TargetTransformInfo: address calculation parameter for gather/scather
[oota-llvm.git] / include / llvm / Analysis / TargetTransformInfo.h
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 #ifndef LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
 #define LLVM_ANALYSIS_TARGETTRANSFORMINFO_H
 
-#include "llvm/IR/GlobalValue.h"
 #include "llvm/IR/Intrinsics.h"
-#include "llvm/IR/Type.h"
 #include "llvm/Pass.h"
 #include "llvm/Support/DataTypes.h"
-#include "llvm/CodeGen/ValueTypes.h"
 
 namespace llvm {
 
+class GlobalValue;
+class Type;
+class User;
+class Value;
+
 /// TargetTransformInfo - This pass provides access to the codegen
 /// interfaces that are needed for IR-level transformations.
 class TargetTransformInfo {
@@ -68,6 +70,123 @@ public:
   /// This class is intended to be subclassed by real implementations.
   virtual ~TargetTransformInfo() = 0;
 
+  /// \name Generic Target Information
+  /// @{
+
+  /// \brief Underlying constants for 'cost' values in this interface.
+  ///
+  /// Many APIs in this interface return a cost. This enum defines the
+  /// fundamental values that should be used to interpret (and produce) those
+  /// costs. The costs are returned as an unsigned rather than a member of this
+  /// enumeration because it is expected that the cost of one IR instruction
+  /// may have a multiplicative factor to it or otherwise won't fit directly
+  /// into the enum. Moreover, it is common to sum or average costs which works
+  /// better as simple integral values. Thus this enum only provides constants.
+  ///
+  /// Note that these costs should usually reflect the intersection of code-size
+  /// cost and execution cost. A free instruction is typically one that folds
+  /// into another instruction. For example, reg-to-reg moves can often be
+  /// skipped by renaming the registers in the CPU, but they still are encoded
+  /// and thus wouldn't be considered 'free' here.
+  enum TargetCostConstants {
+    TCC_Free = 0,       ///< Expected to fold away in lowering.
+    TCC_Basic = 1,      ///< The cost of a typical 'add' instruction.
+    TCC_Expensive = 4   ///< The cost of a 'div' instruction on x86.
+  };
+
+  /// \brief Estimate the cost of a specific operation when lowered.
+  ///
+  /// Note that this is designed to work on an arbitrary synthetic opcode, and
+  /// thus work for hypothetical queries before an instruction has even been
+  /// formed. However, this does *not* work for GEPs, and must not be called
+  /// for a GEP instruction. Instead, use the dedicated getGEPCost interface as
+  /// analyzing a GEP's cost required more information.
+  ///
+  /// Typically only the result type is required, and the operand type can be
+  /// omitted. However, if the opcode is one of the cast instructions, the
+  /// operand type is required.
+  ///
+  /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
+  /// comments for a detailed explanation of the cost values.
+  virtual unsigned getOperationCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                                    Type *OpTy = 0) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a GEP operation when lowered.
+  ///
+  /// The contract for this function is the same as \c getOperationCost except
+  /// that it supports an interface that provides extra information specific to
+  /// the GEP operation.
+  virtual unsigned getGEPCost(const Value *Ptr,
+                              ArrayRef<const Value *> Operands) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a function call when lowered.
+  ///
+  /// The contract for this is the same as \c getOperationCost except that it
+  /// supports an interface that provides extra information specific to call
+  /// instructions.
+  ///
+  /// This is the most basic query for estimating call cost: it only knows the
+  /// function type and (potentially) the number of arguments at the call site.
+  /// The latter is only interesting for varargs function types.
+  virtual unsigned getCallCost(FunctionType *FTy, int NumArgs = -1) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
+  ///
+  /// This overload adds the ability to reason about the particular function
+  /// being called in the event it is a library call with special lowering.
+  virtual unsigned getCallCost(const Function *F, int NumArgs = -1) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of calling a specific function when lowered.
+  ///
+  /// This overload allows specifying a set of candidate argument values.
+  virtual unsigned getCallCost(const Function *F,
+                               ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
+  ///
+  /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
+  virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<Type *> ParamTys) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of an intrinsic when lowered.
+  ///
+  /// Mirrors the \c getCallCost method but uses an intrinsic identifier.
+  virtual unsigned getIntrinsicCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
+                                    ArrayRef<const Value *> Arguments) const;
+
+  /// \brief Estimate the cost of a given IR user when lowered.
+  ///
+  /// This can estimate the cost of either a ConstantExpr or Instruction when
+  /// lowered. It has two primary advantages over the \c getOperationCost and
+  /// \c getGEPCost above, and one significant disadvantage: it can only be
+  /// used when the IR construct has already been formed.
+  ///
+  /// The advantages are that it can inspect the SSA use graph to reason more
+  /// accurately about the cost. For example, all-constant-GEPs can often be
+  /// folded into a load or other instruction, but if they are used in some
+  /// other context they may not be folded. This routine can distinguish such
+  /// cases.
+  ///
+  /// The returned cost is defined in terms of \c TargetCostConstants, see its
+  /// comments for a detailed explanation of the cost values.
+  virtual unsigned getUserCost(const User *U) const;
+
+  /// \brief Test whether calls to a function lower to actual program function
+  /// calls.
+  ///
+  /// The idea is to test whether the program is likely to require a 'call'
+  /// instruction or equivalent in order to call the given function.
+  ///
+  /// FIXME: It's not clear that this is a good or useful query API. Client's
+  /// should probably move to simpler cost metrics using the above.
+  /// Alternatively, we could split the cost interface into distinct code-size
+  /// and execution-speed costs. This would allow modelling the core of this
+  /// query more accurately as the a call is a single small instruction, but
+  /// incurs significant execution cost.
+  virtual bool isLoweredToCall(const Function *F) const;
+
+  /// @}
+
   /// \name Scalar Target Information
   /// @{
 
@@ -77,7 +196,7 @@ public:
   /// significantly boost the performance when the population is dense, and it
   /// may or may not degrade performance if the population is sparse. A HW
   /// support is considered as "Fast" if it can outperform, or is on a par
-  /// with, SW implementaion when the population is sparse; otherwise, it is
+  /// with, SW implementation when the population is sparse; otherwise, it is
   /// considered as "Slow".
   enum PopcntSupportKind {
     PSK_Software,
@@ -106,6 +225,16 @@ public:
                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
                                      int64_t Scale) const;
 
+  /// \brief Return the cost of the scaling factor used in the addressing
+  /// mode represented by AM for this target, for a load/store
+  /// of the specified type.
+  /// If the AM is supported, the return value must be >= 0.
+  /// If the AM is not supported, it returns a negative value.
+  /// TODO: Handle pre/postinc as well.
+  virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
+                                   int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
+                                   int64_t Scale) const;
+
   /// isTruncateFree - Return true if it's free to truncate a value of
   /// type Ty1 to type Ty2. e.g. On x86 it's free to truncate a i32 value in
   /// register EAX to i16 by referencing its sub-register AX.
@@ -144,6 +273,13 @@ public:
     SK_ExtractSubvector ///< ExtractSubvector Index indicates start offset.
   };
 
+  /// \brief Additonal information about an operand's possible values.
+  enum OperandValueKind {
+    OK_AnyValue,            // Operand can have any value.
+    OK_UniformValue,        // Operand is uniform (splat of a value).
+    OK_UniformConstantValue // Operand is uniform constant.
+  };
+
   /// \return The number of scalar or vector registers that the target has.
   /// If 'Vectors' is true, it returns the number of vector registers. If it is
   /// set to false, it returns the number of scalar registers.
@@ -158,7 +294,9 @@ public:
   virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
 
   /// \return The expected cost of arithmetic ops, such as mul, xor, fsub, etc.
-  virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty) const;
+  virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                                  OperandValueKind Opd1Info = OK_AnyValue,
+                                  OperandValueKind Opd2Info = OK_AnyValue) const;
 
   /// \return The cost of a shuffle instruction of kind Kind and of type Tp.
   /// The index and subtype parameters are used by the subvector insertion and
@@ -171,7 +309,7 @@ public:
   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
                                     Type *Src) const;
 
-  /// \return The expected cost of control-flow related instrutctions such as
+  /// \return The expected cost of control-flow related instructions such as
   /// Phi, Ret, Br.
   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 
@@ -197,6 +335,16 @@ public:
   /// split during legalization. Zero is returned when the answer is unknown.
   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 
+  /// \returns The cost of the address computation. For most targets this can be
+  /// merged into the instruction indexing mode. Some targets might want to
+  /// distinguish between address computation for memory operations on vector
+  /// types and scalar types. Such targets should override this function.
+  /// The 'IsComplex' parameter is a hint that the address computation is likely
+  /// to involve multiple instructions and as such unlikely to be merged into
+  /// the address indexing mode.
+  virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty,
+                                             bool IsComplex = false) const;
+
   /// @}
 
   /// Analysis group identification.
@@ -205,63 +353,11 @@ public:
 
 /// \brief Create the base case instance of a pass in the TTI analysis group.
 ///
-/// This class provides the base case for the stack of TTI analyses. It doesn't
+/// This class provides the base case for the stack of TTI analyzes. It doesn't
 /// delegate to anything and uses the STTI and VTTI objects passed in to
 /// satisfy the queries.
 ImmutablePass *createNoTargetTransformInfoPass();
 
-//======================================= COST TABLES ==
-
-/// \brief An entry in a cost table
-///
-/// Use it as a static array and call the CostTable below to
-/// iterate through it and find the elements you're looking for.
-///
-/// Leaving Types with fixed size to avoid complications during
-/// static destruction.
-struct CostTableEntry {
-  int ISD;       // instruction ID
-  MVT Types[2];  // Types { dest, source }
-  unsigned Cost; // ideal cost
-};
-
-/// \brief Cost table, containing one or more costs for different instructions
-///
-/// This class implement the cost table lookup, to simplify
-/// how targets declare their own costs.
-class CostTable {
-  const CostTableEntry *table;
-  const size_t size;
-  const unsigned numTypes;
-
-protected:
-  /// Searches for costs on the table
-  unsigned _findCost(int ISD, MVT *Types) const;
-
-  // We don't want to expose a multi-type cost table, since types are not
-  // sequential by nature. If you need more cost table types, implement
-  // them below.
-  CostTable(const CostTableEntry *table, const size_t size, unsigned numTypes);
-
-public:
-  /// Cost Not found while searching
-  static const unsigned COST_NOT_FOUND = -1;
-};
-
-/// Specialisation for one-type cost table
-class UnaryCostTable : public CostTable {
-public:
-  UnaryCostTable(const CostTableEntry *table, const size_t size);
-  unsigned findCost(int ISD, MVT Type) const;
-};
-
-/// Specialisation for two-type cost table
-class BinaryCostTable : public CostTable {
-public:
-  BinaryCostTable(const CostTableEntry *table, const size_t size);
-  unsigned findCost(int ISD, MVT Type, MVT SrcType) const;
-};
-
 } // End llvm namespace
 
 #endif