More FMA folding opportunities.
[oota-llvm.git] / lib / Target / R600 / SIInstrInfo.cpp
1 //===-- SIInstrInfo.cpp - SI 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 /// \file
11 /// \brief SI Implementation of TargetInstrInfo.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15
16 #include "SIInstrInfo.h"
17 #include "AMDGPUTargetMachine.h"
18 #include "SIDefines.h"
19 #include "SIMachineFunctionInfo.h"
20 #include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
21 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
22 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
23 #include "llvm/IR/Function.h"
24 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
25 #include "llvm/MC/MCInstrDesc.h"
26 #include "llvm/Support/Debug.h"
27
28 using namespace llvm;
29
30 SIInstrInfo::SIInstrInfo(const AMDGPUSubtarget &st)
31   : AMDGPUInstrInfo(st),
32     RI(st) { }
33
34 //===----------------------------------------------------------------------===//
35 // TargetInstrInfo callbacks
36 //===----------------------------------------------------------------------===//
37
38 static unsigned getNumOperandsNoGlue(SDNode *Node) {
39   unsigned N = Node->getNumOperands();
40   while (N && Node->getOperand(N - 1).getValueType() == MVT::Glue)
41     --N;
42   return N;
43 }
44
45 static SDValue findChainOperand(SDNode *Load) {
46   SDValue LastOp = Load->getOperand(getNumOperandsNoGlue(Load) - 1);
47   assert(LastOp.getValueType() == MVT::Other && "Chain missing from load node");
48   return LastOp;
49 }
50
51 /// \brief Returns true if both nodes have the same value for the given
52 ///        operand \p Op, or if both nodes do not have this operand.
53 static bool nodesHaveSameOperandValue(SDNode *N0, SDNode* N1, unsigned OpName) {
54   unsigned Opc0 = N0->getMachineOpcode();
55   unsigned Opc1 = N1->getMachineOpcode();
56
57   int Op0Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc0, OpName);
58   int Op1Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc1, OpName);
59
60   if (Op0Idx == -1 && Op1Idx == -1)
61     return true;
62
63
64   if ((Op0Idx == -1 && Op1Idx != -1) ||
65       (Op1Idx == -1 && Op0Idx != -1))
66     return false;
67
68   // getNamedOperandIdx returns the index for the MachineInstr's operands,
69   // which includes the result as the first operand. We are indexing into the
70   // MachineSDNode's operands, so we need to skip the result operand to get
71   // the real index.
72   --Op0Idx;
73   --Op1Idx;
74
75   return N0->getOperand(Op0Idx) == N1->getOperand(Op1Idx);
76 }
77
78 bool SIInstrInfo::areLoadsFromSameBasePtr(SDNode *Load0, SDNode *Load1,
79                                           int64_t &Offset0,
80                                           int64_t &Offset1) const {
81   if (!Load0->isMachineOpcode() || !Load1->isMachineOpcode())
82     return false;
83
84   unsigned Opc0 = Load0->getMachineOpcode();
85   unsigned Opc1 = Load1->getMachineOpcode();
86
87   // Make sure both are actually loads.
88   if (!get(Opc0).mayLoad() || !get(Opc1).mayLoad())
89     return false;
90
91   if (isDS(Opc0) && isDS(Opc1)) {
92
93     // FIXME: Handle this case:
94     if (getNumOperandsNoGlue(Load0) != getNumOperandsNoGlue(Load1))
95       return false;
96
97     // Check base reg.
98     if (Load0->getOperand(1) != Load1->getOperand(1))
99       return false;
100
101     // Check chain.
102     if (findChainOperand(Load0) != findChainOperand(Load1))
103       return false;
104
105     // Skip read2 / write2 variants for simplicity.
106     // TODO: We should report true if the used offsets are adjacent (excluded
107     // st64 versions).
108     if (AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc0, AMDGPU::OpName::data1) != -1 ||
109         AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc1, AMDGPU::OpName::data1) != -1)
110       return false;
111
112     Offset0 = cast<ConstantSDNode>(Load0->getOperand(2))->getZExtValue();
113     Offset1 = cast<ConstantSDNode>(Load1->getOperand(2))->getZExtValue();
114     return true;
115   }
116
117   if (isSMRD(Opc0) && isSMRD(Opc1)) {
118     assert(getNumOperandsNoGlue(Load0) == getNumOperandsNoGlue(Load1));
119
120     // Check base reg.
121     if (Load0->getOperand(0) != Load1->getOperand(0))
122       return false;
123
124     // Check chain.
125     if (findChainOperand(Load0) != findChainOperand(Load1))
126       return false;
127
128     Offset0 = cast<ConstantSDNode>(Load0->getOperand(1))->getZExtValue();
129     Offset1 = cast<ConstantSDNode>(Load1->getOperand(1))->getZExtValue();
130     return true;
131   }
132
133   // MUBUF and MTBUF can access the same addresses.
134   if ((isMUBUF(Opc0) || isMTBUF(Opc0)) && (isMUBUF(Opc1) || isMTBUF(Opc1))) {
135
136     // MUBUF and MTBUF have vaddr at different indices.
137     if (!nodesHaveSameOperandValue(Load0, Load1, AMDGPU::OpName::soffset) ||
138         findChainOperand(Load0) != findChainOperand(Load1) ||
139         !nodesHaveSameOperandValue(Load0, Load1, AMDGPU::OpName::vaddr) ||
140         !nodesHaveSameOperandValue(Load0, Load1, AMDGPU::OpName::srsrc))
141       return false;
142
143     int OffIdx0 = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc0, AMDGPU::OpName::offset);
144     int OffIdx1 = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc1, AMDGPU::OpName::offset);
145
146     if (OffIdx0 == -1 || OffIdx1 == -1)
147       return false;
148
149     // getNamedOperandIdx returns the index for MachineInstrs.  Since they
150     // inlcude the output in the operand list, but SDNodes don't, we need to
151     // subtract the index by one.
152     --OffIdx0;
153     --OffIdx1;
154
155     SDValue Off0 = Load0->getOperand(OffIdx0);
156     SDValue Off1 = Load1->getOperand(OffIdx1);
157
158     // The offset might be a FrameIndexSDNode.
159     if (!isa<ConstantSDNode>(Off0) || !isa<ConstantSDNode>(Off1))
160       return false;
161
162     Offset0 = cast<ConstantSDNode>(Off0)->getZExtValue();
163     Offset1 = cast<ConstantSDNode>(Off1)->getZExtValue();
164     return true;
165   }
166
167   return false;
168 }
169
170 static bool isStride64(unsigned Opc) {
171   switch (Opc) {
172   case AMDGPU::DS_READ2ST64_B32:
173   case AMDGPU::DS_READ2ST64_B64:
174   case AMDGPU::DS_WRITE2ST64_B32:
175   case AMDGPU::DS_WRITE2ST64_B64:
176     return true;
177   default:
178     return false;
179   }
180 }
181
182 bool SIInstrInfo::getLdStBaseRegImmOfs(MachineInstr *LdSt,
183                                        unsigned &BaseReg, unsigned &Offset,
184                                        const TargetRegisterInfo *TRI) const {
185   unsigned Opc = LdSt->getOpcode();
186   if (isDS(Opc)) {
187     const MachineOperand *OffsetImm = getNamedOperand(*LdSt,
188                                                       AMDGPU::OpName::offset);
189     if (OffsetImm) {
190       // Normal, single offset LDS instruction.
191       const MachineOperand *AddrReg = getNamedOperand(*LdSt,
192                                                       AMDGPU::OpName::addr);
193
194       BaseReg = AddrReg->getReg();
195       Offset = OffsetImm->getImm();
196       return true;
197     }
198
199     // The 2 offset instructions use offset0 and offset1 instead. We can treat
200     // these as a load with a single offset if the 2 offsets are consecutive. We
201     // will use this for some partially aligned loads.
202     const MachineOperand *Offset0Imm = getNamedOperand(*LdSt,
203                                                        AMDGPU::OpName::offset0);
204     const MachineOperand *Offset1Imm = getNamedOperand(*LdSt,
205                                                        AMDGPU::OpName::offset1);
206
207     uint8_t Offset0 = Offset0Imm->getImm();
208     uint8_t Offset1 = Offset1Imm->getImm();
209     assert(Offset1 > Offset0);
210
211     if (Offset1 - Offset0 == 1) {
212       // Each of these offsets is in element sized units, so we need to convert
213       // to bytes of the individual reads.
214
215       unsigned EltSize;
216       if (LdSt->mayLoad())
217         EltSize = getOpRegClass(*LdSt, 0)->getSize() / 2;
218       else {
219         assert(LdSt->mayStore());
220         int Data0Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc, AMDGPU::OpName::data0);
221         EltSize = getOpRegClass(*LdSt, Data0Idx)->getSize();
222       }
223
224       if (isStride64(Opc))
225         EltSize *= 64;
226
227       const MachineOperand *AddrReg = getNamedOperand(*LdSt,
228                                                       AMDGPU::OpName::addr);
229       BaseReg = AddrReg->getReg();
230       Offset = EltSize * Offset0;
231       return true;
232     }
233
234     return false;
235   }
236
237   if (isMUBUF(Opc) || isMTBUF(Opc)) {
238     if (AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc, AMDGPU::OpName::soffset) != -1)
239       return false;
240
241     const MachineOperand *AddrReg = getNamedOperand(*LdSt,
242                                                     AMDGPU::OpName::vaddr);
243     if (!AddrReg)
244       return false;
245
246     const MachineOperand *OffsetImm = getNamedOperand(*LdSt,
247                                                       AMDGPU::OpName::offset);
248     BaseReg = AddrReg->getReg();
249     Offset = OffsetImm->getImm();
250     return true;
251   }
252
253   if (isSMRD(Opc)) {
254     const MachineOperand *OffsetImm = getNamedOperand(*LdSt,
255                                                       AMDGPU::OpName::offset);
256     if (!OffsetImm)
257       return false;
258
259     const MachineOperand *SBaseReg = getNamedOperand(*LdSt,
260                                                      AMDGPU::OpName::sbase);
261     BaseReg = SBaseReg->getReg();
262     Offset = OffsetImm->getImm();
263     return true;
264   }
265
266   return false;
267 }
268
269 bool SIInstrInfo::shouldClusterLoads(MachineInstr *FirstLdSt,
270                                      MachineInstr *SecondLdSt,
271                                      unsigned NumLoads) const {
272   unsigned Opc0 = FirstLdSt->getOpcode();
273   unsigned Opc1 = SecondLdSt->getOpcode();
274
275   // TODO: This needs finer tuning
276   if (NumLoads > 4)
277     return false;
278
279   if (isDS(Opc0) && isDS(Opc1))
280     return true;
281
282   if (isSMRD(Opc0) && isSMRD(Opc1))
283     return true;
284
285   if ((isMUBUF(Opc0) || isMTBUF(Opc0)) && (isMUBUF(Opc1) || isMTBUF(Opc1)))
286     return true;
287
288   return false;
289 }
290
291 void
292 SIInstrInfo::copyPhysReg(MachineBasicBlock &MBB,
293                          MachineBasicBlock::iterator MI, DebugLoc DL,
294                          unsigned DestReg, unsigned SrcReg,
295                          bool KillSrc) const {
296
297   // If we are trying to copy to or from SCC, there is a bug somewhere else in
298   // the backend.  While it may be theoretically possible to do this, it should
299   // never be necessary.
300   assert(DestReg != AMDGPU::SCC && SrcReg != AMDGPU::SCC);
301
302   static const int16_t Sub0_15[] = {
303     AMDGPU::sub0, AMDGPU::sub1, AMDGPU::sub2, AMDGPU::sub3,
304     AMDGPU::sub4, AMDGPU::sub5, AMDGPU::sub6, AMDGPU::sub7,
305     AMDGPU::sub8, AMDGPU::sub9, AMDGPU::sub10, AMDGPU::sub11,
306     AMDGPU::sub12, AMDGPU::sub13, AMDGPU::sub14, AMDGPU::sub15, 0
307   };
308
309   static const int16_t Sub0_7[] = {
310     AMDGPU::sub0, AMDGPU::sub1, AMDGPU::sub2, AMDGPU::sub3,
311     AMDGPU::sub4, AMDGPU::sub5, AMDGPU::sub6, AMDGPU::sub7, 0
312   };
313
314   static const int16_t Sub0_3[] = {
315     AMDGPU::sub0, AMDGPU::sub1, AMDGPU::sub2, AMDGPU::sub3, 0
316   };
317
318   static const int16_t Sub0_2[] = {
319     AMDGPU::sub0, AMDGPU::sub1, AMDGPU::sub2, 0
320   };
321
322   static const int16_t Sub0_1[] = {
323     AMDGPU::sub0, AMDGPU::sub1, 0
324   };
325
326   unsigned Opcode;
327   const int16_t *SubIndices;
328
329   if (AMDGPU::SReg_32RegClass.contains(DestReg)) {
330     assert(AMDGPU::SReg_32RegClass.contains(SrcReg));
331     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_MOV_B32), DestReg)
332             .addReg(SrcReg, getKillRegState(KillSrc));
333     return;
334
335   } else if (AMDGPU::SReg_64RegClass.contains(DestReg)) {
336     assert(AMDGPU::SReg_64RegClass.contains(SrcReg));
337     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_MOV_B64), DestReg)
338             .addReg(SrcReg, getKillRegState(KillSrc));
339     return;
340
341   } else if (AMDGPU::SReg_128RegClass.contains(DestReg)) {
342     assert(AMDGPU::SReg_128RegClass.contains(SrcReg));
343     Opcode = AMDGPU::S_MOV_B32;
344     SubIndices = Sub0_3;
345
346   } else if (AMDGPU::SReg_256RegClass.contains(DestReg)) {
347     assert(AMDGPU::SReg_256RegClass.contains(SrcReg));
348     Opcode = AMDGPU::S_MOV_B32;
349     SubIndices = Sub0_7;
350
351   } else if (AMDGPU::SReg_512RegClass.contains(DestReg)) {
352     assert(AMDGPU::SReg_512RegClass.contains(SrcReg));
353     Opcode = AMDGPU::S_MOV_B32;
354     SubIndices = Sub0_15;
355
356   } else if (AMDGPU::VReg_32RegClass.contains(DestReg)) {
357     assert(AMDGPU::VReg_32RegClass.contains(SrcReg) ||
358            AMDGPU::SReg_32RegClass.contains(SrcReg));
359     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), DestReg)
360             .addReg(SrcReg, getKillRegState(KillSrc));
361     return;
362
363   } else if (AMDGPU::VReg_64RegClass.contains(DestReg)) {
364     assert(AMDGPU::VReg_64RegClass.contains(SrcReg) ||
365            AMDGPU::SReg_64RegClass.contains(SrcReg));
366     Opcode = AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
367     SubIndices = Sub0_1;
368
369   } else if (AMDGPU::VReg_96RegClass.contains(DestReg)) {
370     assert(AMDGPU::VReg_96RegClass.contains(SrcReg));
371     Opcode = AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
372     SubIndices = Sub0_2;
373
374   } else if (AMDGPU::VReg_128RegClass.contains(DestReg)) {
375     assert(AMDGPU::VReg_128RegClass.contains(SrcReg) ||
376            AMDGPU::SReg_128RegClass.contains(SrcReg));
377     Opcode = AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
378     SubIndices = Sub0_3;
379
380   } else if (AMDGPU::VReg_256RegClass.contains(DestReg)) {
381     assert(AMDGPU::VReg_256RegClass.contains(SrcReg) ||
382            AMDGPU::SReg_256RegClass.contains(SrcReg));
383     Opcode = AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
384     SubIndices = Sub0_7;
385
386   } else if (AMDGPU::VReg_512RegClass.contains(DestReg)) {
387     assert(AMDGPU::VReg_512RegClass.contains(SrcReg) ||
388            AMDGPU::SReg_512RegClass.contains(SrcReg));
389     Opcode = AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
390     SubIndices = Sub0_15;
391
392   } else {
393     llvm_unreachable("Can't copy register!");
394   }
395
396   while (unsigned SubIdx = *SubIndices++) {
397     MachineInstrBuilder Builder = BuildMI(MBB, MI, DL,
398       get(Opcode), RI.getSubReg(DestReg, SubIdx));
399
400     Builder.addReg(RI.getSubReg(SrcReg, SubIdx), getKillRegState(KillSrc));
401
402     if (*SubIndices)
403       Builder.addReg(DestReg, RegState::Define | RegState::Implicit);
404   }
405 }
406
407 unsigned SIInstrInfo::commuteOpcode(unsigned Opcode) const {
408   int NewOpc;
409
410   // Try to map original to commuted opcode
411   if ((NewOpc = AMDGPU::getCommuteRev(Opcode)) != -1)
412     return NewOpc;
413
414   // Try to map commuted to original opcode
415   if ((NewOpc = AMDGPU::getCommuteOrig(Opcode)) != -1)
416     return NewOpc;
417
418   return Opcode;
419 }
420
421 unsigned SIInstrInfo::getMovOpcode(const TargetRegisterClass *DstRC) const {
422
423   if (DstRC->getSize() == 4) {
424     return RI.isSGPRClass(DstRC) ? AMDGPU::S_MOV_B32 : AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
425   } else if (DstRC->getSize() == 8 && RI.isSGPRClass(DstRC)) {
426     return AMDGPU::S_MOV_B64;
427   } else if (DstRC->getSize() == 8 && !RI.isSGPRClass(DstRC)) {
428     return  AMDGPU::V_MOV_B64_PSEUDO;
429   }
430   return AMDGPU::COPY;
431 }
432
433 static bool shouldTryToSpillVGPRs(MachineFunction *MF) {
434
435   SIMachineFunctionInfo *MFI = MF->getInfo<SIMachineFunctionInfo>();
436   const TargetMachine &TM = MF->getTarget();
437
438   // FIXME: Even though it can cause problems, we need to enable
439   // spilling at -O0, since the fast register allocator always
440   // spills registers that are live at the end of blocks.
441   return MFI->getShaderType() == ShaderType::COMPUTE &&
442          TM.getOptLevel() == CodeGenOpt::None;
443
444 }
445
446 void SIInstrInfo::storeRegToStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
447                                       MachineBasicBlock::iterator MI,
448                                       unsigned SrcReg, bool isKill,
449                                       int FrameIndex,
450                                       const TargetRegisterClass *RC,
451                                       const TargetRegisterInfo *TRI) const {
452   MachineFunction *MF = MBB.getParent();
453   MachineFrameInfo *FrameInfo = MF->getFrameInfo();
454   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
455   int Opcode = -1;
456
457   if (RI.isSGPRClass(RC)) {
458     // We are only allowed to create one new instruction when spilling
459     // registers, so we need to use pseudo instruction for spilling
460     // SGPRs.
461     switch (RC->getSize() * 8) {
462       case 32:  Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S32_SAVE;  break;
463       case 64:  Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S64_SAVE;  break;
464       case 128: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S128_SAVE; break;
465       case 256: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S256_SAVE; break;
466       case 512: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S512_SAVE; break;
467     }
468   } else if(shouldTryToSpillVGPRs(MF) && RI.hasVGPRs(RC)) {
469     switch(RC->getSize() * 8) {
470       case 32: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V32_SAVE; break;
471       case 64: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V64_SAVE; break;
472       case 96: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V96_SAVE; break;
473       case 128: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V128_SAVE; break;
474       case 256: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V256_SAVE; break;
475       case 512: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V512_SAVE; break;
476     }
477   }
478
479   if (Opcode != -1) {
480     FrameInfo->setObjectAlignment(FrameIndex, 4);
481     BuildMI(MBB, MI, DL, get(Opcode))
482             .addReg(SrcReg)
483             .addFrameIndex(FrameIndex);
484   } else {
485     LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
486     Ctx.emitError("SIInstrInfo::storeRegToStackSlot - Do not know how to"
487                   " spill register");
488     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), AMDGPU::VGPR0)
489             .addReg(SrcReg);
490   }
491 }
492
493 void SIInstrInfo::loadRegFromStackSlot(MachineBasicBlock &MBB,
494                                        MachineBasicBlock::iterator MI,
495                                        unsigned DestReg, int FrameIndex,
496                                        const TargetRegisterClass *RC,
497                                        const TargetRegisterInfo *TRI) const {
498   MachineFunction *MF = MBB.getParent();
499   MachineFrameInfo *FrameInfo = MF->getFrameInfo();
500   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
501   int Opcode = -1;
502
503   if (RI.isSGPRClass(RC)){
504     switch(RC->getSize() * 8) {
505       case 32:  Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S32_RESTORE; break;
506       case 64:  Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S64_RESTORE;  break;
507       case 128: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S128_RESTORE; break;
508       case 256: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S256_RESTORE; break;
509       case 512: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_S512_RESTORE; break;
510     }
511   } else if(shouldTryToSpillVGPRs(MF) && RI.hasVGPRs(RC)) {
512     switch(RC->getSize() * 8) {
513       case 32: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V32_RESTORE; break;
514       case 64: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V64_RESTORE; break;
515       case 96: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V96_RESTORE; break;
516       case 128: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V128_RESTORE; break;
517       case 256: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V256_RESTORE; break;
518       case 512: Opcode = AMDGPU::SI_SPILL_V512_RESTORE; break;
519     }
520   }
521
522   if (Opcode != -1) {
523     FrameInfo->setObjectAlignment(FrameIndex, 4);
524     BuildMI(MBB, MI, DL, get(Opcode), DestReg)
525             .addFrameIndex(FrameIndex);
526   } else {
527     LLVMContext &Ctx = MF->getFunction()->getContext();
528     Ctx.emitError("SIInstrInfo::loadRegFromStackSlot - Do not know how to"
529                   " restore register");
530     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), DestReg)
531             .addReg(AMDGPU::VGPR0);
532   }
533 }
534
535 /// \param @Offset Offset in bytes of the FrameIndex being spilled
536 unsigned SIInstrInfo::calculateLDSSpillAddress(MachineBasicBlock &MBB,
537                                                MachineBasicBlock::iterator MI,
538                                                RegScavenger *RS, unsigned TmpReg,
539                                                unsigned FrameOffset,
540                                                unsigned Size) const {
541   MachineFunction *MF = MBB.getParent();
542   SIMachineFunctionInfo *MFI = MF->getInfo<SIMachineFunctionInfo>();
543   const AMDGPUSubtarget &ST = MF->getTarget().getSubtarget<AMDGPUSubtarget>();
544   const SIRegisterInfo *TRI =
545       static_cast<const SIRegisterInfo*>(ST.getRegisterInfo());
546   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
547   unsigned WorkGroupSize = MFI->getMaximumWorkGroupSize(*MF);
548   unsigned WavefrontSize = ST.getWavefrontSize();
549
550   unsigned TIDReg = MFI->getTIDReg();
551   if (!MFI->hasCalculatedTID()) {
552     MachineBasicBlock &Entry = MBB.getParent()->front();
553     MachineBasicBlock::iterator Insert = Entry.front();
554     DebugLoc DL = Insert->getDebugLoc();
555
556     TIDReg = RI.findUnusedVGPR(MF->getRegInfo());
557     if (TIDReg == AMDGPU::NoRegister)
558       return TIDReg;
559
560
561     if (MFI->getShaderType() == ShaderType::COMPUTE &&
562         WorkGroupSize > WavefrontSize) {
563
564       unsigned TIDIGXReg = TRI->getPreloadedValue(*MF, SIRegisterInfo::TIDIG_X);
565       unsigned TIDIGYReg = TRI->getPreloadedValue(*MF, SIRegisterInfo::TIDIG_Y);
566       unsigned TIDIGZReg = TRI->getPreloadedValue(*MF, SIRegisterInfo::TIDIG_Z);
567       unsigned InputPtrReg =
568           TRI->getPreloadedValue(*MF, SIRegisterInfo::INPUT_PTR);
569       static const unsigned TIDIGRegs[3] = {
570         TIDIGXReg, TIDIGYReg, TIDIGZReg
571       };
572       for (unsigned Reg : TIDIGRegs) {
573         if (!Entry.isLiveIn(Reg))
574           Entry.addLiveIn(Reg);
575       }
576
577       RS->enterBasicBlock(&Entry);
578       unsigned STmp0 = RS->scavengeRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass, 0);
579       unsigned STmp1 = RS->scavengeRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass, 0);
580       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::S_LOAD_DWORD_IMM), STmp0)
581               .addReg(InputPtrReg)
582               .addImm(SI::KernelInputOffsets::NGROUPS_Z);
583       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::S_LOAD_DWORD_IMM), STmp1)
584               .addReg(InputPtrReg)
585               .addImm(SI::KernelInputOffsets::NGROUPS_Y);
586
587       // NGROUPS.X * NGROUPS.Y
588       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::S_MUL_I32), STmp1)
589               .addReg(STmp1)
590               .addReg(STmp0);
591       // (NGROUPS.X * NGROUPS.Y) * TIDIG.X
592       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::V_MUL_U32_U24_e32), TIDReg)
593               .addReg(STmp1)
594               .addReg(TIDIGXReg);
595       // NGROUPS.Z * TIDIG.Y + (NGROUPS.X * NGROPUS.Y * TIDIG.X)
596       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::V_MAD_U32_U24), TIDReg)
597               .addReg(STmp0)
598               .addReg(TIDIGYReg)
599               .addReg(TIDReg);
600       // (NGROUPS.Z * TIDIG.Y + (NGROUPS.X * NGROPUS.Y * TIDIG.X)) + TIDIG.Z
601       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::V_ADD_I32_e32), TIDReg)
602               .addReg(TIDReg)
603               .addReg(TIDIGZReg);
604     } else {
605       // Get the wave id
606       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::V_MBCNT_LO_U32_B32_e64),
607               TIDReg)
608               .addImm(-1)
609               .addImm(0);
610
611       BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::V_MBCNT_HI_U32_B32_e32),
612               TIDReg)
613               .addImm(-1)
614               .addReg(TIDReg);
615     }
616
617     BuildMI(Entry, Insert, DL, get(AMDGPU::V_LSHLREV_B32_e32),
618             TIDReg)
619             .addImm(2)
620             .addReg(TIDReg);
621     MFI->setTIDReg(TIDReg);
622   }
623
624   // Add FrameIndex to LDS offset
625   unsigned LDSOffset = MFI->LDSSize + (FrameOffset * WorkGroupSize);
626   BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_ADD_I32_e32), TmpReg)
627           .addImm(LDSOffset)
628           .addReg(TIDReg);
629
630   return TmpReg;
631 }
632
633 void SIInstrInfo::insertNOPs(MachineBasicBlock::iterator MI,
634                              int Count) const {
635   while (Count > 0) {
636     int Arg;
637     if (Count >= 8)
638       Arg = 7;
639     else
640       Arg = Count - 1;
641     Count -= 8;
642     BuildMI(*MI->getParent(), MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_NOP))
643             .addImm(Arg);
644   }
645 }
646
647 bool SIInstrInfo::expandPostRAPseudo(MachineBasicBlock::iterator MI) const {
648   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
649   DebugLoc DL = MBB.findDebugLoc(MI);
650   switch (MI->getOpcode()) {
651   default: return AMDGPUInstrInfo::expandPostRAPseudo(MI);
652
653   case AMDGPU::SI_CONSTDATA_PTR: {
654     unsigned Reg = MI->getOperand(0).getReg();
655     unsigned RegLo = RI.getSubReg(Reg, AMDGPU::sub0);
656     unsigned RegHi = RI.getSubReg(Reg, AMDGPU::sub1);
657
658     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_GETPC_B64), Reg);
659
660     // Add 32-bit offset from this instruction to the start of the constant data.
661     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_ADD_U32), RegLo)
662             .addReg(RegLo)
663             .addTargetIndex(AMDGPU::TI_CONSTDATA_START)
664             .addReg(AMDGPU::SCC, RegState::Define | RegState::Implicit);
665     BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_ADDC_U32), RegHi)
666             .addReg(RegHi)
667             .addImm(0)
668             .addReg(AMDGPU::SCC, RegState::Define | RegState::Implicit)
669             .addReg(AMDGPU::SCC, RegState::Implicit);
670     MI->eraseFromParent();
671     break;
672   }
673   case AMDGPU::SGPR_USE:
674     // This is just a placeholder for register allocation.
675     MI->eraseFromParent();
676     break;
677
678   case AMDGPU::V_MOV_B64_PSEUDO: {
679     unsigned Dst = MI->getOperand(0).getReg();
680     unsigned DstLo = RI.getSubReg(Dst, AMDGPU::sub0);
681     unsigned DstHi = RI.getSubReg(Dst, AMDGPU::sub1);
682
683     const MachineOperand &SrcOp = MI->getOperand(1);
684     // FIXME: Will this work for 64-bit floating point immediates?
685     assert(!SrcOp.isFPImm());
686     if (SrcOp.isImm()) {
687       APInt Imm(64, SrcOp.getImm());
688       BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), DstLo)
689               .addImm(Imm.getLoBits(32).getZExtValue())
690               .addReg(Dst, RegState::Implicit);
691       BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), DstHi)
692               .addImm(Imm.getHiBits(32).getZExtValue())
693               .addReg(Dst, RegState::Implicit);
694     } else {
695       assert(SrcOp.isReg());
696       BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), DstLo)
697               .addReg(RI.getSubReg(SrcOp.getReg(), AMDGPU::sub0))
698               .addReg(Dst, RegState::Implicit);
699       BuildMI(MBB, MI, DL, get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32), DstHi)
700               .addReg(RI.getSubReg(SrcOp.getReg(), AMDGPU::sub1))
701               .addReg(Dst, RegState::Implicit);
702     }
703     MI->eraseFromParent();
704     break;
705   }
706   }
707   return true;
708 }
709
710 MachineInstr *SIInstrInfo::commuteInstruction(MachineInstr *MI,
711                                               bool NewMI) const {
712   if (MI->getNumOperands() < 3)
713     return nullptr;
714
715   int Src0Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI->getOpcode(),
716                                            AMDGPU::OpName::src0);
717   assert(Src0Idx != -1 && "Should always have src0 operand");
718
719   MachineOperand &Src0 = MI->getOperand(Src0Idx);
720   if (!Src0.isReg())
721     return nullptr;
722
723   int Src1Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI->getOpcode(),
724                                            AMDGPU::OpName::src1);
725   if (Src1Idx == -1)
726     return nullptr;
727
728   MachineOperand &Src1 = MI->getOperand(Src1Idx);
729
730   // Make sure it's legal to commute operands for VOP2.
731   if (isVOP2(MI->getOpcode()) &&
732       (!isOperandLegal(MI, Src0Idx, &Src1) ||
733        !isOperandLegal(MI, Src1Idx, &Src0)))
734     return nullptr;
735
736   if (!Src1.isReg()) {
737     // Allow commuting instructions with Imm or FPImm operands.
738     if (NewMI || (!Src1.isImm() && !Src1.isFPImm()) ||
739        (!isVOP2(MI->getOpcode()) && !isVOP3(MI->getOpcode()))) {
740       return nullptr;
741     }
742
743     // Be sure to copy the source modifiers to the right place.
744     if (MachineOperand *Src0Mods
745           = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::src0_modifiers)) {
746       MachineOperand *Src1Mods
747         = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::src1_modifiers);
748
749       int Src0ModsVal = Src0Mods->getImm();
750       if (!Src1Mods && Src0ModsVal != 0)
751         return nullptr;
752
753       // XXX - This assert might be a lie. It might be useful to have a neg
754       // modifier with 0.0.
755       int Src1ModsVal = Src1Mods->getImm();
756       assert((Src1ModsVal == 0) && "Not expecting modifiers with immediates");
757
758       Src1Mods->setImm(Src0ModsVal);
759       Src0Mods->setImm(Src1ModsVal);
760     }
761
762     unsigned Reg = Src0.getReg();
763     unsigned SubReg = Src0.getSubReg();
764     if (Src1.isImm())
765       Src0.ChangeToImmediate(Src1.getImm());
766     else if (Src1.isFPImm())
767       Src0.ChangeToFPImmediate(Src1.getFPImm());
768     else
769       llvm_unreachable("Should only have immediates");
770
771     Src1.ChangeToRegister(Reg, false);
772     Src1.setSubReg(SubReg);
773   } else {
774     MI = TargetInstrInfo::commuteInstruction(MI, NewMI);
775   }
776
777   if (MI)
778     MI->setDesc(get(commuteOpcode(MI->getOpcode())));
779
780   return MI;
781 }
782
783 // This needs to be implemented because the source modifiers may be inserted
784 // between the true commutable operands, and the base
785 // TargetInstrInfo::commuteInstruction uses it.
786 bool SIInstrInfo::findCommutedOpIndices(MachineInstr *MI,
787                                         unsigned &SrcOpIdx1,
788                                         unsigned &SrcOpIdx2) const {
789   const MCInstrDesc &MCID = MI->getDesc();
790   if (!MCID.isCommutable())
791     return false;
792
793   unsigned Opc = MI->getOpcode();
794   int Src0Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc, AMDGPU::OpName::src0);
795   if (Src0Idx == -1)
796     return false;
797
798   // FIXME: Workaround TargetInstrInfo::commuteInstruction asserting on
799   // immediate.
800   if (!MI->getOperand(Src0Idx).isReg())
801     return false;
802
803   int Src1Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opc, AMDGPU::OpName::src1);
804   if (Src1Idx == -1)
805     return false;
806
807   if (!MI->getOperand(Src1Idx).isReg())
808     return false;
809
810   // If any source modifiers are set, the generic instruction commuting won't
811   // understand how to copy the source modifiers.
812   if (hasModifiersSet(*MI, AMDGPU::OpName::src0_modifiers) ||
813       hasModifiersSet(*MI, AMDGPU::OpName::src1_modifiers))
814     return false;
815
816   SrcOpIdx1 = Src0Idx;
817   SrcOpIdx2 = Src1Idx;
818   return true;
819 }
820
821 MachineInstr *SIInstrInfo::buildMovInstr(MachineBasicBlock *MBB,
822                                          MachineBasicBlock::iterator I,
823                                          unsigned DstReg,
824                                          unsigned SrcReg) const {
825   return BuildMI(*MBB, I, MBB->findDebugLoc(I), get(AMDGPU::V_MOV_B32_e32),
826                  DstReg) .addReg(SrcReg);
827 }
828
829 bool SIInstrInfo::isMov(unsigned Opcode) const {
830   switch(Opcode) {
831   default: return false;
832   case AMDGPU::S_MOV_B32:
833   case AMDGPU::S_MOV_B64:
834   case AMDGPU::V_MOV_B32_e32:
835   case AMDGPU::V_MOV_B32_e64:
836     return true;
837   }
838 }
839
840 bool
841 SIInstrInfo::isSafeToMoveRegClassDefs(const TargetRegisterClass *RC) const {
842   return RC != &AMDGPU::EXECRegRegClass;
843 }
844
845 bool
846 SIInstrInfo::isTriviallyReMaterializable(const MachineInstr *MI,
847                                          AliasAnalysis *AA) const {
848   switch(MI->getOpcode()) {
849   default: return AMDGPUInstrInfo::isTriviallyReMaterializable(MI, AA);
850   case AMDGPU::S_MOV_B32:
851   case AMDGPU::S_MOV_B64:
852   case AMDGPU::V_MOV_B32_e32:
853     return MI->getOperand(1).isImm();
854   }
855 }
856
857 static bool offsetsDoNotOverlap(int WidthA, int OffsetA,
858                                 int WidthB, int OffsetB) {
859   int LowOffset = OffsetA < OffsetB ? OffsetA : OffsetB;
860   int HighOffset = OffsetA < OffsetB ? OffsetB : OffsetA;
861   int LowWidth = (LowOffset == OffsetA) ? WidthA : WidthB;
862   return LowOffset + LowWidth <= HighOffset;
863 }
864
865 bool SIInstrInfo::checkInstOffsetsDoNotOverlap(MachineInstr *MIa,
866                                                MachineInstr *MIb) const {
867   unsigned BaseReg0, Offset0;
868   unsigned BaseReg1, Offset1;
869
870   if (getLdStBaseRegImmOfs(MIa, BaseReg0, Offset0, &RI) &&
871       getLdStBaseRegImmOfs(MIb, BaseReg1, Offset1, &RI)) {
872     assert(MIa->hasOneMemOperand() && MIb->hasOneMemOperand() &&
873            "read2 / write2 not expected here yet");
874     unsigned Width0 = (*MIa->memoperands_begin())->getSize();
875     unsigned Width1 = (*MIb->memoperands_begin())->getSize();
876     if (BaseReg0 == BaseReg1 &&
877         offsetsDoNotOverlap(Width0, Offset0, Width1, Offset1)) {
878       return true;
879     }
880   }
881
882   return false;
883 }
884
885 bool SIInstrInfo::areMemAccessesTriviallyDisjoint(MachineInstr *MIa,
886                                                   MachineInstr *MIb,
887                                                   AliasAnalysis *AA) const {
888   unsigned Opc0 = MIa->getOpcode();
889   unsigned Opc1 = MIb->getOpcode();
890
891   assert(MIa && (MIa->mayLoad() || MIa->mayStore()) &&
892          "MIa must load from or modify a memory location");
893   assert(MIb && (MIb->mayLoad() || MIb->mayStore()) &&
894          "MIb must load from or modify a memory location");
895
896   if (MIa->hasUnmodeledSideEffects() || MIb->hasUnmodeledSideEffects())
897     return false;
898
899   // XXX - Can we relax this between address spaces?
900   if (MIa->hasOrderedMemoryRef() || MIb->hasOrderedMemoryRef())
901     return false;
902
903   // TODO: Should we check the address space from the MachineMemOperand? That
904   // would allow us to distinguish objects we know don't alias based on the
905   // underlying addres space, even if it was lowered to a different one,
906   // e.g. private accesses lowered to use MUBUF instructions on a scratch
907   // buffer.
908   if (isDS(Opc0)) {
909     if (isDS(Opc1))
910       return checkInstOffsetsDoNotOverlap(MIa, MIb);
911
912     return !isFLAT(Opc1);
913   }
914
915   if (isMUBUF(Opc0) || isMTBUF(Opc0)) {
916     if (isMUBUF(Opc1) || isMTBUF(Opc1))
917       return checkInstOffsetsDoNotOverlap(MIa, MIb);
918
919     return !isFLAT(Opc1) && !isSMRD(Opc1);
920   }
921
922   if (isSMRD(Opc0)) {
923     if (isSMRD(Opc1))
924       return checkInstOffsetsDoNotOverlap(MIa, MIb);
925
926     return !isFLAT(Opc1) && !isMUBUF(Opc0) && !isMTBUF(Opc0);
927   }
928
929   if (isFLAT(Opc0)) {
930     if (isFLAT(Opc1))
931       return checkInstOffsetsDoNotOverlap(MIa, MIb);
932
933     return false;
934   }
935
936   return false;
937 }
938
939 bool SIInstrInfo::isInlineConstant(const APInt &Imm) const {
940   int64_t SVal = Imm.getSExtValue();
941   if (SVal >= -16 && SVal <= 64)
942     return true;
943
944   if (Imm.getBitWidth() == 64) {
945     uint64_t Val = Imm.getZExtValue();
946     return (DoubleToBits(0.0) == Val) ||
947            (DoubleToBits(1.0) == Val) ||
948            (DoubleToBits(-1.0) == Val) ||
949            (DoubleToBits(0.5) == Val) ||
950            (DoubleToBits(-0.5) == Val) ||
951            (DoubleToBits(2.0) == Val) ||
952            (DoubleToBits(-2.0) == Val) ||
953            (DoubleToBits(4.0) == Val) ||
954            (DoubleToBits(-4.0) == Val);
955   }
956
957   // The actual type of the operand does not seem to matter as long
958   // as the bits match one of the inline immediate values.  For example:
959   //
960   // -nan has the hexadecimal encoding of 0xfffffffe which is -2 in decimal,
961   // so it is a legal inline immediate.
962   //
963   // 1065353216 has the hexadecimal encoding 0x3f800000 which is 1.0f in
964   // floating-point, so it is a legal inline immediate.
965   uint32_t Val = Imm.getZExtValue();
966
967   return (FloatToBits(0.0f) == Val) ||
968          (FloatToBits(1.0f) == Val) ||
969          (FloatToBits(-1.0f) == Val) ||
970          (FloatToBits(0.5f) == Val) ||
971          (FloatToBits(-0.5f) == Val) ||
972          (FloatToBits(2.0f) == Val) ||
973          (FloatToBits(-2.0f) == Val) ||
974          (FloatToBits(4.0f) == Val) ||
975          (FloatToBits(-4.0f) == Val);
976 }
977
978 bool SIInstrInfo::isInlineConstant(const MachineOperand &MO) const {
979   if (MO.isImm())
980     return isInlineConstant(APInt(32, MO.getImm(), true));
981
982   if (MO.isFPImm()) {
983     APFloat FpImm = MO.getFPImm()->getValueAPF();
984     return isInlineConstant(FpImm.bitcastToAPInt());
985   }
986
987   return false;
988 }
989
990 bool SIInstrInfo::isLiteralConstant(const MachineOperand &MO) const {
991   return (MO.isImm() || MO.isFPImm()) && !isInlineConstant(MO);
992 }
993
994 static bool compareMachineOp(const MachineOperand &Op0,
995                              const MachineOperand &Op1) {
996   if (Op0.getType() != Op1.getType())
997     return false;
998
999   switch (Op0.getType()) {
1000   case MachineOperand::MO_Register:
1001     return Op0.getReg() == Op1.getReg();
1002   case MachineOperand::MO_Immediate:
1003     return Op0.getImm() == Op1.getImm();
1004   case MachineOperand::MO_FPImmediate:
1005     return Op0.getFPImm() == Op1.getFPImm();
1006   default:
1007     llvm_unreachable("Didn't expect to be comparing these operand types");
1008   }
1009 }
1010
1011 bool SIInstrInfo::isImmOperandLegal(const MachineInstr *MI, unsigned OpNo,
1012                                  const MachineOperand &MO) const {
1013   const MCOperandInfo &OpInfo = get(MI->getOpcode()).OpInfo[OpNo];
1014
1015   assert(MO.isImm() || MO.isFPImm() || MO.isTargetIndex() || MO.isFI());
1016
1017   if (OpInfo.OperandType == MCOI::OPERAND_IMMEDIATE)
1018     return true;
1019
1020   if (OpInfo.RegClass < 0)
1021     return false;
1022
1023   if (isLiteralConstant(MO))
1024     return RI.regClassCanUseLiteralConstant(OpInfo.RegClass);
1025
1026   return RI.regClassCanUseInlineConstant(OpInfo.RegClass);
1027 }
1028
1029 bool SIInstrInfo::canFoldOffset(unsigned OffsetSize, unsigned AS) const {
1030   switch (AS) {
1031   case AMDGPUAS::GLOBAL_ADDRESS: {
1032     // MUBUF instructions a 12-bit offset in bytes.
1033     return isUInt<12>(OffsetSize);
1034   }
1035   case AMDGPUAS::CONSTANT_ADDRESS: {
1036     // SMRD instructions have an 8-bit offset in dwords on SI and
1037     // a 20-bit offset in bytes on VI.
1038     if (RI.ST.getGeneration() >= AMDGPUSubtarget::VOLCANIC_ISLANDS)
1039       return isUInt<20>(OffsetSize);
1040     else
1041       return (OffsetSize % 4 == 0) && isUInt<8>(OffsetSize / 4);
1042   }
1043   case AMDGPUAS::LOCAL_ADDRESS:
1044   case AMDGPUAS::REGION_ADDRESS: {
1045     // The single offset versions have a 16-bit offset in bytes.
1046     return isUInt<16>(OffsetSize);
1047   }
1048   case AMDGPUAS::PRIVATE_ADDRESS:
1049     // Indirect register addressing does not use any offsets.
1050   default:
1051     return 0;
1052   }
1053 }
1054
1055 bool SIInstrInfo::hasVALU32BitEncoding(unsigned Opcode) const {
1056   return AMDGPU::getVOPe32(Opcode) != -1;
1057 }
1058
1059 bool SIInstrInfo::hasModifiers(unsigned Opcode) const {
1060   // The src0_modifier operand is present on all instructions
1061   // that have modifiers.
1062
1063   return AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opcode,
1064                                     AMDGPU::OpName::src0_modifiers) != -1;
1065 }
1066
1067 bool SIInstrInfo::hasModifiersSet(const MachineInstr &MI,
1068                                   unsigned OpName) const {
1069   const MachineOperand *Mods = getNamedOperand(MI, OpName);
1070   return Mods && Mods->getImm();
1071 }
1072
1073 bool SIInstrInfo::usesConstantBus(const MachineRegisterInfo &MRI,
1074                                   const MachineOperand &MO) const {
1075   // Literal constants use the constant bus.
1076   if (isLiteralConstant(MO))
1077     return true;
1078
1079   if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
1080     return false;
1081
1082   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
1083     return RI.isSGPRClass(MRI.getRegClass(MO.getReg()));
1084
1085   // FLAT_SCR is just an SGPR pair.
1086   if (!MO.isImplicit() && (MO.getReg() == AMDGPU::FLAT_SCR))
1087     return true;
1088
1089   // EXEC register uses the constant bus.
1090   if (!MO.isImplicit() && MO.getReg() == AMDGPU::EXEC)
1091     return true;
1092
1093   // SGPRs use the constant bus
1094   if (MO.getReg() == AMDGPU::M0 || MO.getReg() == AMDGPU::VCC ||
1095       (!MO.isImplicit() &&
1096       (AMDGPU::SGPR_32RegClass.contains(MO.getReg()) ||
1097        AMDGPU::SGPR_64RegClass.contains(MO.getReg())))) {
1098     return true;
1099   }
1100
1101   return false;
1102 }
1103
1104 bool SIInstrInfo::verifyInstruction(const MachineInstr *MI,
1105                                     StringRef &ErrInfo) const {
1106   uint16_t Opcode = MI->getOpcode();
1107   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
1108   int Src0Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opcode, AMDGPU::OpName::src0);
1109   int Src1Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opcode, AMDGPU::OpName::src1);
1110   int Src2Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(Opcode, AMDGPU::OpName::src2);
1111
1112   // Make sure the number of operands is correct.
1113   const MCInstrDesc &Desc = get(Opcode);
1114   if (!Desc.isVariadic() &&
1115       Desc.getNumOperands() != MI->getNumExplicitOperands()) {
1116      ErrInfo = "Instruction has wrong number of operands.";
1117      return false;
1118   }
1119
1120   // Make sure the register classes are correct
1121   for (int i = 0, e = Desc.getNumOperands(); i != e; ++i) {
1122     switch (Desc.OpInfo[i].OperandType) {
1123     case MCOI::OPERAND_REGISTER: {
1124       if ((MI->getOperand(i).isImm() || MI->getOperand(i).isFPImm()) &&
1125           !isImmOperandLegal(MI, i, MI->getOperand(i))) {
1126           ErrInfo = "Illegal immediate value for operand.";
1127           return false;
1128         }
1129       }
1130       break;
1131     case MCOI::OPERAND_IMMEDIATE:
1132       // Check if this operand is an immediate.
1133       // FrameIndex operands will be replaced by immediates, so they are
1134       // allowed.
1135       if (!MI->getOperand(i).isImm() && !MI->getOperand(i).isFPImm() &&
1136           !MI->getOperand(i).isFI()) {
1137         ErrInfo = "Expected immediate, but got non-immediate";
1138         return false;
1139       }
1140       // Fall-through
1141     default:
1142       continue;
1143     }
1144
1145     if (!MI->getOperand(i).isReg())
1146       continue;
1147
1148     int RegClass = Desc.OpInfo[i].RegClass;
1149     if (RegClass != -1) {
1150       unsigned Reg = MI->getOperand(i).getReg();
1151       if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1152         continue;
1153
1154       const TargetRegisterClass *RC = RI.getRegClass(RegClass);
1155       if (!RC->contains(Reg)) {
1156         ErrInfo = "Operand has incorrect register class.";
1157         return false;
1158       }
1159     }
1160   }
1161
1162
1163   // Verify VOP*
1164   if (isVOP1(Opcode) || isVOP2(Opcode) || isVOP3(Opcode) || isVOPC(Opcode)) {
1165     // Only look at the true operands. Only a real operand can use the constant
1166     // bus, and we don't want to check pseudo-operands like the source modifier
1167     // flags.
1168     const int OpIndices[] = { Src0Idx, Src1Idx, Src2Idx };
1169
1170     unsigned ConstantBusCount = 0;
1171     unsigned SGPRUsed = AMDGPU::NoRegister;
1172     for (int OpIdx : OpIndices) {
1173       if (OpIdx == -1)
1174         break;
1175
1176       const MachineOperand &MO = MI->getOperand(OpIdx);
1177       if (usesConstantBus(MRI, MO)) {
1178         if (MO.isReg()) {
1179           if (MO.getReg() != SGPRUsed)
1180             ++ConstantBusCount;
1181           SGPRUsed = MO.getReg();
1182         } else {
1183           ++ConstantBusCount;
1184         }
1185       }
1186     }
1187     if (ConstantBusCount > 1) {
1188       ErrInfo = "VOP* instruction uses the constant bus more than once";
1189       return false;
1190     }
1191   }
1192
1193   // Verify SRC1 for VOP2 and VOPC
1194   if (Src1Idx != -1 && (isVOP2(Opcode) || isVOPC(Opcode))) {
1195     const MachineOperand &Src1 = MI->getOperand(Src1Idx);
1196     if (Src1.isImm() || Src1.isFPImm()) {
1197       ErrInfo = "VOP[2C] src1 cannot be an immediate.";
1198       return false;
1199     }
1200   }
1201
1202   // Verify VOP3
1203   if (isVOP3(Opcode)) {
1204     if (Src0Idx != -1 && isLiteralConstant(MI->getOperand(Src0Idx))) {
1205       ErrInfo = "VOP3 src0 cannot be a literal constant.";
1206       return false;
1207     }
1208     if (Src1Idx != -1 && isLiteralConstant(MI->getOperand(Src1Idx))) {
1209       ErrInfo = "VOP3 src1 cannot be a literal constant.";
1210       return false;
1211     }
1212     if (Src2Idx != -1 && isLiteralConstant(MI->getOperand(Src2Idx))) {
1213       ErrInfo = "VOP3 src2 cannot be a literal constant.";
1214       return false;
1215     }
1216   }
1217
1218   // Verify misc. restrictions on specific instructions.
1219   if (Desc.getOpcode() == AMDGPU::V_DIV_SCALE_F32 ||
1220       Desc.getOpcode() == AMDGPU::V_DIV_SCALE_F64) {
1221     const MachineOperand &Src0 = MI->getOperand(Src0Idx);
1222     const MachineOperand &Src1 = MI->getOperand(Src1Idx);
1223     const MachineOperand &Src2 = MI->getOperand(Src2Idx);
1224     if (Src0.isReg() && Src1.isReg() && Src2.isReg()) {
1225       if (!compareMachineOp(Src0, Src1) &&
1226           !compareMachineOp(Src0, Src2)) {
1227         ErrInfo = "v_div_scale_{f32|f64} require src0 = src1 or src2";
1228         return false;
1229       }
1230     }
1231   }
1232
1233   return true;
1234 }
1235
1236 unsigned SIInstrInfo::getVALUOp(const MachineInstr &MI) {
1237   switch (MI.getOpcode()) {
1238   default: return AMDGPU::INSTRUCTION_LIST_END;
1239   case AMDGPU::REG_SEQUENCE: return AMDGPU::REG_SEQUENCE;
1240   case AMDGPU::COPY: return AMDGPU::COPY;
1241   case AMDGPU::PHI: return AMDGPU::PHI;
1242   case AMDGPU::INSERT_SUBREG: return AMDGPU::INSERT_SUBREG;
1243   case AMDGPU::S_MOV_B32:
1244     return MI.getOperand(1).isReg() ?
1245            AMDGPU::COPY : AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
1246   case AMDGPU::S_ADD_I32:
1247   case AMDGPU::S_ADD_U32: return AMDGPU::V_ADD_I32_e32;
1248   case AMDGPU::S_ADDC_U32: return AMDGPU::V_ADDC_U32_e32;
1249   case AMDGPU::S_SUB_I32:
1250   case AMDGPU::S_SUB_U32: return AMDGPU::V_SUB_I32_e32;
1251   case AMDGPU::S_SUBB_U32: return AMDGPU::V_SUBB_U32_e32;
1252   case AMDGPU::S_MUL_I32: return AMDGPU::V_MUL_LO_I32;
1253   case AMDGPU::S_AND_B32: return AMDGPU::V_AND_B32_e32;
1254   case AMDGPU::S_OR_B32: return AMDGPU::V_OR_B32_e32;
1255   case AMDGPU::S_XOR_B32: return AMDGPU::V_XOR_B32_e32;
1256   case AMDGPU::S_MIN_I32: return AMDGPU::V_MIN_I32_e32;
1257   case AMDGPU::S_MIN_U32: return AMDGPU::V_MIN_U32_e32;
1258   case AMDGPU::S_MAX_I32: return AMDGPU::V_MAX_I32_e32;
1259   case AMDGPU::S_MAX_U32: return AMDGPU::V_MAX_U32_e32;
1260   case AMDGPU::S_ASHR_I32: return AMDGPU::V_ASHR_I32_e32;
1261   case AMDGPU::S_ASHR_I64: return AMDGPU::V_ASHR_I64;
1262   case AMDGPU::S_LSHL_B32: return AMDGPU::V_LSHL_B32_e32;
1263   case AMDGPU::S_LSHL_B64: return AMDGPU::V_LSHL_B64;
1264   case AMDGPU::S_LSHR_B32: return AMDGPU::V_LSHR_B32_e32;
1265   case AMDGPU::S_LSHR_B64: return AMDGPU::V_LSHR_B64;
1266   case AMDGPU::S_SEXT_I32_I8: return AMDGPU::V_BFE_I32;
1267   case AMDGPU::S_SEXT_I32_I16: return AMDGPU::V_BFE_I32;
1268   case AMDGPU::S_BFE_U32: return AMDGPU::V_BFE_U32;
1269   case AMDGPU::S_BFE_I32: return AMDGPU::V_BFE_I32;
1270   case AMDGPU::S_BREV_B32: return AMDGPU::V_BFREV_B32_e32;
1271   case AMDGPU::S_NOT_B32: return AMDGPU::V_NOT_B32_e32;
1272   case AMDGPU::S_NOT_B64: return AMDGPU::V_NOT_B32_e32;
1273   case AMDGPU::S_CMP_EQ_I32: return AMDGPU::V_CMP_EQ_I32_e32;
1274   case AMDGPU::S_CMP_LG_I32: return AMDGPU::V_CMP_NE_I32_e32;
1275   case AMDGPU::S_CMP_GT_I32: return AMDGPU::V_CMP_GT_I32_e32;
1276   case AMDGPU::S_CMP_GE_I32: return AMDGPU::V_CMP_GE_I32_e32;
1277   case AMDGPU::S_CMP_LT_I32: return AMDGPU::V_CMP_LT_I32_e32;
1278   case AMDGPU::S_CMP_LE_I32: return AMDGPU::V_CMP_LE_I32_e32;
1279   case AMDGPU::S_LOAD_DWORD_IMM:
1280   case AMDGPU::S_LOAD_DWORD_SGPR: return AMDGPU::BUFFER_LOAD_DWORD_ADDR64;
1281   case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX2_IMM:
1282   case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX2_SGPR: return AMDGPU::BUFFER_LOAD_DWORDX2_ADDR64;
1283   case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX4_IMM:
1284   case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX4_SGPR: return AMDGPU::BUFFER_LOAD_DWORDX4_ADDR64;
1285   case AMDGPU::S_BCNT1_I32_B32: return AMDGPU::V_BCNT_U32_B32_e32;
1286   case AMDGPU::S_FF1_I32_B32: return AMDGPU::V_FFBL_B32_e32;
1287   case AMDGPU::S_FLBIT_I32_B32: return AMDGPU::V_FFBH_U32_e32;
1288   }
1289 }
1290
1291 bool SIInstrInfo::isSALUOpSupportedOnVALU(const MachineInstr &MI) const {
1292   return getVALUOp(MI) != AMDGPU::INSTRUCTION_LIST_END;
1293 }
1294
1295 const TargetRegisterClass *SIInstrInfo::getOpRegClass(const MachineInstr &MI,
1296                                                       unsigned OpNo) const {
1297   const MachineRegisterInfo &MRI = MI.getParent()->getParent()->getRegInfo();
1298   const MCInstrDesc &Desc = get(MI.getOpcode());
1299   if (MI.isVariadic() || OpNo >= Desc.getNumOperands() ||
1300       Desc.OpInfo[OpNo].RegClass == -1) {
1301     unsigned Reg = MI.getOperand(OpNo).getReg();
1302
1303     if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
1304       return MRI.getRegClass(Reg);
1305     return RI.getRegClass(Reg);
1306   }
1307
1308   unsigned RCID = Desc.OpInfo[OpNo].RegClass;
1309   return RI.getRegClass(RCID);
1310 }
1311
1312 bool SIInstrInfo::canReadVGPR(const MachineInstr &MI, unsigned OpNo) const {
1313   switch (MI.getOpcode()) {
1314   case AMDGPU::COPY:
1315   case AMDGPU::REG_SEQUENCE:
1316   case AMDGPU::PHI:
1317   case AMDGPU::INSERT_SUBREG:
1318     return RI.hasVGPRs(getOpRegClass(MI, 0));
1319   default:
1320     return RI.hasVGPRs(getOpRegClass(MI, OpNo));
1321   }
1322 }
1323
1324 void SIInstrInfo::legalizeOpWithMove(MachineInstr *MI, unsigned OpIdx) const {
1325   MachineBasicBlock::iterator I = MI;
1326   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1327   MachineOperand &MO = MI->getOperand(OpIdx);
1328   MachineRegisterInfo &MRI = MBB->getParent()->getRegInfo();
1329   unsigned RCID = get(MI->getOpcode()).OpInfo[OpIdx].RegClass;
1330   const TargetRegisterClass *RC = RI.getRegClass(RCID);
1331   unsigned Opcode = AMDGPU::V_MOV_B32_e32;
1332   if (MO.isReg())
1333     Opcode = AMDGPU::COPY;
1334   else if (RI.isSGPRClass(RC))
1335     Opcode = AMDGPU::S_MOV_B32;
1336
1337
1338   const TargetRegisterClass *VRC = RI.getEquivalentVGPRClass(RC);
1339   if (RI.getCommonSubClass(&AMDGPU::VReg_64RegClass, VRC))
1340     VRC = &AMDGPU::VReg_64RegClass;
1341   else
1342     VRC = &AMDGPU::VReg_32RegClass;
1343
1344   unsigned Reg = MRI.createVirtualRegister(VRC);
1345   DebugLoc DL = MBB->findDebugLoc(I);
1346   BuildMI(*MI->getParent(), I, DL, get(Opcode), Reg)
1347     .addOperand(MO);
1348   MO.ChangeToRegister(Reg, false);
1349 }
1350
1351 unsigned SIInstrInfo::buildExtractSubReg(MachineBasicBlock::iterator MI,
1352                                          MachineRegisterInfo &MRI,
1353                                          MachineOperand &SuperReg,
1354                                          const TargetRegisterClass *SuperRC,
1355                                          unsigned SubIdx,
1356                                          const TargetRegisterClass *SubRC)
1357                                          const {
1358   assert(SuperReg.isReg());
1359
1360   unsigned NewSuperReg = MRI.createVirtualRegister(SuperRC);
1361   unsigned SubReg = MRI.createVirtualRegister(SubRC);
1362
1363   // Just in case the super register is itself a sub-register, copy it to a new
1364   // value so we don't need to worry about merging its subreg index with the
1365   // SubIdx passed to this function. The register coalescer should be able to
1366   // eliminate this extra copy.
1367   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1368   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
1369
1370   BuildMI(*MBB, MI, DL, get(TargetOpcode::COPY), NewSuperReg)
1371     .addReg(SuperReg.getReg(), 0, SuperReg.getSubReg());
1372
1373   BuildMI(*MBB, MI, DL, get(TargetOpcode::COPY), SubReg)
1374     .addReg(NewSuperReg, 0, SubIdx);
1375
1376   return SubReg;
1377 }
1378
1379 MachineOperand SIInstrInfo::buildExtractSubRegOrImm(
1380   MachineBasicBlock::iterator MII,
1381   MachineRegisterInfo &MRI,
1382   MachineOperand &Op,
1383   const TargetRegisterClass *SuperRC,
1384   unsigned SubIdx,
1385   const TargetRegisterClass *SubRC) const {
1386   if (Op.isImm()) {
1387     // XXX - Is there a better way to do this?
1388     if (SubIdx == AMDGPU::sub0)
1389       return MachineOperand::CreateImm(Op.getImm() & 0xFFFFFFFF);
1390     if (SubIdx == AMDGPU::sub1)
1391       return MachineOperand::CreateImm(Op.getImm() >> 32);
1392
1393     llvm_unreachable("Unhandled register index for immediate");
1394   }
1395
1396   unsigned SubReg = buildExtractSubReg(MII, MRI, Op, SuperRC,
1397                                        SubIdx, SubRC);
1398   return MachineOperand::CreateReg(SubReg, false);
1399 }
1400
1401 unsigned SIInstrInfo::split64BitImm(SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Worklist,
1402                                     MachineBasicBlock::iterator MI,
1403                                     MachineRegisterInfo &MRI,
1404                                     const TargetRegisterClass *RC,
1405                                     const MachineOperand &Op) const {
1406   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1407   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
1408   unsigned LoDst = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1409   unsigned HiDst = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1410   unsigned Dst = MRI.createVirtualRegister(RC);
1411
1412   MachineInstr *Lo = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_MOV_B32),
1413                              LoDst)
1414     .addImm(Op.getImm() & 0xFFFFFFFF);
1415   MachineInstr *Hi = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_MOV_B32),
1416                              HiDst)
1417     .addImm(Op.getImm() >> 32);
1418
1419   BuildMI(*MBB, MI, DL, get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), Dst)
1420     .addReg(LoDst)
1421     .addImm(AMDGPU::sub0)
1422     .addReg(HiDst)
1423     .addImm(AMDGPU::sub1);
1424
1425   Worklist.push_back(Lo);
1426   Worklist.push_back(Hi);
1427
1428   return Dst;
1429 }
1430
1431 // Change the order of operands from (0, 1, 2) to (0, 2, 1)
1432 void SIInstrInfo::swapOperands(MachineBasicBlock::iterator Inst) const {
1433   assert(Inst->getNumExplicitOperands() == 3);
1434   MachineOperand Op1 = Inst->getOperand(1);
1435   Inst->RemoveOperand(1);
1436   Inst->addOperand(Op1);
1437 }
1438
1439 bool SIInstrInfo::isOperandLegal(const MachineInstr *MI, unsigned OpIdx,
1440                                  const MachineOperand *MO) const {
1441   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
1442   const MCInstrDesc &InstDesc = get(MI->getOpcode());
1443   const MCOperandInfo &OpInfo = InstDesc.OpInfo[OpIdx];
1444   const TargetRegisterClass *DefinedRC =
1445       OpInfo.RegClass != -1 ? RI.getRegClass(OpInfo.RegClass) : nullptr;
1446   if (!MO)
1447     MO = &MI->getOperand(OpIdx);
1448
1449   if (isVALU(InstDesc.Opcode) && usesConstantBus(MRI, *MO)) {
1450     unsigned SGPRUsed =
1451         MO->isReg() ? MO->getReg() : (unsigned)AMDGPU::NoRegister;
1452     for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
1453       if (i == OpIdx)
1454         continue;
1455       if (usesConstantBus(MRI, MI->getOperand(i)) &&
1456           MI->getOperand(i).isReg() && MI->getOperand(i).getReg() != SGPRUsed) {
1457         return false;
1458       }
1459     }
1460   }
1461
1462   if (MO->isReg()) {
1463     assert(DefinedRC);
1464     const TargetRegisterClass *RC = MRI.getRegClass(MO->getReg());
1465
1466     // In order to be legal, the common sub-class must be equal to the
1467     // class of the current operand.  For example:
1468     //
1469     // v_mov_b32 s0 ; Operand defined as vsrc_32
1470     //              ; RI.getCommonSubClass(s0,vsrc_32) = sgpr ; LEGAL
1471     //
1472     // s_sendmsg 0, s0 ; Operand defined as m0reg
1473     //                 ; RI.getCommonSubClass(s0,m0reg) = m0reg ; NOT LEGAL
1474     return RI.getCommonSubClass(RC, RI.getRegClass(OpInfo.RegClass)) == RC;
1475   }
1476
1477
1478   // Handle non-register types that are treated like immediates.
1479   assert(MO->isImm() || MO->isFPImm() || MO->isTargetIndex() || MO->isFI());
1480
1481   if (!DefinedRC) {
1482     // This operand expects an immediate.
1483     return true;
1484   }
1485
1486   return isImmOperandLegal(MI, OpIdx, *MO);
1487 }
1488
1489 void SIInstrInfo::legalizeOperands(MachineInstr *MI) const {
1490   MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
1491
1492   int Src0Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI->getOpcode(),
1493                                            AMDGPU::OpName::src0);
1494   int Src1Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI->getOpcode(),
1495                                            AMDGPU::OpName::src1);
1496   int Src2Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI->getOpcode(),
1497                                            AMDGPU::OpName::src2);
1498
1499   // Legalize VOP2
1500   if (isVOP2(MI->getOpcode()) && Src1Idx != -1) {
1501     // Legalize src0
1502     if (!isOperandLegal(MI, Src0Idx))
1503       legalizeOpWithMove(MI, Src0Idx);
1504
1505     // Legalize src1
1506     if (isOperandLegal(MI, Src1Idx))
1507       return;
1508
1509     // Usually src0 of VOP2 instructions allow more types of inputs
1510     // than src1, so try to commute the instruction to decrease our
1511     // chances of having to insert a MOV instruction to legalize src1.
1512     if (MI->isCommutable()) {
1513       if (commuteInstruction(MI))
1514         // If we are successful in commuting, then we know MI is legal, so
1515         // we are done.
1516         return;
1517     }
1518
1519     legalizeOpWithMove(MI, Src1Idx);
1520     return;
1521   }
1522
1523   // XXX - Do any VOP3 instructions read VCC?
1524   // Legalize VOP3
1525   if (isVOP3(MI->getOpcode())) {
1526     int VOP3Idx[3] = { Src0Idx, Src1Idx, Src2Idx };
1527
1528     // Find the one SGPR operand we are allowed to use.
1529     unsigned SGPRReg = findUsedSGPR(MI, VOP3Idx);
1530
1531     for (unsigned i = 0; i < 3; ++i) {
1532       int Idx = VOP3Idx[i];
1533       if (Idx == -1)
1534         break;
1535       MachineOperand &MO = MI->getOperand(Idx);
1536
1537       if (MO.isReg()) {
1538         if (!RI.isSGPRClass(MRI.getRegClass(MO.getReg())))
1539           continue; // VGPRs are legal
1540
1541         assert(MO.getReg() != AMDGPU::SCC && "SCC operand to VOP3 instruction");
1542
1543         if (SGPRReg == AMDGPU::NoRegister || SGPRReg == MO.getReg()) {
1544           SGPRReg = MO.getReg();
1545           // We can use one SGPR in each VOP3 instruction.
1546           continue;
1547         }
1548       } else if (!isLiteralConstant(MO)) {
1549         // If it is not a register and not a literal constant, then it must be
1550         // an inline constant which is always legal.
1551         continue;
1552       }
1553       // If we make it this far, then the operand is not legal and we must
1554       // legalize it.
1555       legalizeOpWithMove(MI, Idx);
1556     }
1557   }
1558
1559   // Legalize REG_SEQUENCE and PHI
1560   // The register class of the operands much be the same type as the register
1561   // class of the output.
1562   if (MI->getOpcode() == AMDGPU::REG_SEQUENCE ||
1563       MI->getOpcode() == AMDGPU::PHI) {
1564     const TargetRegisterClass *RC = nullptr, *SRC = nullptr, *VRC = nullptr;
1565     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i != e; i+=2) {
1566       if (!MI->getOperand(i).isReg() ||
1567           !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MI->getOperand(i).getReg()))
1568         continue;
1569       const TargetRegisterClass *OpRC =
1570               MRI.getRegClass(MI->getOperand(i).getReg());
1571       if (RI.hasVGPRs(OpRC)) {
1572         VRC = OpRC;
1573       } else {
1574         SRC = OpRC;
1575       }
1576     }
1577
1578     // If any of the operands are VGPR registers, then they all most be
1579     // otherwise we will create illegal VGPR->SGPR copies when legalizing
1580     // them.
1581     if (VRC || !RI.isSGPRClass(getOpRegClass(*MI, 0))) {
1582       if (!VRC) {
1583         assert(SRC);
1584         VRC = RI.getEquivalentVGPRClass(SRC);
1585       }
1586       RC = VRC;
1587     } else {
1588       RC = SRC;
1589     }
1590
1591     // Update all the operands so they have the same type.
1592     for (unsigned i = 1, e = MI->getNumOperands(); i != e; i+=2) {
1593       if (!MI->getOperand(i).isReg() ||
1594           !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MI->getOperand(i).getReg()))
1595         continue;
1596       unsigned DstReg = MRI.createVirtualRegister(RC);
1597       MachineBasicBlock *InsertBB;
1598       MachineBasicBlock::iterator Insert;
1599       if (MI->getOpcode() == AMDGPU::REG_SEQUENCE) {
1600         InsertBB = MI->getParent();
1601         Insert = MI;
1602       } else {
1603         // MI is a PHI instruction.
1604         InsertBB = MI->getOperand(i + 1).getMBB();
1605         Insert = InsertBB->getFirstTerminator();
1606       }
1607       BuildMI(*InsertBB, Insert, MI->getDebugLoc(),
1608               get(AMDGPU::COPY), DstReg)
1609               .addOperand(MI->getOperand(i));
1610       MI->getOperand(i).setReg(DstReg);
1611     }
1612   }
1613
1614   // Legalize INSERT_SUBREG
1615   // src0 must have the same register class as dst
1616   if (MI->getOpcode() == AMDGPU::INSERT_SUBREG) {
1617     unsigned Dst = MI->getOperand(0).getReg();
1618     unsigned Src0 = MI->getOperand(1).getReg();
1619     const TargetRegisterClass *DstRC = MRI.getRegClass(Dst);
1620     const TargetRegisterClass *Src0RC = MRI.getRegClass(Src0);
1621     if (DstRC != Src0RC) {
1622       MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
1623       unsigned NewSrc0 = MRI.createVirtualRegister(DstRC);
1624       BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::COPY), NewSrc0)
1625               .addReg(Src0);
1626       MI->getOperand(1).setReg(NewSrc0);
1627     }
1628     return;
1629   }
1630
1631   // Legalize MUBUF* instructions
1632   // FIXME: If we start using the non-addr64 instructions for compute, we
1633   // may need to legalize them here.
1634   int SRsrcIdx =
1635       AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI->getOpcode(), AMDGPU::OpName::srsrc);
1636   if (SRsrcIdx != -1) {
1637     // We have an MUBUF instruction
1638     MachineOperand *SRsrc = &MI->getOperand(SRsrcIdx);
1639     unsigned SRsrcRC = get(MI->getOpcode()).OpInfo[SRsrcIdx].RegClass;
1640     if (RI.getCommonSubClass(MRI.getRegClass(SRsrc->getReg()),
1641                                              RI.getRegClass(SRsrcRC))) {
1642       // The operands are legal.
1643       // FIXME: We may need to legalize operands besided srsrc.
1644       return;
1645     }
1646
1647     MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
1648     // Extract the the ptr from the resource descriptor.
1649
1650     // SRsrcPtrLo = srsrc:sub0
1651     unsigned SRsrcPtrLo = buildExtractSubReg(MI, MRI, *SRsrc,
1652         &AMDGPU::VReg_128RegClass, AMDGPU::sub0, &AMDGPU::VReg_32RegClass);
1653
1654     // SRsrcPtrHi = srsrc:sub1
1655     unsigned SRsrcPtrHi = buildExtractSubReg(MI, MRI, *SRsrc,
1656         &AMDGPU::VReg_128RegClass, AMDGPU::sub1, &AMDGPU::VReg_32RegClass);
1657
1658     // Create an empty resource descriptor
1659     unsigned Zero64 = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SReg_64RegClass);
1660     unsigned SRsrcFormatLo = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1661     unsigned SRsrcFormatHi = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1662     unsigned NewSRsrc = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SReg_128RegClass);
1663     uint64_t RsrcDataFormat = getDefaultRsrcDataFormat();
1664
1665     // Zero64 = 0
1666     BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B64),
1667             Zero64)
1668             .addImm(0);
1669
1670     // SRsrcFormatLo = RSRC_DATA_FORMAT{31-0}
1671     BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32),
1672             SRsrcFormatLo)
1673             .addImm(RsrcDataFormat & 0xFFFFFFFF);
1674
1675     // SRsrcFormatHi = RSRC_DATA_FORMAT{63-32}
1676     BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32),
1677             SRsrcFormatHi)
1678             .addImm(RsrcDataFormat >> 32);
1679
1680     // NewSRsrc = {Zero64, SRsrcFormat}
1681     BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::REG_SEQUENCE),
1682             NewSRsrc)
1683             .addReg(Zero64)
1684             .addImm(AMDGPU::sub0_sub1)
1685             .addReg(SRsrcFormatLo)
1686             .addImm(AMDGPU::sub2)
1687             .addReg(SRsrcFormatHi)
1688             .addImm(AMDGPU::sub3);
1689
1690     MachineOperand *VAddr = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::vaddr);
1691     unsigned NewVAddr = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VReg_64RegClass);
1692     unsigned NewVAddrLo;
1693     unsigned NewVAddrHi;
1694     if (VAddr) {
1695       // This is already an ADDR64 instruction so we need to add the pointer
1696       // extracted from the resource descriptor to the current value of VAddr.
1697       NewVAddrLo = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VReg_32RegClass);
1698       NewVAddrHi = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VReg_32RegClass);
1699
1700       // NewVaddrLo = SRsrcPtrLo + VAddr:sub0
1701       BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::V_ADD_I32_e32),
1702               NewVAddrLo)
1703               .addReg(SRsrcPtrLo)
1704               .addReg(VAddr->getReg(), 0, AMDGPU::sub0)
1705               .addReg(AMDGPU::VCC, RegState::ImplicitDefine);
1706
1707       // NewVaddrHi = SRsrcPtrHi + VAddr:sub1
1708       BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::V_ADDC_U32_e32),
1709               NewVAddrHi)
1710               .addReg(SRsrcPtrHi)
1711               .addReg(VAddr->getReg(), 0, AMDGPU::sub1)
1712               .addReg(AMDGPU::VCC, RegState::ImplicitDefine)
1713               .addReg(AMDGPU::VCC, RegState::Implicit);
1714
1715     } else {
1716       // This instructions is the _OFFSET variant, so we need to convert it to
1717       // ADDR64.
1718       MachineOperand *VData = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::vdata);
1719       MachineOperand *Offset = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::offset);
1720       MachineOperand *SOffset = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::soffset);
1721       assert(SOffset->isImm() && SOffset->getImm() == 0 && "Legalizing MUBUF "
1722              "with non-zero soffset is not implemented");
1723       (void)SOffset;
1724
1725       // Create the new instruction.
1726       unsigned Addr64Opcode = AMDGPU::getAddr64Inst(MI->getOpcode());
1727       MachineInstr *Addr64 =
1728           BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(Addr64Opcode))
1729                   .addOperand(*VData)
1730                   .addOperand(*SRsrc)
1731                   .addReg(AMDGPU::NoRegister) // Dummy value for vaddr.
1732                                               // This will be replaced later
1733                                               // with the new value of vaddr.
1734                   .addOperand(*Offset);
1735
1736       MI->removeFromParent();
1737       MI = Addr64;
1738
1739       NewVAddrLo = SRsrcPtrLo;
1740       NewVAddrHi = SRsrcPtrHi;
1741       VAddr = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::vaddr);
1742       SRsrc = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::srsrc);
1743     }
1744
1745     // NewVaddr = {NewVaddrHi, NewVaddrLo}
1746     BuildMI(MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::REG_SEQUENCE),
1747             NewVAddr)
1748             .addReg(NewVAddrLo)
1749             .addImm(AMDGPU::sub0)
1750             .addReg(NewVAddrHi)
1751             .addImm(AMDGPU::sub1);
1752
1753
1754     // Update the instruction to use NewVaddr
1755     VAddr->setReg(NewVAddr);
1756     // Update the instruction to use NewSRsrc
1757     SRsrc->setReg(NewSRsrc);
1758   }
1759 }
1760
1761 void SIInstrInfo::splitSMRD(MachineInstr *MI,
1762                             const TargetRegisterClass *HalfRC,
1763                             unsigned HalfImmOp, unsigned HalfSGPROp,
1764                             MachineInstr *&Lo, MachineInstr *&Hi) const {
1765
1766   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
1767   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1768   MachineRegisterInfo &MRI = MBB->getParent()->getRegInfo();
1769   unsigned RegLo = MRI.createVirtualRegister(HalfRC);
1770   unsigned RegHi = MRI.createVirtualRegister(HalfRC);
1771   unsigned HalfSize = HalfRC->getSize();
1772   const MachineOperand *OffOp =
1773       getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::offset);
1774   const MachineOperand *SBase = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::sbase);
1775
1776   // The SMRD has an 8-bit offset in dwords on SI and a 20-bit offset in bytes
1777   // on VI.
1778   if (OffOp) {
1779     bool isVI = RI.ST.getGeneration() >= AMDGPUSubtarget::VOLCANIC_ISLANDS;
1780     unsigned OffScale = isVI ? 1 : 4;
1781     // Handle the _IMM variant
1782     unsigned LoOffset = OffOp->getImm() * OffScale;
1783     unsigned HiOffset = LoOffset + HalfSize;
1784     Lo = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(HalfImmOp), RegLo)
1785                   .addOperand(*SBase)
1786                   .addImm(LoOffset / OffScale);
1787
1788     if (!isUInt<20>(HiOffset) || (!isVI && !isUInt<8>(HiOffset / OffScale))) {
1789       unsigned OffsetSGPR =
1790           MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SReg_32RegClass);
1791       BuildMI(*MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_MOV_B32), OffsetSGPR)
1792               .addImm(HiOffset); // The offset in register is in bytes.
1793       Hi = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(HalfSGPROp), RegHi)
1794                     .addOperand(*SBase)
1795                     .addReg(OffsetSGPR);
1796     } else {
1797       Hi = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(HalfImmOp), RegHi)
1798                      .addOperand(*SBase)
1799                      .addImm(HiOffset / OffScale);
1800     }
1801   } else {
1802     // Handle the _SGPR variant
1803     MachineOperand *SOff = getNamedOperand(*MI, AMDGPU::OpName::soff);
1804     Lo = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(HalfSGPROp), RegLo)
1805                   .addOperand(*SBase)
1806                   .addOperand(*SOff);
1807     unsigned OffsetSGPR = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SReg_32RegClass);
1808     BuildMI(*MBB, MI, DL, get(AMDGPU::S_ADD_I32), OffsetSGPR)
1809             .addOperand(*SOff)
1810             .addImm(HalfSize);
1811     Hi = BuildMI(*MBB, MI, DL, get(HalfSGPROp))
1812                   .addOperand(*SBase)
1813                   .addReg(OffsetSGPR);
1814   }
1815
1816   unsigned SubLo, SubHi;
1817   switch (HalfSize) {
1818     case 4:
1819       SubLo = AMDGPU::sub0;
1820       SubHi = AMDGPU::sub1;
1821       break;
1822     case 8:
1823       SubLo = AMDGPU::sub0_sub1;
1824       SubHi = AMDGPU::sub2_sub3;
1825       break;
1826     case 16:
1827       SubLo = AMDGPU::sub0_sub1_sub2_sub3;
1828       SubHi = AMDGPU::sub4_sub5_sub6_sub7;
1829       break;
1830     case 32:
1831       SubLo = AMDGPU::sub0_sub1_sub2_sub3_sub4_sub5_sub6_sub7;
1832       SubHi = AMDGPU::sub8_sub9_sub10_sub11_sub12_sub13_sub14_sub15;
1833       break;
1834     default:
1835       llvm_unreachable("Unhandled HalfSize");
1836   }
1837
1838   BuildMI(*MBB, MI, DL, get(AMDGPU::REG_SEQUENCE))
1839           .addOperand(MI->getOperand(0))
1840           .addReg(RegLo)
1841           .addImm(SubLo)
1842           .addReg(RegHi)
1843           .addImm(SubHi);
1844 }
1845
1846 void SIInstrInfo::moveSMRDToVALU(MachineInstr *MI, MachineRegisterInfo &MRI) const {
1847   MachineBasicBlock *MBB = MI->getParent();
1848   switch (MI->getOpcode()) {
1849     case AMDGPU::S_LOAD_DWORD_IMM:
1850     case AMDGPU::S_LOAD_DWORD_SGPR:
1851     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX2_IMM:
1852     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX2_SGPR:
1853     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX4_IMM:
1854     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX4_SGPR: {
1855       unsigned NewOpcode = getVALUOp(*MI);
1856       unsigned RegOffset;
1857       unsigned ImmOffset;
1858
1859       if (MI->getOperand(2).isReg()) {
1860         RegOffset = MI->getOperand(2).getReg();
1861         ImmOffset = 0;
1862       } else {
1863         assert(MI->getOperand(2).isImm());
1864         // SMRD instructions take a dword offsets on SI and byte offset on VI
1865         // and MUBUF instructions always take a byte offset.
1866         ImmOffset = MI->getOperand(2).getImm();
1867         if (RI.ST.getGeneration() <= AMDGPUSubtarget::SEA_ISLANDS)
1868           ImmOffset <<= 2;
1869         RegOffset = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1870
1871         if (isUInt<12>(ImmOffset)) {
1872           BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32),
1873                   RegOffset)
1874                   .addImm(0);
1875         } else {
1876           BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32),
1877                   RegOffset)
1878                   .addImm(ImmOffset);
1879           ImmOffset = 0;
1880         }
1881       }
1882
1883       unsigned SRsrc = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SReg_128RegClass);
1884       unsigned DWord0 = RegOffset;
1885       unsigned DWord1 = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1886       unsigned DWord2 = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1887       unsigned DWord3 = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::SGPR_32RegClass);
1888       uint64_t RsrcDataFormat = getDefaultRsrcDataFormat();
1889
1890       BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32), DWord1)
1891               .addImm(0);
1892       BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32), DWord2)
1893               .addImm(RsrcDataFormat & 0xFFFFFFFF);
1894       BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::S_MOV_B32), DWord3)
1895               .addImm(RsrcDataFormat >> 32);
1896       BuildMI(*MBB, MI, MI->getDebugLoc(), get(AMDGPU::REG_SEQUENCE), SRsrc)
1897               .addReg(DWord0)
1898               .addImm(AMDGPU::sub0)
1899               .addReg(DWord1)
1900               .addImm(AMDGPU::sub1)
1901               .addReg(DWord2)
1902               .addImm(AMDGPU::sub2)
1903               .addReg(DWord3)
1904               .addImm(AMDGPU::sub3);
1905       MI->setDesc(get(NewOpcode));
1906       if (MI->getOperand(2).isReg()) {
1907         MI->getOperand(2).setReg(MI->getOperand(1).getReg());
1908       } else {
1909         MI->getOperand(2).ChangeToRegister(MI->getOperand(1).getReg(), false);
1910       }
1911       MI->getOperand(1).setReg(SRsrc);
1912       MI->addOperand(*MBB->getParent(), MachineOperand::CreateImm(ImmOffset));
1913
1914       const TargetRegisterClass *NewDstRC =
1915           RI.getRegClass(get(NewOpcode).OpInfo[0].RegClass);
1916
1917       unsigned DstReg = MI->getOperand(0).getReg();
1918       unsigned NewDstReg = MRI.createVirtualRegister(NewDstRC);
1919       MRI.replaceRegWith(DstReg, NewDstReg);
1920       break;
1921     }
1922     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX8_IMM:
1923     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX8_SGPR: {
1924       MachineInstr *Lo, *Hi;
1925       splitSMRD(MI, &AMDGPU::SReg_128RegClass, AMDGPU::S_LOAD_DWORDX4_IMM,
1926                 AMDGPU::S_LOAD_DWORDX4_SGPR, Lo, Hi);
1927       MI->eraseFromParent();
1928       moveSMRDToVALU(Lo, MRI);
1929       moveSMRDToVALU(Hi, MRI);
1930       break;
1931     }
1932
1933     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX16_IMM:
1934     case AMDGPU::S_LOAD_DWORDX16_SGPR: {
1935       MachineInstr *Lo, *Hi;
1936       splitSMRD(MI, &AMDGPU::SReg_256RegClass, AMDGPU::S_LOAD_DWORDX8_IMM,
1937                 AMDGPU::S_LOAD_DWORDX8_SGPR, Lo, Hi);
1938       MI->eraseFromParent();
1939       moveSMRDToVALU(Lo, MRI);
1940       moveSMRDToVALU(Hi, MRI);
1941       break;
1942     }
1943   }
1944 }
1945
1946 void SIInstrInfo::moveToVALU(MachineInstr &TopInst) const {
1947   SmallVector<MachineInstr *, 128> Worklist;
1948   Worklist.push_back(&TopInst);
1949
1950   while (!Worklist.empty()) {
1951     MachineInstr *Inst = Worklist.pop_back_val();
1952     MachineBasicBlock *MBB = Inst->getParent();
1953     MachineRegisterInfo &MRI = MBB->getParent()->getRegInfo();
1954
1955     unsigned Opcode = Inst->getOpcode();
1956     unsigned NewOpcode = getVALUOp(*Inst);
1957
1958     // Handle some special cases
1959     switch (Opcode) {
1960     default:
1961       if (isSMRD(Inst->getOpcode())) {
1962         moveSMRDToVALU(Inst, MRI);
1963       }
1964       break;
1965     case AMDGPU::S_MOV_B64: {
1966       DebugLoc DL = Inst->getDebugLoc();
1967
1968       // If the source operand is a register we can replace this with a
1969       // copy.
1970       if (Inst->getOperand(1).isReg()) {
1971         MachineInstr *Copy = BuildMI(*MBB, Inst, DL, get(TargetOpcode::COPY))
1972           .addOperand(Inst->getOperand(0))
1973           .addOperand(Inst->getOperand(1));
1974         Worklist.push_back(Copy);
1975       } else {
1976         // Otherwise, we need to split this into two movs, because there is
1977         // no 64-bit VALU move instruction.
1978         unsigned Reg = Inst->getOperand(0).getReg();
1979         unsigned Dst = split64BitImm(Worklist,
1980                                      Inst,
1981                                      MRI,
1982                                      MRI.getRegClass(Reg),
1983                                      Inst->getOperand(1));
1984         MRI.replaceRegWith(Reg, Dst);
1985       }
1986       Inst->eraseFromParent();
1987       continue;
1988     }
1989     case AMDGPU::S_AND_B64:
1990       splitScalar64BitBinaryOp(Worklist, Inst, AMDGPU::S_AND_B32);
1991       Inst->eraseFromParent();
1992       continue;
1993
1994     case AMDGPU::S_OR_B64:
1995       splitScalar64BitBinaryOp(Worklist, Inst, AMDGPU::S_OR_B32);
1996       Inst->eraseFromParent();
1997       continue;
1998
1999     case AMDGPU::S_XOR_B64:
2000       splitScalar64BitBinaryOp(Worklist, Inst, AMDGPU::S_XOR_B32);
2001       Inst->eraseFromParent();
2002       continue;
2003
2004     case AMDGPU::S_NOT_B64:
2005       splitScalar64BitUnaryOp(Worklist, Inst, AMDGPU::S_NOT_B32);
2006       Inst->eraseFromParent();
2007       continue;
2008
2009     case AMDGPU::S_BCNT1_I32_B64:
2010       splitScalar64BitBCNT(Worklist, Inst);
2011       Inst->eraseFromParent();
2012       continue;
2013
2014     case AMDGPU::S_BFE_I64: {
2015       splitScalar64BitBFE(Worklist, Inst);
2016       Inst->eraseFromParent();
2017       continue;
2018     }
2019
2020     case AMDGPU::S_LSHL_B32:
2021       if (ST.getGeneration() >= AMDGPUSubtarget::VOLCANIC_ISLANDS) {
2022         NewOpcode = AMDGPU::V_LSHLREV_B32_e64;
2023         swapOperands(Inst);
2024       }
2025       break;
2026     case AMDGPU::S_ASHR_I32:
2027       if (ST.getGeneration() >= AMDGPUSubtarget::VOLCANIC_ISLANDS) {
2028         NewOpcode = AMDGPU::V_ASHRREV_I32_e64;
2029         swapOperands(Inst);
2030       }
2031       break;
2032     case AMDGPU::S_LSHR_B32:
2033       if (ST.getGeneration() >= AMDGPUSubtarget::VOLCANIC_ISLANDS) {
2034         NewOpcode = AMDGPU::V_LSHRREV_B32_e64;
2035         swapOperands(Inst);
2036       }
2037       break;
2038
2039     case AMDGPU::S_BFE_U64:
2040     case AMDGPU::S_BFM_B64:
2041       llvm_unreachable("Moving this op to VALU not implemented");
2042     }
2043
2044     if (NewOpcode == AMDGPU::INSTRUCTION_LIST_END) {
2045       // We cannot move this instruction to the VALU, so we should try to
2046       // legalize its operands instead.
2047       legalizeOperands(Inst);
2048       continue;
2049     }
2050
2051     // Use the new VALU Opcode.
2052     const MCInstrDesc &NewDesc = get(NewOpcode);
2053     Inst->setDesc(NewDesc);
2054
2055     // Remove any references to SCC. Vector instructions can't read from it, and
2056     // We're just about to add the implicit use / defs of VCC, and we don't want
2057     // both.
2058     for (unsigned i = Inst->getNumOperands() - 1; i > 0; --i) {
2059       MachineOperand &Op = Inst->getOperand(i);
2060       if (Op.isReg() && Op.getReg() == AMDGPU::SCC)
2061         Inst->RemoveOperand(i);
2062     }
2063
2064     if (Opcode == AMDGPU::S_SEXT_I32_I8 || Opcode == AMDGPU::S_SEXT_I32_I16) {
2065       // We are converting these to a BFE, so we need to add the missing
2066       // operands for the size and offset.
2067       unsigned Size = (Opcode == AMDGPU::S_SEXT_I32_I8) ? 8 : 16;
2068       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateImm(0));
2069       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateImm(Size));
2070
2071     } else if (Opcode == AMDGPU::S_BCNT1_I32_B32) {
2072       // The VALU version adds the second operand to the result, so insert an
2073       // extra 0 operand.
2074       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateImm(0));
2075     }
2076
2077     addDescImplicitUseDef(NewDesc, Inst);
2078
2079     if (Opcode == AMDGPU::S_BFE_I32 || Opcode == AMDGPU::S_BFE_U32) {
2080       const MachineOperand &OffsetWidthOp = Inst->getOperand(2);
2081       // If we need to move this to VGPRs, we need to unpack the second operand
2082       // back into the 2 separate ones for bit offset and width.
2083       assert(OffsetWidthOp.isImm() &&
2084              "Scalar BFE is only implemented for constant width and offset");
2085       uint32_t Imm = OffsetWidthOp.getImm();
2086
2087       uint32_t Offset = Imm & 0x3f; // Extract bits [5:0].
2088       uint32_t BitWidth = (Imm & 0x7f0000) >> 16; // Extract bits [22:16].
2089       Inst->RemoveOperand(2); // Remove old immediate.
2090       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateImm(Offset));
2091       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateImm(BitWidth));
2092     }
2093
2094     // Update the destination register class.
2095
2096     const TargetRegisterClass *NewDstRC = getOpRegClass(*Inst, 0);
2097
2098     switch (Opcode) {
2099       // For target instructions, getOpRegClass just returns the virtual
2100       // register class associated with the operand, so we need to find an
2101       // equivalent VGPR register class in order to move the instruction to the
2102       // VALU.
2103     case AMDGPU::COPY:
2104     case AMDGPU::PHI:
2105     case AMDGPU::REG_SEQUENCE:
2106     case AMDGPU::INSERT_SUBREG:
2107       if (RI.hasVGPRs(NewDstRC))
2108         continue;
2109       NewDstRC = RI.getEquivalentVGPRClass(NewDstRC);
2110       if (!NewDstRC)
2111         continue;
2112       break;
2113     default:
2114       break;
2115     }
2116
2117     unsigned DstReg = Inst->getOperand(0).getReg();
2118     unsigned NewDstReg = MRI.createVirtualRegister(NewDstRC);
2119     MRI.replaceRegWith(DstReg, NewDstReg);
2120
2121     // Legalize the operands
2122     legalizeOperands(Inst);
2123
2124     for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI.use_begin(NewDstReg),
2125            E = MRI.use_end(); I != E; ++I) {
2126       MachineInstr &UseMI = *I->getParent();
2127       if (!canReadVGPR(UseMI, I.getOperandNo())) {
2128         Worklist.push_back(&UseMI);
2129       }
2130     }
2131   }
2132 }
2133
2134 //===----------------------------------------------------------------------===//
2135 // Indirect addressing callbacks
2136 //===----------------------------------------------------------------------===//
2137
2138 unsigned SIInstrInfo::calculateIndirectAddress(unsigned RegIndex,
2139                                                  unsigned Channel) const {
2140   assert(Channel == 0);
2141   return RegIndex;
2142 }
2143
2144 const TargetRegisterClass *SIInstrInfo::getIndirectAddrRegClass() const {
2145   return &AMDGPU::VReg_32RegClass;
2146 }
2147
2148 void SIInstrInfo::splitScalar64BitUnaryOp(
2149   SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Worklist,
2150   MachineInstr *Inst,
2151   unsigned Opcode) const {
2152   MachineBasicBlock &MBB = *Inst->getParent();
2153   MachineRegisterInfo &MRI = MBB.getParent()->getRegInfo();
2154
2155   MachineOperand &Dest = Inst->getOperand(0);
2156   MachineOperand &Src0 = Inst->getOperand(1);
2157   DebugLoc DL = Inst->getDebugLoc();
2158
2159   MachineBasicBlock::iterator MII = Inst;
2160
2161   const MCInstrDesc &InstDesc = get(Opcode);
2162   const TargetRegisterClass *Src0RC = Src0.isReg() ?
2163     MRI.getRegClass(Src0.getReg()) :
2164     &AMDGPU::SGPR_32RegClass;
2165
2166   const TargetRegisterClass *Src0SubRC = RI.getSubRegClass(Src0RC, AMDGPU::sub0);
2167
2168   MachineOperand SrcReg0Sub0 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src0, Src0RC,
2169                                                        AMDGPU::sub0, Src0SubRC);
2170
2171   const TargetRegisterClass *DestRC = MRI.getRegClass(Dest.getReg());
2172   const TargetRegisterClass *DestSubRC = RI.getSubRegClass(DestRC, AMDGPU::sub0);
2173
2174   unsigned DestSub0 = MRI.createVirtualRegister(DestRC);
2175   MachineInstr *LoHalf = BuildMI(MBB, MII, DL, InstDesc, DestSub0)
2176     .addOperand(SrcReg0Sub0);
2177
2178   MachineOperand SrcReg0Sub1 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src0, Src0RC,
2179                                                        AMDGPU::sub1, Src0SubRC);
2180
2181   unsigned DestSub1 = MRI.createVirtualRegister(DestSubRC);
2182   MachineInstr *HiHalf = BuildMI(MBB, MII, DL, InstDesc, DestSub1)
2183     .addOperand(SrcReg0Sub1);
2184
2185   unsigned FullDestReg = MRI.createVirtualRegister(DestRC);
2186   BuildMI(MBB, MII, DL, get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), FullDestReg)
2187     .addReg(DestSub0)
2188     .addImm(AMDGPU::sub0)
2189     .addReg(DestSub1)
2190     .addImm(AMDGPU::sub1);
2191
2192   MRI.replaceRegWith(Dest.getReg(), FullDestReg);
2193
2194   // Try to legalize the operands in case we need to swap the order to keep it
2195   // valid.
2196   Worklist.push_back(LoHalf);
2197   Worklist.push_back(HiHalf);
2198 }
2199
2200 void SIInstrInfo::splitScalar64BitBinaryOp(
2201   SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Worklist,
2202   MachineInstr *Inst,
2203   unsigned Opcode) const {
2204   MachineBasicBlock &MBB = *Inst->getParent();
2205   MachineRegisterInfo &MRI = MBB.getParent()->getRegInfo();
2206
2207   MachineOperand &Dest = Inst->getOperand(0);
2208   MachineOperand &Src0 = Inst->getOperand(1);
2209   MachineOperand &Src1 = Inst->getOperand(2);
2210   DebugLoc DL = Inst->getDebugLoc();
2211
2212   MachineBasicBlock::iterator MII = Inst;
2213
2214   const MCInstrDesc &InstDesc = get(Opcode);
2215   const TargetRegisterClass *Src0RC = Src0.isReg() ?
2216     MRI.getRegClass(Src0.getReg()) :
2217     &AMDGPU::SGPR_32RegClass;
2218
2219   const TargetRegisterClass *Src0SubRC = RI.getSubRegClass(Src0RC, AMDGPU::sub0);
2220   const TargetRegisterClass *Src1RC = Src1.isReg() ?
2221     MRI.getRegClass(Src1.getReg()) :
2222     &AMDGPU::SGPR_32RegClass;
2223
2224   const TargetRegisterClass *Src1SubRC = RI.getSubRegClass(Src1RC, AMDGPU::sub0);
2225
2226   MachineOperand SrcReg0Sub0 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src0, Src0RC,
2227                                                        AMDGPU::sub0, Src0SubRC);
2228   MachineOperand SrcReg1Sub0 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src1, Src1RC,
2229                                                        AMDGPU::sub0, Src1SubRC);
2230
2231   const TargetRegisterClass *DestRC = MRI.getRegClass(Dest.getReg());
2232   const TargetRegisterClass *DestSubRC = RI.getSubRegClass(DestRC, AMDGPU::sub0);
2233
2234   unsigned DestSub0 = MRI.createVirtualRegister(DestRC);
2235   MachineInstr *LoHalf = BuildMI(MBB, MII, DL, InstDesc, DestSub0)
2236     .addOperand(SrcReg0Sub0)
2237     .addOperand(SrcReg1Sub0);
2238
2239   MachineOperand SrcReg0Sub1 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src0, Src0RC,
2240                                                        AMDGPU::sub1, Src0SubRC);
2241   MachineOperand SrcReg1Sub1 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src1, Src1RC,
2242                                                        AMDGPU::sub1, Src1SubRC);
2243
2244   unsigned DestSub1 = MRI.createVirtualRegister(DestSubRC);
2245   MachineInstr *HiHalf = BuildMI(MBB, MII, DL, InstDesc, DestSub1)
2246     .addOperand(SrcReg0Sub1)
2247     .addOperand(SrcReg1Sub1);
2248
2249   unsigned FullDestReg = MRI.createVirtualRegister(DestRC);
2250   BuildMI(MBB, MII, DL, get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), FullDestReg)
2251     .addReg(DestSub0)
2252     .addImm(AMDGPU::sub0)
2253     .addReg(DestSub1)
2254     .addImm(AMDGPU::sub1);
2255
2256   MRI.replaceRegWith(Dest.getReg(), FullDestReg);
2257
2258   // Try to legalize the operands in case we need to swap the order to keep it
2259   // valid.
2260   Worklist.push_back(LoHalf);
2261   Worklist.push_back(HiHalf);
2262 }
2263
2264 void SIInstrInfo::splitScalar64BitBCNT(SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Worklist,
2265                                        MachineInstr *Inst) const {
2266   MachineBasicBlock &MBB = *Inst->getParent();
2267   MachineRegisterInfo &MRI = MBB.getParent()->getRegInfo();
2268
2269   MachineBasicBlock::iterator MII = Inst;
2270   DebugLoc DL = Inst->getDebugLoc();
2271
2272   MachineOperand &Dest = Inst->getOperand(0);
2273   MachineOperand &Src = Inst->getOperand(1);
2274
2275   const MCInstrDesc &InstDesc = get(AMDGPU::V_BCNT_U32_B32_e32);
2276   const TargetRegisterClass *SrcRC = Src.isReg() ?
2277     MRI.getRegClass(Src.getReg()) :
2278     &AMDGPU::SGPR_32RegClass;
2279
2280   unsigned MidReg = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass);
2281   unsigned ResultReg = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass);
2282
2283   const TargetRegisterClass *SrcSubRC = RI.getSubRegClass(SrcRC, AMDGPU::sub0);
2284
2285   MachineOperand SrcRegSub0 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src, SrcRC,
2286                                                       AMDGPU::sub0, SrcSubRC);
2287   MachineOperand SrcRegSub1 = buildExtractSubRegOrImm(MII, MRI, Src, SrcRC,
2288                                                       AMDGPU::sub1, SrcSubRC);
2289
2290   MachineInstr *First = BuildMI(MBB, MII, DL, InstDesc, MidReg)
2291     .addOperand(SrcRegSub0)
2292     .addImm(0);
2293
2294   MachineInstr *Second = BuildMI(MBB, MII, DL, InstDesc, ResultReg)
2295     .addOperand(SrcRegSub1)
2296     .addReg(MidReg);
2297
2298   MRI.replaceRegWith(Dest.getReg(), ResultReg);
2299
2300   Worklist.push_back(First);
2301   Worklist.push_back(Second);
2302 }
2303
2304 void SIInstrInfo::splitScalar64BitBFE(SmallVectorImpl<MachineInstr *> &Worklist,
2305                                       MachineInstr *Inst) const {
2306   MachineBasicBlock &MBB = *Inst->getParent();
2307   MachineRegisterInfo &MRI = MBB.getParent()->getRegInfo();
2308   MachineBasicBlock::iterator MII = Inst;
2309   DebugLoc DL = Inst->getDebugLoc();
2310
2311   MachineOperand &Dest = Inst->getOperand(0);
2312   uint32_t Imm = Inst->getOperand(2).getImm();
2313   uint32_t Offset = Imm & 0x3f; // Extract bits [5:0].
2314   uint32_t BitWidth = (Imm & 0x7f0000) >> 16; // Extract bits [22:16].
2315
2316   (void) Offset;
2317
2318   // Only sext_inreg cases handled.
2319   assert(Inst->getOpcode() == AMDGPU::S_BFE_I64 &&
2320          BitWidth <= 32 &&
2321          Offset == 0 &&
2322          "Not implemented");
2323
2324   if (BitWidth < 32) {
2325     unsigned MidRegLo = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass);
2326     unsigned MidRegHi = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass);
2327     unsigned ResultReg = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VReg_64RegClass);
2328
2329     BuildMI(MBB, MII, DL, get(AMDGPU::V_BFE_I32), MidRegLo)
2330       .addReg(Inst->getOperand(1).getReg(), 0, AMDGPU::sub0)
2331       .addImm(0)
2332       .addImm(BitWidth);
2333
2334     BuildMI(MBB, MII, DL, get(AMDGPU::V_ASHRREV_I32_e32), MidRegHi)
2335       .addImm(31)
2336       .addReg(MidRegLo);
2337
2338     BuildMI(MBB, MII, DL, get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), ResultReg)
2339       .addReg(MidRegLo)
2340       .addImm(AMDGPU::sub0)
2341       .addReg(MidRegHi)
2342       .addImm(AMDGPU::sub1);
2343
2344     MRI.replaceRegWith(Dest.getReg(), ResultReg);
2345     return;
2346   }
2347
2348   MachineOperand &Src = Inst->getOperand(1);
2349   unsigned TmpReg = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VGPR_32RegClass);
2350   unsigned ResultReg = MRI.createVirtualRegister(&AMDGPU::VReg_64RegClass);
2351
2352   BuildMI(MBB, MII, DL, get(AMDGPU::V_ASHRREV_I32_e64), TmpReg)
2353     .addImm(31)
2354     .addReg(Src.getReg(), 0, AMDGPU::sub0);
2355
2356   BuildMI(MBB, MII, DL, get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), ResultReg)
2357     .addReg(Src.getReg(), 0, AMDGPU::sub0)
2358     .addImm(AMDGPU::sub0)
2359     .addReg(TmpReg)
2360     .addImm(AMDGPU::sub1);
2361
2362   MRI.replaceRegWith(Dest.getReg(), ResultReg);
2363 }
2364
2365 void SIInstrInfo::addDescImplicitUseDef(const MCInstrDesc &NewDesc,
2366                                         MachineInstr *Inst) const {
2367   // Add the implict and explicit register definitions.
2368   if (NewDesc.ImplicitUses) {
2369     for (unsigned i = 0; NewDesc.ImplicitUses[i]; ++i) {
2370       unsigned Reg = NewDesc.ImplicitUses[i];
2371       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg, false, true));
2372     }
2373   }
2374
2375   if (NewDesc.ImplicitDefs) {
2376     for (unsigned i = 0; NewDesc.ImplicitDefs[i]; ++i) {
2377       unsigned Reg = NewDesc.ImplicitDefs[i];
2378       Inst->addOperand(MachineOperand::CreateReg(Reg, true, true));
2379     }
2380   }
2381 }
2382
2383 unsigned SIInstrInfo::findUsedSGPR(const MachineInstr *MI,
2384                                    int OpIndices[3]) const {
2385   const MCInstrDesc &Desc = get(MI->getOpcode());
2386
2387   // Find the one SGPR operand we are allowed to use.
2388   unsigned SGPRReg = AMDGPU::NoRegister;
2389
2390   // First we need to consider the instruction's operand requirements before
2391   // legalizing. Some operands are required to be SGPRs, such as implicit uses
2392   // of VCC, but we are still bound by the constant bus requirement to only use
2393   // one.
2394   //
2395   // If the operand's class is an SGPR, we can never move it.
2396
2397   for (const MachineOperand &MO : MI->implicit_operands()) {
2398     // We only care about reads.
2399     if (MO.isDef())
2400       continue;
2401
2402     if (MO.getReg() == AMDGPU::VCC)
2403       return AMDGPU::VCC;
2404
2405     if (MO.getReg() == AMDGPU::FLAT_SCR)
2406       return AMDGPU::FLAT_SCR;
2407   }
2408
2409   unsigned UsedSGPRs[3] = { AMDGPU::NoRegister };
2410   const MachineRegisterInfo &MRI = MI->getParent()->getParent()->getRegInfo();
2411
2412   for (unsigned i = 0; i < 3; ++i) {
2413     int Idx = OpIndices[i];
2414     if (Idx == -1)
2415       break;
2416
2417     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(Idx);
2418     if (RI.isSGPRClassID(Desc.OpInfo[Idx].RegClass))
2419       SGPRReg = MO.getReg();
2420
2421     if (MO.isReg() && RI.isSGPRClass(MRI.getRegClass(MO.getReg())))
2422       UsedSGPRs[i] = MO.getReg();
2423   }
2424
2425   if (SGPRReg != AMDGPU::NoRegister)
2426     return SGPRReg;
2427
2428   // We don't have a required SGPR operand, so we have a bit more freedom in
2429   // selecting operands to move.
2430
2431   // Try to select the most used SGPR. If an SGPR is equal to one of the
2432   // others, we choose that.
2433   //
2434   // e.g.
2435   // V_FMA_F32 v0, s0, s0, s0 -> No moves
2436   // V_FMA_F32 v0, s0, s1, s0 -> Move s1
2437
2438   if (UsedSGPRs[0] != AMDGPU::NoRegister) {
2439     if (UsedSGPRs[0] == UsedSGPRs[1] || UsedSGPRs[0] == UsedSGPRs[2])
2440       SGPRReg = UsedSGPRs[0];
2441   }
2442
2443   if (SGPRReg == AMDGPU::NoRegister && UsedSGPRs[1] != AMDGPU::NoRegister) {
2444     if (UsedSGPRs[1] == UsedSGPRs[2])
2445       SGPRReg = UsedSGPRs[1];
2446   }
2447
2448   return SGPRReg;
2449 }
2450
2451 MachineInstrBuilder SIInstrInfo::buildIndirectWrite(
2452                                    MachineBasicBlock *MBB,
2453                                    MachineBasicBlock::iterator I,
2454                                    unsigned ValueReg,
2455                                    unsigned Address, unsigned OffsetReg) const {
2456   const DebugLoc &DL = MBB->findDebugLoc(I);
2457   unsigned IndirectBaseReg = AMDGPU::VReg_32RegClass.getRegister(
2458                                       getIndirectIndexBegin(*MBB->getParent()));
2459
2460   return BuildMI(*MBB, I, DL, get(AMDGPU::SI_INDIRECT_DST_V1))
2461           .addReg(IndirectBaseReg, RegState::Define)
2462           .addOperand(I->getOperand(0))
2463           .addReg(IndirectBaseReg)
2464           .addReg(OffsetReg)
2465           .addImm(0)
2466           .addReg(ValueReg);
2467 }
2468
2469 MachineInstrBuilder SIInstrInfo::buildIndirectRead(
2470                                    MachineBasicBlock *MBB,
2471                                    MachineBasicBlock::iterator I,
2472                                    unsigned ValueReg,
2473                                    unsigned Address, unsigned OffsetReg) const {
2474   const DebugLoc &DL = MBB->findDebugLoc(I);
2475   unsigned IndirectBaseReg = AMDGPU::VReg_32RegClass.getRegister(
2476                                       getIndirectIndexBegin(*MBB->getParent()));
2477
2478   return BuildMI(*MBB, I, DL, get(AMDGPU::SI_INDIRECT_SRC))
2479           .addOperand(I->getOperand(0))
2480           .addOperand(I->getOperand(1))
2481           .addReg(IndirectBaseReg)
2482           .addReg(OffsetReg)
2483           .addImm(0);
2484
2485 }
2486
2487 void SIInstrInfo::reserveIndirectRegisters(BitVector &Reserved,
2488                                             const MachineFunction &MF) const {
2489   int End = getIndirectIndexEnd(MF);
2490   int Begin = getIndirectIndexBegin(MF);
2491
2492   if (End == -1)
2493     return;
2494
2495
2496   for (int Index = Begin; Index <= End; ++Index)
2497     Reserved.set(AMDGPU::VReg_32RegClass.getRegister(Index));
2498
2499   for (int Index = std::max(0, Begin - 1); Index <= End; ++Index)
2500     Reserved.set(AMDGPU::VReg_64RegClass.getRegister(Index));
2501
2502   for (int Index = std::max(0, Begin - 2); Index <= End; ++Index)
2503     Reserved.set(AMDGPU::VReg_96RegClass.getRegister(Index));
2504
2505   for (int Index = std::max(0, Begin - 3); Index <= End; ++Index)
2506     Reserved.set(AMDGPU::VReg_128RegClass.getRegister(Index));
2507
2508   for (int Index = std::max(0, Begin - 7); Index <= End; ++Index)
2509     Reserved.set(AMDGPU::VReg_256RegClass.getRegister(Index));
2510
2511   for (int Index = std::max(0, Begin - 15); Index <= End; ++Index)
2512     Reserved.set(AMDGPU::VReg_512RegClass.getRegister(Index));
2513 }
2514
2515 MachineOperand *SIInstrInfo::getNamedOperand(MachineInstr &MI,
2516                                              unsigned OperandName) const {
2517   int Idx = AMDGPU::getNamedOperandIdx(MI.getOpcode(), OperandName);
2518   if (Idx == -1)
2519     return nullptr;
2520
2521   return &MI.getOperand(Idx);
2522 }
2523
2524 uint64_t SIInstrInfo::getDefaultRsrcDataFormat() const {
2525   uint64_t RsrcDataFormat = AMDGPU::RSRC_DATA_FORMAT;
2526   if (ST.isAmdHsaOS())
2527     RsrcDataFormat |= (1ULL << 56);
2528
2529   return RsrcDataFormat;
2530 }