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/CommandLine.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  22 #include "llvm/System/Host.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  24 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  25 #include "llvm/ADT/SmallVector.h"
  26 using namespace llvm;
  27
  28 static cl::opt<bool>
  29 DoPromote16Bit("promote-16bit", cl::Hidden,
  30                cl::desc("Promote 16-bit instructions"));
  31
  32 #if defined(_MSC_VER)
  33 #include <intrin.h>
  34 #endif
  35
  36 /// ClassifyBlockAddressReference - Classify a blockaddress reference for the
  37 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  38 /// context.
  39 unsigned char X86Subtarget::
  40 ClassifyBlockAddressReference() const {
  41   if (isPICStyleGOT())    // 32-bit ELF targets.
  42     return X86II::MO_GOTOFF;
  43
  44   if (isPICStyleStubPIC())   // Darwin/32 in PIC mode.
  45     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  46
  47   // Direct static reference to label.
  48   return X86II::MO_NO_FLAG;
  49 }
  50
  51 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  52 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  53 /// context.
  54 unsigned char X86Subtarget::
  55 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  56   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  57   // DLLIMPORT stub.
  58   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  59     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  60
  61   // Materializable GVs (in JIT lazy compilation mode) do not require an
  62   // extra load from stub.
  63   bool isDecl = GV->isDeclaration() && !GV->isMaterializable();
  64
  65   // X86-64 in PIC mode.
  66   if (isPICStyleRIPRel()) {
  67     // Large model never uses stubs.
  68     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  69       return X86II::MO_NO_FLAG;
  70
  71     if (isTargetDarwin()) {
  72       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  73       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  74       // translation unit.
  75       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  76           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  77         return X86II::MO_GOTPCREL;
  78     } else {
  79       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  80
  81       // Extra load is needed for all externally visible.
  82       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  83         return X86II::MO_GOTPCREL;
  84     }
  85
  86     return X86II::MO_NO_FLAG;
  87   }
  88
  89   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  90     // Extra load is needed for all externally visible.
  91     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  92       return X86II::MO_GOTOFF;
  93     return X86II::MO_GOT;
  94   }
  95
  96   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  97     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
  98     // is relative to the PIC base or not.
  99
 100     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 101     // through a stub.
 102     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 103       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 104
 105     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 106     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 107     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 108       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
 109
 110     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 111     // references and external declarations.
 112     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
 113       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 114       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
 115     }
 116
 117     // Otherwise, no stub.
 118     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 119   }
 120
 121   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 122     // Determine whether we have a stub reference.
 123
 124     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 125     // through a stub.
 126     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 127       return X86II::MO_NO_FLAG;
 128
 129     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 130     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 131     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 132       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 133
 134     // Otherwise, no stub.
 135     return X86II::MO_NO_FLAG;
 136   }
 137
 138   // Direct static reference to global.
 139   return X86II::MO_NO_FLAG;
 140 }
 141
 142
 143 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 144 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 145 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 146 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 147 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 148   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 149   if (getDarwinVers() >= 10)
 150     return "__bzero";
 151
 152   return 0;
 153 }
 154
 155 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 156 /// to immediate address.
 157 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 158   if (Is64Bit)
 159     return false;
 160   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 161 }
 162
 163 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 164 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 165 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 166 /// should be attempted.
 167 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 168   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 169   // that loads and stores aren't blocked.
 170   // This value was chosen arbitrarily.
 171   return 200;
 172 }
 173
 174 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 175 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 176 static bool GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX,
 177                             unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 178 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
 179   #if defined(__GNUC__)
 180     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 181     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 182          "cpuid\n\t"
 183          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\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     int registers[4];
 192     __cpuid(registers, value);
 193     *rEAX = registers[0];
 194     *rEBX = registers[1];
 195     *rECX = registers[2];
 196     *rEDX = registers[3];
 197     return false;
 198   #endif
 199 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 200   #if defined(__GNUC__)
 201     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 202          "cpuid\n\t"
 203          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 204          : "=a" (*rEAX),
 205            "=S" (*rEBX),
 206            "=c" (*rECX),
 207            "=d" (*rEDX)
 208          :  "a" (value));
 209     return false;
 210   #elif defined(_MSC_VER)
 211     __asm {
 212       mov   eax,value
 213       cpuid
 214       mov   esi,rEAX
 215       mov   dword ptr [esi],eax
 216       mov   esi,rEBX
 217       mov   dword ptr [esi],ebx
 218       mov   esi,rECX
 219       mov   dword ptr [esi],ecx
 220       mov   esi,rEDX
 221       mov   dword ptr [esi],edx
 222     }
 223     return false;
 224   #endif
 225 #endif
 226   return true;
 227 }
 228
 229 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 230   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 231   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 232   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 233     if (Family == 0xf)
 234       // Examine extended family ID if family ID is F.
 235       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 236     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 237     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 238   }
 239 }
 240
 241 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 242   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 243   union {
 244     unsigned u[3];
 245     char     c[12];
 246   } text;
 247
 248   if (GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 249     return;
 250
 251   GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 252
 253   if ((EDX >> 15) & 1) HasCMov = true;
 254   if ((EDX >> 23) & 1) X86SSELevel = MMX;
 255   if ((EDX >> 25) & 1) X86SSELevel = SSE1;
 256   if ((EDX >> 26) & 1) X86SSELevel = SSE2;
 257   if (ECX & 0x1)       X86SSELevel = SSE3;
 258   if ((ECX >> 9)  & 1) X86SSELevel = SSSE3;
 259   if ((ECX >> 19) & 1) X86SSELevel = SSE41;
 260   if ((ECX >> 20) & 1) X86SSELevel = SSE42;
 261
 262   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 263   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 264
 265   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 266   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 267   HasAES = IsIntel && ((ECX >> 25) & 0x1);
 268
 269   if (IsIntel || IsAMD) {
 270     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 271     unsigned Family = 0;
 272     unsigned Model  = 0;
 273     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 274     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 275     // If it's Nehalem, unaligned memory access is fast.
 276     if (Family == 15 && Model == 26)
 277       IsUAMemFast = true;
 278
 279     GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 280     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 281     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 282     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 283   }
 284 }
 285
 286 X86Subtarget::X86Subtarget(const std::string &TT, const std::string &FS,
 287                            bool is64Bit)
 288   : PICStyle(PICStyles::None)
 289   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 290   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 291   , HasCMov(false)
 292   , HasX86_64(false)
 293   , HasSSE4A(false)
 294   , HasAVX(false)
 295   , HasAES(false)
 296   , HasFMA3(false)
 297   , HasFMA4(false)
 298   , IsBTMemSlow(false)
 299   , IsUAMemFast(false)
 300   , HasVectorUAMem(false)
 301   , Promote16Bit(DoPromote16Bit)
 302   , DarwinVers(0)
 303   , stackAlignment(8)
 304   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 305   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 306   , Is64Bit(is64Bit)
 307   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 308
 309   // default to hard float ABI
 310   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 311     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 312
 313   // Determine default and user specified characteristics
 314   if (!FS.empty()) {
 315     // If feature string is not empty, parse features string.
 316     std::string CPU = sys::getHostCPUName();
 317     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 318     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 319     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 320   } else {
 321     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 322     AutoDetectSubtargetFeatures();
 323     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 324     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 325       X86SSELevel = SSE2;
 326   }
 327
 328   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 329   // are enabled.
 330   if (Is64Bit) {
 331     HasX86_64 = true;
 332
 333     // All 64-bit cpus have cmov support.
 334     HasCMov = true;
 335   }
 336
 337
 338   DEBUG(dbgs() << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 339                << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 340                << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n");
 341   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 342          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 343
 344   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 345   // if one cannot be determined, to true.
 346   if (TT.length() > 5) {
 347     size_t Pos;
 348     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 349       TargetType = isDarwin;
 350
 351       // Compute the darwin version number.
 352       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 353         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 354       else
 355         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 356     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 357       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 358       TargetType = isELF;
 359     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 360       TargetType = isCygwin;
 361     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 362       TargetType = isMingw;
 363     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 364       TargetType = isWindows;
 365     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 366       TargetType = isWindows;
 367     } else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 368       TargetType = isDarwin;
 369       DarwinVers = 9;
 370     }
 371   }
 372
 373   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 374   // bit targets.
 375   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 376     stackAlignment = 16;
 377
 378   if (StackAlignment)
 379     stackAlignment = StackAlignment;
 380 }