lib/Target/X86/X86Subtarget.cpp

   1 //===-- X86Subtarget.cpp - X86 Subtarget Information ------------*- C++ -*-===//
   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 implements the X86 specific subclass of TargetSubtarget.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "subtarget"
  15 #include "X86Subtarget.h"
  16 #include "X86GenSubtarget.inc"
  17 #include "llvm/Module.h"
  18 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  19 #include "llvm/Support/Debug.h"
  20 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  22 using namespace llvm;
  23
  24 #if defined(_MSC_VER)
  25     #include <intrin.h>
  26 #endif
  27
  28 static cl::opt<X86Subtarget::AsmWriterFlavorTy>
  29 AsmWriterFlavor("x86-asm-syntax", cl::init(X86Subtarget::Unset),
  30   cl::desc("Choose style of code to emit from X86 backend:"),
  31   cl::values(
  32     clEnumValN(X86Subtarget::ATT,   "att",   "Emit AT&T-style assembly"),
  33     clEnumValN(X86Subtarget::Intel, "intel", "Emit Intel-style assembly"),
  34     clEnumValEnd));
  35
  36
  37 /// True if accessing the GV requires an extra load. For Windows, dllimported
  38 /// symbols are indirect, loading the value at address GV rather then the
  39 /// value of GV itself. This means that the GlobalAddress must be in the base
  40 /// or index register of the address, not the GV offset field.
  41 bool X86Subtarget::GVRequiresExtraLoad(const GlobalValue* GV,
  42                                        const TargetMachine& TM,
  43                                        bool isDirectCall) const
  44 {
  45   // FIXME: PIC
  46   if (TM.getRelocationModel() != Reloc::Static &&
  47       TM.getCodeModel() != CodeModel::Large) {
  48     if (isTargetDarwin()) {
  49       if (isDirectCall)
  50         return false;
  51       bool isDecl = GV->isDeclaration() && !GV->hasNotBeenReadFromBitcode();
  52       if (GV->hasHiddenVisibility() &&
  53           (Is64Bit || (!isDecl && !GV->hasCommonLinkage())))
  54         // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  55         // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  56         // translation unit.
  57         return false;
  58       return !isDirectCall && (isDecl || GV->isWeakForLinker());
  59     } else if (isTargetELF()) {
  60       // Extra load is needed for all externally visible.
  61       if (isDirectCall)
  62         return false;
  63       if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  64         return false;
  65       return true;
  66     } else if (isTargetCygMing() || isTargetWindows()) {
  67       return (GV->hasDLLImportLinkage());
  68     }
  69   }
  70   return false;
  71 }
  72
  73 /// True if accessing the GV requires a register.  This is a superset of the
  74 /// cases where GVRequiresExtraLoad is true.  Some variations of PIC require
  75 /// a register, but not an extra load.
  76 bool X86Subtarget::GVRequiresRegister(const GlobalValue *GV,
  77                                       const TargetMachine& TM,
  78                                       bool isDirectCall) const
  79 {
  80   if (GVRequiresExtraLoad(GV, TM, isDirectCall))
  81     return true;
  82   // Code below here need only consider cases where GVRequiresExtraLoad
  83   // returns false.
  84   if (TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_)
  85     return !isDirectCall &&
  86       (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasExternalLinkage());
  87   return false;
  88 }
  89
  90 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
  91 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
  92 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
  93 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
  94 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
  95   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
  96   if (getDarwinVers() >= 10)
  97     return "__bzero";
  98
  99   return 0;
 100 }
 101
 102 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 103 /// to immediate address.
 104 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 105   if (Is64Bit)
 106     return false;
 107   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 108 }
 109
 110 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 111 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 112 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 113 /// should be attempted.
 114 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 115   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 116   // that loads and stores aren't blocked.
 117   // This value was chosen arbitrarily.
 118   return 200;
 119 }
 120
 121 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 122 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 123 bool X86::GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX, unsigned *rEBX,
 124                           unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 125 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64)
 126   #if defined(__GNUC__)
 127     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 128     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 129          "cpuid\n\t"
 130          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 131          : "=a" (*rEAX),
 132            "=S" (*rEBX),
 133            "=c" (*rECX),
 134            "=d" (*rEDX)
 135          :  "a" (value));
 136     return false;
 137   #elif defined(_MSC_VER)
 138     int registers[4];
 139     __cpuid(registers, value);
 140     *rEAX = registers[0];
 141     *rEBX = registers[1];
 142     *rECX = registers[2];
 143     *rEDX = registers[3];
 144     return false;
 145   #endif
 146 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 147   #if defined(__GNUC__)
 148     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 149          "cpuid\n\t"
 150          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 151          : "=a" (*rEAX),
 152            "=S" (*rEBX),
 153            "=c" (*rECX),
 154            "=d" (*rEDX)
 155          :  "a" (value));
 156     return false;
 157   #elif defined(_MSC_VER)
 158     __asm {
 159       mov   eax,value
 160       cpuid
 161       mov   esi,rEAX
 162       mov   dword ptr [esi],eax
 163       mov   esi,rEBX
 164       mov   dword ptr [esi],ebx
 165       mov   esi,rECX
 166       mov   dword ptr [esi],ecx
 167       mov   esi,rEDX
 168       mov   dword ptr [esi],edx
 169     }
 170     return false;
 171   #endif
 172 #endif
 173   return true;
 174 }
 175
 176 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 177   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 178   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 179   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 180     if (Family == 0xf)
 181       // Examine extended family ID if family ID is F.
 182       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 183     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 184     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 185   }
 186 }
 187
 188 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 189   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 190   union {
 191     unsigned u[3];
 192     char     c[12];
 193   } text;
 194
 195   if (X86::GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 196     return;
 197
 198   X86::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 199
 200   if ((EDX >> 23) & 0x1) X86SSELevel = MMX;
 201   if ((EDX >> 25) & 0x1) X86SSELevel = SSE1;
 202   if ((EDX >> 26) & 0x1) X86SSELevel = SSE2;
 203   if (ECX & 0x1)         X86SSELevel = SSE3;
 204   if ((ECX >> 9)  & 0x1) X86SSELevel = SSSE3;
 205   if ((ECX >> 19) & 0x1) X86SSELevel = SSE41;
 206   if ((ECX >> 20) & 0x1) X86SSELevel = SSE42;
 207
 208   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 209   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 210
 211   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 212   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 213
 214   if (IsIntel || IsAMD) {
 215     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 216     unsigned Family = 0;
 217     unsigned Model  = 0;
 218     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 219     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 220
 221     X86::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 222     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 223     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 224     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 225   }
 226 }
 227
 228 static const char *GetCurrentX86CPU() {
 229   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 230   if (X86::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX))
 231     return "generic";
 232   unsigned Family = 0;
 233   unsigned Model  = 0;
 234   DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 235
 236   X86::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 237   bool Em64T = (EDX >> 29) & 0x1;
 238   bool HasSSE3 = (ECX & 0x1);
 239
 240   union {
 241     unsigned u[3];
 242     char     c[12];
 243   } text;
 244
 245   X86::GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1);
 246   if (memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0) {
 247     switch (Family) {
 248       case 3:
 249         return "i386";
 250       case 4:
 251         return "i486";
 252       case 5:
 253         switch (Model) {
 254         case 4:  return "pentium-mmx";
 255         default: return "pentium";
 256         }
 257       case 6:
 258         switch (Model) {
 259         case 1:  return "pentiumpro";
 260         case 3:
 261         case 5:
 262         case 6:  return "pentium2";
 263         case 7:
 264         case 8:
 265         case 10:
 266         case 11: return "pentium3";
 267         case 9:
 268         case 13: return "pentium-m";
 269         case 14: return "yonah";
 270         case 15:
 271         case 22: // Celeron M 540
 272           return "core2";
 273         case 23: // 45nm: Penryn , Wolfdale, Yorkfield (XE)
 274           return "penryn";
 275         default: return "i686";
 276         }
 277       case 15: {
 278         switch (Model) {
 279         case 3:
 280         case 4:
 281         case 6: // same as 4, but 65nm
 282           return (Em64T) ? "nocona" : "prescott";
 283         case 26:
 284           return "corei7";
 285         case 28:
 286           return "atom";
 287         default:
 288           return (Em64T) ? "x86-64" : "pentium4";
 289         }
 290       }
 291
 292     default:
 293       return "generic";
 294     }
 295   } else if (memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0) {
 296     // FIXME: this poorly matches the generated SubtargetFeatureKV table.  There
 297     // appears to be no way to generate the wide variety of AMD-specific targets
 298     // from the information returned from CPUID.
 299     switch (Family) {
 300       case 4:
 301         return "i486";
 302       case 5:
 303         switch (Model) {
 304         case 6:
 305         case 7:  return "k6";
 306         case 8:  return "k6-2";
 307         case 9:
 308         case 13: return "k6-3";
 309         default: return "pentium";
 310         }
 311       case 6:
 312         switch (Model) {
 313         case 4:  return "athlon-tbird";
 314         case 6:
 315         case 7:
 316         case 8:  return "athlon-mp";
 317         case 10: return "athlon-xp";
 318         default: return "athlon";
 319         }
 320       case 15:
 321         if (HasSSE3) {
 322           switch (Model) {
 323           default: return "k8-sse3";
 324           }
 325         } else {
 326           switch (Model) {
 327           case 1:  return "opteron";
 328           case 5:  return "athlon-fx"; // also opteron
 329           default: return "athlon64";
 330           }
 331         }
 332       case 16:
 333         switch (Model) {
 334         default: return "amdfam10";
 335         }
 336     default:
 337       return "generic";
 338     }
 339   } else {
 340     return "generic";
 341   }
 342 }
 343
 344 X86Subtarget::X86Subtarget(const Module &M, const std::string &FS, bool is64Bit)
 345   : AsmFlavor(AsmWriterFlavor)
 346   , PICStyle(PICStyles::None)
 347   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 348   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 349   , HasX86_64(false)
 350   , HasSSE4A(false)
 351   , HasAVX(false)
 352   , HasFMA3(false)
 353   , HasFMA4(false)
 354   , IsBTMemSlow(false)
 355   , DarwinVers(0)
 356   , IsLinux(false)
 357   , stackAlignment(8)
 358   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 359   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 360   , Is64Bit(is64Bit)
 361   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 362
 363   // default to hard float ABI
 364   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 365     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 366
 367   // Determine default and user specified characteristics
 368   if (!FS.empty()) {
 369     // If feature string is not empty, parse features string.
 370     std::string CPU = GetCurrentX86CPU();
 371     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 372     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 373     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 374   } else {
 375     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 376     AutoDetectSubtargetFeatures();
 377     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 378     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 379       X86SSELevel = SSE2;
 380   }
 381
 382   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 383   // are enabled.
 384   if (Is64Bit)
 385     HasX86_64 = true;
 386
 387   DOUT << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 388        << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 389        << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n";
 390   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 391          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 392
 393   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 394   // if one cannot be determined, to true.
 395   const std::string& TT = M.getTargetTriple();
 396   if (TT.length() > 5) {
 397     size_t Pos;
 398     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 399       TargetType = isDarwin;
 400
 401       // Compute the darwin version number.
 402       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 403         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 404       else
 405         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 406     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 407       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 408       TargetType = isELF;
 409       IsLinux = true;
 410     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 411       TargetType = isCygwin;
 412     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 413       TargetType = isMingw;
 414     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 415       TargetType = isWindows;
 416     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 417       TargetType = isWindows;
 418     }
 419     else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 420       TargetType = isDarwin;
 421       DarwinVers = 9;
 422     }
 423   } else if (TT.empty()) {
 424 #if defined(__CYGWIN__)
 425     TargetType = isCygwin;
 426 #elif defined(__MINGW32__) || defined(__MINGW64__)
 427     TargetType = isMingw;
 428 #elif defined(__APPLE__)
 429     TargetType = isDarwin;
 430 #if __APPLE_CC__ > 5400
 431     DarwinVers = 9;  // GCC 5400+ is Leopard.
 432 #else
 433     DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 434 #endif
 435
 436 #elif defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
 437     TargetType = isWindows;
 438 #elif defined(__linux__)
 439     // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 440     TargetType = isELF;
 441     IsLinux = true;
 442 #endif
 443   }
 444
 445   // If the asm syntax hasn't been overridden on the command line, use whatever
 446   // the target wants.
 447   if (AsmFlavor == X86Subtarget::Unset) {
 448     AsmFlavor = (TargetType == isWindows)
 449       ? X86Subtarget::Intel : X86Subtarget::ATT;
 450   }
 451
 452   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 453   // bit targets.
 454   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 455     stackAlignment = 16;
 456
 457   if (StackAlignment)
 458     stackAlignment = StackAlignment;
 459 }