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/Module.h"
  19 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  20 #include "llvm/Support/Debug.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
  22 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  23 using namespace llvm;
  24
  25 #if defined(_MSC_VER)
  26     #include <intrin.h>
  27 #endif
  28
  29 static cl::opt<X86Subtarget::AsmWriterFlavorTy>
  30 AsmWriterFlavor("x86-asm-syntax", cl::init(X86Subtarget::Unset),
  31   cl::desc("Choose style of code to emit from X86 backend:"),
  32   cl::values(
  33     clEnumValN(X86Subtarget::ATT,   "att",   "Emit AT&T-style assembly"),
  34     clEnumValN(X86Subtarget::Intel, "intel", "Emit Intel-style assembly"),
  35     clEnumValEnd));
  36
  37 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  38 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  39 /// context.
  40 unsigned char X86Subtarget::
  41 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  42   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  43   // DLLIMPORT stub.
  44   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  45     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  46
  47   // GV with ghost linkage (in JIT lazy compilation mode) do not require an
  48   // extra load from stub.
  49   bool isDecl = GV->isDeclaration() && !GV->hasNotBeenReadFromBitcode();
  50
  51   // X86-64 in PIC mode.
  52   if (isPICStyleRIPRel()) {
  53     // Large model never uses stubs.
  54     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  55       return X86II::MO_NO_FLAG;
  56
  57     if (isTargetDarwin()) {
  58       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  59       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  60       // translation unit.
  61       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  62           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  63         return X86II::MO_GOTPCREL;
  64     } else {
  65       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  66
  67       // Extra load is needed for all externally visible.
  68       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  69         return X86II::MO_GOTPCREL;
  70     }
  71
  72     return X86II::MO_NO_FLAG;
  73   }
  74
  75   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  76     // Extra load is needed for all externally visible.
  77     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  78       return X86II::MO_GOTOFF;
  79     return X86II::MO_GOT;
  80   }
  81
  82   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  83     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
  84     // is relative to the PIC base or not.
  85
  86     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
  87     // through a stub.
  88     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
  89       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  90
  91     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
  92     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
  93     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
  94       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
  95
  96     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
  97     // references and external declarations.
  98     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
  99       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 100       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
 101     }
 102
 103     // Otherwise, no stub.
 104     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
 105   }
 106
 107   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 108     // Determine whether we have a stub reference.
 109
 110     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
 111     // through a stub.
 112     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
 113       return X86II::MO_NO_FLAG;
 114
 115     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
 116     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
 117     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
 118       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY;
 119
 120     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
 121     // references and external declarations.
 122     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
 123       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
 124       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY;
 125     }
 126
 127     // Otherwise, no stub.
 128     return X86II::MO_NO_FLAG;
 129   }
 130
 131   // Direct static reference to global.
 132   return X86II::MO_NO_FLAG;
 133 }
 134
 135
 136 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 137 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 138 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 139 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 140 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 141   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 142   if (getDarwinVers() >= 10)
 143     return "__bzero";
 144
 145   return 0;
 146 }
 147
 148 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 149 /// to immediate address.
 150 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 151   if (Is64Bit)
 152     return false;
 153   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 154 }
 155
 156 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 157 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 158 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 159 /// should be attempted.
 160 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 161   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 162   // that loads and stores aren't blocked.
 163   // This value was chosen arbitrarily.
 164   return 200;
 165 }
 166
 167 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 168 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 169 bool X86::GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX, unsigned *rEBX,
 170                           unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 171 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64)
 172   #if defined(__GNUC__)
 173     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 174     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 175          "cpuid\n\t"
 176          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 177          : "=a" (*rEAX),
 178            "=S" (*rEBX),
 179            "=c" (*rECX),
 180            "=d" (*rEDX)
 181          :  "a" (value));
 182     return false;
 183   #elif defined(_MSC_VER)
 184     int registers[4];
 185     __cpuid(registers, value);
 186     *rEAX = registers[0];
 187     *rEBX = registers[1];
 188     *rECX = registers[2];
 189     *rEDX = registers[3];
 190     return false;
 191   #endif
 192 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 193   #if defined(__GNUC__)
 194     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 195          "cpuid\n\t"
 196          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 197          : "=a" (*rEAX),
 198            "=S" (*rEBX),
 199            "=c" (*rECX),
 200            "=d" (*rEDX)
 201          :  "a" (value));
 202     return false;
 203   #elif defined(_MSC_VER)
 204     __asm {
 205       mov   eax,value
 206       cpuid
 207       mov   esi,rEAX
 208       mov   dword ptr [esi],eax
 209       mov   esi,rEBX
 210       mov   dword ptr [esi],ebx
 211       mov   esi,rECX
 212       mov   dword ptr [esi],ecx
 213       mov   esi,rEDX
 214       mov   dword ptr [esi],edx
 215     }
 216     return false;
 217   #endif
 218 #endif
 219   return true;
 220 }
 221
 222 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 223   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 224   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 225   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 226     if (Family == 0xf)
 227       // Examine extended family ID if family ID is F.
 228       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 229     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 230     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 231   }
 232 }
 233
 234 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 235   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 236   union {
 237     unsigned u[3];
 238     char     c[12];
 239   } text;
 240
 241   if (X86::GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 242     return;
 243
 244   X86::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 245
 246   if ((EDX >> 23) & 0x1) X86SSELevel = MMX;
 247   if ((EDX >> 25) & 0x1) X86SSELevel = SSE1;
 248   if ((EDX >> 26) & 0x1) X86SSELevel = SSE2;
 249   if (ECX & 0x1)         X86SSELevel = SSE3;
 250   if ((ECX >> 9)  & 0x1) X86SSELevel = SSSE3;
 251   if ((ECX >> 19) & 0x1) X86SSELevel = SSE41;
 252   if ((ECX >> 20) & 0x1) X86SSELevel = SSE42;
 253
 254   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 255   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 256
 257   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 258   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 259
 260   if (IsIntel || IsAMD) {
 261     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 262     unsigned Family = 0;
 263     unsigned Model  = 0;
 264     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 265     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 266
 267     X86::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 268     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 269     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 270     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 271   }
 272 }
 273
 274 static const char *GetCurrentX86CPU() {
 275   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 276   if (X86::GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX))
 277     return "generic";
 278   unsigned Family = 0;
 279   unsigned Model  = 0;
 280   DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 281
 282   X86::GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 283   bool Em64T = (EDX >> 29) & 0x1;
 284   bool HasSSE3 = (ECX & 0x1);
 285
 286   union {
 287     unsigned u[3];
 288     char     c[12];
 289   } text;
 290
 291   X86::GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1);
 292   if (memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0) {
 293     switch (Family) {
 294       case 3:
 295         return "i386";
 296       case 4:
 297         return "i486";
 298       case 5:
 299         switch (Model) {
 300         case 4:  return "pentium-mmx";
 301         default: return "pentium";
 302         }
 303       case 6:
 304         switch (Model) {
 305         case 1:  return "pentiumpro";
 306         case 3:
 307         case 5:
 308         case 6:  return "pentium2";
 309         case 7:
 310         case 8:
 311         case 10:
 312         case 11: return "pentium3";
 313         case 9:
 314         case 13: return "pentium-m";
 315         case 14: return "yonah";
 316         case 15:
 317         case 22: // Celeron M 540
 318           return "core2";
 319         case 23: // 45nm: Penryn , Wolfdale, Yorkfield (XE)
 320           return "penryn";
 321         default: return "i686";
 322         }
 323       case 15: {
 324         switch (Model) {
 325         case 3:
 326         case 4:
 327         case 6: // same as 4, but 65nm
 328           return (Em64T) ? "nocona" : "prescott";
 329         case 26:
 330           return "corei7";
 331         case 28:
 332           return "atom";
 333         default:
 334           return (Em64T) ? "x86-64" : "pentium4";
 335         }
 336       }
 337
 338     default:
 339       return "generic";
 340     }
 341   } else if (memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0) {
 342     // FIXME: this poorly matches the generated SubtargetFeatureKV table.  There
 343     // appears to be no way to generate the wide variety of AMD-specific targets
 344     // from the information returned from CPUID.
 345     switch (Family) {
 346       case 4:
 347         return "i486";
 348       case 5:
 349         switch (Model) {
 350         case 6:
 351         case 7:  return "k6";
 352         case 8:  return "k6-2";
 353         case 9:
 354         case 13: return "k6-3";
 355         default: return "pentium";
 356         }
 357       case 6:
 358         switch (Model) {
 359         case 4:  return "athlon-tbird";
 360         case 6:
 361         case 7:
 362         case 8:  return "athlon-mp";
 363         case 10: return "athlon-xp";
 364         default: return "athlon";
 365         }
 366       case 15:
 367         if (HasSSE3) {
 368           return "k8-sse3";
 369         } else {
 370           switch (Model) {
 371           case 1:  return "opteron";
 372           case 5:  return "athlon-fx"; // also opteron
 373           default: return "athlon64";
 374           }
 375         }
 376       case 16:
 377         return "amdfam10";
 378     default:
 379       return "generic";
 380     }
 381   } else {
 382     return "generic";
 383   }
 384 }
 385
 386 X86Subtarget::X86Subtarget(const Module &M, const std::string &FS, bool is64Bit)
 387   : AsmFlavor(AsmWriterFlavor)
 388   , PICStyle(PICStyles::None)
 389   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 390   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 391   , HasX86_64(false)
 392   , HasSSE4A(false)
 393   , HasAVX(false)
 394   , HasFMA3(false)
 395   , HasFMA4(false)
 396   , IsBTMemSlow(false)
 397   , DarwinVers(0)
 398   , IsLinux(false)
 399   , stackAlignment(8)
 400   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 401   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 402   , Is64Bit(is64Bit)
 403   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 404
 405   // default to hard float ABI
 406   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 407     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 408
 409   // Determine default and user specified characteristics
 410   if (!FS.empty()) {
 411     // If feature string is not empty, parse features string.
 412     std::string CPU = GetCurrentX86CPU();
 413     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 414     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 415     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 416   } else {
 417     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 418     AutoDetectSubtargetFeatures();
 419     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 420     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 421       X86SSELevel = SSE2;
 422   }
 423
 424   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 425   // are enabled.
 426   if (Is64Bit)
 427     HasX86_64 = true;
 428
 429   DOUT << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 430        << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 431        << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n";
 432   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 433          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 434
 435   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 436   // if one cannot be determined, to true.
 437   const std::string& TT = M.getTargetTriple();
 438   if (TT.length() > 5) {
 439     size_t Pos;
 440     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 441       TargetType = isDarwin;
 442
 443       // Compute the darwin version number.
 444       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 445         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 446       else
 447         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 448     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 449       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 450       TargetType = isELF;
 451       IsLinux = true;
 452     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 453       TargetType = isCygwin;
 454     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 455       TargetType = isMingw;
 456     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 457       TargetType = isWindows;
 458     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 459       TargetType = isWindows;
 460     }
 461     else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 462       TargetType = isDarwin;
 463       DarwinVers = 9;
 464     }
 465   } else if (TT.empty()) {
 466 #if defined(__CYGWIN__)
 467     TargetType = isCygwin;
 468 #elif defined(__MINGW32__) || defined(__MINGW64__)
 469     TargetType = isMingw;
 470 #elif defined(__APPLE__)
 471     TargetType = isDarwin;
 472 #if __APPLE_CC__ > 5400
 473     DarwinVers = 9;  // GCC 5400+ is Leopard.
 474 #else
 475     DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 476 #endif
 477
 478 #elif defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
 479     TargetType = isWindows;
 480 #elif defined(__linux__)
 481     // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 482     TargetType = isELF;
 483     IsLinux = true;
 484 #endif
 485   }
 486
 487   // If the asm syntax hasn't been overridden on the command line, use whatever
 488   // the target wants.
 489   if (AsmFlavor == X86Subtarget::Unset) {
 490     AsmFlavor = (TargetType == isWindows)
 491       ? X86Subtarget::Intel : X86Subtarget::ATT;
 492   }
 493
 494   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 495   // bit targets.
 496   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 497     stackAlignment = 16;
 498
 499   if (StackAlignment)
 500     stackAlignment = StackAlignment;
 501 }