lib/Target/R600/SIShrinkInstructions.cpp

   1 //===-- SIShrinkInstructions.cpp - Shrink Instructions --------------------===//
   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 /// The pass tries to use the 32-bit encoding for instructions when possible.
   9 //===----------------------------------------------------------------------===//
  10 //
  11
  12 #include "AMDGPU.h"
  13 #include "AMDGPUMCInstLower.h"
  14 #include "AMDGPUSubtarget.h"
  15 #include "SIInstrInfo.h"
  16 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  20 #include "llvm/IR/Constants.h"
  21 #include "llvm/IR/LLVMContext.h"
  22 #include "llvm/IR/Function.h"
  23 #include "llvm/Support/Debug.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  25
  26 #define DEBUG_TYPE "si-shrink-instructions"
  27
  28 STATISTIC(NumInstructionsShrunk,
  29           "Number of 64-bit instruction reduced to 32-bit.");
  30 STATISTIC(NumLiteralConstantsFolded,
  31           "Number of literal constants folded into 32-bit instructions.");
  32
  33 namespace llvm {
  34   void initializeSIShrinkInstructionsPass(PassRegistry&);
  35 }
  36
  37 using namespace llvm;
  38
  39 namespace {
  40
  41 class SIShrinkInstructions : public MachineFunctionPass {
  42 public:
  43   static char ID;
  44
  45 public:
  46   SIShrinkInstructions() : MachineFunctionPass(ID) {
  47   }
  48
  49   bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
  50
  51   const char *getPassName() const override {
  52     return "SI Shrink Instructions";
  53   }
  54
  55   void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
  56     AU.setPreservesCFG();
  57     MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
  58   }
  59 };
  60
  61 } // End anonymous namespace.
  62
  63 INITIALIZE_PASS_BEGIN(SIShrinkInstructions, DEBUG_TYPE,
  64                       "SI Lower il Copies", false, false)
  65 INITIALIZE_PASS_END(SIShrinkInstructions, DEBUG_TYPE,
  66                     "SI Lower il Copies", false, false)
  67
  68 char SIShrinkInstructions::ID = 0;
  69
  70 FunctionPass *llvm::createSIShrinkInstructionsPass() {
  71   return new SIShrinkInstructions();
  72 }
  73
  74 static bool isVGPR(const MachineOperand *MO, const SIRegisterInfo &TRI,
  75                    const MachineRegisterInfo &MRI) {
  76   if (!MO->isReg())
  77     return false;
  78
  79   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO->getReg()))
  80     return TRI.hasVGPRs(MRI.getRegClass(MO->getReg()));
  81
  82   return TRI.hasVGPRs(TRI.getPhysRegClass(MO->getReg()));
  83 }
  84
  85 static bool canShrink(MachineInstr &MI, const SIInstrInfo *TII,
  86                       const SIRegisterInfo &TRI,
  87                       const MachineRegisterInfo &MRI) {
  88
  89   const MachineOperand *Src2 = TII->getNamedOperand(MI, AMDGPU::OpName::src2);
  90   // Can't shrink instruction with three operands.
  91   if (Src2)
  92     return false;
  93
  94   const MachineOperand *Src1 = TII->getNamedOperand(MI, AMDGPU::OpName::src1);
  95   const MachineOperand *Src1Mod =
  96       TII->getNamedOperand(MI, AMDGPU::OpName::src1_modifiers);
  97
  98   if (Src1 && (!isVGPR(Src1, TRI, MRI) || (Src1Mod && Src1Mod->getImm() != 0)))
  99     return false;
 100
 101   // We don't need to check src0, all input types are legal, so just make sure
 102   // src0 isn't using any modifiers.
 103   if (TII->hasModifiersSet(MI, AMDGPU::OpName::src0_modifiers))
 104     return false;
 105
 106   // Check output modifiers
 107   if (TII->hasModifiersSet(MI, AMDGPU::OpName::omod))
 108     return false;
 109
 110   if (TII->hasModifiersSet(MI, AMDGPU::OpName::clamp))
 111     return false;
 112
 113   return true;
 114 }
 115
 116 /// \brief This function checks \p MI for operands defined by a move immediate
 117 /// instruction and then folds the literal constant into the instruction if it
 118 /// can.  This function assumes that \p MI is a VOP1, VOP2, or VOPC instruction
 119 /// and will only fold literal constants if we are still in SSA.
 120 static void foldImmediates(MachineInstr &MI, const SIInstrInfo *TII,
 121                            MachineRegisterInfo &MRI, bool TryToCommute = true) {
 122
 123   if (!MRI.isSSA())
 124     return;
 125
 126   assert(TII->isVOP1(MI.getOpcode()) || TII->isVOP2(MI.getOpcode()) ||
 127          TII->isVOPC(MI.getOpcode()));
 128
 129   const SIRegisterInfo &TRI = TII->getRegisterInfo();
 130   MachineOperand *Src0 = TII->getNamedOperand(MI, AMDGPU::OpName::src0);
 131
 132   // Only one literal constant is allowed per instruction, so if src0 is a
 133   // literal constant then we can't do any folding.
 134   if (Src0->isImm() && TII->isLiteralConstant(*Src0))
 135     return;
 136
 137
 138   // Literal constants and SGPRs can only be used in Src0, so if Src0 is an
 139   // SGPR, we cannot commute the instruction, so we can't fold any literal
 140   // constants.
 141   if (Src0->isReg() && !isVGPR(Src0, TRI, MRI))
 142     return;
 143
 144   // Try to fold Src0
 145   if (Src0->isReg()) {
 146     unsigned Reg = Src0->getReg();
 147     MachineInstr *Def = MRI.getUniqueVRegDef(Reg);
 148     if (Def && Def->isMoveImmediate()) {
 149       MachineOperand &MovSrc = Def->getOperand(1);
 150       bool ConstantFolded = false;
 151
 152       if (MovSrc.isImm() && isUInt<32>(MovSrc.getImm())) {
 153         Src0->ChangeToImmediate(MovSrc.getImm());
 154         ConstantFolded = true;
 155       }
 156       if (ConstantFolded) {
 157         if (MRI.use_empty(Reg))
 158           Def->eraseFromParent();
 159         ++NumLiteralConstantsFolded;
 160         return;
 161       }
 162     }
 163   }
 164
 165   // We have failed to fold src0, so commute the instruction and try again.
 166   if (TryToCommute && MI.isCommutable() && TII->commuteInstruction(&MI))
 167     foldImmediates(MI, TII, MRI, false);
 168
 169 }
 170
 171 bool SIShrinkInstructions::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 172   MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
 173   const SIInstrInfo *TII =
 174       static_cast<const SIInstrInfo *>(MF.getSubtarget().getInstrInfo());
 175   const SIRegisterInfo &TRI = TII->getRegisterInfo();
 176   std::vector<unsigned> I1Defs;
 177
 178   for (MachineFunction::iterator BI = MF.begin(), BE = MF.end();
 179                                                   BI != BE; ++BI) {
 180
 181     MachineBasicBlock &MBB = *BI;
 182     MachineBasicBlock::iterator I, Next;
 183     for (I = MBB.begin(); I != MBB.end(); I = Next) {
 184       Next = std::next(I);
 185       MachineInstr &MI = *I;
 186
 187       // Try to use S_MOVK_I32, which will save 4 bytes for small immediates.
 188       if (MI.getOpcode() == AMDGPU::S_MOV_B32) {
 189         const MachineOperand &Src = MI.getOperand(1);
 190
 191         if (Src.isImm()) {
 192           if (isInt<16>(Src.getImm()) && !TII->isInlineConstant(Src))
 193             MI.setDesc(TII->get(AMDGPU::S_MOVK_I32));
 194         }
 195
 196         continue;
 197       }
 198
 199       if (!TII->hasVALU32BitEncoding(MI.getOpcode()))
 200         continue;
 201
 202       if (!canShrink(MI, TII, TRI, MRI)) {
 203         // Try commuting the instruction and see if that enables us to shrink
 204         // it.
 205         if (!MI.isCommutable() || !TII->commuteInstruction(&MI) ||
 206             !canShrink(MI, TII, TRI, MRI))
 207           continue;
 208       }
 209
 210       // getVOPe32 could be -1 here if we started with an instruction that had
 211       // a 32-bit encoding and then commuted it to an instruction that did not.
 212       if (!TII->hasVALU32BitEncoding(MI.getOpcode()))
 213         continue;
 214
 215       int Op32 = AMDGPU::getVOPe32(MI.getOpcode());
 216
 217       if (TII->isVOPC(Op32)) {
 218         unsigned DstReg = MI.getOperand(0).getReg();
 219         if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(DstReg)) {
 220           // VOPC instructions can only write to the VCC register.  We can't
 221           // force them to use VCC here, because the register allocator has
 222           // trouble with sequences like this, which cause the allocator to run
 223           // out of registers if vreg0 and vreg1 belong to the VCCReg register
 224           // class:
 225           // vreg0 = VOPC;
 226           // vreg1 = VOPC;
 227           // S_AND_B64 vreg0, vreg1
 228           //
 229           // So, instead of forcing the instruction to write to VCC, we provide
 230           // a hint to the register allocator to use VCC and then we we will run
 231           // this pass again after RA and shrink it if it outputs to VCC.
 232           MRI.setRegAllocationHint(MI.getOperand(0).getReg(), 0, AMDGPU::VCC);
 233           continue;
 234         }
 235         if (DstReg != AMDGPU::VCC)
 236           continue;
 237       }
 238
 239       // We can shrink this instruction
 240       DEBUG(dbgs() << "Shrinking "; MI.dump(); dbgs() << '\n';);
 241
 242       MachineInstrBuilder Inst32 =
 243           BuildMI(MBB, I, MI.getDebugLoc(), TII->get(Op32));
 244
 245       // dst
 246       Inst32.addOperand(MI.getOperand(0));
 247
 248       Inst32.addOperand(*TII->getNamedOperand(MI, AMDGPU::OpName::src0));
 249
 250       const MachineOperand *Src1 =
 251           TII->getNamedOperand(MI, AMDGPU::OpName::src1);
 252       if (Src1)
 253         Inst32.addOperand(*Src1);
 254
 255       ++NumInstructionsShrunk;
 256       MI.eraseFromParent();
 257
 258       foldImmediates(*Inst32, TII, MRI);
 259       DEBUG(dbgs() << "e32 MI = " << *Inst32 << '\n');
 260
 261
 262     }
 263   }
 264   return false;
 265 }