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[oota-llvm.git] / lib / Target / Target.td
1 //===- Target.td - Target Independent TableGen interface ---*- tablegen -*-===//
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 // This file defines the target-independent interfaces which should be
11 // implemented by each target which is using a TableGen based code generator.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 // Include all information about LLVM intrinsics.
16 include "llvm/Intrinsics.td"
17
18 //===----------------------------------------------------------------------===//
19 // Register file description - These classes are used to fill in the target
20 // description classes.
21
22 class RegisterClass; // Forward def
23
24 // Register - You should define one instance of this class for each register
25 // in the target machine.  String n will become the "name" of the register.
26 class Register<string n> {
27   string Namespace = "";
28   string AsmName = n;
29   string Name = n;
30
31   // SpillSize - If this value is set to a non-zero value, it is the size in
32   // bits of the spill slot required to hold this register.  If this value is
33   // set to zero, the information is inferred from any register classes the
34   // register belongs to.
35   int SpillSize = 0;
36
37   // SpillAlignment - This value is used to specify the alignment required for
38   // spilling the register.  Like SpillSize, this should only be explicitly
39   // specified if the register is not in a register class.
40   int SpillAlignment = 0;
41
42   // Aliases - A list of registers that this register overlaps with.  A read or
43   // modification of this register can potentially read or modify the aliased
44   // registers.
45   list<Register> Aliases = [];
46   
47   // SubRegs - A list of registers that are parts of this register. Note these
48   // are "immediate" sub-registers and the registers within the list do not
49   // themselves overlap. e.g. For X86, EAX's SubRegs list contains only [AX],
50   // not [AX, AH, AL].
51   list<Register> SubRegs = [];
52
53   // DwarfNumbers - Numbers used internally by gcc/gdb to identify the register.
54   // These values can be determined by locating the <target>.h file in the
55   // directory llvmgcc/gcc/config/<target>/ and looking for REGISTER_NAMES.  The
56   // order of these names correspond to the enumeration used by gcc.  A value of
57   // -1 indicates that the gcc number is undefined and -2 that register number
58   // is invalid for this mode/flavour.
59   list<int> DwarfNumbers = [];
60 }
61
62 // RegisterWithSubRegs - This can be used to define instances of Register which
63 // need to specify sub-registers.
64 // List "subregs" specifies which registers are sub-registers to this one. This
65 // is used to populate the SubRegs and AliasSet fields of TargetRegisterDesc.
66 // This allows the code generator to be careful not to put two values with 
67 // overlapping live ranges into registers which alias.
68 class RegisterWithSubRegs<string n, list<Register> subregs> : Register<n> {
69   let SubRegs = subregs;
70 }
71
72 // SubRegSet - This can be used to define a specific mapping of registers to
73 // indices, for use as named subregs of a particular physical register.  Each
74 // register in 'subregs' becomes an addressable subregister at index 'n' of the
75 // corresponding register in 'regs'.
76 class SubRegSet<int n, list<Register> regs, list<Register> subregs> {
77   int index = n;
78   
79   list<Register> From = regs;
80   list<Register> To = subregs;
81 }
82
83 // RegisterClass - Now that all of the registers are defined, and aliases
84 // between registers are defined, specify which registers belong to which
85 // register classes.  This also defines the default allocation order of
86 // registers by register allocators.
87 //
88 class RegisterClass<string namespace, list<ValueType> regTypes, int alignment,
89                     list<Register> regList> {
90   string Namespace = namespace;
91
92   // RegType - Specify the list ValueType of the registers in this register
93   // class.  Note that all registers in a register class must have the same
94   // ValueTypes.  This is a list because some targets permit storing different 
95   // types in same register, for example vector values with 128-bit total size,
96   // but different count/size of items, like SSE on x86.
97   //
98   list<ValueType> RegTypes = regTypes;
99
100   // Size - Specify the spill size in bits of the registers.  A default value of
101   // zero lets tablgen pick an appropriate size.
102   int Size = 0;
103
104   // Alignment - Specify the alignment required of the registers when they are
105   // stored or loaded to memory.
106   //
107   int Alignment = alignment;
108
109   // CopyCost - This value is used to specify the cost of copying a value
110   // between two registers in this register class. The default value is one
111   // meaning it takes a single instruction to perform the copying. A negative
112   // value means copying is extremely expensive or impossible.
113   int CopyCost = 1;
114
115   // MemberList - Specify which registers are in this class.  If the
116   // allocation_order_* method are not specified, this also defines the order of
117   // allocation used by the register allocator.
118   //
119   list<Register> MemberList = regList;
120   
121   // SubClassList - Specify which register classes correspond to subregisters
122   // of this class. The order should be by subregister set index.
123   list<RegisterClass> SubRegClassList = [];
124
125   // MethodProtos/MethodBodies - These members can be used to insert arbitrary
126   // code into a generated register class.   The normal usage of this is to 
127   // overload virtual methods.
128   code MethodProtos = [{}];
129   code MethodBodies = [{}];
130 }
131
132
133 //===----------------------------------------------------------------------===//
134 // DwarfRegNum - This class provides a mapping of the llvm register enumeration
135 // to the register numbering used by gcc and gdb.  These values are used by a
136 // debug information writer (ex. DwarfWriter) to describe where values may be
137 // located during execution.
138 class DwarfRegNum<list<int> Numbers> {
139   // DwarfNumbers - Numbers used internally by gcc/gdb to identify the register.
140   // These values can be determined by locating the <target>.h file in the
141   // directory llvmgcc/gcc/config/<target>/ and looking for REGISTER_NAMES.  The
142   // order of these names correspond to the enumeration used by gcc.  A value of
143   // -1 indicates that the gcc number is undefined and -2 that register number is 
144   // invalid for this mode/flavour.
145   list<int> DwarfNumbers = Numbers;
146 }
147
148 //===----------------------------------------------------------------------===//
149 // Pull in the common support for scheduling
150 //
151 include "TargetSchedule.td"
152
153 class Predicate; // Forward def
154
155 //===----------------------------------------------------------------------===//
156 // Instruction set description - These classes correspond to the C++ classes in
157 // the Target/TargetInstrInfo.h file.
158 //
159 class Instruction {
160   string Namespace = "";
161
162   dag OutOperandList;       // An dag containing the MI def operand list.
163   dag InOperandList;        // An dag containing the MI use operand list.
164   string AsmString = "";    // The .s format to print the instruction with.
165
166   // Pattern - Set to the DAG pattern for this instruction, if we know of one,
167   // otherwise, uninitialized.
168   list<dag> Pattern;
169
170   // The follow state will eventually be inferred automatically from the
171   // instruction pattern.
172
173   list<Register> Uses = []; // Default to using no non-operand registers
174   list<Register> Defs = []; // Default to modifying no non-operand registers
175
176   // Predicates - List of predicates which will be turned into isel matching
177   // code.
178   list<Predicate> Predicates = [];
179
180   // Code size.
181   int CodeSize = 0;
182
183   // Added complexity passed onto matching pattern.
184   int AddedComplexity  = 0;
185
186   // These bits capture information about the high-level semantics of the
187   // instruction.
188   bit isReturn     = 0;     // Is this instruction a return instruction?
189   bit isBranch     = 0;     // Is this instruction a branch instruction?
190   bit isIndirectBranch = 0; // Is this instruction an indirect branch?
191   bit isBarrier    = 0;     // Can control flow fall through this instruction?
192   bit isCall       = 0;     // Is this instruction a call instruction?
193   bit isSimpleLoad = 0;     // Is this just a load instruction?
194   bit mayLoad      = 0;     // Is it possible for this inst to read memory?
195   bit mayStore     = 0;     // Is it possible for this inst to write memory?
196   bit isTwoAddress = 0;     // Is this a two address instruction?
197   bit isConvertibleToThreeAddress = 0;  // Can this 2-addr instruction promote?
198   bit isCommutable = 0;     // Is this 3 operand instruction commutable?
199   bit isTerminator = 0;     // Is this part of the terminator for a basic block?
200   bit isReMaterializable = 0; // Is this instruction re-materializable?
201   bit isPredicable = 0;     // Is this instruction predicable?
202   bit hasDelaySlot = 0;     // Does this instruction have an delay slot?
203   bit usesCustomDAGSchedInserter = 0; // Pseudo instr needing special help.
204   bit hasCtrlDep   = 0;     // Does this instruction r/w ctrl-flow chains?
205   bit isNotDuplicable = 0;  // Is it unsafe to duplicate this instruction?
206
207   // Side effect flags - When set, the flags have these meanings:
208   //
209   //  hasSideEffects - The instruction has side effects that are not
210   //    captured by any operands of the instruction or other flags.
211   //  mayHaveSideEffects  - Some instances of the instruction can have side
212   //    effects. The virtual method "isReallySideEffectFree" is called to
213   //    determine this. Load instructions are an example of where this is
214   //    useful. In general, loads always have side effects. However, loads from
215   //    constant pools don't. Individual back ends make this determination.
216   //  neverHasSideEffects - Set on an instruction with no pattern if it has no
217   //    side effects.
218   bit hasSideEffects = 0;
219   bit mayHaveSideEffects = 0;
220   bit neverHasSideEffects = 0;
221   
222   InstrItinClass Itinerary = NoItinerary;// Execution steps used for scheduling.
223
224   string Constraints = "";  // OperandConstraint, e.g. $src = $dst.
225   
226   /// DisableEncoding - List of operand names (e.g. "$op1,$op2") that should not
227   /// be encoded into the output machineinstr.
228   string DisableEncoding = "";
229 }
230
231 /// Predicates - These are extra conditionals which are turned into instruction
232 /// selector matching code. Currently each predicate is just a string.
233 class Predicate<string cond> {
234   string CondString = cond;
235 }
236
237 /// NoHonorSignDependentRounding - This predicate is true if support for
238 /// sign-dependent-rounding is not enabled.
239 def NoHonorSignDependentRounding
240  : Predicate<"!HonorSignDependentRoundingFPMath()">;
241
242 class Requires<list<Predicate> preds> {
243   list<Predicate> Predicates = preds;
244 }
245
246 /// ops definition - This is just a simple marker used to identify the operands
247 /// list for an instruction. outs and ins are identical both syntatically and
248 /// semantically, they are used to define def operands and use operands to
249 /// improve readibility. This should be used like this:
250 ///     (outs R32:$dst), (ins R32:$src1, R32:$src2) or something similar.
251 def ops;
252 def outs;
253 def ins;
254
255 /// variable_ops definition - Mark this instruction as taking a variable number
256 /// of operands.
257 def variable_ops;
258
259 /// ptr_rc definition - Mark this operand as being a pointer value whose
260 /// register class is resolved dynamically via a callback to TargetInstrInfo.
261 /// FIXME: We should probably change this to a class which contain a list of
262 /// flags. But currently we have but one flag.
263 def ptr_rc;
264
265 /// unknown definition - Mark this operand as being of unknown type, causing
266 /// it to be resolved by inference in the context it is used.
267 def unknown;
268
269 /// Operand Types - These provide the built-in operand types that may be used
270 /// by a target.  Targets can optionally provide their own operand types as
271 /// needed, though this should not be needed for RISC targets.
272 class Operand<ValueType ty> {
273   ValueType Type = ty;
274   string PrintMethod = "printOperand";
275   dag MIOperandInfo = (ops);
276 }
277
278 def i1imm  : Operand<i1>;
279 def i8imm  : Operand<i8>;
280 def i16imm : Operand<i16>;
281 def i32imm : Operand<i32>;
282 def i64imm : Operand<i64>;
283
284 def f32imm : Operand<f32>;
285 def f64imm : Operand<f64>;
286
287 /// zero_reg definition - Special node to stand for the zero register.
288 ///
289 def zero_reg;
290
291 /// PredicateOperand - This can be used to define a predicate operand for an
292 /// instruction.  OpTypes specifies the MIOperandInfo for the operand, and
293 /// AlwaysVal specifies the value of this predicate when set to "always
294 /// execute".
295 class PredicateOperand<ValueType ty, dag OpTypes, dag AlwaysVal>
296   : Operand<ty> {
297   let MIOperandInfo = OpTypes;
298   dag DefaultOps = AlwaysVal;
299 }
300
301 /// OptionalDefOperand - This is used to define a optional definition operand
302 /// for an instruction. DefaultOps is the register the operand represents if none
303 /// is supplied, e.g. zero_reg.
304 class OptionalDefOperand<ValueType ty, dag OpTypes, dag defaultops>
305   : Operand<ty> {
306   let MIOperandInfo = OpTypes;
307   dag DefaultOps = defaultops;
308 }
309
310
311 // InstrInfo - This class should only be instantiated once to provide parameters
312 // which are global to the the target machine.
313 //
314 class InstrInfo {
315   // If the target wants to associate some target-specific information with each
316   // instruction, it should provide these two lists to indicate how to assemble
317   // the target specific information into the 32 bits available.
318   //
319   list<string> TSFlagsFields = [];
320   list<int>    TSFlagsShifts = [];
321
322   // Target can specify its instructions in either big or little-endian formats.
323   // For instance, while both Sparc and PowerPC are big-endian platforms, the
324   // Sparc manual specifies its instructions in the format [31..0] (big), while
325   // PowerPC specifies them using the format [0..31] (little).
326   bit isLittleEndianEncoding = 0;
327 }
328
329 // Standard Instructions.
330 def PHI : Instruction {
331   let OutOperandList = (ops);
332   let InOperandList = (ops variable_ops);
333   let AsmString = "PHINODE";
334   let Namespace = "TargetInstrInfo";
335 }
336 def INLINEASM : Instruction {
337   let OutOperandList = (ops);
338   let InOperandList = (ops variable_ops);
339   let AsmString = "";
340   let Namespace = "TargetInstrInfo";
341 }
342 def LABEL : Instruction {
343   let OutOperandList = (ops);
344   let InOperandList = (ops i32imm:$id, i32imm:$flavor);
345   let AsmString = "";
346   let Namespace = "TargetInstrInfo";
347   let hasCtrlDep = 1;
348 }
349 def DECLARE : Instruction {
350   let OutOperandList = (ops);
351   let InOperandList = (ops variable_ops);
352   let AsmString = "";
353   let Namespace = "TargetInstrInfo";
354   let hasCtrlDep = 1;
355 }
356 def EXTRACT_SUBREG : Instruction {
357   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
358   let InOperandList = (ops unknown:$supersrc, i32imm:$subidx);
359   let AsmString = "";
360   let Namespace = "TargetInstrInfo";
361   let neverHasSideEffects = 1;
362 }
363 def INSERT_SUBREG : Instruction {
364   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
365   let InOperandList = (ops unknown:$supersrc, unknown:$subsrc, i32imm:$subidx);
366   let AsmString = "";
367   let Namespace = "TargetInstrInfo";
368   let neverHasSideEffects = 1;
369   let Constraints = "$supersrc = $dst";
370 }
371 def IMPLICIT_DEF : Instruction {
372   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
373   let InOperandList = (ops);
374   let AsmString = "";
375   let Namespace = "TargetInstrInfo";
376   let neverHasSideEffects = 1;
377 }
378 def SUBREG_TO_REG : Instruction {
379   let OutOperandList = (ops unknown:$dst);
380   let InOperandList = (ops unknown:$implsrc, unknown:$subsrc, i32imm:$subidx);
381   let AsmString = "";
382   let Namespace = "TargetInstrInfo";
383   let neverHasSideEffects = 1;
384 }
385
386 //===----------------------------------------------------------------------===//
387 // AsmWriter - This class can be implemented by targets that need to customize
388 // the format of the .s file writer.
389 //
390 // Subtargets can have multiple different asmwriters (e.g. AT&T vs Intel syntax
391 // on X86 for example).
392 //
393 class AsmWriter {
394   // AsmWriterClassName - This specifies the suffix to use for the asmwriter
395   // class.  Generated AsmWriter classes are always prefixed with the target
396   // name.
397   string AsmWriterClassName  = "AsmPrinter";
398
399   // InstFormatName - AsmWriters can specify the name of the format string to
400   // print instructions with.
401   string InstFormatName = "AsmString";
402
403   // Variant - AsmWriters can be of multiple different variants.  Variants are
404   // used to support targets that need to emit assembly code in ways that are
405   // mostly the same for different targets, but have minor differences in
406   // syntax.  If the asmstring contains {|} characters in them, this integer
407   // will specify which alternative to use.  For example "{x|y|z}" with Variant
408   // == 1, will expand to "y".
409   int Variant = 0;
410 }
411 def DefaultAsmWriter : AsmWriter;
412
413
414 //===----------------------------------------------------------------------===//
415 // Target - This class contains the "global" target information
416 //
417 class Target {
418   // InstructionSet - Instruction set description for this target.
419   InstrInfo InstructionSet;
420
421   // AssemblyWriters - The AsmWriter instances available for this target.
422   list<AsmWriter> AssemblyWriters = [DefaultAsmWriter];
423 }
424
425 //===----------------------------------------------------------------------===//
426 // SubtargetFeature - A characteristic of the chip set.
427 //
428 class SubtargetFeature<string n, string a,  string v, string d,
429                        list<SubtargetFeature> i = []> {
430   // Name - Feature name.  Used by command line (-mattr=) to determine the
431   // appropriate target chip.
432   //
433   string Name = n;
434   
435   // Attribute - Attribute to be set by feature.
436   //
437   string Attribute = a;
438   
439   // Value - Value the attribute to be set to by feature.
440   //
441   string Value = v;
442   
443   // Desc - Feature description.  Used by command line (-mattr=) to display help
444   // information.
445   //
446   string Desc = d;
447
448   // Implies - Features that this feature implies are present. If one of those
449   // features isn't set, then this one shouldn't be set either.
450   //
451   list<SubtargetFeature> Implies = i;
452 }
453
454 //===----------------------------------------------------------------------===//
455 // Processor chip sets - These values represent each of the chip sets supported
456 // by the scheduler.  Each Processor definition requires corresponding
457 // instruction itineraries.
458 //
459 class Processor<string n, ProcessorItineraries pi, list<SubtargetFeature> f> {
460   // Name - Chip set name.  Used by command line (-mcpu=) to determine the
461   // appropriate target chip.
462   //
463   string Name = n;
464   
465   // ProcItin - The scheduling information for the target processor.
466   //
467   ProcessorItineraries ProcItin = pi;
468   
469   // Features - list of 
470   list<SubtargetFeature> Features = f;
471 }
472
473 //===----------------------------------------------------------------------===//
474 // Pull in the common support for calling conventions.
475 //
476 include "TargetCallingConv.td"
477
478 //===----------------------------------------------------------------------===//
479 // Pull in the common support for DAG isel generation.
480 //
481 include "TargetSelectionDAG.td"