lib/Target/PowerPC/PPCRegisterInfo.cpp

   1 //===- PPCRegisterInfo.cpp - PowerPC Register Information -------*- C++ -*-===//
   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 contains the PowerPC implementation of the MRegisterInfo class.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "reginfo"
  15 #include "PPC.h"
  16 #include "PPCInstrBuilder.h"
  17 #include "PPCRegisterInfo.h"
  18 #include "llvm/Constants.h"
  19 #include "llvm/Type.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  23 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetFrameInfo.h"
  25 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  26 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  27 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  28 #include "llvm/Support/Debug.h"
  29 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
  30 #include <cstdlib>
  31 #include <iostream>
  32 using namespace llvm;
  33
  34 PPCRegisterInfo::PPCRegisterInfo()
  35   : PPCGenRegisterInfo(PPC::ADJCALLSTACKDOWN, PPC::ADJCALLSTACKUP) {
  36   ImmToIdxMap[PPC::LD]   = PPC::LDX;    ImmToIdxMap[PPC::STD]  = PPC::STDX;
  37   ImmToIdxMap[PPC::LBZ]  = PPC::LBZX;   ImmToIdxMap[PPC::STB]  = PPC::STBX;
  38   ImmToIdxMap[PPC::LHZ]  = PPC::LHZX;   ImmToIdxMap[PPC::LHA]  = PPC::LHAX;
  39   ImmToIdxMap[PPC::LWZ]  = PPC::LWZX;   ImmToIdxMap[PPC::LWA]  = PPC::LWAX;
  40   ImmToIdxMap[PPC::LFS]  = PPC::LFSX;   ImmToIdxMap[PPC::LFD]  = PPC::LFDX;
  41   ImmToIdxMap[PPC::STH]  = PPC::STHX;   ImmToIdxMap[PPC::STW]  = PPC::STWX;
  42   ImmToIdxMap[PPC::STFS] = PPC::STFSX;  ImmToIdxMap[PPC::STFD] = PPC::STFDX;
  43   ImmToIdxMap[PPC::ADDI] = PPC::ADD4;
  44 }
  45
  46 void
  47 PPCRegisterInfo::storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
  48                                      MachineBasicBlock::iterator MI,
  49                                      unsigned SrcReg, int FrameIdx,
  50                                      const TargetRegisterClass *RC) const {
  51   if (SrcReg == PPC::LR) {
  52     BuildMI(MBB, MI, PPC::MFLR, 1, PPC::R11);
  53     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::STW, 3).addReg(PPC::R11), FrameIdx);
  54   } else if (RC == PPC::CRRCRegisterClass) {
  55     BuildMI(MBB, MI, PPC::MFCR, 0, PPC::R11);
  56     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::STW, 3).addReg(PPC::R11), FrameIdx);
  57   } else if (RC == PPC::GPRCRegisterClass) {
  58     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::STW, 3).addReg(SrcReg),FrameIdx);
  59   } else if (RC == PPC::G8RCRegisterClass) {
  60     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::STD, 3).addReg(SrcReg),FrameIdx);
  61   } else if (RC == PPC::F8RCRegisterClass) {
  62     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::STFD, 3).addReg(SrcReg),FrameIdx);
  63   } else if (RC == PPC::F4RCRegisterClass) {
  64     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::STFS, 3).addReg(SrcReg),FrameIdx);
  65   } else {
  66     assert(0 && "Unknown regclass!");
  67     abort();
  68   }
  69 }
  70
  71 void
  72 PPCRegisterInfo::loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
  73                                         MachineBasicBlock::iterator MI,
  74                                         unsigned DestReg, int FrameIdx,
  75                                         const TargetRegisterClass *RC) const {
  76   if (DestReg == PPC::LR) {
  77     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::LWZ, 2, PPC::R11), FrameIdx);
  78     BuildMI(MBB, MI, PPC::MTLR, 1).addReg(PPC::R11);
  79   } else if (RC == PPC::CRRCRegisterClass) {
  80     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::LWZ, 2, PPC::R11), FrameIdx);
  81     BuildMI(MBB, MI, PPC::MTCRF, 1, DestReg).addReg(PPC::R11);
  82   } else if (RC == PPC::GPRCRegisterClass) {
  83     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::LWZ, 2, DestReg), FrameIdx);
  84   } else if (RC == PPC::G8RCRegisterClass) {
  85     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::LD, 2, DestReg), FrameIdx);
  86   } else if (RC == PPC::F8RCRegisterClass) {
  87     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::LFD, 2, DestReg), FrameIdx);
  88   } else if (RC == PPC::F4RCRegisterClass) {
  89     addFrameReference(BuildMI(MBB, MI, PPC::LFS, 2, DestReg), FrameIdx);
  90   } else {
  91     assert(0 && "Unknown regclass!");
  92     abort();
  93   }
  94 }
  95
  96 void PPCRegisterInfo::copyRegToReg(MachineBasicBlock &MBB,
  97                                    MachineBasicBlock::iterator MI,
  98                                    unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
  99                                    const TargetRegisterClass *RC) const {
 100   MachineInstr *I;
 101
 102   if (RC == PPC::GPRCRegisterClass) {
 103     BuildMI(MBB, MI, PPC::OR4, 2, DestReg).addReg(SrcReg).addReg(SrcReg);
 104   } else if (RC == PPC::G8RCRegisterClass) {
 105     BuildMI(MBB, MI, PPC::OR8, 2, DestReg).addReg(SrcReg).addReg(SrcReg);
 106   } else if (RC == PPC::F4RCRegisterClass) {
 107     BuildMI(MBB, MI, PPC::FMRS, 1, DestReg).addReg(SrcReg);
 108   } else if (RC == PPC::F8RCRegisterClass) {
 109     BuildMI(MBB, MI, PPC::FMRD, 1, DestReg).addReg(SrcReg);
 110   } else if (RC == PPC::CRRCRegisterClass) {
 111     BuildMI(MBB, MI, PPC::MCRF, 1, DestReg).addReg(SrcReg);
 112   } else {
 113     std::cerr << "Attempt to copy register that is not GPR or FPR";
 114     abort();
 115   }
 116 }
 117
 118 unsigned PPCRegisterInfo::isLoadFromStackSlot(MachineInstr *MI,
 119                                               int &FrameIndex) const {
 120   switch (MI->getOpcode()) {
 121   default: break;
 122   case PPC::LD:
 123   case PPC::LWZ:
 124   case PPC::LFS:
 125   case PPC::LFD:
 126     if (MI->getOperand(1).isImmediate() && !MI->getOperand(1).getImmedValue() &&
 127         MI->getOperand(2).isFrameIndex()) {
 128       FrameIndex = MI->getOperand(2).getFrameIndex();
 129       return MI->getOperand(0).getReg();
 130     }
 131     break;
 132   }
 133   return 0;
 134 }
 135
 136 /// foldMemoryOperand - PowerPC (like most RISC's) can only fold spills into
 137 /// copy instructions, turning them into load/store instructions.
 138 MachineInstr *PPCRegisterInfo::foldMemoryOperand(MachineInstr *MI,
 139                                                  unsigned OpNum,
 140                                                  int FrameIndex) const {
 141   // Make sure this is a reg-reg copy.  Note that we can't handle MCRF, because
 142   // it takes more than one instruction to store it.
 143   unsigned Opc = MI->getOpcode();
 144
 145   if ((Opc == PPC::OR4 &&
 146        MI->getOperand(1).getReg() == MI->getOperand(2).getReg())) {
 147     if (OpNum == 0) {  // move -> store
 148       unsigned InReg = MI->getOperand(1).getReg();
 149       return addFrameReference(BuildMI(PPC::STW,
 150                                        3).addReg(InReg), FrameIndex);
 151     } else {           // move -> load
 152       unsigned OutReg = MI->getOperand(0).getReg();
 153       return addFrameReference(BuildMI(PPC::LWZ, 2, OutReg), FrameIndex);
 154     }
 155   } else if ((Opc == PPC::OR8 &&
 156               MI->getOperand(1).getReg() == MI->getOperand(2).getReg())) {
 157     if (OpNum == 0) {  // move -> store
 158       unsigned InReg = MI->getOperand(1).getReg();
 159       return addFrameReference(BuildMI(PPC::STD,
 160                                        3).addReg(InReg), FrameIndex);
 161     } else {           // move -> load
 162       unsigned OutReg = MI->getOperand(0).getReg();
 163       return addFrameReference(BuildMI(PPC::LD, 2, OutReg), FrameIndex);
 164     }
 165   } else if (Opc == PPC::FMRD) {
 166     if (OpNum == 0) {  // move -> store
 167       unsigned InReg = MI->getOperand(1).getReg();
 168       return addFrameReference(BuildMI(PPC::STFD,
 169                                        3).addReg(InReg), FrameIndex);
 170     } else {           // move -> load
 171       unsigned OutReg = MI->getOperand(0).getReg();
 172       return addFrameReference(BuildMI(PPC::LFD, 2, OutReg), FrameIndex);
 173     }
 174   } else if (Opc == PPC::FMRS) {
 175     if (OpNum == 0) {  // move -> store
 176       unsigned InReg = MI->getOperand(1).getReg();
 177       return addFrameReference(BuildMI(PPC::STFS,
 178                                        3).addReg(InReg), FrameIndex);
 179     } else {           // move -> load
 180       unsigned OutReg = MI->getOperand(0).getReg();
 181       return addFrameReference(BuildMI(PPC::LFS, 2, OutReg), FrameIndex);
 182     }
 183   }
 184   return 0;
 185 }
 186
 187 //===----------------------------------------------------------------------===//
 188 // Stack Frame Processing methods
 189 //===----------------------------------------------------------------------===//
 190
 191 // hasFP - Return true if the specified function should have a dedicated frame
 192 // pointer register.  This is true if the function has variable sized allocas or
 193 // if frame pointer elimination is disabled.
 194 //
 195 static bool hasFP(MachineFunction &MF) {
 196   return NoFramePointerElim || MF.getFrameInfo()->hasVarSizedObjects();
 197 }
 198
 199 void PPCRegisterInfo::
 200 eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF, MachineBasicBlock &MBB,
 201                               MachineBasicBlock::iterator I) const {
 202   if (hasFP(MF)) {
 203     // If we have a frame pointer, convert as follows:
 204     // ADJCALLSTACKDOWN -> addi, r1, r1, -amount
 205     // ADJCALLSTACKUP   -> addi, r1, r1, amount
 206     MachineInstr *Old = I;
 207     unsigned Amount = Old->getOperand(0).getImmedValue();
 208     if (Amount != 0) {
 209       // We need to keep the stack aligned properly.  To do this, we round the
 210       // amount of space needed for the outgoing arguments up to the next
 211       // alignment boundary.
 212       unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 213       Amount = (Amount+Align-1)/Align*Align;
 214
 215       // Replace the pseudo instruction with a new instruction...
 216       if (Old->getOpcode() == PPC::ADJCALLSTACKDOWN) {
 217         MBB.insert(I, BuildMI(PPC::ADDI, 2, PPC::R1).addReg(PPC::R1)
 218                 .addSImm(-Amount));
 219       } else {
 220         assert(Old->getOpcode() == PPC::ADJCALLSTACKUP);
 221         MBB.insert(I, BuildMI(PPC::ADDI, 2, PPC::R1).addReg(PPC::R1)
 222                 .addSImm(Amount));
 223       }
 224     }
 225   }
 226   MBB.erase(I);
 227 }
 228
 229 void
 230 PPCRegisterInfo::eliminateFrameIndex(MachineBasicBlock::iterator II) const {
 231   unsigned i = 0;
 232   MachineInstr &MI = *II;
 233   MachineBasicBlock &MBB = *MI.getParent();
 234   MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
 235
 236   while (!MI.getOperand(i).isFrameIndex()) {
 237     ++i;
 238     assert(i < MI.getNumOperands() && "Instr doesn't have FrameIndex operand!");
 239   }
 240
 241   int FrameIndex = MI.getOperand(i).getFrameIndex();
 242
 243   // Replace the FrameIndex with base register with GPR1 (SP) or GPR31 (FP).
 244   MI.SetMachineOperandReg(i, hasFP(MF) ? PPC::R31 : PPC::R1);
 245
 246   // Take into account whether it's an add or mem instruction
 247   unsigned OffIdx = (i == 2) ? 1 : 2;
 248
 249   // Now add the frame object offset to the offset from r1.
 250   int Offset = MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FrameIndex) +
 251                MI.getOperand(OffIdx).getImmedValue();
 252
 253   // If we're not using a Frame Pointer that has been set to the value of the
 254   // SP before having the stack size subtracted from it, then add the stack size
 255   // to Offset to get the correct offset.
 256   Offset += MF.getFrameInfo()->getStackSize();
 257
 258   if (Offset > 32767 || Offset < -32768) {
 259     // Insert a set of r0 with the full offset value before the ld, st, or add
 260     MachineBasicBlock *MBB = MI.getParent();
 261     MBB->insert(II, BuildMI(PPC::LIS, 1, PPC::R0).addSImm(Offset >> 16));
 262     MBB->insert(II, BuildMI(PPC::ORI, 2, PPC::R0).addReg(PPC::R0)
 263       .addImm(Offset));
 264     // convert into indexed form of the instruction
 265     // sth 0:rA, 1:imm 2:(rB) ==> sthx 0:rA, 2:rB, 1:r0
 266     // addi 0:rA 1:rB, 2, imm ==> add 0:rA, 1:rB, 2:r0
 267     assert(ImmToIdxMap.count(MI.getOpcode()) &&
 268            "No indexed form of load or store available!");
 269     unsigned NewOpcode = ImmToIdxMap.find(MI.getOpcode())->second;
 270     MI.setOpcode(NewOpcode);
 271     MI.SetMachineOperandReg(1, MI.getOperand(i).getReg());
 272     MI.SetMachineOperandReg(2, PPC::R0);
 273   } else {
 274     switch (MI.getOpcode()) {
 275     case PPC::LWA:
 276     case PPC::LD:
 277     case PPC::STD:
 278     case PPC::STDU:
 279       assert((Offset & 3) == 0 && "Invalid frame offset!");
 280       Offset >>= 2;    // The actual encoded value has the low two bits zero.
 281       break;
 282     }
 283     MI.SetMachineOperandConst(OffIdx, MachineOperand::MO_SignExtendedImmed,
 284                               Offset);
 285   }
 286 }
 287
 288
 289 void PPCRegisterInfo::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
 290   MachineBasicBlock &MBB = MF.front();   // Prolog goes in entry BB
 291   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
 292   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 293   MachineInstr *MI;
 294
 295   // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo
 296   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 297
 298   // If we have calls, we cannot use the red zone to store callee save registers
 299   // and we must set up a stack frame, so calculate the necessary size here.
 300   if (MFI->hasCalls()) {
 301     // We reserve argument space for call sites in the function immediately on
 302     // entry to the current function.  This eliminates the need for add/sub
 303     // brackets around call sites.
 304     NumBytes += MFI->getMaxCallFrameSize();
 305   }
 306
 307   // If we are a leaf function, and use up to 224 bytes of stack space,
 308   // and don't have a frame pointer, then we do not need to adjust the stack
 309   // pointer (we fit in the Red Zone).
 310   if ((NumBytes == 0) || (NumBytes <= 224 && !hasFP(MF) && !MFI->hasCalls())) {
 311     MFI->setStackSize(0);
 312     return;
 313   }
 314
 315   // Add the size of R1 to  NumBytes size for the store of R1 to the bottom
 316   // of the stack and round the size to a multiple of the alignment.
 317   unsigned Align = MF.getTarget().getFrameInfo()->getStackAlignment();
 318   unsigned GPRSize = 4;
 319   unsigned Size = hasFP(MF) ? GPRSize + GPRSize : GPRSize;
 320   NumBytes = (NumBytes+Size+Align-1)/Align*Align;
 321
 322   // Update frame info to pretend that this is part of the stack...
 323   MFI->setStackSize(NumBytes);
 324
 325   // Adjust stack pointer: r1 -= numbytes.
 326   if (NumBytes <= 32768) {
 327     MI=BuildMI(PPC::STWU,3).addReg(PPC::R1).addSImm(-NumBytes).addReg(PPC::R1);
 328     MBB.insert(MBBI, MI);
 329   } else {
 330     int NegNumbytes = -NumBytes;
 331     MI = BuildMI(PPC::LIS, 1, PPC::R0).addSImm(NegNumbytes >> 16);
 332     MBB.insert(MBBI, MI);
 333     MI = BuildMI(PPC::ORI, 2, PPC::R0).addReg(PPC::R0)
 334       .addImm(NegNumbytes & 0xFFFF);
 335     MBB.insert(MBBI, MI);
 336     MI = BuildMI(PPC::STWUX, 3).addReg(PPC::R1).addReg(PPC::R1).addReg(PPC::R0);
 337     MBB.insert(MBBI, MI);
 338   }
 339
 340   if (hasFP(MF)) {
 341     MI = BuildMI(PPC::STW, 3).addReg(PPC::R31).addSImm(GPRSize).addReg(PPC::R1);
 342     MBB.insert(MBBI, MI);
 343     MI = BuildMI(PPC::OR4, 2, PPC::R31).addReg(PPC::R1).addReg(PPC::R1);
 344     MBB.insert(MBBI, MI);
 345   }
 346 }
 347
 348 void PPCRegisterInfo::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
 349                                    MachineBasicBlock &MBB) const {
 350   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 351   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
 352   MachineInstr *MI;
 353   assert(MBBI->getOpcode() == PPC::BLR &&
 354          "Can only insert epilog into returning blocks");
 355
 356   // Get the number of bytes allocated from the FrameInfo...
 357   unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
 358   unsigned GPRSize = 4;
 359
 360   if (NumBytes != 0) {
 361     if (hasFP(MF)) {
 362       MI = BuildMI(PPC::LWZ, 2, PPC::R31).addSImm(GPRSize).addReg(PPC::R31);
 363       MBB.insert(MBBI, MI);
 364     }
 365     MI = BuildMI(PPC::LWZ, 2, PPC::R1).addSImm(0).addReg(PPC::R1);
 366     MBB.insert(MBBI, MI);
 367   }
 368 }
 369
 370 #include "PPCGenRegisterInfo.inc"
 371