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 TargetMachine *TM;
  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   const TargetLoweringBase *getTLI() const { return TM->getTargetLowering(); }
  36
  37 public:
  38   BasicTTI() : ImmutablePass(ID), TM(0) {
  39     llvm_unreachable("This pass cannot be directly constructed");
  40   }
  41
  42   BasicTTI(const TargetMachine *TM) : ImmutablePass(ID), TM(TM) {
  43     initializeBasicTTIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
  44   }
  45
  46   virtual void initializePass() {
  47     pushTTIStack(this);
  48   }
  49
  50   virtual void finalizePass() {
  51     popTTIStack();
  52   }
  53
  54   virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
  55     TargetTransformInfo::getAnalysisUsage(AU);
  56   }
  57
  58   /// Pass identification.
  59   static char ID;
  60
  61   /// Provide necessary pointer adjustments for the two base classes.
  62   virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) {
  63     if (ID == &TargetTransformInfo::ID)
  64       return (TargetTransformInfo*)this;
  65     return this;
  66   }
  67
  68   virtual bool hasBranchDivergence() const;
  69
  70   /// \name Scalar TTI Implementations
  71   /// @{
  72
  73   virtual bool isLegalAddImmediate(int64_t imm) const;
  74   virtual bool isLegalICmpImmediate(int64_t imm) const;
  75   virtual bool isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
  76                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
  77                                      int64_t Scale) const;
  78   virtual int getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
  79                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
  80                                    int64_t Scale) const;
  81   virtual bool isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const;
  82   virtual bool isTypeLegal(Type *Ty) const;
  83   virtual unsigned getJumpBufAlignment() const;
  84   virtual unsigned getJumpBufSize() const;
  85   virtual bool shouldBuildLookupTables() const;
  86   virtual bool haveFastSqrt(Type *Ty) const;
  87   virtual bool getUnrollingPreferences(UnrollingPreferences &UP) const;
  88
  89   /// @}
  90
  91   /// \name Vector TTI Implementations
  92   /// @{
  93
  94   virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
  95   virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
  96   virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
  97   virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
  98                                           OperandValueKind,
  99                                           OperandValueKind) const;
 100   virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp,
 101                                   int Index, Type *SubTp) const;
 102   virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
 103                                     Type *Src) const;
 104   virtual unsigned getCFInstrCost(unsigned Opcode) const;
 105   virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 106                                       Type *CondTy) const;
 107   virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 108                                       unsigned Index) const;
 109   virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 110                                    unsigned Alignment,
 111                                    unsigned AddressSpace) const;
 112   virtual unsigned getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID, Type *RetTy,
 113                                          ArrayRef<Type*> Tys) const;
 114   virtual unsigned getNumberOfParts(Type *Tp) const;
 115   virtual unsigned getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) const;
 116
 117   /// @}
 118 };
 119
 120 }
 121
 122 INITIALIZE_AG_PASS(BasicTTI, TargetTransformInfo, "basictti",
 123                    "Target independent code generator's TTI", true, true, false)
 124 char BasicTTI::ID = 0;
 125
 126 ImmutablePass *
 127 llvm::createBasicTargetTransformInfoPass(const TargetMachine *TM) {
 128   return new BasicTTI(TM);
 129 }
 130
 131 bool BasicTTI::hasBranchDivergence() const { return false; }
 132
 133 bool BasicTTI::isLegalAddImmediate(int64_t imm) const {
 134   return getTLI()->isLegalAddImmediate(imm);
 135 }
 136
 137 bool BasicTTI::isLegalICmpImmediate(int64_t imm) const {
 138   return getTLI()->isLegalICmpImmediate(imm);
 139 }
 140
 141 bool BasicTTI::isLegalAddressingMode(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 142                                      int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 143                                      int64_t Scale) const {
 144   TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 145   AM.BaseGV = BaseGV;
 146   AM.BaseOffs = BaseOffset;
 147   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 148   AM.Scale = Scale;
 149   return getTLI()->isLegalAddressingMode(AM, Ty);
 150 }
 151
 152 int BasicTTI::getScalingFactorCost(Type *Ty, GlobalValue *BaseGV,
 153                                    int64_t BaseOffset, bool HasBaseReg,
 154                                    int64_t Scale) const {
 155   TargetLoweringBase::AddrMode AM;
 156   AM.BaseGV = BaseGV;
 157   AM.BaseOffs = BaseOffset;
 158   AM.HasBaseReg = HasBaseReg;
 159   AM.Scale = Scale;
 160   return getTLI()->getScalingFactorCost(AM, Ty);
 161 }
 162
 163 bool BasicTTI::isTruncateFree(Type *Ty1, Type *Ty2) const {
 164   return getTLI()->isTruncateFree(Ty1, Ty2);
 165 }
 166
 167 bool BasicTTI::isTypeLegal(Type *Ty) const {
 168   EVT T = getTLI()->getValueType(Ty);
 169   return getTLI()->isTypeLegal(T);
 170 }
 171
 172 unsigned BasicTTI::getJumpBufAlignment() const {
 173   return getTLI()->getJumpBufAlignment();
 174 }
 175
 176 unsigned BasicTTI::getJumpBufSize() const {
 177   return getTLI()->getJumpBufSize();
 178 }
 179
 180 bool BasicTTI::shouldBuildLookupTables() const {
 181   const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 182   return TLI->supportJumpTables() &&
 183       (TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BR_JT, MVT::Other) ||
 184        TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::BRIND, MVT::Other));
 185 }
 186
 187 bool BasicTTI::haveFastSqrt(Type *Ty) const {
 188   const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 189   EVT VT = TLI->getValueType(Ty);
 190   return TLI->isTypeLegal(VT) && TLI->isOperationLegalOrCustom(ISD::FSQRT, VT);
 191 }
 192
 193 bool BasicTTI::getUnrollingPreferences(UnrollingPreferences &) const {
 194   return false;
 195 }
 196
 197 //===----------------------------------------------------------------------===//
 198 //
 199 // Calls used by the vectorizers.
 200 //
 201 //===----------------------------------------------------------------------===//
 202
 203 unsigned BasicTTI::getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert,
 204                                             bool Extract) const {
 205   assert (Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
 206   unsigned Cost = 0;
 207
 208   for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
 209     if (Insert)
 210       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
 211     if (Extract)
 212       Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
 213   }
 214
 215   return Cost;
 216 }
 217
 218 unsigned BasicTTI::getNumberOfRegisters(bool Vector) const {
 219   return 1;
 220 }
 221
 222 unsigned BasicTTI::getRegisterBitWidth(bool Vector) const {
 223   return 32;
 224 }
 225
 226 unsigned BasicTTI::getMaximumUnrollFactor() const {
 227   return 1;
 228 }
 229
 230 unsigned BasicTTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 231                                           OperandValueKind,
 232                                           OperandValueKind) const {
 233   // Check if any of the operands are vector operands.
 234   const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 235   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 236   assert(ISD && "Invalid opcode");
 237
 238   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Ty);
 239
 240   bool IsFloat = Ty->getScalarType()->isFloatingPointTy();
 241   // Assume that floating point arithmetic operations cost twice as much as
 242   // integer operations.
 243   unsigned OpCost = (IsFloat ? 2 : 1);
 244
 245   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 246     // The operation is legal. Assume it costs 1.
 247     // If the type is split to multiple registers, assume that there is some
 248     // overhead to this.
 249     // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 250     if (LT.first > 1)
 251       return LT.first * 2 * OpCost;
 252     return LT.first * 1 * OpCost;
 253   }
 254
 255   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 256     // If the operation is custom lowered then assume
 257     // thare the code is twice as expensive.
 258     return LT.first * 2 * OpCost;
 259   }
 260
 261   // Else, assume that we need to scalarize this op.
 262   if (Ty->isVectorTy()) {
 263     unsigned Num = Ty->getVectorNumElements();
 264     unsigned Cost = TopTTI->getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty->getScalarType());
 265     // return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of inserting
 266     // and extracting the values.
 267     return getScalarizationOverhead(Ty, true, true) + Num * Cost;
 268   }
 269
 270   // We don't know anything about this scalar instruction.
 271   return OpCost;
 272 }
 273
 274 unsigned BasicTTI::getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp, int Index,
 275                                   Type *SubTp) const {
 276   return 1;
 277 }
 278
 279 unsigned BasicTTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
 280                                     Type *Src) const {
 281   const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 282   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 283   assert(ISD && "Invalid opcode");
 284
 285   std::pair<unsigned, MVT> SrcLT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
 286   std::pair<unsigned, MVT> DstLT = TLI->getTypeLegalizationCost(Dst);
 287
 288   // Check for NOOP conversions.
 289   if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 290       SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 291
 292       // Bitcast between types that are legalized to the same type are free.
 293       if (Opcode == Instruction::BitCast || Opcode == Instruction::Trunc)
 294         return 0;
 295   }
 296
 297   if (Opcode == Instruction::Trunc &&
 298       TLI->isTruncateFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 299     return 0;
 300
 301   if (Opcode == Instruction::ZExt &&
 302       TLI->isZExtFree(SrcLT.second, DstLT.second))
 303     return 0;
 304
 305   // If the cast is marked as legal (or promote) then assume low cost.
 306   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, DstLT.second))
 307     return 1;
 308
 309   // Handle scalar conversions.
 310   if (!Src->isVectorTy() && !Dst->isVectorTy()) {
 311
 312     // Scalar bitcasts are usually free.
 313     if (Opcode == Instruction::BitCast)
 314       return 0;
 315
 316     // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs 1.
 317     if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 318       return  1;
 319
 320     // Assume that illegal scalar instruction are expensive.
 321     return 4;
 322   }
 323
 324   // Check vector-to-vector casts.
 325   if (Dst->isVectorTy() && Src->isVectorTy()) {
 326
 327     // If the cast is between same-sized registers, then the check is simple.
 328     if (SrcLT.first == DstLT.first &&
 329         SrcLT.second.getSizeInBits() == DstLT.second.getSizeInBits()) {
 330
 331       // Assume that Zext is done using AND.
 332       if (Opcode == Instruction::ZExt)
 333         return 1;
 334
 335       // Assume that sext is done using SHL and SRA.
 336       if (Opcode == Instruction::SExt)
 337         return 2;
 338
 339       // Just check the op cost. If the operation is legal then assume it costs
 340       // 1 and multiply by the type-legalization overhead.
 341       if (!TLI->isOperationExpand(ISD, DstLT.second))
 342         return SrcLT.first * 1;
 343     }
 344
 345     // If we are converting vectors and the operation is illegal, or
 346     // if the vectors are legalized to different types, estimate the
 347     // scalarization costs.
 348     unsigned Num = Dst->getVectorNumElements();
 349     unsigned Cost = TopTTI->getCastInstrCost(Opcode, Dst->getScalarType(),
 350                                              Src->getScalarType());
 351
 352     // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of
 353     // inserting and extracting the values.
 354     return getScalarizationOverhead(Dst, true, true) + Num * Cost;
 355   }
 356
 357   // We already handled vector-to-vector and scalar-to-scalar conversions. This
 358   // is where we handle bitcast between vectors and scalars. We need to assume
 359   //  that the conversion is scalarized in one way or another.
 360   if (Opcode == Instruction::BitCast)
 361     // Illegal bitcasts are done by storing and loading from a stack slot.
 362     return (Src->isVectorTy()? getScalarizationOverhead(Src, false, true):0) +
 363            (Dst->isVectorTy()? getScalarizationOverhead(Dst, true, false):0);
 364
 365   llvm_unreachable("Unhandled cast");
 366  }
 367
 368 unsigned BasicTTI::getCFInstrCost(unsigned Opcode) const {
 369   // Branches are assumed to be predicted.
 370   return 0;
 371 }
 372
 373 unsigned BasicTTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
 374                                       Type *CondTy) const {
 375   const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 376   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
 377   assert(ISD && "Invalid opcode");
 378
 379   // Selects on vectors are actually vector selects.
 380   if (ISD == ISD::SELECT) {
 381     assert(CondTy && "CondTy must exist");
 382     if (CondTy->isVectorTy())
 383       ISD = ISD::VSELECT;
 384   }
 385
 386   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(ValTy);
 387
 388   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 389     // The operation is legal. Assume it costs 1. Multiply
 390     // by the type-legalization overhead.
 391     return LT.first * 1;
 392   }
 393
 394   // Otherwise, assume that the cast is scalarized.
 395   if (ValTy->isVectorTy()) {
 396     unsigned Num = ValTy->getVectorNumElements();
 397     if (CondTy)
 398       CondTy = CondTy->getScalarType();
 399     unsigned Cost = TopTTI->getCmpSelInstrCost(Opcode, ValTy->getScalarType(),
 400                                                CondTy);
 401
 402     // Return the cost of multiple scalar invocation plus the cost of inserting
 403     // and extracting the values.
 404     return getScalarizationOverhead(ValTy, true, false) + Num * Cost;
 405   }
 406
 407   // Unknown scalar opcode.
 408   return 1;
 409 }
 410
 411 unsigned BasicTTI::getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
 412                                       unsigned Index) const {
 413   return 1;
 414 }
 415
 416 unsigned BasicTTI::getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
 417                                    unsigned Alignment,
 418                                    unsigned AddressSpace) const {
 419   assert(!Src->isVoidTy() && "Invalid type");
 420   std::pair<unsigned, MVT> LT = getTLI()->getTypeLegalizationCost(Src);
 421
 422   // Assume that all loads of legal types cost 1.
 423   return LT.first;
 424 }
 425
 426 unsigned BasicTTI::getIntrinsicInstrCost(Intrinsic::ID IID, Type *RetTy,
 427                                          ArrayRef<Type *> Tys) const {
 428   unsigned ISD = 0;
 429   switch (IID) {
 430   default: {
 431     // Assume that we need to scalarize this intrinsic.
 432     unsigned ScalarizationCost = 0;
 433     unsigned ScalarCalls = 1;
 434     if (RetTy->isVectorTy()) {
 435       ScalarizationCost = getScalarizationOverhead(RetTy, true, false);
 436       ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 437     }
 438     for (unsigned i = 0, ie = Tys.size(); i != ie; ++i) {
 439       if (Tys[i]->isVectorTy()) {
 440         ScalarizationCost += getScalarizationOverhead(Tys[i], false, true);
 441         ScalarCalls = std::max(ScalarCalls, RetTy->getVectorNumElements());
 442       }
 443     }
 444
 445     return ScalarCalls + ScalarizationCost;
 446   }
 447   // Look for intrinsics that can be lowered directly or turned into a scalar
 448   // intrinsic call.
 449   case Intrinsic::sqrt:    ISD = ISD::FSQRT;  break;
 450   case Intrinsic::sin:     ISD = ISD::FSIN;   break;
 451   case Intrinsic::cos:     ISD = ISD::FCOS;   break;
 452   case Intrinsic::exp:     ISD = ISD::FEXP;   break;
 453   case Intrinsic::exp2:    ISD = ISD::FEXP2;  break;
 454   case Intrinsic::log:     ISD = ISD::FLOG;   break;
 455   case Intrinsic::log10:   ISD = ISD::FLOG10; break;
 456   case Intrinsic::log2:    ISD = ISD::FLOG2;  break;
 457   case Intrinsic::fabs:    ISD = ISD::FABS;   break;
 458   case Intrinsic::copysign: ISD = ISD::FCOPYSIGN; break;
 459   case Intrinsic::floor:   ISD = ISD::FFLOOR; break;
 460   case Intrinsic::ceil:    ISD = ISD::FCEIL;  break;
 461   case Intrinsic::trunc:   ISD = ISD::FTRUNC; break;
 462   case Intrinsic::nearbyint:
 463                            ISD = ISD::FNEARBYINT; break;
 464   case Intrinsic::rint:    ISD = ISD::FRINT;  break;
 465   case Intrinsic::round:   ISD = ISD::FROUND; break;
 466   case Intrinsic::pow:     ISD = ISD::FPOW;   break;
 467   case Intrinsic::fma:     ISD = ISD::FMA;    break;
 468   case Intrinsic::fmuladd: ISD = ISD::FMA;    break; // FIXME: mul + add?
 469   case Intrinsic::lifetime_start:
 470   case Intrinsic::lifetime_end:
 471     return 0;
 472   }
 473
 474   const TargetLoweringBase *TLI = getTLI();
 475   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(RetTy);
 476
 477   if (TLI->isOperationLegalOrPromote(ISD, LT.second)) {
 478     // The operation is legal. Assume it costs 1.
 479     // If the type is split to multiple registers, assume that thre is some
 480     // overhead to this.
 481     // TODO: Once we have extract/insert subvector cost we need to use them.
 482     if (LT.first > 1)
 483       return LT.first * 2;
 484     return LT.first * 1;
 485   }
 486
 487   if (!TLI->isOperationExpand(ISD, LT.second)) {
 488     // If the operation is custom lowered then assume
 489     // thare the code is twice as expensive.
 490     return LT.first * 2;
 491   }
 492
 493   // Else, assume that we need to scalarize this intrinsic. For math builtins
 494   // this will emit a costly libcall, adding call overhead and spills. Make it
 495   // very expensive.
 496   if (RetTy->isVectorTy()) {
 497     unsigned Num = RetTy->getVectorNumElements();
 498     unsigned Cost = TopTTI->getIntrinsicInstrCost(IID, RetTy->getScalarType(),
 499                                                   Tys);
 500     return 10 * Cost * Num;
 501   }
 502
 503   // This is going to be turned into a library call, make it expensive.
 504   return 10;
 505 }
 506
 507 unsigned BasicTTI::getNumberOfParts(Type *Tp) const {
 508   std::pair<unsigned, MVT> LT = getTLI()->getTypeLegalizationCost(Tp);
 509   return LT.first;
 510 }
 511
 512 unsigned BasicTTI::getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) const {
 513   return 0;
 514 }