R600: Add 64-bit float load/store support
[oota-llvm.git] / lib / Target / R600 / AMDGPUISelLowering.cpp
1 //===-- AMDGPUISelLowering.cpp - AMDGPU Common DAG lowering functions -----===//
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 /// \file
11 /// \brief This is the parent TargetLowering class for hardware code gen
12 /// targets.
13 //
14 //===----------------------------------------------------------------------===//
15
16 #include "AMDGPUISelLowering.h"
17 #include "AMDGPU.h"
18 #include "AMDGPURegisterInfo.h"
19 #include "AMDGPUSubtarget.h"
20 #include "AMDILIntrinsicInfo.h"
21 #include "R600MachineFunctionInfo.h"
22 #include "SIMachineFunctionInfo.h"
23 #include "llvm/CodeGen/CallingConvLower.h"
24 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
25 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
26 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
27 #include "llvm/CodeGen/TargetLoweringObjectFileImpl.h"
28 #include "llvm/IR/DataLayout.h"
29
30 using namespace llvm;
31
32 #include "AMDGPUGenCallingConv.inc"
33
34 AMDGPUTargetLowering::AMDGPUTargetLowering(TargetMachine &TM) :
35   TargetLowering(TM, new TargetLoweringObjectFileELF()) {
36
37   // Initialize target lowering borrowed from AMDIL
38   InitAMDILLowering();
39
40   // We need to custom lower some of the intrinsics
41   setOperationAction(ISD::INTRINSIC_WO_CHAIN, MVT::Other, Custom);
42
43   // Library functions.  These default to Expand, but we have instructions
44   // for them.
45   setOperationAction(ISD::FCEIL,  MVT::f32, Legal);
46   setOperationAction(ISD::FEXP2,  MVT::f32, Legal);
47   setOperationAction(ISD::FPOW,   MVT::f32, Legal);
48   setOperationAction(ISD::FLOG2,  MVT::f32, Legal);
49   setOperationAction(ISD::FABS,   MVT::f32, Legal);
50   setOperationAction(ISD::FFLOOR, MVT::f32, Legal);
51   setOperationAction(ISD::FRINT,  MVT::f32, Legal);
52
53   // The hardware supports ROTR, but not ROTL
54   setOperationAction(ISD::ROTL, MVT::i32, Expand);
55
56   // Lower floating point store/load to integer store/load to reduce the number
57   // of patterns in tablegen.
58   setOperationAction(ISD::STORE, MVT::f32, Promote);
59   AddPromotedToType(ISD::STORE, MVT::f32, MVT::i32);
60
61   setOperationAction(ISD::STORE, MVT::v2f32, Promote);
62   AddPromotedToType(ISD::STORE, MVT::v2f32, MVT::v2i32);
63
64   setOperationAction(ISD::STORE, MVT::v4f32, Promote);
65   AddPromotedToType(ISD::STORE, MVT::v4f32, MVT::v4i32);
66
67   setOperationAction(ISD::STORE, MVT::f64, Promote);
68   AddPromotedToType(ISD::STORE, MVT::f64, MVT::i64);
69
70   setOperationAction(ISD::LOAD, MVT::f32, Promote);
71   AddPromotedToType(ISD::LOAD, MVT::f32, MVT::i32);
72
73   setOperationAction(ISD::LOAD, MVT::v2f32, Promote);
74   AddPromotedToType(ISD::LOAD, MVT::v2f32, MVT::v2i32);
75
76   setOperationAction(ISD::LOAD, MVT::v4f32, Promote);
77   AddPromotedToType(ISD::LOAD, MVT::v4f32, MVT::v4i32);
78
79   setOperationAction(ISD::LOAD, MVT::f64, Promote);
80   AddPromotedToType(ISD::LOAD, MVT::f64, MVT::i64);
81
82   setOperationAction(ISD::EXTRACT_SUBVECTOR, MVT::v2i32, Expand);
83   setOperationAction(ISD::EXTRACT_SUBVECTOR, MVT::v2f32, Expand);
84
85   setOperationAction(ISD::FNEG, MVT::v2f32, Expand);
86   setOperationAction(ISD::FNEG, MVT::v4f32, Expand);
87
88   setOperationAction(ISD::MUL, MVT::i64, Expand);
89
90   setOperationAction(ISD::UDIV, MVT::i32, Expand);
91   setOperationAction(ISD::UDIVREM, MVT::i32, Custom);
92   setOperationAction(ISD::UREM, MVT::i32, Expand);
93   setOperationAction(ISD::VSELECT, MVT::v2f32, Expand);
94   setOperationAction(ISD::VSELECT, MVT::v4f32, Expand);
95
96   static const int types[] = {
97     (int)MVT::v2i32,
98     (int)MVT::v4i32
99   };
100   const size_t NumTypes = array_lengthof(types);
101
102   for (unsigned int x  = 0; x < NumTypes; ++x) {
103     MVT::SimpleValueType VT = (MVT::SimpleValueType)types[x];
104     //Expand the following operations for the current type by default
105     setOperationAction(ISD::ADD,  VT, Expand);
106     setOperationAction(ISD::AND,  VT, Expand);
107     setOperationAction(ISD::FP_TO_SINT, VT, Expand);
108     setOperationAction(ISD::FP_TO_UINT, VT, Expand);
109     setOperationAction(ISD::MUL,  VT, Expand);
110     setOperationAction(ISD::OR,   VT, Expand);
111     setOperationAction(ISD::SHL,  VT, Expand);
112     setOperationAction(ISD::SINT_TO_FP, VT, Expand);
113     setOperationAction(ISD::SRL,  VT, Expand);
114     setOperationAction(ISD::SRA,  VT, Expand);
115     setOperationAction(ISD::SUB,  VT, Expand);
116     setOperationAction(ISD::UDIV, VT, Expand);
117     setOperationAction(ISD::UINT_TO_FP, VT, Expand);
118     setOperationAction(ISD::UREM, VT, Expand);
119     setOperationAction(ISD::VSELECT, VT, Expand);
120     setOperationAction(ISD::XOR,  VT, Expand);
121   }
122 }
123
124 //===---------------------------------------------------------------------===//
125 // Target Properties
126 //===---------------------------------------------------------------------===//
127
128 bool AMDGPUTargetLowering::isFAbsFree(EVT VT) const {
129   assert(VT.isFloatingPoint());
130   return VT == MVT::f32;
131 }
132
133 bool AMDGPUTargetLowering::isFNegFree(EVT VT) const {
134   assert(VT.isFloatingPoint());
135   return VT == MVT::f32;
136 }
137
138 //===---------------------------------------------------------------------===//
139 // TargetLowering Callbacks
140 //===---------------------------------------------------------------------===//
141
142 void AMDGPUTargetLowering::AnalyzeFormalArguments(CCState &State,
143                              const SmallVectorImpl<ISD::InputArg> &Ins) const {
144
145   State.AnalyzeFormalArguments(Ins, CC_AMDGPU);
146 }
147
148 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerReturn(
149                                      SDValue Chain,
150                                      CallingConv::ID CallConv,
151                                      bool isVarArg,
152                                      const SmallVectorImpl<ISD::OutputArg> &Outs,
153                                      const SmallVectorImpl<SDValue> &OutVals,
154                                      SDLoc DL, SelectionDAG &DAG) const {
155   return DAG.getNode(AMDGPUISD::RET_FLAG, DL, MVT::Other, Chain);
156 }
157
158 //===---------------------------------------------------------------------===//
159 // Target specific lowering
160 //===---------------------------------------------------------------------===//
161
162 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerOperation(SDValue Op, SelectionDAG &DAG)
163     const {
164   switch (Op.getOpcode()) {
165   default:
166     Op.getNode()->dump();
167     assert(0 && "Custom lowering code for this"
168         "instruction is not implemented yet!");
169     break;
170   // AMDIL DAG lowering
171   case ISD::SDIV: return LowerSDIV(Op, DAG);
172   case ISD::SREM: return LowerSREM(Op, DAG);
173   case ISD::SIGN_EXTEND_INREG: return LowerSIGN_EXTEND_INREG(Op, DAG);
174   case ISD::BRCOND: return LowerBRCOND(Op, DAG);
175   // AMDGPU DAG lowering
176   case ISD::INTRINSIC_WO_CHAIN: return LowerINTRINSIC_WO_CHAIN(Op, DAG);
177   case ISD::UDIVREM: return LowerUDIVREM(Op, DAG);
178   }
179   return Op;
180 }
181
182 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerGlobalAddress(AMDGPUMachineFunction* MFI,
183                                                  SDValue Op,
184                                                  SelectionDAG &DAG) const {
185
186   const DataLayout *TD = getTargetMachine().getDataLayout();
187   GlobalAddressSDNode *G = cast<GlobalAddressSDNode>(Op);
188   // XXX: What does the value of G->getOffset() mean?
189   assert(G->getOffset() == 0 &&
190          "Do not know what to do with an non-zero offset");
191
192   unsigned Offset = MFI->LDSSize;
193   const GlobalValue *GV = G->getGlobal();
194   uint64_t Size = TD->getTypeAllocSize(GV->getType()->getElementType());
195
196   // XXX: Account for alignment?
197   MFI->LDSSize += Size;
198
199   return DAG.getConstant(Offset, TD->getPointerSize() == 8 ? MVT::i64 : MVT::i32);
200 }
201
202 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerINTRINSIC_WO_CHAIN(SDValue Op,
203     SelectionDAG &DAG) const {
204   unsigned IntrinsicID = cast<ConstantSDNode>(Op.getOperand(0))->getZExtValue();
205   SDLoc DL(Op);
206   EVT VT = Op.getValueType();
207
208   switch (IntrinsicID) {
209     default: return Op;
210     case AMDGPUIntrinsic::AMDIL_abs:
211       return LowerIntrinsicIABS(Op, DAG);
212     case AMDGPUIntrinsic::AMDIL_exp:
213       return DAG.getNode(ISD::FEXP2, DL, VT, Op.getOperand(1));
214     case AMDGPUIntrinsic::AMDGPU_lrp:
215       return LowerIntrinsicLRP(Op, DAG);
216     case AMDGPUIntrinsic::AMDIL_fraction:
217       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FRACT, DL, VT, Op.getOperand(1));
218     case AMDGPUIntrinsic::AMDIL_max:
219       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FMAX, DL, VT, Op.getOperand(1),
220                                                   Op.getOperand(2));
221     case AMDGPUIntrinsic::AMDGPU_imax:
222       return DAG.getNode(AMDGPUISD::SMAX, DL, VT, Op.getOperand(1),
223                                                   Op.getOperand(2));
224     case AMDGPUIntrinsic::AMDGPU_umax:
225       return DAG.getNode(AMDGPUISD::UMAX, DL, VT, Op.getOperand(1),
226                                                   Op.getOperand(2));
227     case AMDGPUIntrinsic::AMDIL_min:
228       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FMIN, DL, VT, Op.getOperand(1),
229                                                   Op.getOperand(2));
230     case AMDGPUIntrinsic::AMDGPU_imin:
231       return DAG.getNode(AMDGPUISD::SMIN, DL, VT, Op.getOperand(1),
232                                                   Op.getOperand(2));
233     case AMDGPUIntrinsic::AMDGPU_umin:
234       return DAG.getNode(AMDGPUISD::UMIN, DL, VT, Op.getOperand(1),
235                                                   Op.getOperand(2));
236     case AMDGPUIntrinsic::AMDIL_round_nearest:
237       return DAG.getNode(ISD::FRINT, DL, VT, Op.getOperand(1));
238   }
239 }
240
241 ///IABS(a) = SMAX(sub(0, a), a)
242 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerIntrinsicIABS(SDValue Op,
243     SelectionDAG &DAG) const {
244
245   SDLoc DL(Op);
246   EVT VT = Op.getValueType();
247   SDValue Neg = DAG.getNode(ISD::SUB, DL, VT, DAG.getConstant(0, VT),
248                                               Op.getOperand(1));
249
250   return DAG.getNode(AMDGPUISD::SMAX, DL, VT, Neg, Op.getOperand(1));
251 }
252
253 /// Linear Interpolation
254 /// LRP(a, b, c) = muladd(a,  b, (1 - a) * c)
255 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerIntrinsicLRP(SDValue Op,
256     SelectionDAG &DAG) const {
257   SDLoc DL(Op);
258   EVT VT = Op.getValueType();
259   SDValue OneSubA = DAG.getNode(ISD::FSUB, DL, VT,
260                                 DAG.getConstantFP(1.0f, MVT::f32),
261                                 Op.getOperand(1));
262   SDValue OneSubAC = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, OneSubA,
263                                                     Op.getOperand(3));
264   return DAG.getNode(ISD::FADD, DL, VT,
265       DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, Op.getOperand(1), Op.getOperand(2)),
266       OneSubAC);
267 }
268
269 /// \brief Generate Min/Max node
270 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerMinMax(SDValue Op,
271     SelectionDAG &DAG) const {
272   SDLoc DL(Op);
273   EVT VT = Op.getValueType();
274
275   SDValue LHS = Op.getOperand(0);
276   SDValue RHS = Op.getOperand(1);
277   SDValue True = Op.getOperand(2);
278   SDValue False = Op.getOperand(3);
279   SDValue CC = Op.getOperand(4);
280
281   if (VT != MVT::f32 ||
282       !((LHS == True && RHS == False) || (LHS == False && RHS == True))) {
283     return SDValue();
284   }
285
286   ISD::CondCode CCOpcode = cast<CondCodeSDNode>(CC)->get();
287   switch (CCOpcode) {
288   case ISD::SETOEQ:
289   case ISD::SETONE:
290   case ISD::SETUNE:
291   case ISD::SETNE:
292   case ISD::SETUEQ:
293   case ISD::SETEQ:
294   case ISD::SETFALSE:
295   case ISD::SETFALSE2:
296   case ISD::SETTRUE:
297   case ISD::SETTRUE2:
298   case ISD::SETUO:
299   case ISD::SETO:
300     assert(0 && "Operation should already be optimised !");
301   case ISD::SETULE:
302   case ISD::SETULT:
303   case ISD::SETOLE:
304   case ISD::SETOLT:
305   case ISD::SETLE:
306   case ISD::SETLT: {
307     if (LHS == True)
308       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FMIN, DL, VT, LHS, RHS);
309     else
310       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FMAX, DL, VT, LHS, RHS);
311   }
312   case ISD::SETGT:
313   case ISD::SETGE:
314   case ISD::SETUGE:
315   case ISD::SETOGE:
316   case ISD::SETUGT:
317   case ISD::SETOGT: {
318     if (LHS == True)
319       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FMAX, DL, VT, LHS, RHS);
320     else
321       return DAG.getNode(AMDGPUISD::FMIN, DL, VT, LHS, RHS);
322   }
323   case ISD::SETCC_INVALID:
324     assert(0 && "Invalid setcc condcode !");
325   }
326   return Op;
327 }
328
329
330
331 SDValue AMDGPUTargetLowering::LowerUDIVREM(SDValue Op,
332     SelectionDAG &DAG) const {
333   SDLoc DL(Op);
334   EVT VT = Op.getValueType();
335
336   SDValue Num = Op.getOperand(0);
337   SDValue Den = Op.getOperand(1);
338
339   SmallVector<SDValue, 8> Results;
340
341   // RCP =  URECIP(Den) = 2^32 / Den + e
342   // e is rounding error.
343   SDValue RCP = DAG.getNode(AMDGPUISD::URECIP, DL, VT, Den);
344
345   // RCP_LO = umulo(RCP, Den) */
346   SDValue RCP_LO = DAG.getNode(ISD::UMULO, DL, VT, RCP, Den);
347
348   // RCP_HI = mulhu (RCP, Den) */
349   SDValue RCP_HI = DAG.getNode(ISD::MULHU, DL, VT, RCP, Den);
350
351   // NEG_RCP_LO = -RCP_LO
352   SDValue NEG_RCP_LO = DAG.getNode(ISD::SUB, DL, VT, DAG.getConstant(0, VT),
353                                                      RCP_LO);
354
355   // ABS_RCP_LO = (RCP_HI == 0 ? NEG_RCP_LO : RCP_LO)
356   SDValue ABS_RCP_LO = DAG.getSelectCC(DL, RCP_HI, DAG.getConstant(0, VT),
357                                            NEG_RCP_LO, RCP_LO,
358                                            ISD::SETEQ);
359   // Calculate the rounding error from the URECIP instruction
360   // E = mulhu(ABS_RCP_LO, RCP)
361   SDValue E = DAG.getNode(ISD::MULHU, DL, VT, ABS_RCP_LO, RCP);
362
363   // RCP_A_E = RCP + E
364   SDValue RCP_A_E = DAG.getNode(ISD::ADD, DL, VT, RCP, E);
365
366   // RCP_S_E = RCP - E
367   SDValue RCP_S_E = DAG.getNode(ISD::SUB, DL, VT, RCP, E);
368
369   // Tmp0 = (RCP_HI == 0 ? RCP_A_E : RCP_SUB_E)
370   SDValue Tmp0 = DAG.getSelectCC(DL, RCP_HI, DAG.getConstant(0, VT),
371                                      RCP_A_E, RCP_S_E,
372                                      ISD::SETEQ);
373   // Quotient = mulhu(Tmp0, Num)
374   SDValue Quotient = DAG.getNode(ISD::MULHU, DL, VT, Tmp0, Num);
375
376   // Num_S_Remainder = Quotient * Den
377   SDValue Num_S_Remainder = DAG.getNode(ISD::UMULO, DL, VT, Quotient, Den);
378
379   // Remainder = Num - Num_S_Remainder
380   SDValue Remainder = DAG.getNode(ISD::SUB, DL, VT, Num, Num_S_Remainder);
381
382   // Remainder_GE_Den = (Remainder >= Den ? -1 : 0)
383   SDValue Remainder_GE_Den = DAG.getSelectCC(DL, Remainder, Den,
384                                                  DAG.getConstant(-1, VT),
385                                                  DAG.getConstant(0, VT),
386                                                  ISD::SETGE);
387   // Remainder_GE_Zero = (Remainder >= 0 ? -1 : 0)
388   SDValue Remainder_GE_Zero = DAG.getSelectCC(DL, Remainder,
389                                                   DAG.getConstant(0, VT),
390                                                   DAG.getConstant(-1, VT),
391                                                   DAG.getConstant(0, VT),
392                                                   ISD::SETGE);
393   // Tmp1 = Remainder_GE_Den & Remainder_GE_Zero
394   SDValue Tmp1 = DAG.getNode(ISD::AND, DL, VT, Remainder_GE_Den,
395                                                Remainder_GE_Zero);
396
397   // Calculate Division result:
398
399   // Quotient_A_One = Quotient + 1
400   SDValue Quotient_A_One = DAG.getNode(ISD::ADD, DL, VT, Quotient,
401                                                          DAG.getConstant(1, VT));
402
403   // Quotient_S_One = Quotient - 1
404   SDValue Quotient_S_One = DAG.getNode(ISD::SUB, DL, VT, Quotient,
405                                                          DAG.getConstant(1, VT));
406
407   // Div = (Tmp1 == 0 ? Quotient : Quotient_A_One)
408   SDValue Div = DAG.getSelectCC(DL, Tmp1, DAG.getConstant(0, VT),
409                                      Quotient, Quotient_A_One, ISD::SETEQ);
410
411   // Div = (Remainder_GE_Zero == 0 ? Quotient_S_One : Div)
412   Div = DAG.getSelectCC(DL, Remainder_GE_Zero, DAG.getConstant(0, VT),
413                             Quotient_S_One, Div, ISD::SETEQ);
414
415   // Calculate Rem result:
416
417   // Remainder_S_Den = Remainder - Den
418   SDValue Remainder_S_Den = DAG.getNode(ISD::SUB, DL, VT, Remainder, Den);
419
420   // Remainder_A_Den = Remainder + Den
421   SDValue Remainder_A_Den = DAG.getNode(ISD::ADD, DL, VT, Remainder, Den);
422
423   // Rem = (Tmp1 == 0 ? Remainder : Remainder_S_Den)
424   SDValue Rem = DAG.getSelectCC(DL, Tmp1, DAG.getConstant(0, VT),
425                                     Remainder, Remainder_S_Den, ISD::SETEQ);
426
427   // Rem = (Remainder_GE_Zero == 0 ? Remainder_A_Den : Rem)
428   Rem = DAG.getSelectCC(DL, Remainder_GE_Zero, DAG.getConstant(0, VT),
429                             Remainder_A_Den, Rem, ISD::SETEQ);
430   SDValue Ops[2];
431   Ops[0] = Div;
432   Ops[1] = Rem;
433   return DAG.getMergeValues(Ops, 2, DL);
434 }
435
436 //===----------------------------------------------------------------------===//
437 // Helper functions
438 //===----------------------------------------------------------------------===//
439
440 bool AMDGPUTargetLowering::isHWTrueValue(SDValue Op) const {
441   if (ConstantFPSDNode * CFP = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(Op)) {
442     return CFP->isExactlyValue(1.0);
443   }
444   if (ConstantSDNode *C = dyn_cast<ConstantSDNode>(Op)) {
445     return C->isAllOnesValue();
446   }
447   return false;
448 }
449
450 bool AMDGPUTargetLowering::isHWFalseValue(SDValue Op) const {
451   if (ConstantFPSDNode * CFP = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(Op)) {
452     return CFP->getValueAPF().isZero();
453   }
454   if (ConstantSDNode *C = dyn_cast<ConstantSDNode>(Op)) {
455     return C->isNullValue();
456   }
457   return false;
458 }
459
460 SDValue AMDGPUTargetLowering::CreateLiveInRegister(SelectionDAG &DAG,
461                                                   const TargetRegisterClass *RC,
462                                                    unsigned Reg, EVT VT) const {
463   MachineFunction &MF = DAG.getMachineFunction();
464   MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
465   unsigned VirtualRegister;
466   if (!MRI.isLiveIn(Reg)) {
467     VirtualRegister = MRI.createVirtualRegister(RC);
468     MRI.addLiveIn(Reg, VirtualRegister);
469   } else {
470     VirtualRegister = MRI.getLiveInVirtReg(Reg);
471   }
472   return DAG.getRegister(VirtualRegister, VT);
473 }
474
475 #define NODE_NAME_CASE(node) case AMDGPUISD::node: return #node;
476
477 const char* AMDGPUTargetLowering::getTargetNodeName(unsigned Opcode) const {
478   switch (Opcode) {
479   default: return 0;
480   // AMDIL DAG nodes
481   NODE_NAME_CASE(CALL);
482   NODE_NAME_CASE(UMUL);
483   NODE_NAME_CASE(DIV_INF);
484   NODE_NAME_CASE(RET_FLAG);
485   NODE_NAME_CASE(BRANCH_COND);
486
487   // AMDGPU DAG nodes
488   NODE_NAME_CASE(DWORDADDR)
489   NODE_NAME_CASE(FRACT)
490   NODE_NAME_CASE(FMAX)
491   NODE_NAME_CASE(SMAX)
492   NODE_NAME_CASE(UMAX)
493   NODE_NAME_CASE(FMIN)
494   NODE_NAME_CASE(SMIN)
495   NODE_NAME_CASE(UMIN)
496   NODE_NAME_CASE(URECIP)
497   NODE_NAME_CASE(EXPORT)
498   NODE_NAME_CASE(CONST_ADDRESS)
499   NODE_NAME_CASE(REGISTER_LOAD)
500   NODE_NAME_CASE(REGISTER_STORE)
501   }
502 }