Add MI-Sched support for x86 macro fusion.
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86InstrCompiler.td
index 2a26a22bc15d123334cbced15e4d9325f78bde05..8a7ee7d077fcf74e5370f797f1b2bccb47f5d18b 100644 (file)
@@ -149,11 +149,12 @@ let Defs = [EAX, EDX, EFLAGS], FPForm = SpecialFP in {
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // EH Pseudo Instructions
 //
+let SchedRW = [WriteSystem] in {
 let isTerminator = 1, isReturn = 1, isBarrier = 1,
     hasCtrlDep = 1, isCodeGenOnly = 1 in {
 def EH_RETURN   : I<0xC3, RawFrm, (outs), (ins GR32:$addr),
                     "ret\t#eh_return, addr: $addr",
-                    [(X86ehret GR32:$addr)], IIC_RET>;
+                    [(X86ehret GR32:$addr)], IIC_RET>, Sched<[WriteJumpLd]>;
 
 }
 
@@ -161,7 +162,7 @@ let isTerminator = 1, isReturn = 1, isBarrier = 1,
     hasCtrlDep = 1, isCodeGenOnly = 1 in {
 def EH_RETURN64   : I<0xC3, RawFrm, (outs), (ins GR64:$addr),
                      "ret\t#eh_return, addr: $addr",
-                     [(X86ehret GR64:$addr)], IIC_RET>;
+                     [(X86ehret GR64:$addr)], IIC_RET>, Sched<[WriteJumpLd]>;
 
 }
 
@@ -186,6 +187,7 @@ let hasSideEffects = 1, isBarrier = 1, isCodeGenOnly = 1,
                           Requires<[In64BitMode]>;
   }
 }
+} // SchedRW
 
 let isBranch = 1, isTerminator = 1, isCodeGenOnly = 1 in {
   def EH_SjLj_Setup : I<0, Pseudo, (outs), (ins brtarget:$dst),
@@ -214,50 +216,41 @@ def MORESTACK_RET_RESTORE_R10 : I<0, Pseudo, (outs), (ins),
 // Alias Instructions
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-// Alias instructions that map movr0 to xor.
+// Alias instruction mapping movr0 to xor.
 // FIXME: remove when we can teach regalloc that xor reg, reg is ok.
 // FIXME: Set encoding to pseudo.
 let Defs = [EFLAGS], isReMaterializable = 1, isAsCheapAsAMove = 1,
-    isCodeGenOnly = 1 in {
-def MOV8r0   : I<0x30, MRMInitReg, (outs GR8 :$dst), (ins), "",
-                 [(set GR8:$dst, 0)], IIC_ALU_NONMEM>;
-
-// We want to rewrite MOV16r0 in terms of MOV32r0, because it's a smaller
-// encoding and avoids a partial-register update sometimes, but doing so
-// at isel time interferes with rematerialization in the current register
-// allocator. For now, this is rewritten when the instruction is lowered
-// to an MCInst.
-def MOV16r0   : I<0x31, MRMInitReg, (outs GR16:$dst), (ins),
-                 "",
-                 [(set GR16:$dst, 0)], IIC_ALU_NONMEM>, OpSize;
-
-// FIXME: Set encoding to pseudo.
+    isCodeGenOnly = 1 in
 def MOV32r0  : I<0x31, MRMInitReg, (outs GR32:$dst), (ins), "",
-                 [(set GR32:$dst, 0)], IIC_ALU_NONMEM>;
+                 [(set GR32:$dst, 0)], IIC_ALU_NONMEM>, Sched<[WriteZero]>;
+
+// Other widths can also make use of the 32-bit xor, which may have a smaller
+// encoding and avoid partial register updates.
+def : Pat<(i8 0), (EXTRACT_SUBREG (MOV32r0), sub_8bit)>;
+def : Pat<(i16 0), (EXTRACT_SUBREG (MOV32r0), sub_16bit)>;
+def : Pat<(i64 0), (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOV32r0), sub_32bit)> {
+  let AddedComplexity = 20;
 }
 
-// We want to rewrite MOV64r0 in terms of MOV32r0, because it's sometimes a
-// smaller encoding, but doing so at isel time interferes with rematerialization
-// in the current register allocator. For now, this is rewritten when the
-// instruction is lowered to an MCInst.
-// FIXME: AddedComplexity gives this a higher priority than MOV64ri32. Remove
-// when we have a better way to specify isel priority.
-let Defs = [EFLAGS], isCodeGenOnly=1,
-    AddedComplexity = 1, isReMaterializable = 1, isAsCheapAsAMove = 1 in
-def MOV64r0   : I<0x31, MRMInitReg, (outs GR64:$dst), (ins), "",
-                 [(set GR64:$dst, 0)], IIC_ALU_NONMEM>;
-
 // Materialize i64 constant where top 32-bits are zero. This could theoretically
 // use MOV32ri with a SUBREG_TO_REG to represent the zero-extension, however
 // that would make it more difficult to rematerialize.
 let AddedComplexity = 1, isReMaterializable = 1, isAsCheapAsAMove = 1,
-    isCodeGenOnly = 1 in
-def MOV64ri64i32 : Ii32<0xB8, AddRegFrm, (outs GR64:$dst), (ins i64i32imm:$src),
-                        "", [(set GR64:$dst, i64immZExt32:$src)],
-                        IIC_ALU_NONMEM>;
+    isCodeGenOnly = 1, neverHasSideEffects = 1 in
+def MOV32ri64 : Ii32<0xb8, AddRegFrm, (outs GR32:$dst), (ins i64i32imm:$src),
+                     "", [], IIC_ALU_NONMEM>, Sched<[WriteALU]>;
+
+// This 64-bit pseudo-move can be used for both a 64-bit constant that is
+// actually the zero-extension of a 32-bit constant, and for labels in the
+// x86-64 small code model.
+def mov64imm32 : ComplexPattern<i64, 1, "SelectMOV64Imm32", [imm, X86Wrapper]>;
+
+let AddedComplexity = 1 in
+def : Pat<(i64 mov64imm32:$src),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOV32ri64 mov64imm32:$src), sub_32bit)>;
 
 // Use sbb to materialize carry bit.
-let Uses = [EFLAGS], Defs = [EFLAGS], isPseudo = 1 in {
+let Uses = [EFLAGS], Defs = [EFLAGS], isPseudo = 1, SchedRW = [WriteALU] in {
 // FIXME: These are pseudo ops that should be replaced with Pat<> patterns.
 // However, Pat<> can't replicate the destination reg into the inputs of the
 // result.
@@ -320,6 +313,7 @@ def : Pat<(sub GR64:$op, (i64 (X86setcc_c X86_COND_B, EFLAGS))),
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // String Pseudo Instructions
 //
+let SchedRW = [WriteMicrocoded] in {
 let Defs = [ECX,EDI,ESI], Uses = [ECX,EDI,ESI], isCodeGenOnly = 1 in {
 def REP_MOVSB_32 : I<0xA4, RawFrm, (outs), (ins), "{rep;movsb|rep movsb}",
                     [(X86rep_movs i8)], IIC_REP_MOVS>, REP,
@@ -382,6 +376,7 @@ let Defs = [RCX,RDI], isCodeGenOnly = 1 in {
                       [(X86rep_stos i64)], IIC_REP_STOS>, REP,
                      Requires<[In64BitMode]>;
 }
+} // SchedRW
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // Thread Local Storage Instructions
@@ -513,15 +508,19 @@ def CMOV_RFP80 : I<0, Pseudo,
 
 multiclass PSEUDO_ATOMIC_LOAD_BINOP<string mnemonic> {
   let usesCustomInserter = 1, mayLoad = 1, mayStore = 1 in {
+    let Defs = [EFLAGS, AL] in
     def NAME#8  : I<0, Pseudo, (outs GR8:$dst),
                     (ins i8mem:$ptr, GR8:$val),
                     !strconcat(mnemonic, "8 PSEUDO!"), []>;
+    let Defs = [EFLAGS, AX] in
     def NAME#16 : I<0, Pseudo,(outs GR16:$dst),
                     (ins i16mem:$ptr, GR16:$val),
                     !strconcat(mnemonic, "16 PSEUDO!"), []>;
+    let Defs = [EFLAGS, EAX] in
     def NAME#32 : I<0, Pseudo, (outs GR32:$dst),
                     (ins i32mem:$ptr, GR32:$val),
                     !strconcat(mnemonic, "32 PSEUDO!"), []>;
+    let Defs = [EFLAGS, RAX] in
     def NAME#64 : I<0, Pseudo, (outs GR64:$dst),
                     (ins i64mem:$ptr, GR64:$val),
                     !strconcat(mnemonic, "64 PSEUDO!"), []>;
@@ -559,7 +558,8 @@ defm : PSEUDO_ATOMIC_LOAD_BINOP_PATS<"ATOMUMAX", "atomic_load_umax">;
 defm : PSEUDO_ATOMIC_LOAD_BINOP_PATS<"ATOMUMIN", "atomic_load_umin">;
 
 multiclass PSEUDO_ATOMIC_LOAD_BINOP6432<string mnemonic> {
-  let usesCustomInserter = 1, mayLoad = 1, mayStore = 1, hasSideEffects = 0 in
+  let usesCustomInserter = 1, Defs = [EFLAGS, EAX, EDX],
+      mayLoad = 1, mayStore = 1, hasSideEffects = 0 in
     def NAME#6432 : I<0, Pseudo, (outs GR32:$dst1, GR32:$dst2),
                       (ins i64mem:$ptr, GR32:$val1, GR32:$val2),
                       !strconcat(mnemonic, "6432 PSEUDO!"), []>;
@@ -589,12 +589,13 @@ defm ATOMSWAP : PSEUDO_ATOMIC_LOAD_BINOP6432<"#ATOMSWAP">;
 let isCodeGenOnly = 1, Defs = [EFLAGS] in
 def OR32mrLocked  : I<0x09, MRMDestMem, (outs), (ins i32mem:$dst, GR32:$zero),
                       "or{l}\t{$zero, $dst|$dst, $zero}",
-                      [], IIC_ALU_MEM>, Requires<[In32BitMode]>, LOCK;
+                      [], IIC_ALU_MEM>, Requires<[In32BitMode]>, LOCK,
+                    Sched<[WriteALULd, WriteRMW]>;
 
 let hasSideEffects = 1 in
 def Int_MemBarrier : I<0, Pseudo, (outs), (ins),
                      "#MEMBARRIER",
-                     [(X86MemBarrier)]>;
+                     [(X86MemBarrier)]>, Sched<[WriteLoad]>;
 
 // RegOpc corresponds to the mr version of the instruction
 // ImmOpc corresponds to the mi version of the instruction
@@ -602,7 +603,8 @@ def Int_MemBarrier : I<0, Pseudo, (outs), (ins),
 // ImmMod corresponds to the instruction format of the mi and mi8 versions
 multiclass LOCK_ArithBinOp<bits<8> RegOpc, bits<8> ImmOpc, bits<8> ImmOpc8,
                            Format ImmMod, string mnemonic> {
-let Defs = [EFLAGS], mayLoad = 1, mayStore = 1, isCodeGenOnly = 1 in {
+let Defs = [EFLAGS], mayLoad = 1, mayStore = 1, isCodeGenOnly = 1,
+    SchedRW = [WriteALULd, WriteRMW] in {
 
 def NAME#8mr : I<{RegOpc{7}, RegOpc{6}, RegOpc{5}, RegOpc{4},
                   RegOpc{3}, RegOpc{2}, RegOpc{1}, 0 },
@@ -689,7 +691,8 @@ defm LOCK_XOR : LOCK_ArithBinOp<0x30, 0x80, 0x83, MRM6m, "xor">;
 // Optimized codegen when the non-memory output is not used.
 multiclass LOCK_ArithUnOp<bits<8> Opc8, bits<8> Opc, Format Form,
                           string mnemonic> {
-let Defs = [EFLAGS], mayLoad = 1, mayStore = 1, isCodeGenOnly = 1 in {
+let Defs = [EFLAGS], mayLoad = 1, mayStore = 1, isCodeGenOnly = 1,
+    SchedRW = [WriteALULd, WriteRMW] in {
 
 def NAME#8m  : I<Opc8, Form, (outs), (ins i8mem :$dst),
                  !strconcat(mnemonic, "{b}\t$dst"),
@@ -723,7 +726,7 @@ let isCodeGenOnly = 1 in {
 multiclass LCMPXCHG_BinOp<bits<8> Opc8, bits<8> Opc, Format Form,
                           string mnemonic, SDPatternOperator frag,
                           InstrItinClass itin8, InstrItinClass itin> {
-let isCodeGenOnly = 1 in {
+let isCodeGenOnly = 1, SchedRW = [WriteALULd, WriteRMW] in {
   let Defs = [AL, EFLAGS], Uses = [AL] in
   def NAME#8  : I<Opc8, Form, (outs), (ins i8mem:$ptr, GR8:$swap),
                   !strconcat(mnemonic, "{b}\t{$swap, $ptr|$ptr, $swap}"),
@@ -743,14 +746,15 @@ let isCodeGenOnly = 1 in {
 }
 }
 
-let Defs = [EAX, EDX, EFLAGS], Uses = [EAX, EBX, ECX, EDX] in {
+let Defs = [EAX, EDX, EFLAGS], Uses = [EAX, EBX, ECX, EDX],
+    SchedRW = [WriteALULd, WriteRMW] in {
 defm LCMPXCHG8B : LCMPXCHG_UnOp<0xC7, MRM1m, "cmpxchg8b",
                                 X86cas8, i64mem,
                                 IIC_CMPX_LOCK_8B>;
 }
 
 let Defs = [RAX, RDX, EFLAGS], Uses = [RAX, RBX, RCX, RDX],
-    Predicates = [HasCmpxchg16b] in {
+    Predicates = [HasCmpxchg16b], SchedRW = [WriteALULd, WriteRMW] in {
 defm LCMPXCHG16B : LCMPXCHG_UnOp<0xC7, MRM1m, "cmpxchg16b",
                                  X86cas16, i128mem,
                                  IIC_CMPX_LOCK_16B>, REX_W;
@@ -763,7 +767,8 @@ defm LCMPXCHG : LCMPXCHG_BinOp<0xB0, 0xB1, MRMDestMem, "cmpxchg",
 multiclass ATOMIC_LOAD_BINOP<bits<8> opc8, bits<8> opc, string mnemonic,
                              string frag,
                              InstrItinClass itin8, InstrItinClass itin> {
-  let Constraints = "$val = $dst", Defs = [EFLAGS], isCodeGenOnly = 1 in {
+  let Constraints = "$val = $dst", Defs = [EFLAGS], isCodeGenOnly = 1,
+      SchedRW = [WriteALULd, WriteRMW] in {
     def NAME#8  : I<opc8, MRMSrcMem, (outs GR8:$dst),
                     (ins GR8:$val, i8mem:$ptr),
                     !strconcat(mnemonic, "{b}\t{$val, $ptr|$ptr, $val}"),
@@ -927,20 +932,6 @@ def : Pat<(i64 (X86Wrapper texternalsym:$dst)),
 def : Pat<(i64 (X86Wrapper tblockaddress:$dst)),
           (MOV64ri tblockaddress:$dst)>, Requires<[FarData]>;
 
-// In static codegen with small code model, we can get the address of a label
-// into a register with 'movl'.  FIXME: This is a hack, the 'imm' predicate of
-// the MOV64ri64i32 should accept these.
-def : Pat<(i64 (X86Wrapper tconstpool  :$dst)),
-          (MOV64ri64i32 tconstpool  :$dst)>, Requires<[SmallCode]>;
-def : Pat<(i64 (X86Wrapper tjumptable  :$dst)),
-          (MOV64ri64i32 tjumptable  :$dst)>, Requires<[SmallCode]>;
-def : Pat<(i64 (X86Wrapper tglobaladdr :$dst)),
-          (MOV64ri64i32 tglobaladdr :$dst)>, Requires<[SmallCode]>;
-def : Pat<(i64 (X86Wrapper texternalsym:$dst)),
-          (MOV64ri64i32 texternalsym:$dst)>, Requires<[SmallCode]>;
-def : Pat<(i64 (X86Wrapper tblockaddress:$dst)),
-          (MOV64ri64i32 tblockaddress:$dst)>, Requires<[SmallCode]>;
-
 // In kernel code model, we can get the address of a label
 // into a register with 'movq'.  FIXME: This is a hack, the 'imm' predicate of
 // the MOV64ri32 should accept these.
@@ -985,9 +976,6 @@ def : Pat<(i64 (X86Wrapper tglobaltlsaddr :$dst)),
 // This corresponds to add $foo@tpoff, %rax
 def : Pat<(add GR64:$src1, (X86Wrapper tglobaltlsaddr :$dst)),
           (ADD64ri32 GR64:$src1, tglobaltlsaddr :$dst)>;
-// This corresponds to mov foo@tpoff(%rbx), %eax
-def : Pat<(load (i64 (X86Wrapper tglobaltlsaddr :$dst))),
-          (MOV64rm tglobaltlsaddr :$dst)>;
 
 
 // Direct PC relative function call for small code model. 32-bit displacement
@@ -1076,12 +1064,14 @@ def : Pat<(X86cmp GR64:$src1, 0),
 // inverted.
 multiclass CMOVmr<PatLeaf InvertedCond, Instruction Inst16, Instruction Inst32,
                   Instruction Inst64> {
-  def : Pat<(X86cmov (loadi16 addr:$src1), GR16:$src2, InvertedCond, EFLAGS),
-            (Inst16 GR16:$src2, addr:$src1)>;
-  def : Pat<(X86cmov (loadi32 addr:$src1), GR32:$src2, InvertedCond, EFLAGS),
-            (Inst32 GR32:$src2, addr:$src1)>;
-  def : Pat<(X86cmov (loadi64 addr:$src1), GR64:$src2, InvertedCond, EFLAGS),
-            (Inst64 GR64:$src2, addr:$src1)>;
+  let Predicates = [HasCMov] in {
+    def : Pat<(X86cmov (loadi16 addr:$src1), GR16:$src2, InvertedCond, EFLAGS),
+              (Inst16 GR16:$src2, addr:$src1)>;
+    def : Pat<(X86cmov (loadi32 addr:$src1), GR32:$src2, InvertedCond, EFLAGS),
+              (Inst32 GR32:$src2, addr:$src1)>;
+    def : Pat<(X86cmov (loadi64 addr:$src1), GR64:$src2, InvertedCond, EFLAGS),
+              (Inst64 GR64:$src2, addr:$src1)>;
+  }
 }
 
 defm : CMOVmr<X86_COND_B , CMOVAE16rm, CMOVAE32rm, CMOVAE64rm>;
@@ -1105,7 +1095,8 @@ defm : CMOVmr<X86_COND_NO, CMOVO16rm , CMOVO32rm , CMOVO64rm>;
 def : Pat<(zextloadi8i1  addr:$src), (MOV8rm     addr:$src)>;
 def : Pat<(zextloadi16i1 addr:$src), (MOVZX16rm8 addr:$src)>;
 def : Pat<(zextloadi32i1 addr:$src), (MOVZX32rm8 addr:$src)>;
-def : Pat<(zextloadi64i1 addr:$src), (MOVZX64rm8 addr:$src)>;
+def : Pat<(zextloadi64i1 addr:$src),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOVZX32rm8 addr:$src), sub_32bit)>;
 
 // extload bool -> extload byte
 // When extloading from 16-bit and smaller memory locations into 64-bit
@@ -1119,14 +1110,16 @@ def : Pat<(extloadi16i8 addr:$src),  (MOVZX16rm8  addr:$src)>;
 def : Pat<(extloadi32i8 addr:$src),  (MOVZX32rm8  addr:$src)>;
 def : Pat<(extloadi32i16 addr:$src), (MOVZX32rm16 addr:$src)>;
 
-def : Pat<(extloadi64i1 addr:$src),  (MOVZX64rm8  addr:$src)>;
-def : Pat<(extloadi64i8 addr:$src),  (MOVZX64rm8  addr:$src)>;
-def : Pat<(extloadi64i16 addr:$src), (MOVZX64rm16 addr:$src)>;
 // For other extloads, use subregs, since the high contents of the register are
 // defined after an extload.
+def : Pat<(extloadi64i1 addr:$src),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOVZX32rm8 addr:$src), sub_32bit)>;
+def : Pat<(extloadi64i8 addr:$src),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOVZX32rm8 addr:$src), sub_32bit)>;
+def : Pat<(extloadi64i16 addr:$src),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOVZX32rm16 addr:$src), sub_32bit)>;
 def : Pat<(extloadi64i32 addr:$src),
-          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOV32rm addr:$src),
-                         sub_32bit)>;
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOV32rm addr:$src), sub_32bit)>;
 
 // anyext. Define these to do an explicit zero-extend to
 // avoid partial-register updates.
@@ -1138,8 +1131,10 @@ def : Pat<(i32 (anyext GR8 :$src)), (MOVZX32rr8  GR8 :$src)>;
 def : Pat<(i32 (anyext GR16:$src)),
           (INSERT_SUBREG (i32 (IMPLICIT_DEF)), GR16:$src, sub_16bit)>;
 
-def : Pat<(i64 (anyext GR8 :$src)), (MOVZX64rr8  GR8  :$src)>;
-def : Pat<(i64 (anyext GR16:$src)), (MOVZX64rr16 GR16 :$src)>;
+def : Pat<(i64 (anyext GR8 :$src)),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOVZX32rr8  GR8  :$src), sub_32bit)>;
+def : Pat<(i64 (anyext GR16:$src)),
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0), (MOVZX32rr16 GR16 :$src), sub_32bit)>;
 def : Pat<(i64 (anyext GR32:$src)),
           (SUBREG_TO_REG (i64 0), GR32:$src, sub_32bit)>;
 
@@ -1185,7 +1180,8 @@ def or_is_add : PatFrag<(ops node:$lhs, node:$rhs), (or node:$lhs, node:$rhs),[{
 
 
 // (or x1, x2) -> (add x1, x2) if two operands are known not to share bits.
-let AddedComplexity = 5 in { // Try this before the selecting to OR
+// Try this before the selecting to OR.
+let AddedComplexity = 5, SchedRW = [WriteALU] in {
 
 let isConvertibleToThreeAddress = 1,
     Constraints = "$src1 = $dst", Defs = [EFLAGS] in {
@@ -1232,7 +1228,7 @@ def ADD64ri32_DB : I<0, Pseudo,
                       [(set GR64:$dst, (or_is_add GR64:$src1,
                                                   i64immSExt32:$src2))]>;
 }
-} // AddedComplexity
+} // AddedComplexity, SchedRW
 
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -1303,13 +1299,19 @@ def : Pat<(and GR16:$src1, 0xff),
 
 // r & (2^32-1) ==> movz
 def : Pat<(and GR64:$src, 0x00000000FFFFFFFF),
-          (MOVZX64rr32 (EXTRACT_SUBREG GR64:$src, sub_32bit))>;
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0),
+                         (MOV32rr (EXTRACT_SUBREG GR64:$src, sub_32bit)),
+                         sub_32bit)>;
 // r & (2^16-1) ==> movz
 def : Pat<(and GR64:$src, 0xffff),
-          (MOVZX64rr16 (i16 (EXTRACT_SUBREG GR64:$src, sub_16bit)))>;
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0),
+                      (MOVZX32rr16 (i16 (EXTRACT_SUBREG GR64:$src, sub_16bit))),
+                      sub_32bit)>;
 // r & (2^8-1) ==> movz
 def : Pat<(and GR64:$src, 0xff),
-          (MOVZX64rr8 (i8 (EXTRACT_SUBREG GR64:$src, sub_8bit)))>;
+          (SUBREG_TO_REG (i64 0),
+                         (MOVZX32rr8 (i8 (EXTRACT_SUBREG GR64:$src, sub_8bit))),
+                         sub_32bit)>;
 // r & (2^8-1) ==> movz
 def : Pat<(and GR32:$src1, 0xff),
            (MOVZX32rr8 (EXTRACT_SUBREG GR32:$src1, sub_8bit))>,