lib/Target/PowerPC/PPCJITInfo.cpp

   1 //===-- PPC32JITInfo.cpp - Implement the JIT interfaces for the PowerPC ---===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file implements the JIT interfaces for the 32-bit PowerPC target.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "jit"
  15 #include "PPC32JITInfo.h"
  16 #include "PPC32Relocations.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineCodeEmitter.h"
  18 #include "llvm/Config/alloca.h"
  19 using namespace llvm;
  20
  21 static TargetJITInfo::JITCompilerFn JITCompilerFunction;
  22
  23 #define BUILD_ADDIS(RD,RS,IMM16) \
  24   ((15 << 26) | ((RD) << 21) | ((RS) << 16) | ((IMM16) & 65535))
  25 #define BUILD_ORI(RD,RS,UIMM16) \
  26   ((24 << 26) | ((RS) << 21) | ((RD) << 16) | ((UIMM16) & 65535))
  27 #define BUILD_MTSPR(RS,SPR)      \
  28   ((31 << 26) | ((RS) << 21) | ((SPR) << 16) | (467 << 1))
  29 #define BUILD_BCCTRx(BO,BI,LINK) \
  30   ((19 << 26) | ((BO) << 21) | ((BI) << 16) | (528 << 1) | ((LINK) & 1))
  31
  32 // Pseudo-ops
  33 #define BUILD_LIS(RD,IMM16)    BUILD_ADDIS(RD,0,IMM16)
  34 #define BUILD_MTCTR(RS)        BUILD_MTSPR(RS,9)
  35 #define BUILD_BCTR(LINK)       BUILD_BCCTRx(20,0,LINK)
  36
  37
  38 static void EmitBranchToAt(void *At, void *To, bool isCall) {
  39   intptr_t Addr = (intptr_t)To;
  40
  41   // FIXME: should special case the short branch case.
  42   unsigned *AtI = (unsigned*)At;
  43
  44   AtI[0] = BUILD_LIS(12, Addr >> 16);   // lis r12, hi16(address)
  45   AtI[1] = BUILD_ORI(12, 12, Addr);     // ori r12, r12, low16(address)
  46   AtI[2] = BUILD_MTCTR(12);             // mtctr r12
  47   AtI[3] = BUILD_BCTR(isCall);          // bctr/bctrl
  48 }
  49
  50 static void CompilationCallback() {
  51   // Save R3-R31, since we want to restore arguments and nonvolatile regs used
  52   // by the compiler.  We also save and restore the FP regs, although this is
  53   // probably just paranoia (gcc is unlikely to emit code that uses them for
  54   // for this function.
  55 #if defined(__POWERPC__) || defined (__ppc__) || defined(_POWER)
  56   unsigned IntRegs[29];
  57   double FPRegs[13];
  58   __asm__ __volatile__ (
  59   "stmw r3, 0(%0)\n"
  60   "stfd f1, 0(%1)\n"  "stfd f2, 8(%1)\n"  "stfd f3, 16(%1)\n"
  61   "stfd f4, 24(%1)\n" "stfd f5, 32(%1)\n" "stfd f6, 40(%1)\n"
  62   "stfd f7, 48(%1)\n" "stfd f8, 56(%1)\n" "stfd f9, 64(%1)\n"
  63   "stfd f10, 72(%1)\n" "stfd f11, 80(%1)\n" "stfd f12, 88(%1)\n"
  64   "stfd f13, 96(%1)\n" :: "b" (IntRegs), "b" (FPRegs) );
  65 #endif
  66
  67   unsigned *CameFromStub = (unsigned*)__builtin_return_address(0);
  68   unsigned *CameFromOrig = (unsigned*)__builtin_return_address(1);
  69   unsigned *CCStackPtr   = (unsigned*)__builtin_frame_address(0);
  70 //unsigned *StubStackPtr = (unsigned*)__builtin_frame_address(1);
  71   unsigned *OrigStackPtr = (unsigned*)__builtin_frame_address(2);
  72
  73   // Adjust pointer to the branch, not the return address.
  74   --CameFromStub;
  75
  76   void *Target = JITCompilerFunction(CameFromStub);
  77
  78   // Check to see if CameFromOrig[-1] is a 'bl' instruction, and if we can
  79   // rewrite it to branch directly to the destination.  If so, rewrite it so it
  80   // does not need to go through the stub anymore.
  81   unsigned CameFromOrigInst = CameFromOrig[-1];
  82   if ((CameFromOrigInst >> 26) == 18) {     // Direct call.
  83     intptr_t Offset = ((intptr_t)Target-(intptr_t)CameFromOrig) >> 2;
  84     if (Offset >= -(1 << 23) && Offset < (1 << 23)) {   // In range?
  85       // FIXME: hasn't been tested at all.
  86       // Clear the original target out:
  87       CameFromOrigInst &= (63 << 26) | 3;
  88       CameFromOrigInst |= Offset << 2;
  89       CameFromOrig[-1] = CameFromOrigInst;
  90     }
  91   }
  92
  93   // Locate the start of the stub.  If this is a short call, adjust backwards
  94   // the short amount, otherwise the full amount.
  95   bool isShortStub = (*CameFromStub >> 26) == 18;
  96   CameFromStub -= isShortStub ? 2 : 6;
  97
  98   // Rewrite the stub with an unconditional branch to the target, for any users
  99   // who took the address of the stub.
 100   EmitBranchToAt(CameFromStub, Target, false);
 101
 102   // Change the SP so that we pop two stack frames off when we return.
 103   *CCStackPtr = (intptr_t)OrigStackPtr;
 104
 105   // Put the address of the stub and the LR value that originally came into the
 106   // stub in a place that is easy to get on the stack after we restore all regs.
 107   CCStackPtr[2] = (intptr_t)CameFromStub;
 108   CCStackPtr[1] = (intptr_t)CameFromOrig;
 109
 110   // Note, this is not a standard epilog!
 111 #if defined(__POWERPC__) || defined (__ppc__) || defined(_POWER)
 112   __asm__ __volatile__ (
 113   "lfd f1, 0(%0)\n"  "lfd f2, 8(%0)\n"  "lfd f3, 16(%0)\n"
 114   "lfd f4, 24(%0)\n" "lfd f5, 32(%0)\n" "lfd f6, 40(%0)\n"
 115   "lfd f7, 48(%0)\n" "lfd f8, 56(%0)\n" "lfd f9, 64(%0)\n"
 116   "lfd f10, 72(%0)\n" "lfd f11, 80(%0)\n" "lfd f12, 88(%0)\n"
 117   "lfd f13, 96(%0)\n" "lmw r3, 0(%1)\n"
 118   "lwz r0,4(r1)\n"   // Get CameFromOrig (LR into stub)
 119   "mtlr r0\n"        // Put it in the LR register
 120   "lwz r0,8(r1)\n"   // Get "CameFromStub"
 121   "mtctr r0\n"       // Put it into the CTR register
 122   "lwz r1,0(r1)\n"   // Pop two frames off
 123   "bctr\n" ::        // Return to stub!
 124   "b" (FPRegs), "b" (IntRegs));
 125 #endif
 126 }
 127
 128
 129
 130 TargetJITInfo::LazyResolverFn
 131 PPC32JITInfo::getLazyResolverFunction(JITCompilerFn Fn) {
 132   JITCompilerFunction = Fn;
 133   return CompilationCallback;
 134 }
 135
 136 void *PPC32JITInfo::emitFunctionStub(void *Fn, MachineCodeEmitter &MCE) {
 137   // If this is just a call to an external function, emit a branch instead of a
 138   // call.  The code is the same except for one bit of the last instruction.
 139   if (Fn != CompilationCallback) {
 140     MCE.startFunctionStub(4*4);
 141     void *Addr = (void*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 142     MCE.emitWord(0);
 143     MCE.emitWord(0);
 144     MCE.emitWord(0);
 145     MCE.emitWord(0);
 146     EmitBranchToAt(Addr, Fn, false);
 147     return MCE.finishFunctionStub(0);
 148   }
 149
 150   MCE.startFunctionStub(4*7);
 151   MCE.emitWord(0x9421ffe0);     // stwu    r1,-32(r1)
 152   MCE.emitWord(0x7d6802a6);     // mflr r11
 153   MCE.emitWord(0x91610028);     // stw r11, 40(r1)
 154   void *Addr = (void*)(intptr_t)MCE.getCurrentPCValue();
 155   MCE.emitWord(0);
 156   MCE.emitWord(0);
 157   MCE.emitWord(0);
 158   MCE.emitWord(0);
 159   EmitBranchToAt(Addr, Fn, true/*is call*/);
 160   return MCE.finishFunctionStub(0);
 161 }
 162
 163
 164 void PPC32JITInfo::relocate(void *Function, MachineRelocation *MR,
 165                             unsigned NumRelocs) {
 166   for (unsigned i = 0; i != NumRelocs; ++i, ++MR) {
 167     unsigned *RelocPos = (unsigned*)Function + MR->getMachineCodeOffset()/4;
 168     intptr_t ResultPtr = (intptr_t)MR->getResultPointer();
 169     switch ((PPC::RelocationType)MR->getRelocationType()) {
 170     default: assert(0 && "Unknown relocation type!");
 171     case PPC::reloc_pcrel_bx:
 172       // PC-relative relocation for b and bl instructions.
 173       ResultPtr = (ResultPtr-(intptr_t)RelocPos) >> 2;
 174       assert(ResultPtr >= -(1 << 23) && ResultPtr < (1 << 23) &&
 175              "Relocation out of range!");
 176       *RelocPos |= (ResultPtr & ((1 << 24)-1))  << 2;
 177       break;
 178     case PPC::reloc_absolute_loadhi:   // Relocate high bits into addis
 179     case PPC::reloc_absolute_la:       // Relocate low bits into addi
 180       ResultPtr += MR->getConstantVal();
 181
 182       if (MR->getRelocationType() == PPC::reloc_absolute_loadhi) {
 183         // If the low part will have a carry (really a borrow) from the low
 184         // 16-bits into the high 16, add a bit to borrow from.
 185         if (((int)ResultPtr << 16) < 0)
 186           ResultPtr += 1 << 16;
 187         ResultPtr >>= 16;
 188       }
 189
 190       // Do the addition then mask, so the addition does not overflow the 16-bit
 191       // immediate section of the instruction.
 192       unsigned LowBits  = (*RelocPos + ResultPtr) & 65535;
 193       unsigned HighBits = *RelocPos & ~65535;
 194       *RelocPos = LowBits | HighBits;  // Slam into low 16-bits
 195       break;
 196     }
 197   }
 198 }
 199
 200 void PPC32JITInfo::replaceMachineCodeForFunction(void *Old, void *New) {
 201   EmitBranchToAt(Old, New, false);
 202 }