lib/Target/Mips/MipsCodeEmitter.cpp

   1 //===-- Mips/MipsCodeEmitter.cpp - Convert Mips Code to Machine Code ------===//
   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 pass that transforms the Mips machine instructions
  11 // into relocatable machine code.
  12 //
  13 //===---------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #define DEBUG_TYPE "jit"
  16 #include "Mips.h"
  17 #include "MCTargetDesc/MipsBaseInfo.h"
  18 #include "MipsInstrInfo.h"
  19 #include "MipsRelocations.h"
  20 #include "MipsSubtarget.h"
  21 #include "MipsTargetMachine.h"
  22 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
  24 #include "llvm/CodeGen/MachineConstantPool.h"
  25 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  26 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  27 #include "llvm/CodeGen/MachineJumpTableInfo.h"
  28 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  29 #include "llvm/CodeGen/MachineOperand.h"
  30 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  31 #include "llvm/IR/Constants.h"
  32 #include "llvm/IR/DerivedTypes.h"
  33 #include "llvm/PassManager.h"
  34 #include "llvm/Support/Debug.h"
  35 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  36 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  37 #ifndef NDEBUG
  38 #include <iomanip>
  39 #endif
  40
  41 using namespace llvm;
  42
  43 STATISTIC(NumEmitted, "Number of machine instructions emitted");
  44
  45 namespace {
  46
  47 class MipsCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  48   MipsJITInfo *JTI;
  49   const MipsInstrInfo *II;
  50   const DataLayout *TD;
  51   const MipsSubtarget *Subtarget;
  52   TargetMachine &TM;
  53   JITCodeEmitter &MCE;
  54   const std::vector<MachineConstantPoolEntry> *MCPEs;
  55   const std::vector<MachineJumpTableEntry> *MJTEs;
  56   bool IsPIC;
  57
  58   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  59     AU.addRequired<MachineModuleInfo> ();
  60     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  61   }
  62
  63   static char ID;
  64
  65   public:
  66     MipsCodeEmitter(TargetMachine &tm, JITCodeEmitter &mce) :
  67       MachineFunctionPass(ID), JTI(0),
  68       II((const MipsInstrInfo *) tm.getInstrInfo()),
  69       TD(tm.getDataLayout()), TM(tm), MCE(mce), MCPEs(0), MJTEs(0),
  70       IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {
  71     }
  72
  73     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  74
  75     virtual const char *getPassName() const {
  76       return "Mips Machine Code Emitter";
  77     }
  78
  79     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  80     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  81     /// machine instructions.
  82     uint64_t getBinaryCodeForInstr(const MachineInstr &MI) const;
  83
  84     void emitInstruction(const MachineInstr &MI);
  85
  86   private:
  87
  88     void emitWord(unsigned Word);
  89
  90     /// Routines that handle operands which add machine relocations which are
  91     /// fixed up by the relocation stage.
  92     void emitGlobalAddress(const GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
  93                            bool MayNeedFarStub) const;
  94     void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc) const;
  95     void emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc) const;
  96     void emitJumpTableAddress(unsigned JTIndex, unsigned Reloc) const;
  97     void emitMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *BB, unsigned Reloc) const;
  98
  99     /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
 100     /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
 101     unsigned getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
 102                                const MachineOperand &MO) const;
 103
 104     unsigned getRelocation(const MachineInstr &MI,
 105                            const MachineOperand &MO) const;
 106
 107     unsigned getJumpTargetOpValue(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
 108
 109     unsigned getBranchTargetOpValue(const MachineInstr &MI,
 110                                     unsigned OpNo) const;
 111     unsigned getMemEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
 112     unsigned getSizeExtEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
 113     unsigned getSizeInsEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
 114
 115     void emitGlobalAddressUnaligned(const GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
 116                                     int Offset) const;
 117   };
 118 }
 119
 120 char MipsCodeEmitter::ID = 0;
 121
 122 bool MipsCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 123   MipsTargetMachine &Target = static_cast<MipsTargetMachine &>(
 124                                 const_cast<TargetMachine &>(MF.getTarget()));
 125
 126   JTI = Target.getJITInfo();
 127   II = Target.getInstrInfo();
 128   TD = Target.getDataLayout();
 129   Subtarget = &TM.getSubtarget<MipsSubtarget> ();
 130   MCPEs = &MF.getConstantPool()->getConstants();
 131   MJTEs = 0;
 132   if (MF.getJumpTableInfo()) MJTEs = &MF.getJumpTableInfo()->getJumpTables();
 133   JTI->Initialize(MF, IsPIC, Subtarget->isLittle());
 134   MCE.setModuleInfo(&getAnalysis<MachineModuleInfo> ());
 135
 136   do {
 137     DEBUG(errs() << "JITTing function '"
 138         << MF.getName() << "'\n");
 139     MCE.startFunction(MF);
 140
 141     for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end();
 142         MBB != E; ++MBB){
 143       MCE.StartMachineBasicBlock(MBB);
 144       for (MachineBasicBlock::instr_iterator I = MBB->instr_begin(),
 145            E = MBB->instr_end(); I != E; ++I)
 146         emitInstruction(*I);
 147     }
 148   } while (MCE.finishFunction(MF));
 149
 150   return false;
 151 }
 152
 153 unsigned MipsCodeEmitter::getRelocation(const MachineInstr &MI,
 154                                         const MachineOperand &MO) const {
 155   // NOTE: This relocations are for static.
 156   uint64_t TSFlags = MI.getDesc().TSFlags;
 157   uint64_t Form = TSFlags & MipsII::FormMask;
 158   if (Form == MipsII::FrmJ)
 159     return Mips::reloc_mips_26;
 160   if ((Form == MipsII::FrmI || Form == MipsII::FrmFI)
 161        && MI.isBranch())
 162     return Mips::reloc_mips_pc16;
 163   if (Form == MipsII::FrmI && MI.getOpcode() == Mips::LUi)
 164     return Mips::reloc_mips_hi;
 165   return Mips::reloc_mips_lo;
 166 }
 167
 168 unsigned MipsCodeEmitter::getJumpTargetOpValue(const MachineInstr &MI,
 169                                                unsigned OpNo) const {
 170   MachineOperand MO = MI.getOperand(OpNo);
 171   if (MO.isGlobal())
 172     emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), getRelocation(MI, MO), true);
 173   else if (MO.isSymbol())
 174     emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), getRelocation(MI, MO));
 175   else if (MO.isMBB())
 176     emitMachineBasicBlock(MO.getMBB(), getRelocation(MI, MO));
 177   else
 178     llvm_unreachable("Unexpected jump target operand kind.");
 179   return 0;
 180 }
 181
 182 unsigned MipsCodeEmitter::getBranchTargetOpValue(const MachineInstr &MI,
 183                                                  unsigned OpNo) const {
 184   MachineOperand MO = MI.getOperand(OpNo);
 185   emitMachineBasicBlock(MO.getMBB(), getRelocation(MI, MO));
 186   return 0;
 187 }
 188
 189 unsigned MipsCodeEmitter::getMemEncoding(const MachineInstr &MI,
 190                                          unsigned OpNo) const {
 191   // Base register is encoded in bits 20-16, offset is encoded in bits 15-0.
 192   assert(MI.getOperand(OpNo).isReg());
 193   unsigned RegBits = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo)) << 16;
 194   return (getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo+1)) & 0xFFFF) | RegBits;
 195 }
 196
 197 unsigned MipsCodeEmitter::getSizeExtEncoding(const MachineInstr &MI,
 198                                              unsigned OpNo) const {
 199   // size is encoded as size-1.
 200   return getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo)) - 1;
 201 }
 202
 203 unsigned MipsCodeEmitter::getSizeInsEncoding(const MachineInstr &MI,
 204                                              unsigned OpNo) const {
 205   // size is encoded as pos+size-1.
 206   return getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo-1)) +
 207          getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo)) - 1;
 208 }
 209
 210 /// getMachineOpValue - Return binary encoding of operand. If the machine
 211 /// operand requires relocation, record the relocation and return zero.
 212 unsigned MipsCodeEmitter::getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
 213                                             const MachineOperand &MO) const {
 214   if (MO.isReg())
 215     return TM.getRegisterInfo()->getEncodingValue(MO.getReg());
 216   else if (MO.isImm())
 217     return static_cast<unsigned>(MO.getImm());
 218   else if (MO.isGlobal())
 219     emitGlobalAddress(MO.getGlobal(), getRelocation(MI, MO), true);
 220   else if (MO.isSymbol())
 221     emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), getRelocation(MI, MO));
 222   else if (MO.isCPI())
 223     emitConstPoolAddress(MO.getIndex(), getRelocation(MI, MO));
 224   else if (MO.isJTI())
 225     emitJumpTableAddress(MO.getIndex(), getRelocation(MI, MO));
 226   else if (MO.isMBB())
 227     emitMachineBasicBlock(MO.getMBB(), getRelocation(MI, MO));
 228   else
 229     llvm_unreachable("Unable to encode MachineOperand!");
 230   return 0;
 231 }
 232
 233 void MipsCodeEmitter::emitGlobalAddress(const GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
 234                                         bool MayNeedFarStub) const {
 235   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
 236                                              const_cast<GlobalValue *>(GV), 0,
 237                                              MayNeedFarStub));
 238 }
 239
 240 void MipsCodeEmitter::emitGlobalAddressUnaligned(const GlobalValue *GV,
 241                                            unsigned Reloc, int Offset) const {
 242   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
 243                              const_cast<GlobalValue *>(GV), 0, false));
 244   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset() + Offset,
 245                       Reloc, const_cast<GlobalValue *>(GV), 0, false));
 246 }
 247
 248 void MipsCodeEmitter::
 249 emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc) const {
 250   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 251                                                  Reloc, ES, 0, 0));
 252 }
 253
 254 void MipsCodeEmitter::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc) const {
 255   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
 256                                                     Reloc, CPI, 0, false));
 257 }
 258
 259 void MipsCodeEmitter::
 260 emitJumpTableAddress(unsigned JTIndex, unsigned Reloc) const {
 261   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
 262                                                     Reloc, JTIndex, 0, false));
 263 }
 264
 265 void MipsCodeEmitter::emitMachineBasicBlock(MachineBasicBlock *BB,
 266                                             unsigned Reloc) const {
 267   MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
 268                                              Reloc, BB));
 269 }
 270
 271 void MipsCodeEmitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
 272   DEBUG(errs() << "JIT: " << (void*)MCE.getCurrentPCValue() << ":\t" << MI);
 273
 274   MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), true);
 275
 276   // Skip pseudo instructions.
 277   if ((MI.getDesc().TSFlags & MipsII::FormMask) == MipsII::Pseudo)
 278     return;
 279
 280   emitWord(getBinaryCodeForInstr(MI));
 281   ++NumEmitted;  // Keep track of the # of mi's emitted
 282
 283   MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), false);
 284 }
 285
 286 void MipsCodeEmitter::emitWord(unsigned Word) {
 287   DEBUG(errs() << "  0x";
 288         errs().write_hex(Word) << "\n");
 289   if (Subtarget->isLittle())
 290     MCE.emitWordLE(Word);
 291   else
 292     MCE.emitWordBE(Word);
 293 }
 294
 295 /// createMipsJITCodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected Mips
 296 /// code to the specified MCE object.
 297 FunctionPass *llvm::createMipsJITCodeEmitterPass(MipsTargetMachine &TM,
 298                                                  JITCodeEmitter &JCE) {
 299   return new MipsCodeEmitter(TM, JCE);
 300 }
 301
 302 #include "MipsGenCodeEmitter.inc"