Allow the same types in DPair as in QPR.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMRegisterInfo.td
index e53ab8bfe7ee4fb302a1866c6e3c9d4a44569537..527e8b5a6ab2d3c0d8fc7c7b5442d6ed87693559 100644 (file)
@@ -1,9 +1,8 @@
-//===- ARMRegisterInfo.td - ARM Register defs ----------*- tablegen -*-===//
+//===-- ARMRegisterInfo.td - ARM Register defs -------------*- tablegen -*-===//
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the "Instituto Nokia de Tecnologia" and
-// is distributed under the University of Illinois Open Source
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
 // License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 // Registers are identified with 4-bit ID numbers.
-class ARMReg<bits<4> num, string n> : Register<n> {
+class ARMReg<bits<4> num, string n, list<Register> subregs = []> : Register<n> {
   field bits<4> Num;
   let Namespace = "ARM";
+  let SubRegs = subregs;
+  // All bits of ARM registers with sub-registers are covered by sub-registers.
+  let CoveredBySubRegs = 1;
+}
+
+class ARMFReg<bits<6> num, string n> : Register<n> {
+  field bits<6> Num;
+  let Namespace = "ARM";
+}
+
+// Subregister indices.
+let Namespace = "ARM" in {
+def qqsub_0 : SubRegIndex;
+def qqsub_1 : SubRegIndex;
+
+// Note: Code depends on these having consecutive numbers.
+def qsub_0 : SubRegIndex;
+def qsub_1 : SubRegIndex;
+def qsub_2 : SubRegIndex<[qqsub_1, qsub_0]>;
+def qsub_3 : SubRegIndex<[qqsub_1, qsub_1]>;
+
+def dsub_0 : SubRegIndex;
+def dsub_1 : SubRegIndex;
+def dsub_2 : SubRegIndex<[qsub_1, dsub_0]>;
+def dsub_3 : SubRegIndex<[qsub_1, dsub_1]>;
+def dsub_4 : SubRegIndex<[qsub_2, dsub_0]>;
+def dsub_5 : SubRegIndex<[qsub_2, dsub_1]>;
+def dsub_6 : SubRegIndex<[qsub_3, dsub_0]>;
+def dsub_7 : SubRegIndex<[qsub_3, dsub_1]>;
+
+def ssub_0  : SubRegIndex;
+def ssub_1  : SubRegIndex;
+def ssub_2  : SubRegIndex<[dsub_1, ssub_0]>;
+def ssub_3  : SubRegIndex<[dsub_1, ssub_1]>;
+// Let TableGen synthesize the remaining 12 ssub_* indices.
+// We don't need to name them.
 }
 
 // Integer registers
-def R0  : ARMReg< 0, "R0">,  DwarfRegNum<0>;
-def R1  : ARMReg< 1, "R1">,  DwarfRegNum<1>;
-def R2  : ARMReg< 2, "R2">,  DwarfRegNum<2>;
-def R3  : ARMReg< 3, "R3">,  DwarfRegNum<3>;
-def R4  : ARMReg< 4, "R4">,  DwarfRegNum<4>;
-def R5  : ARMReg< 5, "R5">,  DwarfRegNum<5>;
-def R6  : ARMReg< 6, "R6">,  DwarfRegNum<6>;
-def R7  : ARMReg< 7, "R7">,  DwarfRegNum<7>;
-def R8  : ARMReg< 8, "R8">,  DwarfRegNum<8>;
-def R9  : ARMReg< 9, "R9">,  DwarfRegNum<9>;
-def R10 : ARMReg<10, "R10">, DwarfRegNum<10>;
-def R11 : ARMReg<11, "R11">, DwarfRegNum<11>;
-def R12 : ARMReg<12, "R12">, DwarfRegNum<12>;
-def R13 : ARMReg<13, "R13">, DwarfRegNum<13>;
-def R14 : ARMReg<14, "R14">, DwarfRegNum<14>;
-def R15 : ARMReg<15, "R15">, DwarfRegNum<15>;
+def R0  : ARMReg< 0, "r0">,  DwarfRegNum<[0]>;
+def R1  : ARMReg< 1, "r1">,  DwarfRegNum<[1]>;
+def R2  : ARMReg< 2, "r2">,  DwarfRegNum<[2]>;
+def R3  : ARMReg< 3, "r3">,  DwarfRegNum<[3]>;
+def R4  : ARMReg< 4, "r4">,  DwarfRegNum<[4]>;
+def R5  : ARMReg< 5, "r5">,  DwarfRegNum<[5]>;
+def R6  : ARMReg< 6, "r6">,  DwarfRegNum<[6]>;
+def R7  : ARMReg< 7, "r7">,  DwarfRegNum<[7]>;
+// These require 32-bit instructions.
+let CostPerUse = 1 in {
+def R8  : ARMReg< 8, "r8">,  DwarfRegNum<[8]>;
+def R9  : ARMReg< 9, "r9">,  DwarfRegNum<[9]>;
+def R10 : ARMReg<10, "r10">, DwarfRegNum<[10]>;
+def R11 : ARMReg<11, "r11">, DwarfRegNum<[11]>;
+def R12 : ARMReg<12, "r12">, DwarfRegNum<[12]>;
+def SP  : ARMReg<13, "sp">,  DwarfRegNum<[13]>;
+def LR  : ARMReg<14, "lr">,  DwarfRegNum<[14]>;
+def PC  : ARMReg<15, "pc">,  DwarfRegNum<[15]>;
+}
+
+// Float registers
+def S0  : ARMFReg< 0, "s0">;  def S1  : ARMFReg< 1, "s1">;
+def S2  : ARMFReg< 2, "s2">;  def S3  : ARMFReg< 3, "s3">;
+def S4  : ARMFReg< 4, "s4">;  def S5  : ARMFReg< 5, "s5">;
+def S6  : ARMFReg< 6, "s6">;  def S7  : ARMFReg< 7, "s7">;
+def S8  : ARMFReg< 8, "s8">;  def S9  : ARMFReg< 9, "s9">;
+def S10 : ARMFReg<10, "s10">; def S11 : ARMFReg<11, "s11">;
+def S12 : ARMFReg<12, "s12">; def S13 : ARMFReg<13, "s13">;
+def S14 : ARMFReg<14, "s14">; def S15 : ARMFReg<15, "s15">;
+def S16 : ARMFReg<16, "s16">; def S17 : ARMFReg<17, "s17">;
+def S18 : ARMFReg<18, "s18">; def S19 : ARMFReg<19, "s19">;
+def S20 : ARMFReg<20, "s20">; def S21 : ARMFReg<21, "s21">;
+def S22 : ARMFReg<22, "s22">; def S23 : ARMFReg<23, "s23">;
+def S24 : ARMFReg<24, "s24">; def S25 : ARMFReg<25, "s25">;
+def S26 : ARMFReg<26, "s26">; def S27 : ARMFReg<27, "s27">;
+def S28 : ARMFReg<28, "s28">; def S29 : ARMFReg<29, "s29">;
+def S30 : ARMFReg<30, "s30">; def S31 : ARMFReg<31, "s31">;
+
+// Aliases of the F* registers used to hold 64-bit fp values (doubles)
+let SubRegIndices = [ssub_0, ssub_1] in {
+def D0  : ARMReg< 0,  "d0", [S0,   S1]>, DwarfRegNum<[256]>;
+def D1  : ARMReg< 1,  "d1", [S2,   S3]>, DwarfRegNum<[257]>;
+def D2  : ARMReg< 2,  "d2", [S4,   S5]>, DwarfRegNum<[258]>;
+def D3  : ARMReg< 3,  "d3", [S6,   S7]>, DwarfRegNum<[259]>;
+def D4  : ARMReg< 4,  "d4", [S8,   S9]>, DwarfRegNum<[260]>;
+def D5  : ARMReg< 5,  "d5", [S10, S11]>, DwarfRegNum<[261]>;
+def D6  : ARMReg< 6,  "d6", [S12, S13]>, DwarfRegNum<[262]>;
+def D7  : ARMReg< 7,  "d7", [S14, S15]>, DwarfRegNum<[263]>;
+def D8  : ARMReg< 8,  "d8", [S16, S17]>, DwarfRegNum<[264]>;
+def D9  : ARMReg< 9,  "d9", [S18, S19]>, DwarfRegNum<[265]>;
+def D10 : ARMReg<10, "d10", [S20, S21]>, DwarfRegNum<[266]>;
+def D11 : ARMReg<11, "d11", [S22, S23]>, DwarfRegNum<[267]>;
+def D12 : ARMReg<12, "d12", [S24, S25]>, DwarfRegNum<[268]>;
+def D13 : ARMReg<13, "d13", [S26, S27]>, DwarfRegNum<[269]>;
+def D14 : ARMReg<14, "d14", [S28, S29]>, DwarfRegNum<[270]>;
+def D15 : ARMReg<15, "d15", [S30, S31]>, DwarfRegNum<[271]>;
+}
+
+// VFP3 defines 16 additional double registers
+def D16 : ARMFReg<16, "d16">, DwarfRegNum<[272]>; 
+def D17 : ARMFReg<17, "d17">, DwarfRegNum<[273]>;
+def D18 : ARMFReg<18, "d18">, DwarfRegNum<[274]>;
+def D19 : ARMFReg<19, "d19">, DwarfRegNum<[275]>;
+def D20 : ARMFReg<20, "d20">, DwarfRegNum<[276]>;
+def D21 : ARMFReg<21, "d21">, DwarfRegNum<[277]>;
+def D22 : ARMFReg<22, "d22">, DwarfRegNum<[278]>; 
+def D23 : ARMFReg<23, "d23">, DwarfRegNum<[279]>;
+def D24 : ARMFReg<24, "d24">, DwarfRegNum<[280]>;
+def D25 : ARMFReg<25, "d25">, DwarfRegNum<[281]>;
+def D26 : ARMFReg<26, "d26">, DwarfRegNum<[282]>;
+def D27 : ARMFReg<27, "d27">, DwarfRegNum<[283]>;
+def D28 : ARMFReg<28, "d28">, DwarfRegNum<[284]>;
+def D29 : ARMFReg<29, "d29">, DwarfRegNum<[285]>;
+def D30 : ARMFReg<30, "d30">, DwarfRegNum<[286]>;
+def D31 : ARMFReg<31, "d31">, DwarfRegNum<[287]>;
+
+// Advanced SIMD (NEON) defines 16 quad-word aliases
+let SubRegIndices = [dsub_0, dsub_1] in {
+def Q0  : ARMReg< 0,  "q0", [D0,   D1]>;
+def Q1  : ARMReg< 1,  "q1", [D2,   D3]>;
+def Q2  : ARMReg< 2,  "q2", [D4,   D5]>;
+def Q3  : ARMReg< 3,  "q3", [D6,   D7]>;
+def Q4  : ARMReg< 4,  "q4", [D8,   D9]>;
+def Q5  : ARMReg< 5,  "q5", [D10, D11]>;
+def Q6  : ARMReg< 6,  "q6", [D12, D13]>;
+def Q7  : ARMReg< 7,  "q7", [D14, D15]>;
+}
+let SubRegIndices = [dsub_0, dsub_1] in {
+def Q8  : ARMReg< 8,  "q8", [D16, D17]>;
+def Q9  : ARMReg< 9,  "q9", [D18, D19]>;
+def Q10 : ARMReg<10, "q10", [D20, D21]>;
+def Q11 : ARMReg<11, "q11", [D22, D23]>;
+def Q12 : ARMReg<12, "q12", [D24, D25]>;
+def Q13 : ARMReg<13, "q13", [D26, D27]>;
+def Q14 : ARMReg<14, "q14", [D28, D29]>;
+def Q15 : ARMReg<15, "q15", [D30, D31]>;
+}
+
+// Current Program Status Register.
+// We model fpscr with two registers: FPSCR models the control bits and will be
+// reserved. FPSCR_NZCV models the flag bits and will be unreserved. 
+def CPSR       : ARMReg<0, "cpsr">;
+def APSR       : ARMReg<1, "apsr">;
+def SPSR       : ARMReg<2, "spsr">;
+def FPSCR      : ARMReg<3, "fpscr">;
+def FPSCR_NZCV : ARMReg<3, "fpscr_nzcv"> {
+  let Aliases = [FPSCR];
+}
+def ITSTATE    : ARMReg<4, "itstate">;
+
+// Special Registers - only available in privileged mode.
+def FPSID   : ARMReg<0, "fpsid">;
+def FPEXC   : ARMReg<8, "fpexc">;
 
 // Register classes.
 //
-// FIXME: the register order should be defined in terms of the preferred
-// allocation order...
+// pc  == Program Counter
+// lr  == Link Register
+// sp  == Stack Pointer
+// r12 == ip (scratch)
+// r7  == Frame Pointer (thumb-style backtraces)
+// r9  == May be reserved as Thread Register
+// r11 == Frame Pointer (arm-style backtraces)
+// r10 == Stack Limit
 //
-def IntRegs : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, [R0, R1, R2, R3, R4, R5, R6,
-                                              R7, R8, R9, R10, R11, R12,
-                                               R13, R14, R15]> {
-  let MethodProtos = [{
-    iterator allocation_order_end(MachineFunction &MF) const;
+def GPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add (sequence "R%u", 0, 12),
+                                               SP, LR, PC)> {
+  // Allocate LR as the first CSR since it is always saved anyway.
+  // For Thumb1 mode, we don't want to allocate hi regs at all, as we don't
+  // know how to spill them. If we make our prologue/epilogue code smarter at
+  // some point, we can go back to using the above allocation orders for the
+  // Thumb1 instructions that know how to use hi regs.
+  let AltOrders = [(add LR, GPR), (trunc GPR, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{
+      return 1 + MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
   }];
-  let MethodBodies = [{
-    IntRegsClass::iterator
-    IntRegsClass::allocation_order_end(MachineFunction &MF) const {
-      return end() - 1;
-    }
+}
+
+// GPRs without the PC.  Some ARM instructions do not allow the PC in
+// certain operand slots, particularly as the destination.  Primarily
+// useful for disassembly.
+def GPRnopc : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (sub GPR, PC)> {
+  let AltOrders = [(add LR, GPRnopc), (trunc GPRnopc, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{
+      return 1 + MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
   }];
 }
+
+// GPRsp - Only the SP is legal. Used by Thumb1 instructions that want the
+// implied SP argument list.
+// FIXME: It would be better to not use this at all and refactor the
+// instructions to not have SP an an explicit argument. That makes
+// frame index resolution a bit trickier, though.
+def GPRsp : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add SP)>;
+
+// restricted GPR register class. Many Thumb2 instructions allow the full
+// register range for operands, but have undefined behaviours when PC
+// or SP (R13 or R15) are used. The ARM ISA refers to these operands
+// via the BadReg() pseudo-code description.
+def rGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (sub GPR, SP, PC)> {
+  let AltOrders = [(add LR, rGPR), (trunc rGPR, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{
+      return 1 + MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+  }];
+}
+
+// Thumb registers are R0-R7 normally. Some instructions can still use
+// the general GPR register class above (MOV, e.g.)
+def tGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (trunc GPR, 8)>;
+
+// The high registers in thumb mode, R8-R15.
+def hGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (sub GPR, tGPR)>;
+
+// For tail calls, we can't use callee-saved registers, as they are restored
+// to the saved value before the tail call, which would clobber a call address.
+// Note, getMinimalPhysRegClass(R0) returns tGPR because of the names of
+// this class and the preceding one(!)  This is what we want.
+def tcGPR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add R0, R1, R2, R3, R9, R12)> {
+  let AltOrders = [(and tcGPR, tGPR)];
+  let AltOrderSelect = [{
+      return MF.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>().isThumb1Only();
+  }];
+}
+
+// Condition code registers.
+def CCR : RegisterClass<"ARM", [i32], 32, (add CPSR)> {
+  let CopyCost = -1;  // Don't allow copying of status registers.
+  let isAllocatable = 0;
+}
+
+// Scalar single precision floating point register class..
+def SPR : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (sequence "S%u", 0, 31)>;
+
+// Subset of SPR which can be used as a source of NEON scalars for 16-bit
+// operations
+def SPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f32], 32, (trunc SPR, 16)>;
+
+// Scalar double precision floating point / generic 64-bit vector register
+// class.
+// ARM requires only word alignment for double. It's more performant if it
+// is double-word alignment though.
+def DPR : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
+                        (sequence "D%u", 0, 31)> {
+  // Allocate non-VFP2 registers D16-D31 first.
+  let AltOrders = [(rotl DPR, 16)];
+  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+}
+
+// Subset of DPR that are accessible with VFP2 (and so that also have
+// 32-bit SPR subregs).
+def DPR_VFP2 : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
+                             (trunc DPR, 16)> {
+  let SubRegClasses = [(SPR ssub_0, ssub_1)];
+}
+
+// Subset of DPR which can be used as a source of NEON scalars for 16-bit
+// operations
+def DPR_8 : RegisterClass<"ARM", [f64, v8i8, v4i16, v2i32, v1i64, v2f32], 64,
+                          (trunc DPR, 8)> {
+  let SubRegClasses = [(SPR_8 ssub_0, ssub_1)];
+}
+
+// Generic 128-bit vector register class.
+def QPR : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64], 128,
+                        (sequence "Q%u", 0, 15)> {
+  let SubRegClasses = [(DPR dsub_0, dsub_1)];
+  // Allocate non-VFP2 aliases Q8-Q15 first.
+  let AltOrders = [(rotl QPR, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+}
+
+// Subset of QPR that have 32-bit SPR subregs.
+def QPR_VFP2 : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
+                             128, (trunc QPR, 8)> {
+  let SubRegClasses = [(SPR      ssub_0, ssub_1, ssub_2, ssub_3),
+                       (DPR_VFP2 dsub_0, dsub_1)];
+}
+
+// Subset of QPR that have DPR_8 and SPR_8 subregs.
+def QPR_8 : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
+                           128, (trunc QPR, 4)> {
+  let SubRegClasses = [(SPR_8 ssub_0, ssub_1, ssub_2, ssub_3),
+                       (DPR_8 dsub_0, dsub_1)];
+}
+
+// Pseudo-registers representing odd-even pairs of D registers. The even-odd
+// pairs are already represented by the Q registers.
+// These are needed by NEON instructions requiring two consecutive D registers.
+// There is no D31_D0 register as that is always an UNPREDICTABLE encoding.
+def TuplesOE2D : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_1],
+                                [(decimate (shl DPR, 1), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 2), 2)]>;
+
+// Register class representing a pair of consecutive D registers.
+// Use the Q registers for the even-odd pairs.
+def DPair : RegisterClass<"ARM", [v16i8, v8i16, v4i32, v2i64, v4f32, v2f64],
+                          128, (interleave QPR, TuplesOE2D)> {
+  // Allocate starting at non-VFP2 registers D16-D31 first.
+  let AltOrders = [(rotl DPair, 16)];
+  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+}
+
+// Pseudo-registers representing 3 consecutive D registers.
+def Tuples3D : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_1, dsub_2],
+                              [(shl DPR, 0),
+                               (shl DPR, 1),
+                               (shl DPR, 2)]>;
+
+// 3 consecutive D registers.
+def DTriple : RegisterClass<"ARM", [untyped], 64, (add Tuples3D)> {
+  let Size = 192; // 3 x 64 bits, we have no predefined type of that size.
+}
+
+// Pseudo 256-bit registers to represent pairs of Q registers. These should
+// never be present in the emitted code.
+// These are used for NEON load / store instructions, e.g., vld4, vst3.
+def Tuples2Q : RegisterTuples<[qsub_0, qsub_1], [(shl QPR, 0), (shl QPR, 1)]>;
+
+// Pseudo 256-bit vector register class to model pairs of Q registers
+// (4 consecutive D registers).
+def QQPR : RegisterClass<"ARM", [v4i64], 256, (add Tuples2Q)> {
+  let SubRegClasses = [(DPR dsub_0, dsub_1, dsub_2, dsub_3),
+                       (QPR qsub_0, qsub_1)];
+  // Allocate non-VFP2 aliases first.
+  let AltOrders = [(rotl QQPR, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+}
+
+// Tuples of 4 D regs that isn't also a pair of Q regs.
+def TuplesOE4D : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_1, dsub_2, dsub_3],
+                                [(decimate (shl DPR, 1), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 2), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 3), 2),
+                                 (decimate (shl DPR, 4), 2)]>;
+
+// 4 consecutive D registers.
+def DQuad : RegisterClass<"ARM", [v4i64], 256,
+                          (interleave Tuples2Q, TuplesOE4D)>;
+
+// Pseudo 512-bit registers to represent four consecutive Q registers.
+def Tuples2QQ : RegisterTuples<[qqsub_0, qqsub_1],
+                               [(shl QQPR, 0), (shl QQPR, 2)]>;
+
+// Pseudo 512-bit vector register class to model 4 consecutive Q registers
+// (8 consecutive D registers).
+def QQQQPR : RegisterClass<"ARM", [v8i64], 256, (add Tuples2QQ)> {
+  let SubRegClasses = [(DPR dsub_0, dsub_1, dsub_2, dsub_3,
+                            dsub_4, dsub_5, dsub_6, dsub_7),
+                       (QPR qsub_0, qsub_1, qsub_2, qsub_3)];
+  // Allocate non-VFP2 aliases first.
+  let AltOrders = [(rotl QQQQPR, 8)];
+  let AltOrderSelect = [{ return 1; }];
+}
+
+
+// Pseudo-registers representing 2-spaced consecutive D registers.
+def Tuples2DSpc : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_2],
+                                 [(shl DPR, 0),
+                                  (shl DPR, 2)]>;
+
+// Spaced pairs of D registers.
+def DPairSpc : RegisterClass<"ARM", [v2i64], 64, (add Tuples2DSpc)>;
+
+def Tuples3DSpc : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_2, dsub_4],
+                                 [(shl DPR, 0),
+                                  (shl DPR, 2),
+                                  (shl DPR, 4)]>;
+
+// Spaced triples of D registers.
+def DTripleSpc : RegisterClass<"ARM", [untyped], 64, (add Tuples3DSpc)> {
+  let Size = 192; // 3 x 64 bits, we have no predefined type of that size.
+}
+
+def Tuples4DSpc : RegisterTuples<[dsub_0, dsub_2, dsub_4, dsub_6],
+                                 [(shl DPR, 0),
+                                  (shl DPR, 2),
+                                  (shl DPR, 4),
+                                  (shl DPR, 6)]>;
+
+// Spaced quads of D registers.
+def DQuadSpc : RegisterClass<"ARM", [v4i64], 64, (add Tuples3DSpc)>;