Refactor reciprocal and reciprocal square root estimate into target-independent funct...
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / SelectionDAG / DAGCombiner.cpp
index 33e70593d154d06996b59a32665bc458e3aaa625..34a0e04bc055c8bfe9c613160634f837ea44b52b 100644 (file)
@@ -276,6 +276,7 @@ namespace {
     SDValue visitFMA(SDNode *N);
     SDValue visitFDIV(SDNode *N);
     SDValue visitFREM(SDNode *N);
+    SDValue visitFSQRT(SDNode *N);
     SDValue visitFCOPYSIGN(SDNode *N);
     SDValue visitSINT_TO_FP(SDNode *N);
     SDValue visitUINT_TO_FP(SDNode *N);
@@ -326,7 +327,8 @@ namespace {
     SDValue BuildSDIV(SDNode *N);
     SDValue BuildSDIVPow2(SDNode *N);
     SDValue BuildUDIV(SDNode *N);
-    SDValue BuildRSQRTE(SDNode *N);
+    SDValue BuildReciprocalEstimate(SDValue Op);
+    SDValue BuildRsqrtEstimate(SDValue Op);
     SDValue MatchBSwapHWordLow(SDNode *N, SDValue N0, SDValue N1,
                                bool DemandHighBits = true);
     SDValue MatchBSwapHWord(SDNode *N, SDValue N0, SDValue N1);
@@ -1307,6 +1309,7 @@ SDValue DAGCombiner::visit(SDNode *N) {
   case ISD::FMA:                return visitFMA(N);
   case ISD::FDIV:               return visitFDIV(N);
   case ISD::FREM:               return visitFREM(N);
+  case ISD::FSQRT:              return visitFSQRT(N);
   case ISD::FCOPYSIGN:          return visitFCOPYSIGN(N);
   case ISD::SINT_TO_FP:         return visitSINT_TO_FP(N);
   case ISD::UINT_TO_FP:         return visitUINT_TO_FP(N);
@@ -6976,6 +6979,7 @@ SDValue DAGCombiner::visitFDIV(SDNode *N) {
   ConstantFPSDNode *N0CFP = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N0);
   ConstantFPSDNode *N1CFP = dyn_cast<ConstantFPSDNode>(N1);
   EVT VT = N->getValueType(0);
+  SDLoc DL(N);
   const TargetOptions &Options = DAG.getTarget().Options;
 
   // fold vector ops
@@ -7007,10 +7011,37 @@ SDValue DAGCombiner::visitFDIV(SDNode *N) {
         return DAG.getNode(ISD::FMUL, SDLoc(N), VT, N0,
                            DAG.getConstantFP(Recip, VT));
     }
+    
     // If this FDIV is part of a reciprocal square root, it may be folded
     // into a target-specific square root estimate instruction.
-    if (SDValue SqrtOp = BuildRSQRTE(N))
-      return SqrtOp;
+    if (N1.getOpcode() == ISD::FSQRT) {
+      if (SDValue RV = BuildRsqrtEstimate(N1.getOperand(0))) {
+        AddToWorklist(RV.getNode());
+        return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N0, RV);
+      }
+    } else if (N1.getOpcode() == ISD::FP_EXTEND &&
+               N1.getOperand(0).getOpcode() == ISD::FSQRT) {
+      if (SDValue RV = BuildRsqrtEstimate(N1.getOperand(0).getOperand(0))) {
+        AddToWorklist(RV.getNode());
+        RV = DAG.getNode(ISD::FP_EXTEND, SDLoc(N1), VT, RV);
+        AddToWorklist(RV.getNode());
+        return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N0, RV);
+      }
+    } else if (N1.getOpcode() == ISD::FP_ROUND &&
+               N1.getOperand(0).getOpcode() == ISD::FSQRT) {
+      if (SDValue RV = BuildRsqrtEstimate(N1.getOperand(0).getOperand(0))) {
+        AddToWorklist(RV.getNode());
+        RV = DAG.getNode(ISD::FP_ROUND, SDLoc(N1), VT, RV, N1.getOperand(1));
+        AddToWorklist(RV.getNode());
+        return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N0, RV);
+      }
+    }
+    
+    // Fold into a reciprocal estimate and multiply instead of a real divide.
+    if (SDValue RV = BuildReciprocalEstimate(N1)) {
+      AddToWorklist(RV.getNode());
+      return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N0, RV);
+    }
   }
 
   // (fdiv (fneg X), (fneg Y)) -> (fdiv X, Y)
@@ -7042,6 +7073,33 @@ SDValue DAGCombiner::visitFREM(SDNode *N) {
   return SDValue();
 }
 
+SDValue DAGCombiner::visitFSQRT(SDNode *N) {
+  if (DAG.getTarget().Options.UnsafeFPMath) {
+    // Compute this as 1/(1/sqrt(X)): the reciprocal of the reciprocal sqrt.
+    if (SDValue RV = BuildRsqrtEstimate(N->getOperand(0))) {
+      AddToWorklist(RV.getNode());
+      RV = BuildReciprocalEstimate(RV);
+      if (RV.getNode()) {
+        // Unfortunately, RV is now NaN if the input was exactly 0.
+        // Select out this case and force the answer to 0.
+        EVT VT = RV.getValueType();
+      
+        SDValue Zero = DAG.getConstantFP(0.0, VT);
+        SDValue ZeroCmp =
+          DAG.getSetCC(SDLoc(N), TLI.getSetCCResultType(*DAG.getContext(), VT),
+                       N->getOperand(0), Zero, ISD::SETEQ);
+        AddToWorklist(ZeroCmp.getNode());
+        AddToWorklist(RV.getNode());
+
+        RV = DAG.getNode(VT.isVector() ? ISD::VSELECT : ISD::SELECT,
+                         SDLoc(N), VT, ZeroCmp, Zero, RV);
+        return RV;
+      }
+    }
+  }
+  return SDValue();
+}
+
 SDValue DAGCombiner::visitFCOPYSIGN(SDNode *N) {
   SDValue N0 = N->getOperand(0);
   SDValue N1 = N->getOperand(1);
@@ -11702,36 +11760,92 @@ SDValue DAGCombiner::BuildUDIV(SDNode *N) {
   return S;
 }
 
-/// Given an ISD::FDIV node with either a direct or indirect ISD::FSQRT operand,
-/// generate a DAG expression using a reciprocal square root estimate op.
-SDValue DAGCombiner::BuildRSQRTE(SDNode *N) {
+SDValue DAGCombiner::BuildReciprocalEstimate(SDValue Op) {
+  if (Level >= AfterLegalizeDAG)
+    return SDValue();
+
   // Expose the DAG combiner to the target combiner implementations.
   TargetLowering::DAGCombinerInfo DCI(DAG, Level, false, this);
-  SDLoc DL(N);
-  EVT VT = N->getValueType(0);
-  SDValue N1 = N->getOperand(1);
 
-  if (N1.getOpcode() == ISD::FSQRT) {
-    if (SDValue RV = TLI.BuildRSQRTE(N1.getOperand(0), DCI)) {
-      AddToWorklist(RV.getNode());
-      return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N->getOperand(0), RV);
-    }
-  } else if (N1.getOpcode() == ISD::FP_EXTEND &&
-             N1.getOperand(0).getOpcode() == ISD::FSQRT) {
-    if (SDValue RV = TLI.BuildRSQRTE(N1.getOperand(0).getOperand(0), DCI)) {
-      DCI.AddToWorklist(RV.getNode());
-      RV = DAG.getNode(ISD::FP_EXTEND, SDLoc(N1), VT, RV);
-      AddToWorklist(RV.getNode());
-      return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N->getOperand(0), RV);
+  unsigned Iterations;
+  if (SDValue Est = TLI.getEstimate(ISD::FDIV, Op, DCI, Iterations)) {
+    // Newton iteration for a function: F(X) is X_{i+1} = X_i - F(X_i)/F'(X_i)
+    // For the reciprocal, we need to find the zero of the function:
+    //   F(X) = A X - 1 [which has a zero at X = 1/A]
+    //     =>
+    //   X_{i+1} = X_i (2 - A X_i) = X_i + X_i (1 - A X_i) [this second form
+    //     does not require additional intermediate precision]
+    EVT VT = Op.getValueType();
+    SDLoc DL(Op);
+    SDValue FPOne = DAG.getConstantFP(1.0, VT);
+
+    AddToWorklist(Est.getNode());
+
+    // Newton iterations: Est = Est + Est (1 - Arg * Est)
+    for (unsigned i = 0; i < Iterations; ++i) {
+      SDValue NewEst = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, Op, Est);
+      AddToWorklist(NewEst.getNode());
+
+      NewEst = DAG.getNode(ISD::FSUB, DL, VT, FPOne, NewEst);
+      AddToWorklist(NewEst.getNode());
+
+      NewEst = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, Est, NewEst);
+      AddToWorklist(NewEst.getNode());
+
+      Est = DAG.getNode(ISD::FADD, DL, VT, Est, NewEst);
+      AddToWorklist(Est.getNode());
     }
-  } else if (N1.getOpcode() == ISD::FP_ROUND &&
-             N1.getOperand(0).getOpcode() == ISD::FSQRT) {
-    if (SDValue RV = TLI.BuildRSQRTE(N1.getOperand(0).getOperand(0), DCI)) {
-      DCI.AddToWorklist(RV.getNode());
-      RV = DAG.getNode(ISD::FP_ROUND, SDLoc(N1), VT, RV, N1.getOperand(1));
-      AddToWorklist(RV.getNode());
-      return DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, N->getOperand(0), RV);
+
+    return Est;
+  }
+
+  return SDValue();
+}
+
+SDValue DAGCombiner::BuildRsqrtEstimate(SDValue Op) {
+  if (Level >= AfterLegalizeDAG)
+    return SDValue();
+
+  // Expose the DAG combiner to the target combiner implementations.
+  TargetLowering::DAGCombinerInfo DCI(DAG, Level, false, this);
+  unsigned Iterations;
+  if (SDValue Est = TLI.getEstimate(ISD::FSQRT, Op, DCI, Iterations)) {
+    // Newton iteration for a function: F(X) is X_{i+1} = X_i - F(X_i)/F'(X_i)
+    // For the reciprocal sqrt, we need to find the zero of the function:
+    //   F(X) = 1/X^2 - A [which has a zero at X = 1/sqrt(A)]
+    //     =>
+    //   X_{i+1} = X_i (1.5 - A X_i^2 / 2)
+    // As a result, we precompute A/2 prior to the iteration loop.
+    EVT VT = Op.getValueType();
+    SDLoc DL(Op);
+    SDValue FPThreeHalves = DAG.getConstantFP(1.5, VT);
+
+    AddToWorklist(Est.getNode());
+
+    // We now need 0.5 * Arg which we can write as (1.5 * Arg - Arg) so that
+    // this entire sequence requires only one FP constant.
+    SDValue HalfArg = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, FPThreeHalves, Op);
+    AddToWorklist(HalfArg.getNode());
+
+    HalfArg = DAG.getNode(ISD::FSUB, DL, VT, HalfArg, Op);
+    AddToWorklist(HalfArg.getNode());
+
+    // Newton iterations: Est = Est * (1.5 - HalfArg * Est * Est)
+    for (unsigned i = 0; i < Iterations; ++i) {
+      SDValue NewEst = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, Est, Est);
+      AddToWorklist(NewEst.getNode());
+
+      NewEst = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, HalfArg, NewEst);
+      AddToWorklist(NewEst.getNode());
+
+      NewEst = DAG.getNode(ISD::FSUB, DL, VT, FPThreeHalves, NewEst);
+      AddToWorklist(NewEst.getNode());
+
+      Est = DAG.getNode(ISD::FMUL, DL, VT, Est, NewEst);
+      AddToWorklist(Est.getNode());
     }
+
+    return Est;
   }
 
   return SDValue();