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