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