lib/Target/X86/X86Subtarget.cpp

   1 //===-- X86Subtarget.cpp - X86 Subtarget Information ----------------------===//
   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 TargetSubtargetInfo.
  11 //
  12 //===----------------------------------------------------------------------===//
  13
  14 #define DEBUG_TYPE "subtarget"
  15 #include "X86Subtarget.h"
  16 #include "X86InstrInfo.h"
  17 #include "llvm/GlobalValue.h"
  18 #include "llvm/Support/Debug.h"
  19 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
  20 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
  21 #include "llvm/Support/Host.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  24
  25 #define GET_SUBTARGETINFO_TARGET_DESC
  26 #define GET_SUBTARGETINFO_CTOR
  27 #include "X86GenSubtargetInfo.inc"
  28
  29 using namespace llvm;
  30
  31 #if defined(_MSC_VER)
  32 #include <intrin.h>
  33 #endif
  34
  35 /// ClassifyBlockAddressReference - Classify a blockaddress reference for the
  36 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  37 /// context.
  38 unsigned char X86Subtarget::
  39 ClassifyBlockAddressReference() const {
  40   if (isPICStyleGOT())    // 32-bit ELF targets.
  41     return X86II::MO_GOTOFF;
  42
  43   if (isPICStyleStubPIC())   // Darwin/32 in PIC mode.
  44     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  45
  46   // Direct static reference to label.
  47   return X86II::MO_NO_FLAG;
  48 }
  49
  50 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  51 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  52 /// context.
  53 unsigned char X86Subtarget::
  54 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  55   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  56   // DLLIMPORT stub.
  57   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  58     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  59
  60   // Determine whether this is a reference to a definition or a declaration.
  61   // Materializable GVs (in JIT lazy compilation mode) do not require an extra
  62   // load from stub.
  63   bool isDecl = GV->hasAvailableExternallyLinkage();
  64   if (GV->isDeclaration() && !GV->isMaterializable())
  65     isDecl = true;
  66
  67   // X86-64 in PIC mode.
  68   if (isPICStyleRIPRel()) {
  69     // Large model never uses stubs.
  70     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  71       return X86II::MO_NO_FLAG;
  72
  73     if (isTargetDarwin()) {
  74       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  75       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  76       // translation unit.
  77       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  78           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  79         return X86II::MO_GOTPCREL;
  80     } else if (!isTargetWin64()) {
  81       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  82
  83       // Extra load is needed for all externally visible.
  84       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  85         return X86II::MO_GOTPCREL;
  86     }
  87
  88     return X86II::MO_NO_FLAG;
  89   }
  90
  91   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  92     // Extra load is needed for all externally visible.
  93     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  94       return X86II::MO_GOTOFF;
  95     return X86II::MO_GOT;
  96   }
  97
  98   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  99     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
 100     // is relative to the PIC base or not.
 101
 102     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 103     // through a stub.
 104     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 105       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 106
 107     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 108     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 109     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 110       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
 111
 112     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 113     // references and external declarations.
 114     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
 115       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 116       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
 117     }
 118
 119     // Otherwise, no stub.
 120     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 121   }
 122
 123   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 124     // Determine whether we have a stub reference.
 125
 126     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 127     // through a stub.
 128     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 129       return X86II::MO_NO_FLAG;
 130
 131     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 132     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 133     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 134       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 135
 136     // Otherwise, no stub.
 137     return X86II::MO_NO_FLAG;
 138   }
 139
 140   // Direct static reference to global.
 141   return X86II::MO_NO_FLAG;
 142 }
 143
 144
 145 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 146 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 147 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 148 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 149 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 150   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 151   if (getTargetTriple().isMacOSX() &&
 152       !getTargetTriple().isMacOSXVersionLT(10, 6))
 153     return "__bzero";
 154
 155   return 0;
 156 }
 157
 158 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 159 /// to immediate address.
 160 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 161   if (In64BitMode)
 162     return false;
 163   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 164 }
 165
 166 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 167 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 168 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 169 /// should be attempted.
 170 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 171   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 172   // that loads and stores aren't blocked.
 173   // This value was chosen arbitrarily.
 174   return 200;
 175 }
 176
 177 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 178   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 179   unsigned MaxLevel;
 180   union {
 181     unsigned u[3];
 182     char     c[12];
 183   } text;
 184
 185   if (X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0, &MaxLevel, text.u+0, text.u+2, text.u+1) ||
 186       MaxLevel < 1)
 187     return;
 188
 189   X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 190
 191   if ((EDX >> 15) & 1) { HasCMov = true;      ToggleFeature(X86::FeatureCMOV); }
 192   if ((EDX >> 23) & 1) { X86SSELevel = MMX;   ToggleFeature(X86::FeatureMMX);  }
 193   if ((EDX >> 25) & 1) { X86SSELevel = SSE1;  ToggleFeature(X86::FeatureSSE1); }
 194   if ((EDX >> 26) & 1) { X86SSELevel = SSE2;  ToggleFeature(X86::FeatureSSE2); }
 195   if (ECX & 0x1)       { X86SSELevel = SSE3;  ToggleFeature(X86::FeatureSSE3); }
 196   if ((ECX >> 9)  & 1) { X86SSELevel = SSSE3; ToggleFeature(X86::FeatureSSSE3);}
 197   if ((ECX >> 19) & 1) { X86SSELevel = SSE41; ToggleFeature(X86::FeatureSSE41);}
 198   if ((ECX >> 20) & 1) { X86SSELevel = SSE42; ToggleFeature(X86::FeatureSSE42);}
 199   if ((ECX >> 28) & 1) { X86SSELevel = AVX;   ToggleFeature(X86::FeatureAVX); }
 200
 201   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 202   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 203
 204   if ((ECX >> 1) & 0x1) {
 205     HasCLMUL = true;
 206     ToggleFeature(X86::FeatureCLMUL);
 207   }
 208   if ((ECX >> 12) & 0x1) {
 209     HasFMA3 = true;
 210     ToggleFeature(X86::FeatureFMA3);
 211   }
 212   if (IsIntel && ((ECX >> 22) & 0x1)) {
 213     HasMOVBE = true;
 214     ToggleFeature(X86::FeatureMOVBE);
 215   }
 216   if ((ECX >> 23) & 0x1) {
 217     HasPOPCNT = true;
 218     ToggleFeature(X86::FeaturePOPCNT);
 219   }
 220   if ((ECX >> 25) & 0x1) {
 221     HasAES = true;
 222     ToggleFeature(X86::FeatureAES);
 223   }
 224   if ((ECX >> 29) & 0x1) {
 225     HasF16C = true;
 226     ToggleFeature(X86::FeatureF16C);
 227   }
 228   if (IsIntel && ((ECX >> 30) & 0x1)) {
 229     HasRDRAND = true;
 230     ToggleFeature(X86::FeatureRDRAND);
 231   }
 232
 233   if ((ECX >> 13) & 0x1) {
 234     HasCmpxchg16b = true;
 235     ToggleFeature(X86::FeatureCMPXCHG16B);
 236   }
 237
 238   if (IsIntel || IsAMD) {
 239     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 240     unsigned Family = 0;
 241     unsigned Model  = 0;
 242     X86_MC::DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 243     if (IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13)) {
 244       IsBTMemSlow = true;
 245       ToggleFeature(X86::FeatureSlowBTMem);
 246     }
 247
 248     // If it's Nehalem, unaligned memory access is fast.
 249     // FIXME: Nehalem is family 6. Also include Westmere and later processors?
 250     if (Family == 15 && Model == 26) {
 251       IsUAMemFast = true;
 252       ToggleFeature(X86::FeatureFastUAMem);
 253     }
 254
 255     // Set processor type. Currently only Atom is detected.
 256     if (Family == 6 &&
 257         (Model == 28 || Model == 38 || Model == 39)) {
 258       X86ProcFamily = IntelAtom;
 259
 260       UseLeaForSP = true;
 261       ToggleFeature(X86::FeatureLeaForSP);
 262     }
 263
 264     unsigned MaxExtLevel;
 265     X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0x80000000, &MaxExtLevel, &EBX, &ECX, &EDX);
 266
 267     if (MaxExtLevel >= 0x80000001) {
 268       X86_MC::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 269       if ((EDX >> 29) & 0x1) {
 270         HasX86_64 = true;
 271         ToggleFeature(X86::Feature64Bit);
 272       }
 273       if ((ECX >> 5) & 0x1) {
 274         HasLZCNT = true;
 275         ToggleFeature(X86::FeatureLZCNT);
 276       }
 277       if (IsAMD) {
 278         if ((ECX >> 6) & 0x1) {
 279           HasSSE4A = true;
 280           ToggleFeature(X86::FeatureSSE4A);
 281         }
 282         if ((ECX >> 11) & 0x1) {
 283           HasXOP = true;
 284           ToggleFeature(X86::FeatureXOP);
 285         }
 286         if ((ECX >> 16) & 0x1) {
 287           HasFMA4 = true;
 288           ToggleFeature(X86::FeatureFMA4);
 289         }
 290       }
 291     }
 292   }
 293
 294   if (MaxLevel >= 7) {
 295     if (!X86_MC::GetCpuIDAndInfoEx(0x7, 0x0, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX)) {
 296       if (IsIntel && (EBX & 0x1)) {
 297         HasFSGSBase = true;
 298         ToggleFeature(X86::FeatureFSGSBase);
 299       }
 300       if ((EBX >> 3) & 0x1) {
 301         HasBMI = true;
 302         ToggleFeature(X86::FeatureBMI);
 303       }
 304       if (IsIntel && ((EBX >> 5) & 0x1)) {
 305         X86SSELevel = AVX2;
 306         ToggleFeature(X86::FeatureAVX2);
 307       }
 308       if (IsIntel && ((EBX >> 8) & 0x1)) {
 309         HasBMI2 = true;
 310         ToggleFeature(X86::FeatureBMI2);
 311       }
 312     }
 313   }
 314 }
 315
 316 X86Subtarget::X86Subtarget(const std::string &TT, const std::string &CPU,
 317                            const std::string &FS,
 318                            unsigned StackAlignOverride, bool is64Bit)
 319   : X86GenSubtargetInfo(TT, CPU, FS)
 320   , X86ProcFamily(Others)
 321   , PICStyle(PICStyles::None)
 322   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 323   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 324   , HasCMov(false)
 325   , HasX86_64(false)
 326   , HasPOPCNT(false)
 327   , HasSSE4A(false)
 328   , HasAES(false)
 329   , HasCLMUL(false)
 330   , HasFMA3(false)
 331   , HasFMA4(false)
 332   , HasXOP(false)
 333   , HasMOVBE(false)
 334   , HasRDRAND(false)
 335   , HasF16C(false)
 336   , HasFSGSBase(false)
 337   , HasLZCNT(false)
 338   , HasBMI(false)
 339   , HasBMI2(false)
 340   , IsBTMemSlow(false)
 341   , IsUAMemFast(false)
 342   , HasVectorUAMem(false)
 343   , HasCmpxchg16b(false)
 344   , UseLeaForSP(false)
 345   , PostRAScheduler(false)
 346   , stackAlignment(4)
 347   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 348   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 349   , TargetTriple(TT)
 350   , In64BitMode(is64Bit) {
 351   // Determine default and user specified characteristics
 352   std::string CPUName = CPU;
 353   if (!FS.empty() || !CPU.empty()) {
 354     if (CPUName.empty()) {
 355 #if defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)\
 356     || defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
 357       CPUName = sys::getHostCPUName();
 358 #else
 359       CPUName = "generic";
 360 #endif
 361     }
 362
 363     // Make sure 64-bit features are available in 64-bit mode. (But make sure
 364     // SSE2 can be turned off explicitly.)
 365     std::string FullFS = FS;
 366     if (In64BitMode) {
 367       if (!FullFS.empty())
 368         FullFS = "+64bit,+sse2," + FullFS;
 369       else
 370         FullFS = "+64bit,+sse2";
 371     }
 372
 373     // If feature string is not empty, parse features string.
 374     ParseSubtargetFeatures(CPUName, FullFS);
 375   } else {
 376     if (CPUName.empty()) {
 377 #if defined (__x86_64__) || defined(__i386__)
 378       CPUName = sys::getHostCPUName();
 379 #else
 380       CPUName = "generic";
 381 #endif
 382     }
 383     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 384     AutoDetectSubtargetFeatures();
 385
 386     // Make sure 64-bit features are available in 64-bit mode.
 387     if (In64BitMode) {
 388       HasX86_64 = true; ToggleFeature(X86::Feature64Bit);
 389       HasCMov = true;   ToggleFeature(X86::FeatureCMOV);
 390
 391       if (X86SSELevel < SSE2) {
 392         X86SSELevel = SSE2;
 393         ToggleFeature(X86::FeatureSSE1);
 394         ToggleFeature(X86::FeatureSSE2);
 395       }
 396     }
 397   }
 398
 399   if (X86ProcFamily == IntelAtom) {
 400     PostRAScheduler = true;
 401     InstrItins = getInstrItineraryForCPU(CPUName);
 402   }
 403
 404   // It's important to keep the MCSubtargetInfo feature bits in sync with
 405   // target data structure which is shared with MC code emitter, etc.
 406   if (In64BitMode)
 407     ToggleFeature(X86::Mode64Bit);
 408
 409   DEBUG(dbgs() << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 410                << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 411                << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n");
 412   assert((!In64BitMode || HasX86_64) &&
 413          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 414
 415   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin, FreeBSD, Linux and Solaris (both
 416   // 32 and 64 bit) and for all 64-bit targets.
 417   if (StackAlignOverride)
 418     stackAlignment = StackAlignOverride;
 419   else if (isTargetDarwin() || isTargetFreeBSD() || isTargetLinux() ||
 420            isTargetSolaris() || In64BitMode)
 421     stackAlignment = 16;
 422 }
 423
 424 bool X86Subtarget::enablePostRAScheduler(
 425            CodeGenOpt::Level OptLevel,
 426            TargetSubtargetInfo::AntiDepBreakMode& Mode,
 427            RegClassVector& CriticalPathRCs) const {
 428   Mode = TargetSubtargetInfo::ANTIDEP_CRITICAL;
 429   CriticalPathRCs.clear();
 430   return PostRAScheduler && OptLevel >= CodeGenOpt::Default;
 431 }