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/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 /// ClassifyGlobalReference - Classify a global variable reference for the
  30 /// current subtarget according to how we should reference it in a non-pcrel
  31 /// context.
  32 unsigned char X86Subtarget::
  33 ClassifyGlobalReference(const GlobalValue *GV, const TargetMachine &TM) const {
  34   // DLLImport only exists on windows, it is implemented as a load from a
  35   // DLLIMPORT stub.
  36   if (GV->hasDLLImportLinkage())
  37     return X86II::MO_DLLIMPORT;
  38
  39   // GV with ghost linkage (in JIT lazy compilation mode) do not require an
  40   // extra load from stub.
  41   bool isDecl = GV->isDeclaration() && !GV->hasNotBeenReadFromBitcode();
  42
  43   // X86-64 in PIC mode.
  44   if (isPICStyleRIPRel()) {
  45     // Large model never uses stubs.
  46     if (TM.getCodeModel() == CodeModel::Large)
  47       return X86II::MO_NO_FLAG;
  48
  49     if (isTargetDarwin()) {
  50       // If symbol visibility is hidden, the extra load is not needed if
  51       // target is x86-64 or the symbol is definitely defined in the current
  52       // translation unit.
  53       if (GV->hasDefaultVisibility() &&
  54           (isDecl || GV->isWeakForLinker()))
  55         return X86II::MO_GOTPCREL;
  56     } else {
  57       assert(isTargetELF() && "Unknown rip-relative target");
  58
  59       // Extra load is needed for all externally visible.
  60       if (!GV->hasLocalLinkage() && GV->hasDefaultVisibility())
  61         return X86II::MO_GOTPCREL;
  62     }
  63
  64     return X86II::MO_NO_FLAG;
  65   }
  66
  67   if (isPICStyleGOT()) {   // 32-bit ELF targets.
  68     // Extra load is needed for all externally visible.
  69     if (GV->hasLocalLinkage() || GV->hasHiddenVisibility())
  70       return X86II::MO_GOTOFF;
  71     return X86II::MO_GOT;
  72   }
  73
  74   if (isPICStyleStubPIC()) {  // Darwin/32 in PIC mode.
  75     // Determine whether we have a stub reference and/or whether the reference
  76     // is relative to the PIC base or not.
  77
  78     // If this is a strong reference to a definition, it is definitely not
  79     // through a stub.
  80     if (!isDecl && !GV->isWeakForLinker())
  81       return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  82
  83     // Unless we have a symbol with hidden visibility, we have to go through a
  84     // normal $non_lazy_ptr stub because this symbol might be resolved late.
  85     if (!GV->hasHiddenVisibility())  // Non-hidden $non_lazy_ptr reference.
  86       return X86II::MO_DARWIN_NONLAZY_PIC_BASE;
  87
  88     // If symbol visibility is hidden, we have a stub for common symbol
  89     // references and external declarations.
  90     if (isDecl || GV->hasCommonLinkage()) {
  91       // Hidden $non_lazy_ptr reference.
  92       return X86II::MO_DARWIN_HIDDEN_NONLAZY_PIC_BASE;
  93     }
  94
  95     // Otherwise, no stub.
  96     return X86II::MO_PIC_BASE_OFFSET;
  97   }
  98
  99   if (isPICStyleStubNoDynamic()) {  // Darwin/32 in -mdynamic-no-pic mode.
 100     // Determine whether we have a stub reference.
 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_NO_FLAG;
 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;
 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;
 117     }
 118
 119     // Otherwise, no stub.
 120     return X86II::MO_NO_FLAG;
 121   }
 122
 123   // Direct static reference to global.
 124   return X86II::MO_NO_FLAG;
 125 }
 126
 127
 128 /// getBZeroEntry - This function returns the name of a function which has an
 129 /// interface like the non-standard bzero function, if such a function exists on
 130 /// the current subtarget and it is considered prefereable over memset with zero
 131 /// passed as the second argument. Otherwise it returns null.
 132 const char *X86Subtarget::getBZeroEntry() const {
 133   // Darwin 10 has a __bzero entry point for this purpose.
 134   if (getDarwinVers() >= 10)
 135     return "__bzero";
 136
 137   return 0;
 138 }
 139
 140 /// IsLegalToCallImmediateAddr - Return true if the subtarget allows calls
 141 /// to immediate address.
 142 bool X86Subtarget::IsLegalToCallImmediateAddr(const TargetMachine &TM) const {
 143   if (Is64Bit)
 144     return false;
 145   return isTargetELF() || TM.getRelocationModel() == Reloc::Static;
 146 }
 147
 148 /// getSpecialAddressLatency - For targets where it is beneficial to
 149 /// backschedule instructions that compute addresses, return a value
 150 /// indicating the number of scheduling cycles of backscheduling that
 151 /// should be attempted.
 152 unsigned X86Subtarget::getSpecialAddressLatency() const {
 153   // For x86 out-of-order targets, back-schedule address computations so
 154   // that loads and stores aren't blocked.
 155   // This value was chosen arbitrarily.
 156   return 200;
 157 }
 158
 159 /// GetCpuIDAndInfo - Execute the specified cpuid and return the 4 values in the
 160 /// specified arguments.  If we can't run cpuid on the host, return true.
 161 bool
 162 X86Subtarget::GetCpuIDAndInfo(unsigned value, unsigned *rEAX,
 163                               unsigned *rEBX, unsigned *rECX, unsigned *rEDX) {
 164 #if defined(__x86_64__) || defined(_M_AMD64) || defined (_M_X64)
 165   #if defined(__GNUC__)
 166     // gcc doesn't know cpuid would clobber ebx/rbx. Preseve it manually.
 167     asm ("movq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 168          "cpuid\n\t"
 169          "xchgq\t%%rbx, %%rsi\n\t"
 170          : "=a" (*rEAX),
 171            "=S" (*rEBX),
 172            "=c" (*rECX),
 173            "=d" (*rEDX)
 174          :  "a" (value));
 175     return false;
 176   #elif defined(_MSC_VER)
 177     int registers[4];
 178     __cpuid(registers, value);
 179     *rEAX = registers[0];
 180     *rEBX = registers[1];
 181     *rECX = registers[2];
 182     *rEDX = registers[3];
 183     return false;
 184   #endif
 185 #elif defined(i386) || defined(__i386__) || defined(__x86__) || defined(_M_IX86)
 186   #if defined(__GNUC__)
 187     asm ("movl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 188          "cpuid\n\t"
 189          "xchgl\t%%ebx, %%esi\n\t"
 190          : "=a" (*rEAX),
 191            "=S" (*rEBX),
 192            "=c" (*rECX),
 193            "=d" (*rEDX)
 194          :  "a" (value));
 195     return false;
 196   #elif defined(_MSC_VER)
 197     __asm {
 198       mov   eax,value
 199       cpuid
 200       mov   esi,rEAX
 201       mov   dword ptr [esi],eax
 202       mov   esi,rEBX
 203       mov   dword ptr [esi],ebx
 204       mov   esi,rECX
 205       mov   dword ptr [esi],ecx
 206       mov   esi,rEDX
 207       mov   dword ptr [esi],edx
 208     }
 209     return false;
 210   #endif
 211 #endif
 212   return true;
 213 }
 214
 215 static void DetectFamilyModel(unsigned EAX, unsigned &Family, unsigned &Model) {
 216   Family = (EAX >> 8) & 0xf; // Bits 8 - 11
 217   Model  = (EAX >> 4) & 0xf; // Bits 4 - 7
 218   if (Family == 6 || Family == 0xf) {
 219     if (Family == 0xf)
 220       // Examine extended family ID if family ID is F.
 221       Family += (EAX >> 20) & 0xff;    // Bits 20 - 27
 222     // Examine extended model ID if family ID is 6 or F.
 223     Model += ((EAX >> 16) & 0xf) << 4; // Bits 16 - 19
 224   }
 225 }
 226
 227 void X86Subtarget::AutoDetectSubtargetFeatures() {
 228   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 229   union {
 230     unsigned u[3];
 231     char     c[12];
 232   } text;
 233
 234   if (GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1))
 235     return;
 236
 237   GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 238
 239   if ((EDX >> 15) & 1) HasCMov = true;
 240   if ((EDX >> 23) & 1) X86SSELevel = MMX;
 241   if ((EDX >> 25) & 1) X86SSELevel = SSE1;
 242   if ((EDX >> 26) & 1) X86SSELevel = SSE2;
 243   if (ECX & 0x1)         X86SSELevel = SSE3;
 244   if ((ECX >> 9)  & 1) X86SSELevel = SSSE3;
 245   if ((ECX >> 19) & 1) X86SSELevel = SSE41;
 246   if ((ECX >> 20) & 1) X86SSELevel = SSE42;
 247
 248   bool IsIntel = memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0;
 249   bool IsAMD   = !IsIntel && memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0;
 250
 251   HasFMA3 = IsIntel && ((ECX >> 12) & 0x1);
 252   HasAVX = ((ECX >> 28) & 0x1);
 253
 254   if (IsIntel || IsAMD) {
 255     // Determine if bit test memory instructions are slow.
 256     unsigned Family = 0;
 257     unsigned Model  = 0;
 258     DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 259     IsBTMemSlow = IsAMD || (Family == 6 && Model >= 13);
 260
 261     GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 262     HasX86_64 = (EDX >> 29) & 0x1;
 263     HasSSE4A = IsAMD && ((ECX >> 6) & 0x1);
 264     HasFMA4 = IsAMD && ((ECX >> 16) & 0x1);
 265   }
 266 }
 267
 268 const char *X86Subtarget::GetCurrentX86CPU() {
 269   unsigned EAX = 0, EBX = 0, ECX = 0, EDX = 0;
 270   if (GetCpuIDAndInfo(0x1, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX))
 271     return "generic";
 272   unsigned Family = 0;
 273   unsigned Model  = 0;
 274   DetectFamilyModel(EAX, Family, Model);
 275
 276   GetCpuIDAndInfo(0x80000001, &EAX, &EBX, &ECX, &EDX);
 277   bool Em64T = (EDX >> 29) & 0x1;
 278   bool HasSSE3 = (ECX & 0x1);
 279
 280   union {
 281     unsigned u[3];
 282     char     c[12];
 283   } text;
 284
 285   GetCpuIDAndInfo(0, &EAX, text.u+0, text.u+2, text.u+1);
 286   if (memcmp(text.c, "GenuineIntel", 12) == 0) {
 287     switch (Family) {
 288       case 3:
 289         return "i386";
 290       case 4:
 291         return "i486";
 292       case 5:
 293         switch (Model) {
 294         case 4:  return "pentium-mmx";
 295         default: return "pentium";
 296         }
 297       case 6:
 298         switch (Model) {
 299         case 1:  return "pentiumpro";
 300         case 3:
 301         case 5:
 302         case 6:  return "pentium2";
 303         case 7:
 304         case 8:
 305         case 10:
 306         case 11: return "pentium3";
 307         case 9:
 308         case 13: return "pentium-m";
 309         case 14: return "yonah";
 310         case 15:
 311         case 22: // Celeron M 540
 312           return "core2";
 313         case 23: // 45nm: Penryn , Wolfdale, Yorkfield (XE)
 314           return "penryn";
 315         default: return "i686";
 316         }
 317       case 15: {
 318         switch (Model) {
 319         case 3:
 320         case 4:
 321         case 6: // same as 4, but 65nm
 322           return (Em64T) ? "nocona" : "prescott";
 323         case 26:
 324           return "corei7";
 325         case 28:
 326           return "atom";
 327         default:
 328           return (Em64T) ? "x86-64" : "pentium4";
 329         }
 330       }
 331
 332     default:
 333       return "generic";
 334     }
 335   } else if (memcmp(text.c, "AuthenticAMD", 12) == 0) {
 336     // FIXME: this poorly matches the generated SubtargetFeatureKV table.  There
 337     // appears to be no way to generate the wide variety of AMD-specific targets
 338     // from the information returned from CPUID.
 339     switch (Family) {
 340       case 4:
 341         return "i486";
 342       case 5:
 343         switch (Model) {
 344         case 6:
 345         case 7:  return "k6";
 346         case 8:  return "k6-2";
 347         case 9:
 348         case 13: return "k6-3";
 349         default: return "pentium";
 350         }
 351       case 6:
 352         switch (Model) {
 353         case 4:  return "athlon-tbird";
 354         case 6:
 355         case 7:
 356         case 8:  return "athlon-mp";
 357         case 10: return "athlon-xp";
 358         default: return "athlon";
 359         }
 360       case 15:
 361         if (HasSSE3) {
 362           return "k8-sse3";
 363         } else {
 364           switch (Model) {
 365           case 1:  return "opteron";
 366           case 5:  return "athlon-fx"; // also opteron
 367           default: return "athlon64";
 368           }
 369         }
 370       case 16:
 371         return "amdfam10";
 372     default:
 373       return "generic";
 374     }
 375   } else {
 376     return "generic";
 377   }
 378 }
 379
 380 X86Subtarget::X86Subtarget(const std::string &TT, const std::string &FS,
 381                            bool is64Bit)
 382   : PICStyle(PICStyles::None)
 383   , X86SSELevel(NoMMXSSE)
 384   , X863DNowLevel(NoThreeDNow)
 385   , HasCMov(false)
 386   , HasX86_64(false)
 387   , HasSSE4A(false)
 388   , HasAVX(false)
 389   , HasFMA3(false)
 390   , HasFMA4(false)
 391   , IsBTMemSlow(false)
 392   , DarwinVers(0)
 393   , IsLinux(false)
 394   , stackAlignment(8)
 395   // FIXME: this is a known good value for Yonah. How about others?
 396   , MaxInlineSizeThreshold(128)
 397   , Is64Bit(is64Bit)
 398   , TargetType(isELF) { // Default to ELF unless otherwise specified.
 399
 400   // default to hard float ABI
 401   if (FloatABIType == FloatABI::Default)
 402     FloatABIType = FloatABI::Hard;
 403
 404   // Determine default and user specified characteristics
 405   if (!FS.empty()) {
 406     // If feature string is not empty, parse features string.
 407     std::string CPU = GetCurrentX86CPU();
 408     ParseSubtargetFeatures(FS, CPU);
 409     // All X86-64 CPUs also have SSE2, however user might request no SSE via
 410     // -mattr, so don't force SSELevel here.
 411   } else {
 412     // Otherwise, use CPUID to auto-detect feature set.
 413     AutoDetectSubtargetFeatures();
 414     // Make sure SSE2 is enabled; it is available on all X86-64 CPUs.
 415     if (Is64Bit && X86SSELevel < SSE2)
 416       X86SSELevel = SSE2;
 417   }
 418
 419   // If requesting codegen for X86-64, make sure that 64-bit features
 420   // are enabled.
 421   if (Is64Bit)
 422     HasX86_64 = true;
 423
 424   DEBUG(errs() << "Subtarget features: SSELevel " << X86SSELevel
 425                << ", 3DNowLevel " << X863DNowLevel
 426                << ", 64bit " << HasX86_64 << "\n");
 427   assert((!Is64Bit || HasX86_64) &&
 428          "64-bit code requested on a subtarget that doesn't support it!");
 429
 430   // Set the boolean corresponding to the current target triple, or the default
 431   // if one cannot be determined, to true.
 432   if (TT.length() > 5) {
 433     size_t Pos;
 434     if ((Pos = TT.find("-darwin")) != std::string::npos) {
 435       TargetType = isDarwin;
 436
 437       // Compute the darwin version number.
 438       if (isdigit(TT[Pos+7]))
 439         DarwinVers = atoi(&TT[Pos+7]);
 440       else
 441         DarwinVers = 8;  // Minimum supported darwin is Tiger.
 442     } else if (TT.find("linux") != std::string::npos) {
 443       // Linux doesn't imply ELF, but we don't currently support anything else.
 444       TargetType = isELF;
 445       IsLinux = true;
 446     } else if (TT.find("cygwin") != std::string::npos) {
 447       TargetType = isCygwin;
 448     } else if (TT.find("mingw") != std::string::npos) {
 449       TargetType = isMingw;
 450     } else if (TT.find("win32") != std::string::npos) {
 451       TargetType = isWindows;
 452     } else if (TT.find("windows") != std::string::npos) {
 453       TargetType = isWindows;
 454     } else if (TT.find("-cl") != std::string::npos) {
 455       TargetType = isDarwin;
 456       DarwinVers = 9;
 457     }
 458   }
 459
 460   // Stack alignment is 16 bytes on Darwin (both 32 and 64 bit) and for all 64
 461   // bit targets.
 462   if (TargetType == isDarwin || Is64Bit)
 463     stackAlignment = 16;
 464
 465   if (StackAlignment)
 466     stackAlignment = StackAlignment;
 467 }