lib/CodeGen/BasicTargetTransformInfo.cpp

   1 //===- BasicTargetTransformInfo.cpp - Basic target-independent TTI impl ---===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 /// \file
  10 /// This file provides the implementation of a basic TargetTransformInfo pass
  11 /// predicated on the target abstractions present in the target independent
  12 /// code generator. It uses these (primarily TargetLowering) to model as much
  13 /// of the TTI query interface as possible. It is included by most targets so
  14 /// that they can specialize only a small subset of the query space.
  15 ///
  16 //===----------------------------------------------------------------------===//
  17
  18 #define DEBUG_TYPE "basictti"
  19 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  20 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
  21 #include "llvm/Target/TargetLowering.h"
  22 #include <utility>
  23
  24 using namespace llvm;
  25
  26 namespace {
  27
  28 class BasicTTI : public ImmutablePass, public TargetTransformInfo {
  29   const TargetLoweringBase *TLI;
  30
  31   /// Estimate the overhead of scalarizing an instruction. Insert and Extract
  32   /// are set if the result needs to be inserted and/or extracted from vectors.
  33   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) const;
  34
  35 public:
  36   BasicTTI() : ImmutablePass(ID), TLI(0) {
  37     llvm_unreachable("This pass cannot be directly constructed");
  38   }
  39
  40   BasicTTI(const TargetLoweringBase *TLI) : ImmutablePass(ID), TLI(TLI) {
  41     initializeBasicTTIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  42   }
  43
  44   virtual void initializePass() {
  45     pushTTIStack(this);
  46   }
  47
  48   virtual void finalizePass() {
  49     popTTIStack();
  50   }
  51
  52   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  53     TargetTransformInfo::getAnalysisUsage(AU);
  54   }
  55
  56   /// Pass identification.
  57   static char ID;
  58
  59   /// Provide necessary pointer adjustments for the two base classes.
  60   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) {
  61     if (ID == &TargetTransformInfo::ID)
  62       return (TargetTransformInfo*)this;
  63     return this;
  64   }
  65
  66   /// \name Scalar TTI Implementations
  67   /// @{
  68
  69   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t imm) const;
  70   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t imm) const;
  71   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
  72                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
  73                                      int64_t Scale) const;
  74   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
  75   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
  76   virtual unsigned getJumpBufAlignment() const;
  77   virtual unsigned getJumpBufSize() const;
  78   virtual bool shouldBuildLookupTables() const;
  79
  80   /// @}
  81
  82   /// \name Vector TTI Implementations
  83   /// @{
  84
  85   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
  86   virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
  87   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
  88   virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty) const;
  89   virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp,
  90                                   int Index, Type *SubTp) const;
  91   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
  92                                     Type *Src) const;
  93   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
  94   virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
  95                                       Type *CondTy) const;
  96   virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
  97                                       unsigned Index) const;
  98   virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
  99                                    unsigned Alignment,
 100                                    unsigned AddressSpace) const;
 101   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID, Type *RetTy,
 102                                          ArrayRef<Type*> Tys) const;
 103   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 104   virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty) const;
 105
 106   /// @}
 107 };
 108
 109 }
 110
 111 INITIALIZE_AG_PASS(BasicTTI, TargetTransformInfo, "basictti",
 112                    "Target independent code generator's TTI", true, true, false)
 113 char BasicTTI::ID = 0;
 114
 115 ImmutablePass *
 116 llvm::createBasicTargetTransformInfoPass(const TargetLoweringBase *TLI) {
 117   return new BasicTTI(TLI);
 118 }
 119
 120
 121 bool BasicTTI::isLegalAddImmediate(int64_t imm) const {
 122   return TLI->isLegalAddImmediate(imm);
 123 }
 124
 125 bool BasicTTI::isLegalICmpImmediate(int64_t imm) const {
 126   return TLI->isLegalICmpImmediate(imm);
 127 }
 128
 129 bool BasicTTI::isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 130                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 131                                      int64_t Scale) const {
 132   TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 133   AM.BaseGV = BaseGV;
 134   AM.BaseOffs = BaseOffset;
 135   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 136   AM.Scale = Scale;
 137   return TLI->isLegalAddressingMode(AM, Ty);
 138 }
 139
 140 bool BasicTTI::isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const {
 141   return TLI->isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 142 }
 143
 144 bool BasicTTI::isTypeLegal(Type *Ty) const {
 145   EVT T = TLI->getValueType(Ty);
 146   return TLI->isTypeLegal(T);
 147 }
 148
 149 unsigned BasicTTI::getJumpBufAlignment() const {
 150   return TLI->getJumpBufAlignment();
 151 }
 152
 153 unsigned BasicTTI::getJumpBufSize() const {
 154   return TLI->getJumpBufSize();
 155 }
 156
 157 bool BasicTTI::shouldBuildLookupTables() const {
 158   return TLI->supportJumpTables() &&
 159       (TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BR_JT, MVT::Other) ||
 160        TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BRIND, MVT::Other));
 161 }
 162
 163 //===----------------------------------------------------------------------===//
 164 //
 165 // Calls used by the vectorizers.
 166 //
 167 //===----------------------------------------------------------------------===//
 168
 169 unsigned BasicTTI::getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert,
 170                                             bool Extract) const {
 171   assert (Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
 172   unsigned Cost = 0;
 173
 174   for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
 175     if (Insert)
 176       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
 177     if (Extract)
 178       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
 179   }
 180
 181   return Cost;
 182 }
 183
 184 unsigned BasicTTI::getNumberOfRegisters(bool Vector) const {
 185   return 1;
 186 }
 187
 188 unsigned BasicTTI::getRegisterBitWidth(bool Vector) const {
 189   return 32;
 190 }
 191
 192 unsigned BasicTTI::getMaximumUnrollFactor() const {
 193   return 1;
 194 }
 195
 196 unsigned BasicTTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty) const {
 197   // Check if any of the operands are vector operands.
 198   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 199   assert(ISD && "Invalid opcode");
 200
 201   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Ty);
 202
 203   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 204     // The operation is legal. Assume it costs 1.
 205     // If the type is split to multiple registers, assume that thre is some
 206     // overhead to this.
 207     // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 208     if (LT.first > 1)
 209       return LT.first * 2;
 210     return LT.first * 1;
 211   }
 212
 213   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 214     // If the operation is custom lowered then assume
 215     // thare the code is twice as expensive.
 216     return LT.first * 2;
 217   }
 218
 219   // Else, assume that we need to scalarize this op.
 220   if (Ty->isVectorTy()) {
 221     unsigned Num = Ty->getVectorNumElements();
 222     unsigned Cost = TopTTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty->getScalarType());
 223     // return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of inserting
 224     // and extracting the values.
 225     return getScalarizationOverhead(Ty, true, true) + Num * Cost;
 226   }
 227
 228   // We don't know anything about this scalar instruction.
 229   return 1;
 230 }
 231
 232 unsigned BasicTTI::getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 233                                   Type *SubTp) const {
 234   return 1;
 235 }
 236
 237 unsigned BasicTTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
 238                                     Type *Src) const {
 239   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 240   assert(ISD && "Invalid opcode");
 241
 242   std::pair<unsigned, MVT> SrcLT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
 243   std::pair<unsigned, MVT> DstLT = TLI->getTypeLegalizationCost(Dst);
 244
 245   // Check for NOOP conversions.
 246   if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 247       SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 248
 249       // Bitcast between types that are legalized to the same type are free.
 250       if (Opcode == Instruction::BitCast || Opcode == Instruction::Trunc)
 251         return 0;
 252   }
 253
 254   if (Opcode == Instruction::Trunc &&
 255       TLI->isTruncateFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 256     return 0;
 257
 258   if (Opcode == Instruction::ZExt &&
 259       TLI->isZExtFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 260     return 0;
 261
 262   // If the cast is marked as legal (or promote) then assume low cost.
 263   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, DstLT.second))
 264     return 1;
 265
 266   // Handle scalar conversions.
 267   if (!Src->isVectorTy() && !Dst->isVectorTy()) {
 268
 269     // Scalar bitcasts are usually free.
 270     if (Opcode == Instruction::BitCast)
 271       return 0;
 272
 273     // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs 1.
 274     if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 275       return  1;
 276
 277     // Assume that illegal scalar instruction are expensive.
 278     return 4;
 279   }
 280
 281   // Check vector-to-vector casts.
 282   if (Dst->isVectorTy() && Src->isVectorTy()) {
 283
 284     // If the cast is between same-sized registers, then the check is simple.
 285     if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 286         SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 287
 288       // Assume that Zext is done using AND.
 289       if (Opcode == Instruction::ZExt)
 290         return 1;
 291
 292       // Assume that sext is done using SHL and SRA.
 293       if (Opcode == Instruction::SExt)
 294         return 2;
 295
 296       // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs
 297       // 1 and multiply by the type-legalization overhead.
 298       if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 299         return SrcLT.first * 1;
 300     }
 301
 302     // If we are converting vectors and the operation is illegal, or
 303     // if the vectors are legalized to different types, estimate the
 304     // scalarization costs.
 305     unsigned Num = Dst->getVectorNumElements();
 306     unsigned Cost = TopTTI->getCastInstrCost(Opcode, Dst->getScalarType(),
 307                                              Src->getScalarType());
 308
 309     // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of
 310     // inserting and extracting the values.
 311     return getScalarizationOverhead(Dst, true, true) + Num * Cost;
 312   }
 313
 314   // We already handled vector-to-vector and scalar-to-scalar conversions. This
 315   // is where we handle bitcast between vectors and scalars. We need to assume
 316   //  that the conversion is scalarized in one way or another.
 317   if (Opcode == Instruction::BitCast)
 318     // Illegal bitcasts are done by storing and loading from a stack slot.
 319     return (Src->isVectorTy()? getScalarizationOverhead(Src, false, true):0) +
 320            (Dst->isVectorTy()? getScalarizationOverhead(Dst, true, false):0);
 321
 322   llvm_unreachable("Unhandled cast");
 323  }
 324
 325 unsigned BasicTTI::getCFInstrCost(unsigned Opcode) const {
 326   // Branches are assumed to be predicted.
 327   return 0;
 328 }
 329
 330 unsigned BasicTTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 331                                       Type *CondTy) const {
 332   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 333   assert(ISD && "Invalid opcode");
 334
 335   // Selects on vectors are actually vector selects.
 336   if (ISD == ISD::SELECT) {
 337     assert(CondTy && "CondTy must exist");
 338     if (CondTy->isVectorTy())
 339       ISD = ISD::VSELECT;
 340   }
 341
 342   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(ValTy);
 343
 344   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 345     // The operation is legal. Assume it costs 1. Multiply
 346     // by the type-legalization overhead.
 347     return LT.first * 1;
 348   }
 349
 350   // Otherwise, assume that the cast is scalarized.
 351   if (ValTy->isVectorTy()) {
 352     unsigned Num = ValTy->getVectorNumElements();
 353     if (CondTy)
 354       CondTy = CondTy->getScalarType();
 355     unsigned Cost = TopTTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy->getScalarType(),
 356                                                CondTy);
 357
 358     // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of inserting
 359     // and extracting the values.
 360     return getScalarizationOverhead(ValTy, true, false) + Num * Cost;
 361   }
 362
 363   // Unknown scalar opcode.
 364   return 1;
 365 }
 366
 367 unsigned BasicTTI::getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 368                                       unsigned Index) const {
 369   return 1;
 370 }
 371
 372 unsigned BasicTTI::getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 373                                    unsigned Alignment,
 374                                    unsigned AddressSpace) const {
 375   assert(!Src->isVoidTy() && "Invalid type");
 376   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
 377
 378   // Assume that all loads of legal types cost 1.
 379   return LT.first;
 380 }
 381
 382 unsigned BasicTTI::getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 383                                          ArrayRef<Type *> Tys) const {
 384   unsigned ISD = 0;
 385   switch (IID) {
 386   default: {
 387     // Assume that we need to scalarize this intrinsic.
 388     unsigned ScalarizationCost = 0;
 389     unsigned ScalarCalls = 1;
 390     if (RetTy->isVectorTy()) {
 391       ScalarizationCost = getScalarizationOverhead(RetTy, true, false);
 392       ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 393     }
 394     for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i) {
 395       if (Tys[i]->isVectorTy()) {
 396         ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(Tys[i], false, true);
 397         ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 398       }
 399     }
 400
 401     return ScalarCalls + ScalarizationCost;
 402   }
 403   // Look for intrinsics that can be lowered directly or turned into a scalar
 404   // intrinsic call.
 405   case Intrinsic::sqrt:    ISD = ISD::FSQRT;  break;
 406   case Intrinsic::sin:     ISD = ISD::FSIN;   break;
 407   case Intrinsic::cos:     ISD = ISD::FCOS;   break;
 408   case Intrinsic::exp:     ISD = ISD::FEXP;   break;
 409   case Intrinsic::exp2:    ISD = ISD::FEXP2;  break;
 410   case Intrinsic::log:     ISD = ISD::FLOG;   break;
 411   case Intrinsic::log10:   ISD = ISD::FLOG10; break;
 412   case Intrinsic::log2:    ISD = ISD::FLOG2;  break;
 413   case Intrinsic::fabs:    ISD = ISD::FABS;   break;
 414   case Intrinsic::floor:   ISD = ISD::FFLOOR; break;
 415   case Intrinsic::ceil:    ISD = ISD::FCEIL;  break;
 416   case Intrinsic::trunc:   ISD = ISD::FTRUNC; break;
 417   case Intrinsic::rint:    ISD = ISD::FRINT;  break;
 418   case Intrinsic::pow:     ISD = ISD::FPOW;   break;
 419   case Intrinsic::fma:     ISD = ISD::FMA;    break;
 420   case Intrinsic::fmuladd: ISD = ISD::FMA;    break; // FIXME: mul + add?
 421   }
 422
 423   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(RetTy);
 424
 425   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 426     // The operation is legal. Assume it costs 1.
 427     // If the type is split to multiple registers, assume that thre is some
 428     // overhead to this.
 429     // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 430     if (LT.first > 1)
 431       return LT.first * 2;
 432     return LT.first * 1;
 433   }
 434
 435   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 436     // If the operation is custom lowered then assume
 437     // thare the code is twice as expensive.
 438     return LT.first * 2;
 439   }
 440
 441   // Else, assume that we need to scalarize this intrinsic. For math builtins
 442   // this will emit a costly libcall, adding call overhead and spills. Make it
 443   // very expensive.
 444   if (RetTy->isVectorTy()) {
 445     unsigned Num = RetTy->getVectorNumElements();
 446     unsigned Cost = TopTTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy->getScalarType(),
 447                                                   Tys);
 448     return 10 * Cost * Num;
 449   }
 450
 451   // This is going to be turned into a library call, make it expensive.
 452   return 10;
 453 }
 454
 455 unsigned BasicTTI::getNumberOfParts(Type *Tp) const {
 456   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Tp);
 457   return LT.first;
 458 }
 459
 460 unsigned BasicTTI::getAddressComputationCost(Type *Ty) const {
 461   return 0;
 462 }