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 "X86InstrInfo.h"
  17 #include "X86GenSubtarget.inc"
  18 #include "llvm/GlobalValue.h"
  19 #include "llvm/Support/Debug.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21 #include "llvm/System/Host.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  24 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  25 using namespace llvm;
  26
  27 #if defined(_MSC_VER)
  28 #include <intrin.h>
  29 #endif
  30
  31 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  32 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  33 /// context.
  34 unsigned char X86Subtarget::
  35 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  36   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  37   // DLLIMPORT stub.
  38   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  39     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  40
  41   // GV with ghost linkage (in JIT lazy compilation mode) do not require an
  42   // extra load from stub.
  43   bool isDecl = GV->isDeclaration() && !GV->hasNotBeenReadFromBitcode();
  44
  45   // X86-64 in PIC mode.
  46   if (isPICStyleRIPRel()) {
  47     // Large model never uses stubs.
  48     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  49       return X86II::MO_NO_FLAG;
  50
  51     if (isTargetDarwin()) {
  52       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  53       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  54       // translation unit.
  55       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  56           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  57         return X86II::MO_GOTPCREL;
  58     } else {
  59       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  60
  61       // Extra load is needed for all externally visible.
  62       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  63         return X86II::MO_GOTPCREL;
  64     }
  65
  66     return X86II::MO_NO_FLAG;
  67   }
  68
  69   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  70     // Extra load is needed for all externally visible.
  71     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  72       return X86II::MO_GOTOFF;
  73     return X86II::MO_GOT;
  74   }
  75
  76   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  77     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
  78     // is relative to the PIC base or not.
  79
  80     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
  81     // through a stub.
  82     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
  83       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  84
  85     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
  86     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
  87     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
  88       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
  89
  90     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
  91     // references and external declarations.
  92     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
  93       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
  94       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
  95     }
  96
  97     // Otherwise, no stub.
  98     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  99   }
 100
 101   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 102     // Determine whether we have a stub reference.
 103
 104     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 105     // through a stub.
 106     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 107       return X86II::MO_NO_FLAG;
 108
 109     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 110     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 111     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 112       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 113
 114     // Otherwise, no stub.
 115     return X86II::MO_NO_FLAG;
 116   }
 117
 118   // Direct static reference to global.
 119   return X86II::MO_NO_FLAG;
 120 }
 121
 122
 123 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 124 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 125 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 126 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 127 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 128   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 129   if (getDarwinVers() >= 10)
 130     return "__bzero";
 131
 132   return 0;
 133 }
 134
 135 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 136 /// to immediate address.
 137 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 138   if (Is64Bit)
 139     return false;
 140   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 141 }
 142
 143 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 144 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 145 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 146 /// should be attempted.
 147 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 148   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 149   // that loads and stores aren't blocked.
 150   // This value was chosen arbitrarily.
 151   return 200;
 152 }
 153
 154 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 155 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 156 static bool GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX,
 157                             unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 158 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
 159   #if defined(__GNUC__)
 160     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 161     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 162          "cpuid\n\t"
 163          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 164          : "=a" (*rEAX),
 165            "=S" (*rEBX),
 166            "=c" (*rECX),
 167            "=d" (*rEDX)
 168          :  "a" (value));
 169     return false;
 170   #elif defined(_MSC_VER)
 171     int registers[4];
 172     __cpuid(registers, value);
 173     *rEAX = registers[0];
 174     *rEBX = registers[1];
 175     *rECX = registers[2];
 176     *rEDX = registers[3];
 177     return false;
 178   #endif
 179 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 180   #if defined(__GNUC__)
 181     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 182          "cpuid\n\t"
 183          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 184          : "=a" (*rEAX),
 185            "=S" (*rEBX),
 186            "=c" (*rECX),
 187            "=d" (*rEDX)
 188          :  "a" (value));
 189     return false;
 190   #elif defined(_MSC_VER)
 191     __asm {
 192       mov   eax,value
 193       cpuid
 194       mov   esi,rEAX
 195       mov   dword ptr [esi],eax
 196       mov   esi,rEBX
 197       mov   dword ptr [esi],ebx
 198       mov   esi,rECX
 199       mov   dword ptr [esi],ecx
 200       mov   esi,rEDX
 201       mov   dword ptr [esi],edx
 202     }
 203     return false;
 204   #endif
 205 #endif
 206   return true;
 207 }
 208
 209 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 210   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 211   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 212   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 213     if (Family == 0xf)
 214       // Examine extended family ID if family ID is F.
 215       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 216     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 217     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 218   }
 219 }
 220
 221 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 222   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 223   union {
 224     unsigned u[3];
 225     char     c[12];
 226   } text;
 227
 228   if (GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 229     return;
 230
 231   GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 232
 233   if ((EDX >> 15) & 1) HasCMov = true;
 234   if ((EDX >> 23) & 1) X86SSELevel = MMX;
 235   if ((EDX >> 25) & 1) X86SSELevel = SSE1;
 236   if ((EDX >> 26) & 1) X86SSELevel = SSE2;
 237   if (ECX & 0x1)       X86SSELevel = SSE3;
 238   if ((ECX >> 9)  & 1) X86SSELevel = SSSE3;
 239   if ((ECX >> 19) & 1) X86SSELevel = SSE41;
 240   if ((ECX >> 20) & 1) X86SSELevel = SSE42;
 241
 242   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 243   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 244
 245   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 246   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 247
 248   if (IsIntel || IsAMD) {
 249     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 250     unsigned Family = 0;
 251     unsigned Model  = 0;
 252     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 253     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 254
 255     GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 256     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 257     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 258     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 259   }
 260 }
 261
 262 X86Subtarget::X86Subtarget(const std::string &TT, const std::string &FS,
 263                            bool is64Bit)
 264   : PICStyle(PICStyles::None)
 265   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 266   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 267   , HasCMov(false)
 268   , HasX86_64(false)
 269   , HasSSE4A(false)
 270   , HasAVX(false)
 271   , HasFMA3(false)
 272   , HasFMA4(false)
 273   , IsBTMemSlow(false)
 274   , DarwinVers(0)
 275   , stackAlignment(8)
 276   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 277   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 278   , Is64Bit(is64Bit)
 279   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 280
 281   // default to hard float ABI
 282   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 283     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 284
 285   // Determine default and user specified characteristics
 286   if (!FS.empty()) {
 287     // If feature string is not empty, parse features string.
 288     std::string CPU = sys::getHostCPUName();
 289     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 290     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 291     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 292   } else {
 293     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 294     AutoDetectSubtargetFeatures();
 295     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 296     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 297       X86SSELevel = SSE2;
 298   }
 299
 300   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 301   // are enabled.
 302   if (Is64Bit)
 303     HasX86_64 = true;
 304
 305   DEBUG(errs() << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 306                << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 307                << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n");
 308   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 309          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 310
 311   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 312   // if one cannot be determined, to true.
 313   if (TT.length() > 5) {
 314     size_t Pos;
 315     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 316       TargetType = isDarwin;
 317
 318       // Compute the darwin version number.
 319       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 320         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 321       else
 322         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 323     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 324       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 325       TargetType = isELF;
 326     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 327       TargetType = isCygwin;
 328     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 329       TargetType = isMingw;
 330     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 331       TargetType = isWindows;
 332     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 333       TargetType = isWindows;
 334     } else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 335       TargetType = isDarwin;
 336       DarwinVers = 9;
 337     }
 338   }
 339
 340   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 341   // bit targets.
 342   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 343     stackAlignment = 16;
 344
 345   if (StackAlignment)
 346     stackAlignment = StackAlignment;
 347 }
 348
 349 bool X86Subtarget::enablePostRAScheduler(
 350             CodeGenOpt::Level OptLevel,
 351             TargetSubtarget::AntiDepBreakMode& Mode,
 352             RegClassVector& CriticalPathRCs) const {
 353   Mode = TargetSubtarget::ANTIDEP_CRITICAL;
 354   CriticalPathRCs.clear();
 355   return OptLevel >= CodeGenOpt::Default;
 356 }