[WebAssembly] Support inline asm constraints of type i16 and similar.
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / README.txt
index 8af07ccffb6aa7aeb6bb0dad2a224ff21c5df680..5acb2d46f3e7ca67e54443c944fb15fb5195574e 100644 (file)
@@ -7,13 +7,25 @@ Reimplement 'select' in terms of 'SEL'.
 * We would really like to support UXTAB16, but we need to prove that the
   add doesn't need to overflow between the two 16-bit chunks.
 
-* implement predication support
 * Implement pre/post increment support.  (e.g. PR935)
-* Coalesce stack slots!
 * Implement smarter constant generation for binops with large immediates.
 
-* Consider materializing FP constants like 0.0f and 1.0f using integer 
-  immediate instructions then copy to FPU.  Slower than load into FPU?
+A few ARMv6T2 ops should be pattern matched: BFI, SBFX, and UBFX
+
+Interesting optimization for PIC codegen on arm-linux:
+http://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=43129
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Crazy idea:  Consider code that uses lots of 8-bit or 16-bit values.  By the
+time regalloc happens, these values are now in a 32-bit register, usually with
+the top-bits known to be sign or zero extended.  If spilled, we should be able
+to spill these to a 8-bit or 16-bit stack slot, zero or sign extending as part
+of the reload.
+
+Doing this reduces the size of the stack frame (important for thumb etc), and
+also increases the likelihood that we will be able to reload multiple values
+from the stack with a single load.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -23,29 +35,21 @@ but there is unlikely to be much improvement in the generated code.
 1.  There may be some advantage to trying to be smarter about the initial
 placement, rather than putting everything at the end.
 
-2.  The handling of 2-byte padding for Thumb is overly conservative.  There 
-would be a small gain to keeping accurate track of the padding (which would
-require aligning functions containing constant pools to 4-byte boundaries).
-
-3.  There might be some compile-time efficiency to be had by representing
+2.  There might be some compile-time efficiency to be had by representing
 consecutive islands as a single block rather than multiple blocks.
 
-4.  Use a priority queue to sort constant pool users in inverse order of
+3.  Use a priority queue to sort constant pool users in inverse order of
     position so we always process the one closed to the end of functions
     first. This may simply CreateNewWater.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-We need to start generating predicated instructions.  The .td files have a way
-to express this now (see the PPC conditional return instruction), but the 
-branch folding pass (or a new if-cvt pass) should start producing these, at
-least in the trivial case.
+Eliminate copysign custom expansion. We are still generating crappy code with
+default expansion + if-conversion.
 
-Among the obvious wins, doing so can eliminate the need to custom expand 
-copysign (i.e. we won't need to custom expand it to get the conditional
-negate).
+//===---------------------------------------------------------------------===//
 
-This allows us to eliminate one instruction from:
+Eliminate one instruction from:
 
 define i32 @_Z6slow4bii(i32 %x, i32 %y) {
         %tmp = icmp sgt i32 %x, %y
@@ -58,6 +62,12 @@ __Z6slow4bii:
         movgt r1, r0
         mov r0, r1
         bx lr
+=>
+
+__Z6slow4bii:
+        cmp r0, r1
+        movle r0, r1
+        bx lr
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -66,41 +76,8 @@ were disabled due to badness with the ARM carry flag on subtracts.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-We currently compile abs:
-int foo(int p) { return p < 0 ? -p : p; }
-
-into:
-
-_foo:
-        rsb r1, r0, #0
-        cmn r0, #1
-        movgt r1, r0
-        mov r0, r1
-        bx lr
-
-This is very, uh, literal.  This could be a 3 operation sequence:
-  t = (p sra 31); 
-  res = (p xor t)-t
-
-Which would be better.  This occurs in png decode.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 More load / store optimizations:
-1) Look past instructions without side-effects (not load, store, branch, etc.)
-   when forming the list of loads / stores to optimize.
-
-2) Smarter register allocation?
-We are probably missing some opportunities to use ldm / stm. Consider:
-
-ldr r5, [r0]
-ldr r4, [r0, #4]
-
-This cannot be merged into a ldm. Perhaps we will need to do the transformation
-before register allocation. Then teach the register allocator to allocate a
-chunk of consecutive registers.
-
-3) Better representation for block transfer? This is from Olden/power:
+1) Better representation for block transfer? This is from Olden/power:
 
        fldd d0, [r4]
        fstd d0, [r4, #+32]
@@ -114,7 +91,7 @@ chunk of consecutive registers.
 If we can spare the registers, it would be better to use fldm and fstm here.
 Need major register allocator enhancement though.
 
-4) Can we recognize the relative position of constantpool entries? i.e. Treat
+2) Can we recognize the relative position of constantpool entries? i.e. Treat
 
        ldr r0, LCPI17_3
        ldr r1, LCPI17_4
@@ -138,13 +115,7 @@ L6:
        .long   -858993459
        .long   1074318540
 
-5) Can we make use of ldrd and strd? Instead of generating ldm / stm, use
-ldrd/strd instead if there are only two destination registers that form an
-odd/even pair. However, we probably would pay a penalty if the address is not
-aligned on 8-byte boundary. This requires more information on load / store
-nodes (and MI's?) then we currently carry.
-
-6) struct copies appear to be done field by field 
+3) struct copies appear to be done field by field 
 instead of by words, at least sometimes:
 
 struct foo { int x; short s; char c1; char c2; };
@@ -177,24 +148,19 @@ double bar(double x) {
 }
 
 _bar:
-       sub sp, sp, #16
-       str r4, [sp, #+12]
-       str r5, [sp, #+8]
-       str lr, [sp, #+4]
-       mov r4, r0
-       mov r5, r1
-       ldr r0, LCPI2_0
-       bl _foo
-       fmsr f0, r0
-       fcvtsd d0, f0
-       fmdrr d1, r4, r5
-       faddd d0, d0, d1
-       fmrrd r0, r1, d0
-       ldr lr, [sp, #+4]
-       ldr r5, [sp, #+8]
-       ldr r4, [sp, #+12]
-       add sp, sp, #16
-       bx lr
+        stmfd sp!, {r4, r5, r7, lr}
+        add r7, sp, #8
+        mov r4, r0
+        mov r5, r1
+        fldd d0, LCPI1_0
+        fmrrd r0, r1, d0
+        bl _foo
+        fmdrr d0, r4, r5
+        fmsr s2, r0
+        fsitod d1, s2
+        faddd d0, d1, d0
+        fmrrd r0, r1, d0
+        ldmfd sp!, {r4, r5, r7, pc}
 
 Ignore the prologue and epilogue stuff for a second. Note 
        mov r4, r0
@@ -309,11 +275,6 @@ See McCat/18-imp/ComputeBoundingBoxes for an example.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-Register scavenging is now implemented.  The example in the previous version
-of this document produces optimal code at -O2.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 Pre-/post- indexed load / stores:
 
 1) We should not make the pre/post- indexed load/store transform if the base ptr
@@ -345,21 +306,7 @@ time.
 4) Once we added support for multiple result patterns, write indexed loads
    patterns instead of C++ instruction selection code.
 
-5) Use FLDM / FSTM to emulate indexed FP load / store.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
-We should add i64 support to take advantage of the 64-bit load / stores.
-We can add a pseudo i64 register class containing pseudo registers that are
-register pairs. All other ops (e.g. add, sub) would be expanded as usual.
-
-We need to add pseudo instructions (i.e. gethi / getlo) to extract i32 registers
-from the i64 register. These are single moves which can be eliminated if the
-destination register is a sub-register of the source. We should implement proper
-subreg support in the register allocator to coalesce these away.
-
-There are other minor issues such as multiple instructions for a spill / restore
-/ move.
+5) Use VLDM / VSTM to emulate indexed FP load / store.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
@@ -456,23 +403,330 @@ are not remembered when the same two values are compared twice.
 
 //===---------------------------------------------------------------------===//
 
-More register scavenging work:
-
-1. Use the register scavenger to track frame index materialized into registers
-   (those that do not fit in addressing modes) to allow reuse in the same BB.
-2. Finish scavenging for Thumb.
-3. We know some spills and restores are unnecessary. The issue is once live
-   intervals are merged, they are not never split. So every def is spilled
-   and every use requires a restore if the register allocator decides the
-   resulting live interval is not assigned a physical register. It may be
-   possible (with the help of the scavenger) to turn some spill / restore
-   pairs into register copies.
-
-//===---------------------------------------------------------------------===//
-
 More LSR enhancements possible:
 
 1. Teach LSR about pre- and post- indexed ops to allow iv increment be merged
    in a load / store.
 2. Allow iv reuse even when a type conversion is required. For example, i8
    and i32 load / store addressing modes are identical.
+
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This:
+
+int foo(int a, int b, int c, int d) {
+  long long acc = (long long)a * (long long)b;
+  acc += (long long)c * (long long)d;
+  return (int)(acc >> 32);
+}
+
+Should compile to use SMLAL (Signed Multiply Accumulate Long) which multiplies 
+two signed 32-bit values to produce a 64-bit value, and accumulates this with 
+a 64-bit value.
+
+We currently get this with both v4 and v6:
+
+_foo:
+        smull r1, r0, r1, r0
+        smull r3, r2, r3, r2
+        adds r3, r3, r1
+        adc r0, r2, r0
+        bx lr
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+This:
+        #include <algorithm>
+        std::pair<unsigned, bool> full_add(unsigned a, unsigned b)
+        { return std::make_pair(a + b, a + b < a); }
+        bool no_overflow(unsigned a, unsigned b)
+        { return !full_add(a, b).second; }
+
+Should compile to:
+
+_Z8full_addjj:
+       adds    r2, r1, r2
+       movcc   r1, #0
+       movcs   r1, #1
+       str     r2, [r0, #0]
+       strb    r1, [r0, #4]
+       mov     pc, lr
+
+_Z11no_overflowjj:
+       cmn     r0, r1
+       movcs   r0, #0
+       movcc   r0, #1
+       mov     pc, lr
+
+not:
+
+__Z8full_addjj:
+        add r3, r2, r1
+        str r3, [r0]
+        mov r2, #1
+        mov r12, #0
+        cmp r3, r1
+        movlo r12, r2
+        str r12, [r0, #+4]
+        bx lr
+__Z11no_overflowjj:
+        add r3, r1, r0
+        mov r2, #1
+        mov r1, #0
+        cmp r3, r0
+        movhs r1, r2
+        mov r0, r1
+        bx lr
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Some of the NEON intrinsics may be appropriate for more general use, either
+as target-independent intrinsics or perhaps elsewhere in the ARM backend.
+Some of them may also be lowered to target-independent SDNodes, and perhaps
+some new SDNodes could be added.
+
+For example, maximum, minimum, and absolute value operations are well-defined
+and standard operations, both for vector and scalar types.
+
+The current NEON-specific intrinsics for count leading zeros and count one
+bits could perhaps be replaced by the target-independent ctlz and ctpop
+intrinsics.  It may also make sense to add a target-independent "ctls"
+intrinsic for "count leading sign bits".  Likewise, the backend could use
+the target-independent SDNodes for these operations.
+
+ARMv6 has scalar saturating and halving adds and subtracts.  The same
+intrinsics could possibly be used for both NEON's vector implementations of
+those operations and the ARMv6 scalar versions.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Split out LDR (literal) from normal ARM LDR instruction. Also consider spliting
+LDR into imm12 and so_reg forms. This allows us to clean up some code. e.g.
+ARMLoadStoreOptimizer does not need to look at LDR (literal) and LDR (so_reg)
+while ARMConstantIslandPass only need to worry about LDR (literal).
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Constant island pass should make use of full range SoImm values for LEApcrel.
+Be careful though as the last attempt caused infinite looping on lencod.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Predication issue. This function:   
+
+extern unsigned array[ 128 ];
+int     foo( int x ) {
+  int     y;
+  y = array[ x & 127 ];
+  if ( x & 128 )
+     y = 123456789 & ( y >> 2 );
+  else
+     y = 123456789 & y;
+  return y;
+}
+
+compiles to:
+
+_foo:
+       and r1, r0, #127
+       ldr r2, LCPI1_0
+       ldr r2, [r2]
+       ldr r1, [r2, +r1, lsl #2]
+       mov r2, r1, lsr #2
+       tst r0, #128
+       moveq r2, r1
+       ldr r0, LCPI1_1
+       and r0, r2, r0
+       bx lr
+
+It would be better to do something like this, to fold the shift into the
+conditional move:
+
+       and r1, r0, #127
+       ldr r2, LCPI1_0
+       ldr r2, [r2]
+       ldr r1, [r2, +r1, lsl #2]
+       tst r0, #128
+       movne r1, r1, lsr #2
+       ldr r0, LCPI1_1
+       and r0, r1, r0
+       bx lr
+
+it saves an instruction and a register.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+It might be profitable to cse MOVi16 if there are lots of 32-bit immediates
+with the same bottom half.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Robert Muth started working on an alternate jump table implementation that
+does not put the tables in-line in the text.  This is more like the llvm
+default jump table implementation.  This might be useful sometime.  Several
+revisions of patches are on the mailing list, beginning at:
+http://lists.llvm.org/pipermail/llvm-dev/2009-June/022763.html
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Make use of the "rbit" instruction.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Take a look at test/CodeGen/Thumb2/machine-licm.ll. ARM should be taught how
+to licm and cse the unnecessary load from cp#1.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+The CMN instruction sets the flags like an ADD instruction, while CMP sets
+them like a subtract. Therefore to be able to use CMN for comparisons other
+than the Z bit, we'll need additional logic to reverse the conditionals
+associated with the comparison. Perhaps a pseudo-instruction for the comparison,
+with a post-codegen pass to clean up and handle the condition codes?
+See PR5694 for testcase.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Given the following on armv5:
+int test1(int A, int B) {
+  return (A&-8388481)|(B&8388480);
+}
+
+We currently generate:
+       ldr     r2, .LCPI0_0
+       and     r0, r0, r2
+       ldr     r2, .LCPI0_1
+       and     r1, r1, r2
+       orr     r0, r1, r0
+       bx      lr
+
+We should be able to replace the second ldr+and with a bic (i.e. reuse the
+constant which was already loaded).  Not sure what's necessary to do that.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+The code generated for bswap on armv4/5 (CPUs without rev) is less than ideal:
+
+int a(int x) { return __builtin_bswap32(x); }
+
+a:
+       mov     r1, #255, 24
+       mov     r2, #255, 16
+       and     r1, r1, r0, lsr #8
+       and     r2, r2, r0, lsl #8
+       orr     r1, r1, r0, lsr #24
+       orr     r0, r2, r0, lsl #24
+       orr     r0, r0, r1
+       bx      lr
+
+Something like the following would be better (fewer instructions/registers):
+       eor     r1, r0, r0, ror #16
+       bic     r1, r1, #0xff0000
+       mov     r1, r1, lsr #8
+       eor     r0, r1, r0, ror #8
+       bx      lr
+
+A custom Thumb version would also be a slight improvement over the generic
+version.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Consider the following simple C code:
+
+void foo(unsigned char *a, unsigned char *b, int *c) {
+ if ((*a | *b) == 0) *c = 0;
+}
+
+currently llvm-gcc generates something like this (nice branchless code I'd say):
+
+       ldrb    r0, [r0]
+       ldrb    r1, [r1]
+       orr     r0, r1, r0
+       tst     r0, #255
+       moveq   r0, #0
+       streq   r0, [r2]
+       bx      lr
+
+Note that both "tst" and "moveq" are redundant.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+When loading immediate constants with movt/movw, if there are multiple
+constants needed with the same low 16 bits, and those values are not live at
+the same time, it would be possible to use a single movw instruction, followed
+by multiple movt instructions to rewrite the high bits to different values.
+For example:
+
+  volatile store i32 -1, i32* inttoptr (i32 1342210076 to i32*), align 4,
+  !tbaa
+!0
+  volatile store i32 -1, i32* inttoptr (i32 1342341148 to i32*), align 4,
+  !tbaa
+!0
+
+is compiled and optimized to:
+
+    movw    r0, #32796
+    mov.w    r1, #-1
+    movt    r0, #20480
+    str    r1, [r0]
+    movw    r0, #32796    @ <= this MOVW is not needed, value is there already
+    movt    r0, #20482
+    str    r1, [r0]
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Improve codegen for select's:
+if (x != 0) x = 1
+if (x == 1) x = 1
+
+ARM codegen used to look like this:
+       mov     r1, r0
+       cmp     r1, #1
+       mov     r0, #0
+       moveq   r0, #1
+
+The naive lowering select between two different values. It should recognize the
+test is equality test so it's more a conditional move rather than a select:
+       cmp     r0, #1
+       movne   r0, #0
+
+Currently this is a ARM specific dag combine. We probably should make it into a
+target-neutral one.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Optimize unnecessary checks for zero with __builtin_clz/ctz.  Those builtins
+are specified to be undefined at zero, so portable code must check for zero
+and handle it as a special case.  That is unnecessary on ARM where those
+operations are implemented in a way that is well-defined for zero.  For
+example:
+
+int f(int x) { return x ? __builtin_clz(x) : sizeof(int)*8; }
+
+should just be implemented with a CLZ instruction.  Since there are other
+targets, e.g., PPC, that share this behavior, it would be best to implement
+this in a target-independent way: we should probably fold that (when using
+"undefined at zero" semantics) to set the "defined at zero" bit and have
+the code generator expand out the right code.
+
+//===---------------------------------------------------------------------===//
+
+Clean up the test/MC/ARM files to have more robust register choices.
+
+R0 should not be used as a register operand in the assembler tests as it's then
+not possible to distinguish between a correct encoding and a missing operand
+encoding, as zero is the default value for the binary encoder.
+e.g.,
+    add r0, r0  // bad
+    add r3, r5  // good
+
+Register operands should be distinct. That is, when the encoding does not
+require two syntactical operands to refer to the same register, two different
+registers should be used in the test so as to catch errors where the
+operands are swapped in the encoding.
+e.g.,
+    subs.w r1, r1, r1 // bad
+    subs.w r1, r2, r3 // good
+