lib/Target/MSP430/MSP430ISelDAGToDAG.cpp

   1 //===-- MSP430ISelDAGToDAG.cpp - A dag to dag inst selector for MSP430 ----===//
   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 an instruction selector for the MSP430 target.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "MSP430.h"
  15 #include "MSP430ISelLowering.h"
  16 #include "MSP430TargetMachine.h"
  17 #include "llvm/DerivedTypes.h"
  18 #include "llvm/Function.h"
  19 #include "llvm/Intrinsics.h"
  20 #include "llvm/CallingConv.h"
  21 #include "llvm/Constants.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
  28 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  29 #include "llvm/Support/Compiler.h"
  30 #include "llvm/Support/Debug.h"
  31 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  32 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  33 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  34
  35 using namespace llvm;
  36
  37 STATISTIC(NumLoadMoved, "Number of loads moved below TokenFactor");
  38
  39 /// MSP430DAGToDAGISel - MSP430 specific code to select MSP430 machine
  40 /// instructions for SelectionDAG operations.
  41 ///
  42 namespace {
  43   class MSP430DAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
  44     MSP430TargetLowering &Lowering;
  45     const MSP430Subtarget &Subtarget;
  46
  47   public:
  48     MSP430DAGToDAGISel(MSP430TargetMachine &TM, CodeGenOpt::Level OptLevel)
  49       : SelectionDAGISel(TM, OptLevel),
  50         Lowering(*TM.getTargetLowering()),
  51         Subtarget(*TM.getSubtargetImpl()) { }
  52
  53     virtual void InstructionSelect();
  54
  55     virtual const char *getPassName() const {
  56       return "MSP430 DAG->DAG Pattern Instruction Selection";
  57     }
  58
  59     virtual bool
  60     SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op, char ConstraintCode,
  61                                  std::vector<SDValue> &OutOps);
  62
  63     // Include the pieces autogenerated from the target description.
  64   #include "MSP430GenDAGISel.inc"
  65
  66   private:
  67     void PreprocessForRMW();
  68     SDNode *Select(SDValue Op);
  69     bool SelectAddr(SDValue Op, SDValue Addr, SDValue &Base, SDValue &Disp);
  70
  71   #ifndef NDEBUG
  72     unsigned Indent;
  73   #endif
  74   };
  75 }  // end anonymous namespace
  76
  77 /// createMSP430ISelDag - This pass converts a legalized DAG into a
  78 /// MSP430-specific DAG, ready for instruction scheduling.
  79 ///
  80 FunctionPass *llvm::createMSP430ISelDag(MSP430TargetMachine &TM,
  81                                         CodeGenOpt::Level OptLevel) {
  82   return new MSP430DAGToDAGISel(TM, OptLevel);
  83 }
  84
  85 // FIXME: This is pretty dummy routine and needs to be rewritten in the future.
  86 bool MSP430DAGToDAGISel::SelectAddr(SDValue Op, SDValue Addr,
  87                                     SDValue &Base, SDValue &Disp) {
  88   // Try to match frame address first.
  89   if (FrameIndexSDNode *FIN = dyn_cast<FrameIndexSDNode>(Addr)) {
  90     Base = CurDAG->getTargetFrameIndex(FIN->getIndex(), MVT::i16);
  91     Disp = CurDAG->getTargetConstant(0, MVT::i16);
  92     return true;
  93   }
  94
  95   switch (Addr.getOpcode()) {
  96   case ISD::ADD:
  97    // Operand is a result from ADD with constant operand which fits into i16.
  98    if (ConstantSDNode *CN = dyn_cast<ConstantSDNode>(Addr.getOperand(1))) {
  99       uint64_t CVal = CN->getZExtValue();
 100       // Offset should fit into 16 bits.
 101       if (((CVal << 48) >> 48) == CVal) {
 102         SDValue N0 = Addr.getOperand(0);
 103         if (FrameIndexSDNode *FIN = dyn_cast<FrameIndexSDNode>(N0))
 104           Base = CurDAG->getTargetFrameIndex(FIN->getIndex(), MVT::i16);
 105         else
 106           Base = N0;
 107
 108         Disp = CurDAG->getTargetConstant(CVal, MVT::i16);
 109         return true;
 110       }
 111     }
 112     break;
 113   case MSP430ISD::Wrapper:
 114     SDValue N0 = Addr.getOperand(0);
 115     if (GlobalAddressSDNode *G = dyn_cast<GlobalAddressSDNode>(N0)) {
 116       Base = CurDAG->getTargetGlobalAddress(G->getGlobal(),
 117                                             MVT::i16, G->getOffset());
 118       Disp = CurDAG->getTargetConstant(0, MVT::i16);
 119       return true;
 120     } else if (ExternalSymbolSDNode *E = dyn_cast<ExternalSymbolSDNode>(N0)) {
 121       Base = CurDAG->getTargetExternalSymbol(E->getSymbol(), MVT::i16);
 122       Disp = CurDAG->getTargetConstant(0, MVT::i16);
 123     }
 124     break;
 125   };
 126
 127   Base = Addr;
 128   Disp = CurDAG->getTargetConstant(0, MVT::i16);
 129
 130   return true;
 131 }
 132
 133
 134 bool MSP430DAGToDAGISel::
 135 SelectInlineAsmMemoryOperand(const SDValue &Op, char ConstraintCode,
 136                              std::vector<SDValue> &OutOps) {
 137   SDValue Op0, Op1;
 138   switch (ConstraintCode) {
 139   default: return true;
 140   case 'm':   // memory
 141     if (!SelectAddr(Op, Op, Op0, Op1))
 142       return true;
 143     break;
 144   }
 145
 146   OutOps.push_back(Op0);
 147   OutOps.push_back(Op1);
 148   return false;
 149 }
 150
 151 /// MoveBelowTokenFactor - Replace TokenFactor operand with load's chain operand
 152 /// and move load below the TokenFactor. Replace store's chain operand with
 153 /// load's chain result.
 154 static void MoveBelowTokenFactor(SelectionDAG *CurDAG, SDValue Load,
 155                                  SDValue Store, SDValue TF) {
 156   SmallVector<SDValue, 4> Ops;
 157   for (unsigned i = 0, e = TF.getNode()->getNumOperands(); i != e; ++i)
 158     if (Load.getNode() == TF.getOperand(i).getNode())
 159       Ops.push_back(Load.getOperand(0));
 160     else
 161       Ops.push_back(TF.getOperand(i));
 162   SDValue NewTF = CurDAG->UpdateNodeOperands(TF, &Ops[0], Ops.size());
 163   SDValue NewLoad = CurDAG->UpdateNodeOperands(Load, NewTF,
 164                                                Load.getOperand(1),
 165                                                Load.getOperand(2));
 166   CurDAG->UpdateNodeOperands(Store, NewLoad.getValue(1), Store.getOperand(1),
 167                              Store.getOperand(2), Store.getOperand(3));
 168 }
 169
 170 /// isRMWLoad - Return true if N is a load that's part of RMW sub-DAG.
 171 /// The chain produced by the load must only be used by the store's chain
 172 /// operand, otherwise this may produce a cycle in the DAG.
 173 static bool isRMWLoad(SDValue N, SDValue Chain, SDValue Address,
 174                       SDValue &Load) {
 175   if (N.getOpcode() == ISD::BIT_CONVERT)
 176     N = N.getOperand(0);
 177
 178   LoadSDNode *LD = dyn_cast<LoadSDNode>(N);
 179   if (!LD || LD->isVolatile())
 180     return false;
 181   if (LD->getAddressingMode() != ISD::UNINDEXED)
 182     return false;
 183
 184   ISD::LoadExtType ExtType = LD->getExtensionType();
 185   if (ExtType != ISD::NON_EXTLOAD && ExtType != ISD::EXTLOAD)
 186     return false;
 187
 188   if (N.hasOneUse() &&
 189       LD->hasNUsesOfValue(1, 1) &&
 190       N.getOperand(1) == Address &&
 191       LD->isOperandOf(Chain.getNode())) {
 192     Load = N;
 193     return true;
 194   }
 195   return false;
 196 }
 197
 198 /// PreprocessForRMW - Preprocess the DAG to make instruction selection better.
 199 /// This is only run if not in -O0 mode.
 200 /// This allows the instruction selector to pick more read-modify-write
 201 /// instructions. This is a common case:
 202 ///
 203 ///     [Load chain]
 204 ///         ^
 205 ///         |
 206 ///       [Load]
 207 ///       ^    ^
 208 ///       |    |
 209 ///      /      \-
 210 ///     /         |
 211 /// [TokenFactor] [Op]
 212 ///     ^          ^
 213 ///     |          |
 214 ///      \        /
 215 ///       \      /
 216 ///       [Store]
 217 ///
 218 /// The fact the store's chain operand != load's chain will prevent the
 219 /// (store (op (load))) instruction from being selected. We can transform it to:
 220 ///
 221 ///     [Load chain]
 222 ///         ^
 223 ///         |
 224 ///    [TokenFactor]
 225 ///         ^
 226 ///         |
 227 ///       [Load]
 228 ///       ^    ^
 229 ///       |    |
 230 ///       |     \-
 231 ///       |       |
 232 ///       |     [Op]
 233 ///       |       ^
 234 ///       |       |
 235 ///       \      /
 236 ///        \    /
 237 ///       [Store]
 238 void MSP430DAGToDAGISel::PreprocessForRMW() {
 239   for (SelectionDAG::allnodes_iterator I = CurDAG->allnodes_begin(),
 240          E = CurDAG->allnodes_end(); I != E; ++I) {
 241     if (!ISD::isNON_TRUNCStore(I))
 242       continue;
 243     SDValue Chain = I->getOperand(0);
 244
 245     if (Chain.getNode()->getOpcode() != ISD::TokenFactor)
 246       continue;
 247
 248     SDValue N1 = I->getOperand(1);
 249     SDValue N2 = I->getOperand(2);
 250     if ((N1.getValueType().isFloatingPoint() &&
 251          !N1.getValueType().isVector()) ||
 252         !N1.hasOneUse())
 253       continue;
 254
 255     bool RModW = false;
 256     SDValue Load;
 257     unsigned Opcode = N1.getNode()->getOpcode();
 258     switch (Opcode) {
 259     case ISD::ADD:
 260     case ISD::AND:
 261     case ISD::OR:
 262     case ISD::XOR:
 263     case ISD::ADDC:
 264     case ISD::ADDE: {
 265       SDValue N10 = N1.getOperand(0);
 266       SDValue N11 = N1.getOperand(1);
 267       RModW = isRMWLoad(N10, Chain, N2, Load);
 268       if (!RModW)
 269         RModW = isRMWLoad(N11, Chain, N2, Load);
 270       break;
 271     }
 272     case ISD::SUB:
 273     case ISD::SUBC:
 274     case ISD::SUBE: {
 275       SDValue N10 = N1.getOperand(0);
 276       RModW = isRMWLoad(N10, Chain, N2, Load);
 277       break;
 278     }
 279     }
 280
 281     if (RModW) {
 282       MoveBelowTokenFactor(CurDAG, Load, SDValue(I, 0), Chain);
 283       ++NumLoadMoved;
 284     }
 285   }
 286 }
 287
 288 /// InstructionSelect - This callback is invoked by
 289 /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
 290 void MSP430DAGToDAGISel::InstructionSelect() {
 291   PreprocessForRMW();
 292
 293   DEBUG(errs() << "Selection DAG after RMW preprocessing:\n");
 294   DEBUG(CurDAG->dump());
 295
 296   DEBUG(BB->dump());
 297
 298   // Codegen the basic block.
 299   DEBUG(errs() << "===== Instruction selection begins:\n");
 300   DEBUG(Indent = 0);
 301   SelectRoot(*CurDAG);
 302   DEBUG(errs() << "===== Instruction selection ends:\n");
 303
 304   CurDAG->RemoveDeadNodes();
 305 }
 306
 307 SDNode *MSP430DAGToDAGISel::Select(SDValue Op) {
 308   SDNode *Node = Op.getNode();
 309   DebugLoc dl = Op.getDebugLoc();
 310
 311   // Dump information about the Node being selected
 312   DEBUG(errs().indent(Indent) << "Selecting: ");
 313   DEBUG(Node->dump(CurDAG));
 314   DEBUG(errs() << "\n");
 315   DEBUG(Indent += 2);
 316
 317   // If we have a custom node, we already have selected!
 318   if (Node->isMachineOpcode()) {
 319     DEBUG(errs().indent(Indent-2) << "== ";
 320           Node->dump(CurDAG);
 321           errs() << "\n");
 322     DEBUG(Indent -= 2);
 323     return NULL;
 324   }
 325
 326   // Few custom selection stuff.
 327   switch (Node->getOpcode()) {
 328   default: break;
 329   case ISD::FrameIndex: {
 330     assert(Op.getValueType() == MVT::i16);
 331     int FI = cast<FrameIndexSDNode>(Node)->getIndex();
 332     SDValue TFI = CurDAG->getTargetFrameIndex(FI, MVT::i16);
 333     if (Node->hasOneUse())
 334       return CurDAG->SelectNodeTo(Node, MSP430::ADD16ri, MVT::i16,
 335                                   TFI, CurDAG->getTargetConstant(0, MVT::i16));
 336     return CurDAG->getMachineNode(MSP430::ADD16ri, dl, MVT::i16,
 337                                   TFI, CurDAG->getTargetConstant(0, MVT::i16));
 338   }
 339   }
 340
 341   // Select the default instruction
 342   SDNode *ResNode = SelectCode(Op);
 343
 344   DEBUG(errs() << std::string(Indent-2, ' ') << "=> ");
 345   if (ResNode == NULL || ResNode == Op.getNode())
 346     DEBUG(Op.getNode()->dump(CurDAG));
 347   else
 348     DEBUG(ResNode->dump(CurDAG));
 349   DEBUG(errs() << "\n");
 350   DEBUG(Indent -= 2);
 351
 352   return ResNode;
 353 }