVT::isFloatingPoint(N->getOperand(0).Val->getValueType(0))) {
290       unsigned Opc = Alpha::WTF;
291       ISD::CondCode CC = cast<CondCodeSDNode>(N->getOperand(2))->get();
292       bool rev = false;
293       bool isNE = false;
294       switch(CC) {
295       default: DEBUG(N->dump()); assert(0 && "Unknown FP comparison!");
296       case ISD::SETEQ: case ISD::SETOEQ: case ISD::SETUEQ: Opc = Alpha::CMPTEQ; break;
297       case ISD::SETLT: case ISD::SETOLT: case ISD::SETULT: Opc = Alpha::CMPTLT; break;
298       case ISD::SETLE: case ISD::SETOLE: case ISD::SETULE: Opc = Alpha::CMPTLE; break;
299       case ISD::SETGT: case ISD::SETOGT: case ISD::SETUGT: Opc = Alpha::CMPTLT; rev = true; break;
300       case ISD::SETGE: case ISD::SETOGE: case ISD::SETUGE: Opc = Alpha::CMPTLE; rev = true; break;
301       case ISD::SETNE: case ISD::SETONE: case ISD::SETUNE: Opc = Alpha::CMPTEQ; isNE = true; break;
302       };
303       SDOperand tmp1, tmp2;
304       AddToQueue(tmp1, N->getOperand(0));
305       AddToQueue(tmp2, N->getOperand(1));
306       SDNode *cmp = CurDAG->getTargetNode(Opc, MVT::f64, 
307                                           rev?tmp2:tmp1,
308                                           rev?tmp1:tmp2);
309       if (isNE) 
310         cmp = CurDAG->getTargetNode(Alpha::CMPTEQ, MVT::f64, SDOperand(cmp, 0), 
311                                     CurDAG->getRegister(Alpha::F31, MVT::f64));
312       
313       SDOperand LD;
314       if (AlphaLowering.hasITOF()) {
315         LD = CurDAG->getNode(AlphaISD::FTOIT_, MVT::i64, SDOperand(cmp, 0));
316       } else {
317         int FrameIdx =
318           CurDAG->getMachineFunction().getFrameInfo()->CreateStackObject(8, 8);
319         SDOperand FI = CurDAG->getFrameIndex(FrameIdx, MVT::i64);
320         SDOperand ST =
321           SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::STT, MVT::Other, 
322                                           SDOperand(cmp, 0), FI,
323                                           CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64)), 0);
324         LD = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::LDQ, MVT::i64, FI, 
325                                              CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64),
326                                              ST), 0);
327       }
328       Result = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::CMPULT, MVT::i64, 
329                                                CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64),
330                                                LD), 0);
331       return Result.Val;
332     }
333     break;
334
335   case ISD::SELECT:
336     if (MVT::isFloatingPoint(N->getValueType(0)) &&
337         (N->getOperand(0).getOpcode() != ISD::SETCC ||
338          !MVT::isFloatingPoint(N->getOperand(0).getOperand(1).getValueType()))) {
339       //This should be the condition not covered by the Patterns
340       //FIXME: Don't have SelectCode die, but rather return something testable
341       // so that things like this can be caught in fall though code
342       //move int to fp
343       bool isDouble = N->getValueType(0) == MVT::f64;
344       SDOperand LD, cond, TV, FV;
345       AddToQueue(cond, N->getOperand(0));
346       AddToQueue(TV, N->getOperand(1));
347       AddToQueue(FV, N->getOperand(2));
348       
349       if (AlphaLowering.hasITOF()) {
350         LD = CurDAG->getNode(AlphaISD::ITOFT_, MVT::f64, cond);
351       } else {
352         int FrameIdx =
353           CurDAG->getMachineFunction().getFrameInfo()->CreateStackObject(8, 8);
354         SDOperand FI = CurDAG->getFrameIndex(FrameIdx, MVT::i64);
355         SDOperand ST =
356           SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::STQ, MVT::Other,
357                                           cond, FI, CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64)), 0);
358         LD = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::LDT, MVT::f64, FI,
359                                              CurDAG->getRegister(Alpha::R31, MVT::i64),
360                                              ST), 0);
361       }
362       Result = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(isDouble?Alpha::FCMOVNET:Alpha::FCMOVNES,
363                                                MVT::f64, FV, TV, LD), 0);
364       return Result.Val;
365     }
366     break;
367
368   case ISD::AND: {
369     ConstantSDNode* SC = NULL;
370     ConstantSDNode* MC = NULL;
371     if (N->getOperand(0).getOpcode() == ISD::SRL &&
372         (MC = dyn_cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(1))) &&
373         (SC = dyn_cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(0).getOperand(1))))
374       {
375         uint64_t sval = SC->getValue();
376         uint64_t mval = MC->getValue();
377         if (get_zapImm(mval)) //the result is a zap, let the autogened stuff deal
378           break;
379         // given mask X, and shift S, we want to see if there is any zap in the mask
380         // if we play around with the botton S bits
381         uint64_t dontcare = (~0ULL) >> (64 - sval);
382         uint64_t mask = mval << sval;
383
384         if (get_zapImm(mask | dontcare))
385           mask = mask | dontcare;
386
387         if (get_zapImm(mask)) {
388           SDOperand Src;
389           AddToQueue(Src, N->getOperand(0).getOperand(0));
390           SDOperand Z = 
391             SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::ZAPNOTi, MVT::i64, Src, 
392                                             getI64Imm(get_zapImm(mask))), 0);
393           Result = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::SRL, MVT::i64, Z, 
394                                                    getI64Imm(sval)), 0);
395           return Result.Val;
396         }
397       }
398     break;
399   }
400
401   }
402
403   return SelectCode(Result, Op);
404 }
405
406 SDOperand AlphaDAGToDAGISel::SelectCALL(SDOperand Op) {
407   //TODO: add flag stuff to prevent nondeturministic breakage!
408
409   SDNode *N = Op.Val;
410   SDOperand Chain;
411   SDOperand Addr = N->getOperand(1);
412   SDOperand InFlag(0,0);  // Null incoming flag value.
413   AddToQueue(Chain, N->getOperand(0));
414
415    std::vector<SDOperand> CallOperands;
416    std::vector<MVT::ValueType> TypeOperands;
417   
418    //grab the arguments
419    for(int i = 2, e = N->getNumOperands(); i < e; ++i) {
420      SDOperand Tmp;
421      TypeOperands.push_back(N->getOperand(i).getValueType());
422      AddToQueue(Tmp, N->getOperand(i));
423      CallOperands.push_back(Tmp);
424    }
425    int count = N->getNumOperands() - 2;
426
427    static const unsigned args_int[] = {Alpha::R16, Alpha::R17, Alpha::R18,
428                                        Alpha::R19, Alpha::R20, Alpha::R21};
429    static const unsigned args_float[] = {Alpha::F16, Alpha::F17, Alpha::F18,
430                                          Alpha::F19, Alpha::F20, Alpha::F21};
431    
432    for (int i = 6; i < count; ++i) {
433      unsigned Opc = Alpha::WTF;
434      if (MVT::isInteger(TypeOperands[i])) {
435        Opc = Alpha::STQ;
436      } else if (TypeOperands[i] == MVT::f32) {
437        Opc = Alpha::STS;
438      } else if (TypeOperands[i] == MVT::f64) {
439        Opc = Alpha::STT;
440      } else
441        assert(0 && "Unknown operand"); 
442      Chain = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Opc, MVT::Other, CallOperands[i], 
443                                              getI64Imm((i - 6) * 8), 
444                                              CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::R30, MVT::i64),
445                                              Chain), 0);
446    }
447    for (int i = 0; i < std::min(6, count); ++i) {
448      if (MVT::isInteger(TypeOperands[i])) {
449        Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, args_int[i], CallOperands[i], InFlag);
450        InFlag = Chain.getValue(1);
451      } else if (TypeOperands[i] == MVT::f32 || TypeOperands[i] == MVT::f64) {
452        Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, args_float[i], CallOperands[i], InFlag);
453        InFlag = Chain.getValue(1);
454      } else
455        assert(0 && "Unknown operand"); 
456    }
457
458    // Finally, once everything is in registers to pass to the call, emit the
459    // call itself.
460    if (Addr.getOpcode() == AlphaISD::GPRelLo) {
461      SDOperand GOT = getGlobalBaseReg();
462      Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R29, GOT, InFlag);
463      InFlag = Chain.getValue(1);
464      Chain = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::BSR, MVT::Other, MVT::Flag, 
465                                              Addr.getOperand(0), Chain, InFlag), 0);
466    } else {
467      AddToQueue(Addr, Addr);
468      Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, Alpha::R27, Addr, InFlag);
469      InFlag = Chain.getValue(1);
470      Chain = SDOperand(CurDAG->getTargetNode(Alpha::JSR, MVT::Other, MVT::Flag, 
471                                              Chain, InFlag), 0);
472    }
473    InFlag = Chain.getValue(1);
474
475    std::vector<SDOperand> CallResults;
476   
477    switch (N->getValueType(0)) {
478    default: assert(0 && "Unexpected ret value!");
479      case MVT::Other: break;
480    case MVT::i64:
481      Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::R0, MVT::i64, InFlag).getValue(1);
482      CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
483      break;
484    case MVT::f32:
485      Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::F0, MVT::f32, InFlag).getValue(1);
486      CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
487      break;
488    case MVT::f64:
489      Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, Alpha::F0, MVT::f64, InFlag).getValue(1);
490      CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
491      break;
492    }
493
494    CallResults.push_back(Chain);
495    for (unsigned i = 0, e = CallResults.size(); i != e; ++i)
496      ReplaceUses(Op.getValue(i), CallResults[i]);
497    return CallResults[Op.ResNo];
498 }
499
500
501 /// createAlphaISelDag - This pass converts a legalized DAG into a 
502 /// Alpha-specific DAG, ready for instruction scheduling.
503 ///
504 FunctionPass *llvm::createAlphaISelDag(TargetMachine &TM) {
505   return new AlphaDAGToDAGISel(TM);
506 }