[X86][SSE] Float comparisons can sometimes be safely commuted
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86Schedule.td
index d6d0149566670e245d00c257cd75aea93fc14231..a261356afe6a6aa9d2e6747e62f89f8b68bf8b03 100644 (file)
@@ -7,9 +7,131 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+// InstrSchedModel annotations for out-of-order CPUs.
+//
+// These annotations are independent of the itinerary classes defined below.
+
+// Instructions with folded loads need to read the memory operand immediately,
+// but other register operands don't have to be read until the load is ready.
+// These operands are marked with ReadAfterLd.
+def ReadAfterLd : SchedRead;
+
+// Instructions with both a load and a store folded are modeled as a folded
+// load + WriteRMW.
+def WriteRMW : SchedWrite;
+
+// Most instructions can fold loads, so almost every SchedWrite comes in two
+// variants: With and without a folded load.
+// An X86FoldableSchedWrite holds a reference to the corresponding SchedWrite
+// with a folded load.
+class X86FoldableSchedWrite : SchedWrite {
+  // The SchedWrite to use when a load is folded into the instruction.
+  SchedWrite Folded;
+}
+
+// Multiclass that produces a linked pair of SchedWrites.
+multiclass X86SchedWritePair {
+  // Register-Memory operation.
+  def Ld : SchedWrite;
+  // Register-Register operation.
+  def NAME : X86FoldableSchedWrite {
+    let Folded = !cast<SchedWrite>(NAME#"Ld");
+  }
+}
+
+// Arithmetic.
+defm WriteALU  : X86SchedWritePair; // Simple integer ALU op.
+defm WriteIMul : X86SchedWritePair; // Integer multiplication.
+def  WriteIMulH : SchedWrite;       // Integer multiplication, high part.
+defm WriteIDiv : X86SchedWritePair; // Integer division.
+def  WriteLEA  : SchedWrite;        // LEA instructions can't fold loads.
+
+// Integer shifts and rotates.
+defm WriteShift : X86SchedWritePair;
+
+// Loads, stores, and moves, not folded with other operations.
+def WriteLoad  : SchedWrite;
+def WriteStore : SchedWrite;
+def WriteMove  : SchedWrite;
+
+// Idioms that clear a register, like xorps %xmm0, %xmm0.
+// These can often bypass execution ports completely.
+def WriteZero : SchedWrite;
+
+// Branches don't produce values, so they have no latency, but they still
+// consume resources. Indirect branches can fold loads.
+defm WriteJump : X86SchedWritePair;
+
+// Floating point. This covers both scalar and vector operations.
+defm WriteFAdd   : X86SchedWritePair; // Floating point add/sub/compare.
+defm WriteFMul   : X86SchedWritePair; // Floating point multiplication.
+defm WriteFDiv   : X86SchedWritePair; // Floating point division.
+defm WriteFSqrt  : X86SchedWritePair; // Floating point square root.
+defm WriteFRcp   : X86SchedWritePair; // Floating point reciprocal estimate.
+defm WriteFRsqrt : X86SchedWritePair; // Floating point reciprocal square root estimate.
+defm WriteFMA    : X86SchedWritePair; // Fused Multiply Add.
+defm WriteFShuffle  : X86SchedWritePair; // Floating point vector shuffles.
+defm WriteFBlend  : X86SchedWritePair; // Floating point vector blends.
+defm WriteFVarBlend  : X86SchedWritePair; // Fp vector variable blends.
+
+// FMA Scheduling helper class.
+class FMASC { X86FoldableSchedWrite Sched = WriteFAdd; }
+
+// Vector integer operations.
+defm WriteVecALU   : X86SchedWritePair; // Vector integer ALU op, no logicals.
+defm WriteVecShift : X86SchedWritePair; // Vector integer shifts.
+defm WriteVecIMul  : X86SchedWritePair; // Vector integer multiply.
+defm WriteShuffle  : X86SchedWritePair; // Vector shuffles.
+defm WriteBlend  : X86SchedWritePair; // Vector blends.
+defm WriteVarBlend  : X86SchedWritePair; // Vector variable blends.
+defm WriteMPSAD : X86SchedWritePair; // Vector MPSAD.
+
+// Vector bitwise operations.
+// These are often used on both floating point and integer vectors.
+defm WriteVecLogic : X86SchedWritePair; // Vector and/or/xor.
+
+// Conversion between integer and float.
+defm WriteCvtF2I : X86SchedWritePair; // Float -> Integer.
+defm WriteCvtI2F : X86SchedWritePair; // Integer -> Float.
+defm WriteCvtF2F : X86SchedWritePair; // Float -> Float size conversion.
+
+// Strings instructions.
+// Packed Compare Implicit Length Strings, Return Mask
+defm WritePCmpIStrM : X86SchedWritePair;
+// Packed Compare Explicit Length Strings, Return Mask
+defm WritePCmpEStrM : X86SchedWritePair;
+// Packed Compare Implicit Length Strings, Return Index
+defm WritePCmpIStrI : X86SchedWritePair;
+// Packed Compare Explicit Length Strings, Return Index
+defm WritePCmpEStrI : X86SchedWritePair;
+
+// AES instructions.
+defm WriteAESDecEnc : X86SchedWritePair; // Decryption, encryption.
+defm WriteAESIMC : X86SchedWritePair; // InvMixColumn.
+defm WriteAESKeyGen : X86SchedWritePair; // Key Generation.
+
+// Carry-less multiplication instructions.
+defm WriteCLMul : X86SchedWritePair;
+
+// Catch-all for expensive system instructions.
+def WriteSystem : SchedWrite;
+
+// AVX2.
+defm WriteFShuffle256 : X86SchedWritePair; // Fp 256-bit width vector shuffles.
+defm WriteShuffle256 : X86SchedWritePair; // 256-bit width vector shuffles.
+defm WriteVarVecShift : X86SchedWritePair; // Variable vector shifts.
+
+// Old microcoded instructions that nobody use.
+def WriteMicrocoded : SchedWrite;
+
+// Fence instructions.
+def WriteFence : SchedWrite;
+
+// Nop, not very useful expect it provides a model for nops!
+def WriteNop : SchedWrite;
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
-// Instruction Itinerary classes used for X86 
-def IIC_DEFAULT     : InstrItinClass;
+// Instruction Itinerary classes used for X86
 def IIC_ALU_MEM     : InstrItinClass;
 def IIC_ALU_NONMEM  : InstrItinClass;
 def IIC_LEA         : InstrItinClass;
@@ -55,9 +177,12 @@ def IIC_IDIV64      : InstrItinClass;
 // neg/not/inc/dec
 def IIC_UNARY_REG   : InstrItinClass;
 def IIC_UNARY_MEM   : InstrItinClass;
-// add/sub/and/or/xor/adc/sbc/cmp/test
+// add/sub/and/or/xor/sbc/cmp/test
 def IIC_BIN_MEM     : InstrItinClass;
 def IIC_BIN_NONMEM  : InstrItinClass;
+// adc/sbc
+def IIC_BIN_CARRY_MEM     : InstrItinClass;
+def IIC_BIN_CARRY_NONMEM  : InstrItinClass;
 // shift/rotate
 def IIC_SR          : InstrItinClass;
 // shift double
@@ -114,6 +239,9 @@ def IIC_MOVZX : InstrItinClass;
 def IIC_MOVZX_R16_R8 : InstrItinClass;
 def IIC_MOVZX_R16_M8 : InstrItinClass;
 
+def IIC_REP_MOVS : InstrItinClass;
+def IIC_REP_STOS : InstrItinClass;
+
 // SSE scalar/parallel binary operations
 def IIC_SSE_ALU_F32S_RR : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_ALU_F32S_RM : InstrItinClass;
@@ -161,11 +289,11 @@ def IIC_SSE_INTSH_P_RR : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_INTSH_P_RM : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_INTSH_P_RI : InstrItinClass;
 
-def IIC_SSE_CMPP_RR : InstrItinClass;
-def IIC_SSE_CMPP_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_INTSHDQ_P_RI : InstrItinClass;
 
 def IIC_SSE_SHUFP : InstrItinClass;
-def IIC_SSE_PSHUF : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PSHUF_RI : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PSHUF_MI : InstrItinClass;
 
 def IIC_SSE_UNPCK : InstrItinClass;
 
@@ -178,10 +306,19 @@ def IIC_SSE_PINSRW : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_PABS_RR : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_PABS_RM : InstrItinClass;
 
-def IIC_SSE_SQRTP_RR : InstrItinClass;
-def IIC_SSE_SQRTP_RM : InstrItinClass;
-def IIC_SSE_SQRTS_RR : InstrItinClass;
-def IIC_SSE_SQRTS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTPS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTPS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTSS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTSS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTPD_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTPD_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTSD_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_SQRTSD_RM : InstrItinClass;
+
+def IIC_SSE_RSQRTPS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_RSQRTPS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_RSQRTSS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_RSQRTSS_RM : InstrItinClass;
 
 def IIC_SSE_RCPP_RR : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_RCPP_RM : InstrItinClass;
@@ -223,7 +360,8 @@ def IIC_SSE_PSIGN_RM : InstrItinClass;
 
 def IIC_SSE_PMADD : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_PMULHRSW : InstrItinClass;
-def IIC_SSE_PALIGNR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PALIGNRR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PALIGNRM : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_MWAIT : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_MONITOR : InstrItinClass;
 
@@ -250,13 +388,263 @@ def IIC_SSE_CVT_SS2SI64_RR : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_CVT_SD2SI_RM : InstrItinClass;
 def IIC_SSE_CVT_SD2SI_RR : InstrItinClass;
 
+// MMX
+def IIC_MMX_MOV_MM_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_MOV_REG_MM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_MOVQ_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_MOVQ_RR : InstrItinClass;
+
+def IIC_MMX_ALU_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_ALU_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_ALUQ_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_ALUQ_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PHADDSUBW_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PHADDSUBW_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PHADDSUBD_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PHADDSUBD_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PMUL : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_MISC_FUNC_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_MISC_FUNC_REG : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PSADBW : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_SHIFT_RI : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_SHIFT_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_SHIFT_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_UNPCK_H_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_UNPCK_H_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_UNPCK_L : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PCK_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PCK_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PSHUF : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PEXTR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_PINSRW : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_MASKMOV : InstrItinClass;
+
+def IIC_MMX_CVT_PD_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_CVT_PD_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_CVT_PS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_CVT_PS_RM : InstrItinClass;
+
+def IIC_CMPX_LOCK : InstrItinClass;
+def IIC_CMPX_LOCK_8 : InstrItinClass;
+def IIC_CMPX_LOCK_8B : InstrItinClass;
+def IIC_CMPX_LOCK_16B : InstrItinClass;
+
+def IIC_XADD_LOCK_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_XADD_LOCK_MEM8 : InstrItinClass;
+
+def IIC_FILD : InstrItinClass;
+def IIC_FLD : InstrItinClass;
+def IIC_FLD80 : InstrItinClass;
+def IIC_FST : InstrItinClass;
+def IIC_FST80 : InstrItinClass;
+def IIC_FIST : InstrItinClass;
+def IIC_FLDZ : InstrItinClass;
+def IIC_FUCOM : InstrItinClass;
+def IIC_FUCOMI : InstrItinClass;
+def IIC_FCOMI : InstrItinClass;
+def IIC_FNSTSW : InstrItinClass;
+def IIC_FNSTCW : InstrItinClass;
+def IIC_FLDCW : InstrItinClass;
+def IIC_FNINIT : InstrItinClass;
+def IIC_FFREE : InstrItinClass;
+def IIC_FNCLEX : InstrItinClass;
+def IIC_WAIT : InstrItinClass;
+def IIC_FXAM : InstrItinClass;
+def IIC_FNOP : InstrItinClass;
+def IIC_FLDL : InstrItinClass;
+def IIC_F2XM1 : InstrItinClass;
+def IIC_FYL2X : InstrItinClass;
+def IIC_FPTAN : InstrItinClass;
+def IIC_FPATAN : InstrItinClass;
+def IIC_FXTRACT : InstrItinClass;
+def IIC_FPREM1 : InstrItinClass;
+def IIC_FPSTP : InstrItinClass;
+def IIC_FPREM : InstrItinClass;
+def IIC_FYL2XP1 : InstrItinClass;
+def IIC_FSINCOS : InstrItinClass;
+def IIC_FRNDINT : InstrItinClass;
+def IIC_FSCALE : InstrItinClass;
+def IIC_FCOMPP : InstrItinClass;
+def IIC_FXSAVE : InstrItinClass;
+def IIC_FXRSTOR : InstrItinClass;
+
+def IIC_FXCH : InstrItinClass;
+
+// System instructions
+def IIC_CPUID : InstrItinClass;
+def IIC_INT : InstrItinClass;
+def IIC_INT3 : InstrItinClass;
+def IIC_INVD : InstrItinClass;
+def IIC_INVLPG : InstrItinClass;
+def IIC_IRET : InstrItinClass;
+def IIC_HLT : InstrItinClass;
+def IIC_LXS : InstrItinClass;
+def IIC_LTR : InstrItinClass;
+def IIC_RDTSC : InstrItinClass;
+def IIC_RSM : InstrItinClass;
+def IIC_SIDT : InstrItinClass;
+def IIC_SGDT : InstrItinClass;
+def IIC_SLDT : InstrItinClass;
+def IIC_STR : InstrItinClass;
+def IIC_SWAPGS : InstrItinClass;
+def IIC_SYSCALL : InstrItinClass;
+def IIC_SYS_ENTER_EXIT : InstrItinClass;
+def IIC_IN_RR : InstrItinClass;
+def IIC_IN_RI : InstrItinClass;
+def IIC_OUT_RR : InstrItinClass;
+def IIC_OUT_IR : InstrItinClass;
+def IIC_INS : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_REG_DR : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_DR_REG : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_REG_CR : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_CR_REG : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_REG_SR : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_MEM_SR : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_SR_REG : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_SR_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_LAR_RM : InstrItinClass;
+def IIC_LAR_RR : InstrItinClass;
+def IIC_LSL_RM : InstrItinClass;
+def IIC_LSL_RR : InstrItinClass;
+def IIC_LGDT : InstrItinClass;
+def IIC_LIDT : InstrItinClass;
+def IIC_LLDT_REG : InstrItinClass;
+def IIC_LLDT_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_CS : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_SR : InstrItinClass;
+def IIC_POP_SR : InstrItinClass;
+def IIC_POP_SR_SS : InstrItinClass;
+def IIC_VERR : InstrItinClass;
+def IIC_VERW_REG : InstrItinClass;
+def IIC_VERW_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_WRMSR : InstrItinClass;
+def IIC_RDMSR : InstrItinClass;
+def IIC_RDPMC : InstrItinClass;
+def IIC_SMSW : InstrItinClass;
+def IIC_LMSW_REG : InstrItinClass;
+def IIC_LMSW_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_ENTER : InstrItinClass;
+def IIC_LEAVE : InstrItinClass;
+def IIC_POP_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_POP_REG16 : InstrItinClass;
+def IIC_POP_REG : InstrItinClass;
+def IIC_POP_F : InstrItinClass;
+def IIC_POP_FD : InstrItinClass;
+def IIC_POP_A : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_IMM : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_REG : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_F : InstrItinClass;
+def IIC_PUSH_A : InstrItinClass;
+def IIC_BSWAP : InstrItinClass;
+def IIC_BIT_SCAN_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_BIT_SCAN_REG : InstrItinClass;
+def IIC_MOVS : InstrItinClass;
+def IIC_STOS : InstrItinClass;
+def IIC_SCAS : InstrItinClass;
+def IIC_CMPS : InstrItinClass;
+def IIC_MOV : InstrItinClass;
+def IIC_MOV_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_AHF : InstrItinClass;
+def IIC_BT_MI : InstrItinClass;
+def IIC_BT_MR : InstrItinClass;
+def IIC_BT_RI : InstrItinClass;
+def IIC_BT_RR : InstrItinClass;
+def IIC_BTX_MI : InstrItinClass;
+def IIC_BTX_MR : InstrItinClass;
+def IIC_BTX_RI : InstrItinClass;
+def IIC_BTX_RR : InstrItinClass;
+def IIC_XCHG_REG : InstrItinClass;
+def IIC_XCHG_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_XADD_REG : InstrItinClass;
+def IIC_XADD_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_CMPXCHG_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_CMPXCHG_REG : InstrItinClass;
+def IIC_CMPXCHG_MEM8 : InstrItinClass;
+def IIC_CMPXCHG_REG8 : InstrItinClass;
+def IIC_CMPXCHG_8B : InstrItinClass;
+def IIC_CMPXCHG_16B : InstrItinClass;
+def IIC_LODS : InstrItinClass;
+def IIC_OUTS : InstrItinClass;
+def IIC_CLC : InstrItinClass;
+def IIC_CLD : InstrItinClass;
+def IIC_CLI : InstrItinClass;
+def IIC_CMC : InstrItinClass;
+def IIC_CLTS : InstrItinClass;
+def IIC_STC : InstrItinClass;
+def IIC_STI : InstrItinClass;
+def IIC_STD : InstrItinClass;
+def IIC_XLAT : InstrItinClass;
+def IIC_AAA : InstrItinClass;
+def IIC_AAD : InstrItinClass;
+def IIC_AAM : InstrItinClass;
+def IIC_AAS : InstrItinClass;
+def IIC_DAA : InstrItinClass;
+def IIC_DAS : InstrItinClass;
+def IIC_BOUND : InstrItinClass;
+def IIC_ARPL_REG : InstrItinClass;
+def IIC_ARPL_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_MOVBE : InstrItinClass;
+def IIC_AES   : InstrItinClass;
+def IIC_BLEND_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_BLEND_NOMEM : InstrItinClass;
+def IIC_CBW   : InstrItinClass;
+def IIC_CRC32_REG : InstrItinClass;
+def IIC_CRC32_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_DPPD_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_DPPD_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_DPPS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_DPPS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_MMX_EMMS : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_EXTRACTPS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_EXTRACTPS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_INSERTPS_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_INSERTPS_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_MPSADBW_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_MPSADBW_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PMULLD_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PMULLD_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_ROUNDPS_REG : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_ROUNDPS_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_ROUNDPD_REG : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_ROUNDPD_MEM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_POPCNT_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_POPCNT_RM : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PCLMULQDQ_RR : InstrItinClass;
+def IIC_SSE_PCLMULQDQ_RM : InstrItinClass;
+
+def IIC_NOP : InstrItinClass;
 
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 // Processor instruction itineraries.
 
-def GenericItineraries : ProcessorItineraries<[], [], []>;
+// IssueWidth is analogous to the number of decode units. Core and its
+// descendents, including Nehalem and SandyBridge have 4 decoders.
+// Resources beyond the decoder operate on micro-ops and are bufferred
+// so adjacent micro-ops don't directly compete.
+//
+// MicroOpBufferSize > 1 indicates that RAW dependencies can be
+// decoded in the same cycle. The value 32 is a reasonably arbitrary
+// number of in-flight instructions.
+//
+// HighLatency=10 is optimistic. X86InstrInfo::isHighLatencyDef
+// indicates high latency opcodes. Alternatively, InstrItinData
+// entries may be included here to define specific operand
+// latencies. Since these latencies are not used for pipeline hazards,
+// they do not need to be exact.
+//
+// The GenericModel contains no instruction itineraries.
+def GenericModel : SchedMachineModel {
+  let IssueWidth = 4;
+  let MicroOpBufferSize = 32;
+  let LoadLatency = 4;
+  let HighLatency = 10;
+  let PostRAScheduler = 0;
+}
 
 include "X86ScheduleAtom.td"
-
-
+include "X86SchedSandyBridge.td"
+include "X86SchedHaswell.td"
+include "X86ScheduleSLM.td"
+include "X86ScheduleBtVer2.td"