lib/Target/PowerPC/PPCCodeEmitter.cpp

   1 //===-- PPCCodeEmitter.cpp - JIT Code Emitter for PowerPC32 -------*- 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 // This file defines the PowerPC 32-bit CodeEmitter and associated machinery to
  11 // JIT-compile bitcode to native PowerPC.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "PPCTargetMachine.h"
  16 #include "PPCRelocations.h"
  17 #include "PPC.h"
  18 #include "llvm/Module.h"
  19 #include "llvm/PassManager.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
  24 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  25 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 using namespace llvm;
  28
  29 namespace {
  30   class PPCCodeEmitter : public MachineFunctionPass {
  31     TargetMachine &TM;
  32     JITCodeEmitter &MCE;
  33     MachineModuleInfo *MMI;
  34
  35     void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  36       AU.addRequired<MachineModuleInfo>();
  37       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  38     }
  39
  40     static char ID;
  41
  42     /// MovePCtoLROffset - When/if we see a MovePCtoLR instruction, we record
  43     /// its address in the function into this pointer.
  44     void *MovePCtoLROffset;
  45   public:
  46
  47     PPCCodeEmitter(TargetMachine &tm, JITCodeEmitter &mce)
  48       : MachineFunctionPass(ID), TM(tm), MCE(mce) {}
  49
  50     /// getBinaryCodeForInstr - This function, generated by the
  51     /// CodeEmitterGenerator using TableGen, produces the binary encoding for
  52     /// machine instructions.
  53     unsigned getBinaryCodeForInstr(const MachineInstr &MI) const;
  54
  55
  56     MachineRelocation GetRelocation(const MachineOperand &MO,
  57                                     unsigned RelocID) const;
  58
  59     /// getMachineOpValue - evaluates the MachineOperand of a given MachineInstr
  60     unsigned getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
  61                                const MachineOperand &MO) const;
  62
  63     unsigned get_crbitm_encoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  64     unsigned getDirectBrEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  65     unsigned getCondBrEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  66
  67     unsigned getHA16Encoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  68     unsigned getLO16Encoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  69     unsigned getMemRIXEncoding(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const;
  70
  71     const char *getPassName() const { return "PowerPC Machine Code Emitter"; }
  72
  73     /// runOnMachineFunction - emits the given MachineFunction to memory
  74     ///
  75     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
  76
  77     /// emitBasicBlock - emits the given MachineBasicBlock to memory
  78     ///
  79     void emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB);
  80   };
  81 }
  82
  83 char PPCCodeEmitter::ID = 0;
  84
  85 /// createPPCCodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected PPC code
  86 /// to the specified MCE object.
  87 FunctionPass *llvm::createPPCJITCodeEmitterPass(PPCTargetMachine &TM,
  88                                                 JITCodeEmitter &JCE) {
  89   return new PPCCodeEmitter(TM, JCE);
  90 }
  91
  92 bool PPCCodeEmitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
  93   assert((MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Default ||
  94           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
  95          "JIT relocation model must be set to static or default!");
  96
  97   MMI = &getAnalysis<MachineModuleInfo>();
  98   MCE.setModuleInfo(MMI);
  99   do {
 100     MovePCtoLROffset = 0;
 101     MCE.startFunction(MF);
 102     for (MachineFunction::iterator BB = MF.begin(), E = MF.end(); BB != E; ++BB)
 103       emitBasicBlock(*BB);
 104   } while (MCE.finishFunction(MF));
 105
 106   return false;
 107 }
 108
 109 void PPCCodeEmitter::emitBasicBlock(MachineBasicBlock &MBB) {
 110   MCE.StartMachineBasicBlock(&MBB);
 111
 112   for (MachineBasicBlock::iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end(); I != E; ++I){
 113     const MachineInstr &MI = *I;
 114     MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), true);
 115     switch (MI.getOpcode()) {
 116     default:
 117       MCE.emitWordBE(getBinaryCodeForInstr(MI));
 118       break;
 119     case TargetOpcode::PROLOG_LABEL:
 120     case TargetOpcode::EH_LABEL:
 121       MCE.emitLabel(MI.getOperand(0).getMCSymbol());
 122       break;
 123     case TargetOpcode::IMPLICIT_DEF:
 124     case TargetOpcode::KILL:
 125       break; // pseudo opcode, no side effects
 126     case PPC::MovePCtoLR:
 127     case PPC::MovePCtoLR8:
 128       assert(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_);
 129       MovePCtoLROffset = (void*)MCE.getCurrentPCValue();
 130       MCE.emitWordBE(0x48000005);   // bl 1
 131       break;
 132     }
 133     MCE.processDebugLoc(MI.getDebugLoc(), false);
 134   }
 135 }
 136
 137 unsigned PPCCodeEmitter::get_crbitm_encoding(const MachineInstr &MI,
 138                                              unsigned OpNo) const {
 139   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 140   assert((MI.getOpcode() == PPC::MTCRF || MI.getOpcode() == PPC::MFOCRF) &&
 141          (MO.getReg() >= PPC::CR0 && MO.getReg() <= PPC::CR7));
 142   return 0x80 >> PPCRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 143 }
 144
 145 MachineRelocation PPCCodeEmitter::GetRelocation(const MachineOperand &MO,
 146                                                 unsigned RelocID) const {
 147   // If in PIC mode, we need to encode the negated address of the
 148   // 'movepctolr' into the unrelocated field.  After relocation, we'll have
 149   // &gv-&movepctolr-4 in the imm field.  Once &movepctolr is added to the imm
 150   // field, we get &gv.  This doesn't happen for branch relocations, which are
 151   // always implicitly pc relative.
 152   intptr_t Cst = 0;
 153   if (TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {
 154     assert(MovePCtoLROffset && "MovePCtoLR not seen yet?");
 155     Cst = -(intptr_t)MovePCtoLROffset - 4;
 156   }
 157
 158   if (MO.isGlobal())
 159     return MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), RelocID,
 160                                     const_cast<GlobalValue *>(MO.getGlobal()),
 161                                     Cst, isa<Function>(MO.getGlobal()));
 162   if (MO.isSymbol())
 163     return MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
 164                                         RelocID, MO.getSymbolName(), Cst);
 165   if (MO.isCPI())
 166     return MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
 167                                            RelocID, MO.getIndex(), Cst);
 168
 169   if (MO.isMBB())
 170     MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
 171                                                RelocID, MO.getMBB()));
 172
 173   assert(MO.isJTI());
 174   return MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
 175                                          RelocID, MO.getIndex(), Cst);
 176 }
 177
 178 unsigned PPCCodeEmitter::getDirectBrEncoding(const MachineInstr &MI,
 179                                              unsigned OpNo) const {
 180   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 181   if (MO.isReg() || MO.isImm()) return getMachineOpValue(MI, MO);
 182
 183   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_pcrel_bx));
 184   return 0;
 185 }
 186
 187 unsigned PPCCodeEmitter::getCondBrEncoding(const MachineInstr &MI,
 188                                            unsigned OpNo) const {
 189   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 190   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_pcrel_bcx));
 191   return 0;
 192 }
 193
 194 unsigned PPCCodeEmitter::getHA16Encoding(const MachineInstr &MI,
 195                                          unsigned OpNo) const {
 196   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 197   if (MO.isReg() || MO.isImm()) return getMachineOpValue(MI, MO);
 198
 199   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_high));
 200   return 0;
 201 }
 202
 203 unsigned PPCCodeEmitter::getLO16Encoding(const MachineInstr &MI,
 204                                          unsigned OpNo) const {
 205   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 206   if (MO.isReg() || MO.isImm()) return getMachineOpValue(MI, MO);
 207
 208   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_low));
 209   return 0;
 210 }
 211
 212 unsigned PPCCodeEmitter::getMemRIXEncoding(const MachineInstr &MI,
 213                                            unsigned OpNo) const {
 214   // Encode (imm, reg) as a memrix, which has the low 14-bits as the
 215   // displacement and the next 5 bits as the register #.
 216   assert(MI.getOperand(OpNo+1).isReg());
 217   unsigned RegBits = getMachineOpValue(MI, MI.getOperand(OpNo+1)) << 14;
 218
 219   const MachineOperand &MO = MI.getOperand(OpNo);
 220   if (MO.isImm())
 221     return (getMachineOpValue(MI, MO) & 0x3FFF) | RegBits;
 222
 223   MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, PPC::reloc_absolute_low_ix));
 224   return RegBits;
 225 }
 226
 227
 228 unsigned PPCCodeEmitter::getMachineOpValue(const MachineInstr &MI,
 229                                            const MachineOperand &MO) const {
 230
 231   if (MO.isReg()) {
 232     assert(MI.getOpcode() != PPC::MTCRF && MI.getOpcode() != PPC::MFOCRF);
 233     return PPCRegisterInfo::getRegisterNumbering(MO.getReg());
 234   }
 235
 236   if (MO.isImm())
 237     return MO.getImm();
 238
 239   if (MO.isGlobal() || MO.isSymbol() || MO.isCPI() || MO.isJTI()) {
 240     unsigned Reloc = 0;
 241     assert((TM.getRelocationModel() != Reloc::PIC_ || MovePCtoLROffset) &&
 242            "MovePCtoLR not seen yet?");
 243     switch (MI.getOpcode()) {
 244     default: MI.dump(); llvm_unreachable("Unknown instruction for relocation!");
 245     // Loads.
 246     case PPC::LBZ:
 247     case PPC::LBZ8:
 248     case PPC::LHA:
 249     case PPC::LHA8:
 250     case PPC::LHZ:
 251     case PPC::LHZ8:
 252     case PPC::LWZ:
 253     case PPC::LWZ8:
 254     case PPC::LFS:
 255     case PPC::LFD:
 256
 257     // Stores.
 258     case PPC::STB:
 259     case PPC::STB8:
 260     case PPC::STH:
 261     case PPC::STH8:
 262     case PPC::STW:
 263     case PPC::STW8:
 264     case PPC::STFS:
 265     case PPC::STFD:
 266       Reloc = PPC::reloc_absolute_low;
 267       break;
 268     }
 269
 270     MCE.addRelocation(GetRelocation(MO, Reloc));
 271   } else {
 272 #ifndef NDEBUG
 273     errs() << "ERROR: Unknown type of MachineOperand: " << MO << "\n";
 274 #endif
 275     llvm_unreachable(0);
 276   }
 277
 278   return 0;
 279 }
 280
 281 #include "PPCGenCodeEmitter.inc"