lib/Target/Mips/MipsInstrInfo.cpp

   1 //===-- MipsInstrInfo.cpp - Mips Instruction Information ------------------===//
   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 Mips implementation of the TargetInstrInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #include "MipsInstrInfo.h"
  15 #include "MipsTargetMachine.h"
  16 #include "MipsMachineFunction.h"
  17 #include "InstPrinter/MipsInstPrinter.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  20 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  21 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  22 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  23
  24 #define GET_INSTRINFO_CTOR
  25 #include "MipsGenInstrInfo.inc"
  26
  27 using namespace llvm;
  28
  29 MipsInstrInfo::MipsInstrInfo(MipsTargetMachine &tm)
  30   : MipsGenInstrInfo(Mips::ADJCALLSTACKDOWN, Mips::ADJCALLSTACKUP),
  31     TM(tm), IsN64(TM.getSubtarget<MipsSubtarget>().isABI_N64()),
  32     RI(*TM.getSubtargetImpl(), *this),
  33     UncondBrOpc(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_ ? Mips::B : Mips::J) {}
  34
  35 const MipsRegisterInfo &MipsInstrInfo::getRegisterInfo() const {
  36   return RI;
  37 }
  38
  39 static bool isZeroImm(const MachineOperand &op) {
  40   return op.isImm() && op.getImm() == 0;
  41 }
  42
  43 /// isLoadFromStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
  44 /// load from a stack slot, return the virtual or physical register number of
  45 /// the destination along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
  46 /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
  47 /// any side effects other than loading from the stack slot.
  48 unsigned MipsInstrInfo::
  49 isLoadFromStackSlot(const MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const
  50 {
  51   unsigned Opc = MI->getOpcode();
  52
  53   if ((Opc == Mips::LW)    || (Opc == Mips::LW_P8)  || (Opc == Mips::LD) ||
  54       (Opc == Mips::LD_P8) || (Opc == Mips::LWC1)   || (Opc == Mips::LWC1_P8) ||
  55       (Opc == Mips::LDC1)  || (Opc == Mips::LDC164) ||
  56       (Opc == Mips::LDC164_P8)) {
  57     if ((MI->getOperand(1).isFI()) && // is a stack slot
  58         (MI->getOperand(2).isImm()) &&  // the imm is zero
  59         (isZeroImm(MI->getOperand(2)))) {
  60       FrameIndex = MI->getOperand(1).getIndex();
  61       return MI->getOperand(0).getReg();
  62     }
  63   }
  64
  65   return 0;
  66 }
  67
  68 /// isStoreToStackSlot - If the specified machine instruction is a direct
  69 /// store to a stack slot, return the virtual or physical register number of
  70 /// the source reg along with the FrameIndex of the loaded stack slot.  If
  71 /// not, return 0.  This predicate must return 0 if the instruction has
  72 /// any side effects other than storing to the stack slot.
  73 unsigned MipsInstrInfo::
  74 isStoreToStackSlot(const MachineInstr *MI, int &FrameIndex) const
  75 {
  76   unsigned Opc = MI->getOpcode();
  77
  78   if ((Opc == Mips::SW)    || (Opc == Mips::SW_P8)  || (Opc == Mips::SD) ||
  79       (Opc == Mips::SD_P8) || (Opc == Mips::SWC1)   || (Opc == Mips::SWC1_P8) ||
  80       (Opc == Mips::SDC1)  || (Opc == Mips::SDC164) ||
  81       (Opc == Mips::SDC164_P8)) {
  82     if ((MI->getOperand(1).isFI()) && // is a stack slot
  83         (MI->getOperand(2).isImm()) &&  // the imm is zero
  84         (isZeroImm(MI->getOperand(2)))) {
  85       FrameIndex = MI->getOperand(1).getIndex();
  86       return MI->getOperand(0).getReg();
  87     }
  88   }
  89   return 0;
  90 }
  91
  92 /// insertNoop - If data hazard condition is found insert the target nop
  93 /// instruction.
  94 void MipsInstrInfo::
  95 insertNoop(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MI) const
  96 {
  97   DebugLoc DL;
  98   BuildMI(MBB, MI, DL, get(Mips::NOP));
  99 }
 100
 101 void MipsInstrInfo::
 102 copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
 103             MachineBasicBlock::iterator I, DebugLoc DL,
 104             unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
 105             bool KillSrc) const {
 106   unsigned Opc = 0, ZeroReg = 0;
 107
 108   if (Mips::CPURegsRegClass.contains(DestReg)) { // Copy to CPU Reg.
 109     if (Mips::CPURegsRegClass.contains(SrcReg))
 110       Opc = Mips::ADDu, ZeroReg = Mips::ZERO;
 111     else if (Mips::CCRRegClass.contains(SrcReg))
 112       Opc = Mips::CFC1;
 113     else if (Mips::FGR32RegClass.contains(SrcReg))
 114       Opc = Mips::MFC1;
 115     else if (SrcReg == Mips::HI)
 116       Opc = Mips::MFHI, SrcReg = 0;
 117     else if (SrcReg == Mips::LO)
 118       Opc = Mips::MFLO, SrcReg = 0;
 119   }
 120   else if (Mips::CPURegsRegClass.contains(SrcReg)) { // Copy from CPU Reg.
 121     if (Mips::CCRRegClass.contains(DestReg))
 122       Opc = Mips::CTC1;
 123     else if (Mips::FGR32RegClass.contains(DestReg))
 124       Opc = Mips::MTC1;
 125     else if (DestReg == Mips::HI)
 126       Opc = Mips::MTHI, DestReg = 0;
 127     else if (DestReg == Mips::LO)
 128       Opc = Mips::MTLO, DestReg = 0;
 129   }
 130   else if (Mips::FGR32RegClass.contains(DestReg, SrcReg))
 131     Opc = Mips::FMOV_S;
 132   else if (Mips::AFGR64RegClass.contains(DestReg, SrcReg))
 133     Opc = Mips::FMOV_D32;
 134   else if (Mips::FGR64RegClass.contains(DestReg, SrcReg))
 135     Opc = Mips::FMOV_D64;
 136   else if (Mips::CCRRegClass.contains(DestReg, SrcReg))
 137     Opc = Mips::MOVCCRToCCR;
 138   else if (Mips::CPU64RegsRegClass.contains(DestReg)) { // Copy to CPU64 Reg.
 139     if (Mips::CPU64RegsRegClass.contains(SrcReg))
 140       Opc = Mips::DADDu, ZeroReg = Mips::ZERO_64;
 141     else if (SrcReg == Mips::HI64)
 142       Opc = Mips::MFHI64, SrcReg = 0;
 143     else if (SrcReg == Mips::LO64)
 144       Opc = Mips::MFLO64, SrcReg = 0;
 145     else if (Mips::FGR64RegClass.contains(SrcReg))
 146       Opc = Mips::DMFC1;
 147   }
 148   else if (Mips::CPU64RegsRegClass.contains(SrcReg)) { // Copy from CPU64 Reg.
 149     if (DestReg == Mips::HI64)
 150       Opc = Mips::MTHI64, DestReg = 0;
 151     else if (DestReg == Mips::LO64)
 152       Opc = Mips::MTLO64, DestReg = 0;
 153     else if (Mips::FGR64RegClass.contains(DestReg))
 154       Opc = Mips::DMTC1;
 155   }
 156
 157   assert(Opc && "Cannot copy registers");
 158
 159   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, I, DL, get(Opc));
 160
 161   if (DestReg)
 162     MIB.addReg(DestReg, RegState::Define);
 163
 164   if (ZeroReg)
 165     MIB.addReg(ZeroReg);
 166
 167   if (SrcReg)
 168     MIB.addReg(SrcReg, getKillRegState(KillSrc));
 169 }
 170
 171 static MachineMemOperand* GetMemOperand(MachineBasicBlock &MBB, int FI,
 172                                         unsigned Flag) {
 173   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 174   MachineFrameInfo &MFI = *MF.getFrameInfo();
 175   unsigned Align = MFI.getObjectAlignment(FI);
 176
 177   return MF.getMachineMemOperand(MachinePointerInfo::getFixedStack(FI), Flag,
 178                                  MFI.getObjectSize(FI), Align);
 179 }
 180
 181 void MipsInstrInfo::
 182 storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
 183                     unsigned SrcReg, bool isKill, int FI,
 184                     const TargetRegisterClass *RC,
 185                     const TargetRegisterInfo *TRI) const {
 186   DebugLoc DL;
 187   if (I != MBB.end()) DL = I->getDebugLoc();
 188   MachineMemOperand *MMO = GetMemOperand(MBB, FI, MachineMemOperand::MOStore);
 189
 190   unsigned Opc = 0;
 191
 192   if (Mips::CPURegsRegClass.hasSubClassEq(RC))
 193     Opc = IsN64 ? Mips::SW_P8 : Mips::SW;
 194   else if (Mips::CPU64RegsRegClass.hasSubClassEq(RC))
 195     Opc = IsN64 ? Mips::SD_P8 : Mips::SD;
 196   else if (Mips::FGR32RegClass.hasSubClassEq(RC))
 197     Opc = IsN64 ? Mips::SWC1_P8 : Mips::SWC1;
 198   else if (Mips::AFGR64RegClass.hasSubClassEq(RC))
 199     Opc = Mips::SDC1;
 200   else if (Mips::FGR64RegClass.hasSubClassEq(RC))
 201     Opc = IsN64 ? Mips::SDC164_P8 : Mips::SDC164;
 202
 203   assert(Opc && "Register class not handled!");
 204   BuildMI(MBB, I, DL, get(Opc)).addReg(SrcReg, getKillRegState(isKill))
 205     .addFrameIndex(FI).addImm(0).addMemOperand(MMO);
 206 }
 207
 208 void MipsInstrInfo::
 209 loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I,
 210                      unsigned DestReg, int FI,
 211                      const TargetRegisterClass *RC,
 212                      const TargetRegisterInfo *TRI) const
 213 {
 214   DebugLoc DL;
 215   if (I != MBB.end()) DL = I->getDebugLoc();
 216   MachineMemOperand *MMO = GetMemOperand(MBB, FI, MachineMemOperand::MOLoad);
 217   unsigned Opc = 0;
 218
 219   if (Mips::CPURegsRegClass.hasSubClassEq(RC))
 220     Opc = IsN64 ? Mips::LW_P8 : Mips::LW;
 221   else if (Mips::CPU64RegsRegClass.hasSubClassEq(RC))
 222     Opc = IsN64 ? Mips::LD_P8 : Mips::LD;
 223   else if (Mips::FGR32RegClass.hasSubClassEq(RC))
 224     Opc = IsN64 ? Mips::LWC1_P8 : Mips::LWC1;
 225   else if (Mips::AFGR64RegClass.hasSubClassEq(RC))
 226     Opc = Mips::LDC1;
 227   else if (Mips::FGR64RegClass.hasSubClassEq(RC))
 228     Opc = IsN64 ? Mips::LDC164_P8 : Mips::LDC164;
 229
 230   assert(Opc && "Register class not handled!");
 231   BuildMI(MBB, I, DL, get(Opc), DestReg).addFrameIndex(FI).addImm(0)
 232     .addMemOperand(MMO);
 233 }
 234
 235 void MipsInstrInfo::ExpandExtractElementF64(MachineBasicBlock &MBB,
 236                                           MachineBasicBlock::iterator I) const {
 237   const TargetInstrInfo *TII = TM.getInstrInfo();
 238   unsigned DstReg = I->getOperand(0).getReg();
 239   unsigned SrcReg = I->getOperand(1).getReg();
 240   unsigned N = I->getOperand(2).getImm();
 241   const MCInstrDesc& Mfc1Tdd = TII->get(Mips::MFC1);
 242   DebugLoc dl = I->getDebugLoc();
 243   const uint16_t* SubReg = TM.getRegisterInfo()->getSubRegisters(SrcReg);
 244
 245   BuildMI(MBB, I, dl, Mfc1Tdd, DstReg).addReg(*(SubReg + N));
 246 }
 247
 248 void MipsInstrInfo::ExpandBuildPairF64(MachineBasicBlock &MBB,
 249                                        MachineBasicBlock::iterator I) const {
 250   const TargetInstrInfo *TII = TM.getInstrInfo();
 251   unsigned DstReg = I->getOperand(0).getReg();
 252   unsigned LoReg = I->getOperand(1).getReg(), HiReg = I->getOperand(2).getReg();
 253   const MCInstrDesc& Mtc1Tdd = TII->get(Mips::MTC1);
 254   DebugLoc dl = I->getDebugLoc();
 255   const uint16_t* SubReg =
 256     TM.getRegisterInfo()->getSubRegisters(DstReg);
 257
 258   // mtc1 Lo, $fp
 259   // mtc1 Hi, $fp + 1
 260   BuildMI(MBB, I, dl, Mtc1Tdd, *SubReg).addReg(LoReg);
 261   BuildMI(MBB, I, dl, Mtc1Tdd, *(SubReg + 1)).addReg(HiReg);
 262 }
 263
 264 bool MipsInstrInfo::expandPostRAPseudo(MachineBasicBlock::iterator MI) const {
 265   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 266
 267   switch(MI->getDesc().getOpcode()) {
 268   default:
 269     return false;
 270   case Mips::BuildPairF64:
 271     ExpandBuildPairF64(MBB, MI);
 272     break;
 273   case Mips::ExtractElementF64:
 274     ExpandExtractElementF64(MBB, MI);
 275     break;
 276   }
 277
 278   MBB.erase(MI);
 279   return true;
 280 }
 281
 282 MachineInstr*
 283 MipsInstrInfo::emitFrameIndexDebugValue(MachineFunction &MF, int FrameIx,
 284                                         uint64_t Offset, const MDNode *MDPtr,
 285                                         DebugLoc DL) const {
 286   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MF, DL, get(Mips::DBG_VALUE))
 287     .addFrameIndex(FrameIx).addImm(0).addImm(Offset).addMetadata(MDPtr);
 288   return &*MIB;
 289 }
 290
 291 //===----------------------------------------------------------------------===//
 292 // Branch Analysis
 293 //===----------------------------------------------------------------------===//
 294
 295 static unsigned GetAnalyzableBrOpc(unsigned Opc) {
 296   return (Opc == Mips::BEQ    || Opc == Mips::BNE    || Opc == Mips::BGTZ   ||
 297           Opc == Mips::BGEZ   || Opc == Mips::BLTZ   || Opc == Mips::BLEZ   ||
 298           Opc == Mips::BEQ64  || Opc == Mips::BNE64  || Opc == Mips::BGTZ64 ||
 299           Opc == Mips::BGEZ64 || Opc == Mips::BLTZ64 || Opc == Mips::BLEZ64 ||
 300           Opc == Mips::BC1T   || Opc == Mips::BC1F   || Opc == Mips::B      ||
 301           Opc == Mips::J) ?
 302          Opc : 0;
 303 }
 304
 305 /// GetOppositeBranchOpc - Return the inverse of the specified
 306 /// opcode, e.g. turning BEQ to BNE.
 307 unsigned Mips::GetOppositeBranchOpc(unsigned Opc)
 308 {
 309   switch (Opc) {
 310   default:           llvm_unreachable("Illegal opcode!");
 311   case Mips::BEQ:    return Mips::BNE;
 312   case Mips::BNE:    return Mips::BEQ;
 313   case Mips::BGTZ:   return Mips::BLEZ;
 314   case Mips::BGEZ:   return Mips::BLTZ;
 315   case Mips::BLTZ:   return Mips::BGEZ;
 316   case Mips::BLEZ:   return Mips::BGTZ;
 317   case Mips::BEQ64:  return Mips::BNE64;
 318   case Mips::BNE64:  return Mips::BEQ64;
 319   case Mips::BGTZ64: return Mips::BLEZ64;
 320   case Mips::BGEZ64: return Mips::BLTZ64;
 321   case Mips::BLTZ64: return Mips::BGEZ64;
 322   case Mips::BLEZ64: return Mips::BGTZ64;
 323   case Mips::BC1T:   return Mips::BC1F;
 324   case Mips::BC1F:   return Mips::BC1T;
 325   }
 326 }
 327
 328 static void AnalyzeCondBr(const MachineInstr* Inst, unsigned Opc,
 329                           MachineBasicBlock *&BB,
 330                           SmallVectorImpl<MachineOperand>& Cond) {
 331   assert(GetAnalyzableBrOpc(Opc) && "Not an analyzable branch");
 332   int NumOp = Inst->getNumExplicitOperands();
 333
 334   // for both int and fp branches, the last explicit operand is the
 335   // MBB.
 336   BB = Inst->getOperand(NumOp-1).getMBB();
 337   Cond.push_back(MachineOperand::CreateImm(Opc));
 338
 339   for (int i=0; i<NumOp-1; i++)
 340     Cond.push_back(Inst->getOperand(i));
 341 }
 342
 343 bool MipsInstrInfo::AnalyzeBranch(MachineBasicBlock &MBB,
 344                                   MachineBasicBlock *&TBB,
 345                                   MachineBasicBlock *&FBB,
 346                                   SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 347                                   bool AllowModify) const
 348 {
 349   MachineBasicBlock::reverse_iterator I = MBB.rbegin(), REnd = MBB.rend();
 350
 351   // Skip all the debug instructions.
 352   while (I != REnd && I->isDebugValue())
 353     ++I;
 354
 355   if (I == REnd || !isUnpredicatedTerminator(&*I)) {
 356     // If this block ends with no branches (it just falls through to its succ)
 357     // just return false, leaving TBB/FBB null.
 358     TBB = FBB = NULL;
 359     return false;
 360   }
 361
 362   MachineInstr *LastInst = &*I;
 363   unsigned LastOpc = LastInst->getOpcode();
 364
 365   // Not an analyzable branch (must be an indirect jump).
 366   if (!GetAnalyzableBrOpc(LastOpc))
 367     return true;
 368
 369   // Get the second to last instruction in the block.
 370   unsigned SecondLastOpc = 0;
 371   MachineInstr *SecondLastInst = NULL;
 372
 373   if (++I != REnd) {
 374     SecondLastInst = &*I;
 375     SecondLastOpc = GetAnalyzableBrOpc(SecondLastInst->getOpcode());
 376
 377     // Not an analyzable branch (must be an indirect jump).
 378     if (isUnpredicatedTerminator(SecondLastInst) && !SecondLastOpc)
 379       return true;
 380   }
 381
 382   // If there is only one terminator instruction, process it.
 383   if (!SecondLastOpc) {
 384     // Unconditional branch
 385     if (LastOpc == UncondBrOpc) {
 386       TBB = LastInst->getOperand(0).getMBB();
 387       return false;
 388     }
 389
 390     // Conditional branch
 391     AnalyzeCondBr(LastInst, LastOpc, TBB, Cond);
 392     return false;
 393   }
 394
 395   // If we reached here, there are two branches.
 396   // If there are three terminators, we don't know what sort of block this is.
 397   if (++I != REnd && isUnpredicatedTerminator(&*I))
 398     return true;
 399
 400   // If second to last instruction is an unconditional branch,
 401   // analyze it and remove the last instruction.
 402   if (SecondLastOpc == UncondBrOpc) {
 403     // Return if the last instruction cannot be removed.
 404     if (!AllowModify)
 405       return true;
 406
 407     TBB = SecondLastInst->getOperand(0).getMBB();
 408     LastInst->eraseFromParent();
 409     return false;
 410   }
 411
 412   // Conditional branch followed by an unconditional branch.
 413   // The last one must be unconditional.
 414   if (LastOpc != UncondBrOpc)
 415     return true;
 416
 417   AnalyzeCondBr(SecondLastInst, SecondLastOpc, TBB, Cond);
 418   FBB = LastInst->getOperand(0).getMBB();
 419
 420   return false;
 421 }
 422
 423 void MipsInstrInfo::BuildCondBr(MachineBasicBlock &MBB,
 424                                 MachineBasicBlock *TBB, DebugLoc DL,
 425                                 const SmallVectorImpl<MachineOperand>& Cond)
 426   const {
 427   unsigned Opc = Cond[0].getImm();
 428   const MCInstrDesc &MCID = get(Opc);
 429   MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(&MBB, DL, MCID);
 430
 431   for (unsigned i = 1; i < Cond.size(); ++i)
 432     MIB.addReg(Cond[i].getReg());
 433
 434   MIB.addMBB(TBB);
 435 }
 436
 437 unsigned MipsInstrInfo::
 438 InsertBranch(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock *TBB,
 439              MachineBasicBlock *FBB,
 440              const SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond,
 441              DebugLoc DL) const {
 442   // Shouldn't be a fall through.
 443   assert(TBB && "InsertBranch must not be told to insert a fallthrough");
 444
 445   // # of condition operands:
 446   //  Unconditional branches: 0
 447   //  Floating point branches: 1 (opc)
 448   //  Int BranchZero: 2 (opc, reg)
 449   //  Int Branch: 3 (opc, reg0, reg1)
 450   assert((Cond.size() <= 3) &&
 451          "# of Mips branch conditions must be <= 3!");
 452
 453   // Two-way Conditional branch.
 454   if (FBB) {
 455     BuildCondBr(MBB, TBB, DL, Cond);
 456     BuildMI(&MBB, DL, get(UncondBrOpc)).addMBB(FBB);
 457     return 2;
 458   }
 459
 460   // One way branch.
 461   // Unconditional branch.
 462   if (Cond.empty())
 463     BuildMI(&MBB, DL, get(UncondBrOpc)).addMBB(TBB);
 464   else // Conditional branch.
 465     BuildCondBr(MBB, TBB, DL, Cond);
 466   return 1;
 467 }
 468
 469 unsigned MipsInstrInfo::
 470 RemoveBranch(MachineBasicBlock &MBB) const
 471 {
 472   MachineBasicBlock::reverse_iterator I = MBB.rbegin(), REnd = MBB.rend();
 473   MachineBasicBlock::reverse_iterator FirstBr;
 474   unsigned removed;
 475
 476   // Skip all the debug instructions.
 477   while (I != REnd && I->isDebugValue())
 478     ++I;
 479
 480   FirstBr = I;
 481
 482   // Up to 2 branches are removed.
 483   // Note that indirect branches are not removed.
 484   for(removed = 0; I != REnd && removed < 2; ++I, ++removed)
 485     if (!GetAnalyzableBrOpc(I->getOpcode()))
 486       break;
 487
 488   MBB.erase(I.base(), FirstBr.base());
 489
 490   return removed;
 491 }
 492
 493 /// ReverseBranchCondition - Return the inverse opcode of the
 494 /// specified Branch instruction.
 495 bool MipsInstrInfo::
 496 ReverseBranchCondition(SmallVectorImpl<MachineOperand> &Cond) const
 497 {
 498   assert( (Cond.size() && Cond.size() <= 3) &&
 499           "Invalid Mips branch condition!");
 500   Cond[0].setImm(Mips::GetOppositeBranchOpc(Cond[0].getImm()));
 501   return false;
 502 }
 503