lib/Target/AArch64/AArch64TargetMachine.cpp

   1 //===-- AArch64TargetMachine.cpp - Define TargetMachine for AArch64 -------===//
   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 //
  10 //
  11 //===----------------------------------------------------------------------===//
  12
  13 #include "AArch64.h"
  14 #include "AArch64TargetMachine.h"
  15 #include "AArch64TargetObjectFile.h"
  16 #include "AArch64TargetTransformInfo.h"
  17 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
  19 #include "llvm/IR/Function.h"
  20 #include "llvm/IR/LegacyPassManager.h"
  21 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
  22 #include "llvm/Support/TargetRegistry.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  24 #include "llvm/Transforms/Scalar.h"
  25 using namespace llvm;
  26
  27 static cl::opt<bool>
  28 EnableCCMP("aarch64-ccmp", cl::desc("Enable the CCMP formation pass"),
  29            cl::init(true), cl::Hidden);
  30
  31 static cl::opt<bool> EnableMCR("aarch64-mcr",
  32                                cl::desc("Enable the machine combiner pass"),
  33                                cl::init(true), cl::Hidden);
  34
  35 static cl::opt<bool>
  36 EnableStPairSuppress("aarch64-stp-suppress", cl::desc("Suppress STP for AArch64"),
  37                      cl::init(true), cl::Hidden);
  38
  39 static cl::opt<bool>
  40 EnableAdvSIMDScalar("aarch64-simd-scalar", cl::desc("Enable use of AdvSIMD scalar"
  41                     " integer instructions"), cl::init(false), cl::Hidden);
  42
  43 static cl::opt<bool>
  44 EnablePromoteConstant("aarch64-promote-const", cl::desc("Enable the promote "
  45                       "constant pass"), cl::init(true), cl::Hidden);
  46
  47 static cl::opt<bool>
  48 EnableCollectLOH("aarch64-collect-loh", cl::desc("Enable the pass that emits the"
  49                  " linker optimization hints (LOH)"), cl::init(true),
  50                  cl::Hidden);
  51
  52 static cl::opt<bool>
  53 EnableDeadRegisterElimination("aarch64-dead-def-elimination", cl::Hidden,
  54                               cl::desc("Enable the pass that removes dead"
  55                                        " definitons and replaces stores to"
  56                                        " them with stores to the zero"
  57                                        " register"),
  58                               cl::init(true));
  59
  60 static cl::opt<bool>
  61 EnableLoadStoreOpt("aarch64-load-store-opt", cl::desc("Enable the load/store pair"
  62                    " optimization pass"), cl::init(true), cl::Hidden);
  63
  64 static cl::opt<bool>
  65 EnableAtomicTidy("aarch64-atomic-cfg-tidy", cl::Hidden,
  66                  cl::desc("Run SimplifyCFG after expanding atomic operations"
  67                           " to make use of cmpxchg flow-based information"),
  68                  cl::init(true));
  69
  70 static cl::opt<bool>
  71 EnableEarlyIfConversion("aarch64-enable-early-ifcvt", cl::Hidden,
  72                         cl::desc("Run early if-conversion"),
  73                         cl::init(true));
  74
  75 static cl::opt<bool>
  76 EnableCondOpt("aarch64-condopt",
  77               cl::desc("Enable the condition optimizer pass"),
  78               cl::init(true), cl::Hidden);
  79
  80 static cl::opt<bool>
  81 EnableA53Fix835769("aarch64-fix-cortex-a53-835769", cl::Hidden,
  82                 cl::desc("Work around Cortex-A53 erratum 835769"),
  83                 cl::init(false));
  84
  85 static cl::opt<bool>
  86 EnableGEPOpt("aarch64-gep-opt", cl::Hidden,
  87              cl::desc("Enable optimizations on complex GEPs"),
  88              cl::init(true));
  89
  90 extern "C" void LLVMInitializeAArch64Target() {
  91   // Register the target.
  92   RegisterTargetMachine<AArch64leTargetMachine> X(TheAArch64leTarget);
  93   RegisterTargetMachine<AArch64beTargetMachine> Y(TheAArch64beTarget);
  94   RegisterTargetMachine<AArch64leTargetMachine> Z(TheARM64Target);
  95 }
  96
  97 //===----------------------------------------------------------------------===//
  98 // AArch64 Lowering public interface.
  99 //===----------------------------------------------------------------------===//
 100 static std::unique_ptr<TargetLoweringObjectFile> createTLOF(const Triple &TT) {
 101   if (TT.isOSBinFormatMachO())
 102     return make_unique<AArch64_MachoTargetObjectFile>();
 103
 104   return make_unique<AArch64_ELFTargetObjectFile>();
 105 }
 106
 107 /// TargetMachine ctor - Create an AArch64 architecture model.
 108 ///
 109 AArch64TargetMachine::AArch64TargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 110                                            StringRef CPU, StringRef FS,
 111                                            const TargetOptions &Options,
 112                                            Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 113                                            CodeGenOpt::Level OL,
 114                                            bool LittleEndian)
 115     : LLVMTargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL),
 116       // This nested ternary is horrible, but DL needs to be properly
 117       // initialized
 118       // before TLInfo is constructed.
 119       DL(Triple(TT).isOSBinFormatMachO()
 120              ? "e-m:o-i64:64-i128:128-n32:64-S128"
 121              : (LittleEndian ? "e-m:e-i64:64-i128:128-n32:64-S128"
 122                              : "E-m:e-i64:64-i128:128-n32:64-S128")),
 123       TLOF(createTLOF(Triple(getTargetTriple()))),
 124       Subtarget(TT, CPU, FS, *this, LittleEndian), isLittle(LittleEndian) {
 125   initAsmInfo();
 126 }
 127
 128 AArch64TargetMachine::~AArch64TargetMachine() {}
 129
 130 const AArch64Subtarget *
 131 AArch64TargetMachine::getSubtargetImpl(const Function &F) const {
 132   Attribute CPUAttr = F.getFnAttribute("target-cpu");
 133   Attribute FSAttr = F.getFnAttribute("target-features");
 134
 135   std::string CPU = !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 136                         ? CPUAttr.getValueAsString().str()
 137                         : TargetCPU;
 138   std::string FS = !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 139                        ? FSAttr.getValueAsString().str()
 140                        : TargetFS;
 141
 142   auto &I = SubtargetMap[CPU + FS];
 143   if (!I) {
 144     // This needs to be done before we create a new subtarget since any
 145     // creation will depend on the TM and the code generation flags on the
 146     // function that reside in TargetOptions.
 147     resetTargetOptions(F);
 148     I = llvm::make_unique<AArch64Subtarget>(TargetTriple, CPU, FS, *this, isLittle);
 149   }
 150   return I.get();
 151 }
 152
 153 void AArch64leTargetMachine::anchor() { }
 154
 155 AArch64leTargetMachine::
 156 AArch64leTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 157                        StringRef CPU, StringRef FS, const TargetOptions &Options,
 158                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 159                        CodeGenOpt::Level OL)
 160   : AArch64TargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {}
 161
 162 void AArch64beTargetMachine::anchor() { }
 163
 164 AArch64beTargetMachine::
 165 AArch64beTargetMachine(const Target &T, StringRef TT,
 166                        StringRef CPU, StringRef FS, const TargetOptions &Options,
 167                        Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 168                        CodeGenOpt::Level OL)
 169   : AArch64TargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {}
 170
 171 namespace {
 172 /// AArch64 Code Generator Pass Configuration Options.
 173 class AArch64PassConfig : public TargetPassConfig {
 174 public:
 175   AArch64PassConfig(AArch64TargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 176       : TargetPassConfig(TM, PM) {
 177     if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 178       substitutePass(&PostRASchedulerID, &PostMachineSchedulerID);
 179   }
 180
 181   AArch64TargetMachine &getAArch64TargetMachine() const {
 182     return getTM<AArch64TargetMachine>();
 183   }
 184
 185   void addIRPasses()  override;
 186   bool addPreISel() override;
 187   bool addInstSelector() override;
 188   bool addILPOpts() override;
 189   void addPreRegAlloc() override;
 190   void addPostRegAlloc() override;
 191   void addPreSched2() override;
 192   void addPreEmitPass() override;
 193 };
 194 } // namespace
 195
 196 TargetIRAnalysis AArch64TargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
 197   return TargetIRAnalysis([this](Function &F) {
 198     return TargetTransformInfo(AArch64TTIImpl(this, F));
 199   });
 200 }
 201
 202 TargetPassConfig *AArch64TargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 203   return new AArch64PassConfig(this, PM);
 204 }
 205
 206 void AArch64PassConfig::addIRPasses() {
 207   // Always expand atomic operations, we don't deal with atomicrmw or cmpxchg
 208   // ourselves.
 209   addPass(createAtomicExpandPass(TM));
 210
 211   // Cmpxchg instructions are often used with a subsequent comparison to
 212   // determine whether it succeeded. We can exploit existing control-flow in
 213   // ldrex/strex loops to simplify this, but it needs tidying up.
 214   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableAtomicTidy)
 215     addPass(createCFGSimplificationPass());
 216
 217   TargetPassConfig::addIRPasses();
 218
 219   if (TM->getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive && EnableGEPOpt) {
 220     // Call SeparateConstOffsetFromGEP pass to extract constants within indices
 221     // and lower a GEP with multiple indices to either arithmetic operations or
 222     // multiple GEPs with single index.
 223     addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass(TM, true));
 224     // Call EarlyCSE pass to find and remove subexpressions in the lowered
 225     // result.
 226     addPass(createEarlyCSEPass());
 227     // Do loop invariant code motion in case part of the lowered result is
 228     // invariant.
 229     addPass(createLICMPass());
 230   }
 231 }
 232
 233 // Pass Pipeline Configuration
 234 bool AArch64PassConfig::addPreISel() {
 235   // Run promote constant before global merge, so that the promoted constants
 236   // get a chance to be merged
 237   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnablePromoteConstant)
 238     addPass(createAArch64PromoteConstantPass());
 239   // FIXME: On AArch64, this depends on the type.
 240   // Basically, the addressable offsets are up to 4095 * Ty.getSizeInBytes().
 241   // and the offset has to be a multiple of the related size in bytes.
 242   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 243     addPass(createGlobalMergePass(TM, 4095));
 244   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 245     addPass(createAArch64AddressTypePromotionPass());
 246
 247   return false;
 248 }
 249
 250 bool AArch64PassConfig::addInstSelector() {
 251   addPass(createAArch64ISelDag(getAArch64TargetMachine(), getOptLevel()));
 252
 253   // For ELF, cleanup any local-dynamic TLS accesses (i.e. combine as many
 254   // references to _TLS_MODULE_BASE_ as possible.
 255   if (Triple(TM->getTargetTriple()).isOSBinFormatELF() &&
 256       getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 257     addPass(createAArch64CleanupLocalDynamicTLSPass());
 258
 259   return false;
 260 }
 261
 262 bool AArch64PassConfig::addILPOpts() {
 263   if (EnableCondOpt)
 264     addPass(createAArch64ConditionOptimizerPass());
 265   if (EnableCCMP)
 266     addPass(createAArch64ConditionalCompares());
 267   if (EnableMCR)
 268     addPass(&MachineCombinerID);
 269   if (EnableEarlyIfConversion)
 270     addPass(&EarlyIfConverterID);
 271   if (EnableStPairSuppress)
 272     addPass(createAArch64StorePairSuppressPass());
 273   return true;
 274 }
 275
 276 void AArch64PassConfig::addPreRegAlloc() {
 277   // Use AdvSIMD scalar instructions whenever profitable.
 278   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableAdvSIMDScalar) {
 279     addPass(createAArch64AdvSIMDScalar());
 280     // The AdvSIMD pass may produce copies that can be rewritten to
 281     // be register coaleascer friendly.
 282     addPass(&PeepholeOptimizerID);
 283   }
 284 }
 285
 286 void AArch64PassConfig::addPostRegAlloc() {
 287   // Change dead register definitions to refer to the zero register.
 288   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableDeadRegisterElimination)
 289     addPass(createAArch64DeadRegisterDefinitions());
 290   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && usingDefaultRegAlloc())
 291     // Improve performance for some FP/SIMD code for A57.
 292     addPass(createAArch64A57FPLoadBalancing());
 293 }
 294
 295 void AArch64PassConfig::addPreSched2() {
 296   // Expand some pseudo instructions to allow proper scheduling.
 297   addPass(createAArch64ExpandPseudoPass());
 298   // Use load/store pair instructions when possible.
 299   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableLoadStoreOpt)
 300     addPass(createAArch64LoadStoreOptimizationPass());
 301 }
 302
 303 void AArch64PassConfig::addPreEmitPass() {
 304   if (EnableA53Fix835769)
 305     addPass(createAArch64A53Fix835769());
 306   // Relax conditional branch instructions if they're otherwise out of
 307   // range of their destination.
 308   addPass(createAArch64BranchRelaxation());
 309   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableCollectLOH &&
 310       Triple(TM->getTargetTriple()).isOSBinFormatMachO())
 311     addPass(createAArch64CollectLOHPass());
 312 }