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(false));
  89
  90 // FIXME: Unify control over GlobalMerge.
  91 static cl::opt<cl::boolOrDefault>
  92 EnableGlobalMerge("aarch64-global-merge", cl::Hidden,
  93                   cl::desc("Enable the global merge pass"));
  94
  95 extern "C" void LLVMInitializeAArch64Target() {
  96   // Register the target.
  97   RegisterTargetMachine<AArch64leTargetMachine> X(TheAArch64leTarget);
  98   RegisterTargetMachine<AArch64beTargetMachine> Y(TheAArch64beTarget);
  99   RegisterTargetMachine<AArch64leTargetMachine> Z(TheARM64Target);
 100 }
 101
 102 //===----------------------------------------------------------------------===//
 103 // AArch64 Lowering public interface.
 104 //===----------------------------------------------------------------------===//
 105 static std::unique_ptr<TargetLoweringObjectFile> createTLOF(const Triple &TT) {
 106   if (TT.isOSBinFormatMachO())
 107     return make_unique<AArch64_MachoTargetObjectFile>();
 108
 109   return make_unique<AArch64_ELFTargetObjectFile>();
 110 }
 111
 112 // Helper function to build a DataLayout string
 113 static std::string computeDataLayout(const Triple &TT, bool LittleEndian) {
 114   if (TT.isOSBinFormatMachO())
 115     return "e-m:o-i64:64-i128:128-n32:64-S128";
 116   if (LittleEndian)
 117     return "e-m:e-i64:64-i128:128-n32:64-S128";
 118   return "E-m:e-i64:64-i128:128-n32:64-S128";
 119 }
 120
 121 /// TargetMachine ctor - Create an AArch64 architecture model.
 122 ///
 123 AArch64TargetMachine::AArch64TargetMachine(const Target &T, const Triple &TT,
 124                                            StringRef CPU, StringRef FS,
 125                                            const TargetOptions &Options,
 126                                            Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 127                                            CodeGenOpt::Level OL,
 128                                            bool LittleEndian)
 129     // This nested ternary is horrible, but DL needs to be properly
 130     // initialized before TLInfo is constructed.
 131     : LLVMTargetMachine(T, computeDataLayout(TT, LittleEndian), TT, CPU, FS,
 132                         Options, RM, CM, OL),
 133       TLOF(createTLOF(getTargetTriple())),
 134       isLittle(LittleEndian) {
 135   initAsmInfo();
 136 }
 137
 138 AArch64TargetMachine::~AArch64TargetMachine() {}
 139
 140 const AArch64Subtarget *
 141 AArch64TargetMachine::getSubtargetImpl(const Function &F) const {
 142   Attribute CPUAttr = F.getFnAttribute("target-cpu");
 143   Attribute FSAttr = F.getFnAttribute("target-features");
 144
 145   std::string CPU = !CPUAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 146                         ? CPUAttr.getValueAsString().str()
 147                         : TargetCPU;
 148   std::string FS = !FSAttr.hasAttribute(Attribute::None)
 149                        ? FSAttr.getValueAsString().str()
 150                        : TargetFS;
 151
 152   auto &I = SubtargetMap[CPU + FS];
 153   if (!I) {
 154     // This needs to be done before we create a new subtarget since any
 155     // creation will depend on the TM and the code generation flags on the
 156     // function that reside in TargetOptions.
 157     resetTargetOptions(F);
 158     I = llvm::make_unique<AArch64Subtarget>(TargetTriple, CPU, FS, *this,
 159                                             isLittle);
 160   }
 161   return I.get();
 162 }
 163
 164 void AArch64leTargetMachine::anchor() { }
 165
 166 AArch64leTargetMachine::AArch64leTargetMachine(
 167     const Target &T, const Triple &TT, StringRef CPU, StringRef FS,
 168     const TargetOptions &Options, Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 169     CodeGenOpt::Level OL)
 170     : AArch64TargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, true) {}
 171
 172 void AArch64beTargetMachine::anchor() { }
 173
 174 AArch64beTargetMachine::AArch64beTargetMachine(
 175     const Target &T, const Triple &TT, StringRef CPU, StringRef FS,
 176     const TargetOptions &Options, Reloc::Model RM, CodeModel::Model CM,
 177     CodeGenOpt::Level OL)
 178     : AArch64TargetMachine(T, TT, CPU, FS, Options, RM, CM, OL, false) {}
 179
 180 namespace {
 181 /// AArch64 Code Generator Pass Configuration Options.
 182 class AArch64PassConfig : public TargetPassConfig {
 183 public:
 184   AArch64PassConfig(AArch64TargetMachine *TM, PassManagerBase &PM)
 185       : TargetPassConfig(TM, PM) {
 186     if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 187       substitutePass(&PostRASchedulerID, &PostMachineSchedulerID);
 188   }
 189
 190   AArch64TargetMachine &getAArch64TargetMachine() const {
 191     return getTM<AArch64TargetMachine>();
 192   }
 193
 194   void addIRPasses()  override;
 195   bool addPreISel() override;
 196   bool addInstSelector() override;
 197   bool addILPOpts() override;
 198   void addPreRegAlloc() override;
 199   void addPostRegAlloc() override;
 200   void addPreSched2() override;
 201   void addPreEmitPass() override;
 202 };
 203 } // namespace
 204
 205 TargetIRAnalysis AArch64TargetMachine::getTargetIRAnalysis() {
 206   return TargetIRAnalysis([this](const Function &F) {
 207     return TargetTransformInfo(AArch64TTIImpl(this, F));
 208   });
 209 }
 210
 211 TargetPassConfig *AArch64TargetMachine::createPassConfig(PassManagerBase &PM) {
 212   return new AArch64PassConfig(this, PM);
 213 }
 214
 215 void AArch64PassConfig::addIRPasses() {
 216   // Always expand atomic operations, we don't deal with atomicrmw or cmpxchg
 217   // ourselves.
 218   addPass(createAtomicExpandPass(TM));
 219   // XXX-update: Immediate add -licm pass after atomic expand pass to deal with
 220   // loop invariants introduced mannually.
 221   addPass(createLICMPass());
 222
 223   // Cmpxchg instructions are often used with a subsequent comparison to
 224   // determine whether it succeeded. We can exploit existing control-flow in
 225   // ldrex/strex loops to simplify this, but it needs tidying up.
 226   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableAtomicTidy)
 227     addPass(createCFGSimplificationPass());
 228
 229   TargetPassConfig::addIRPasses();
 230
 231   // Match interleaved memory accesses to ldN/stN intrinsics.
 232   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 233     addPass(createInterleavedAccessPass(TM));
 234
 235   if (TM->getOptLevel() == CodeGenOpt::Aggressive && EnableGEPOpt) {
 236     // Call SeparateConstOffsetFromGEP pass to extract constants within indices
 237     // and lower a GEP with multiple indices to either arithmetic operations or
 238     // multiple GEPs with single index.
 239     addPass(createSeparateConstOffsetFromGEPPass(TM, true));
 240     // Call EarlyCSE pass to find and remove subexpressions in the lowered
 241     // result.
 242     addPass(createEarlyCSEPass());
 243     // Do loop invariant code motion in case part of the lowered result is
 244     // invariant.
 245     addPass(createLICMPass());
 246   }
 247 }
 248
 249 // Pass Pipeline Configuration
 250 bool AArch64PassConfig::addPreISel() {
 251   // Run promote constant before global merge, so that the promoted constants
 252   // get a chance to be merged
 253   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnablePromoteConstant)
 254     addPass(createAArch64PromoteConstantPass());
 255   // FIXME: On AArch64, this depends on the type.
 256   // Basically, the addressable offsets are up to 4095 * Ty.getSizeInBytes().
 257   // and the offset has to be a multiple of the related size in bytes.
 258   if ((TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None &&
 259        EnableGlobalMerge == cl::BOU_UNSET) ||
 260       EnableGlobalMerge == cl::BOU_TRUE) {
 261     bool OnlyOptimizeForSize = (TM->getOptLevel() < CodeGenOpt::Aggressive) &&
 262                                (EnableGlobalMerge == cl::BOU_UNSET);
 263     addPass(createGlobalMergePass(TM, 4095, OnlyOptimizeForSize));
 264   }
 265
 266   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 267     addPass(createAArch64AddressTypePromotionPass());
 268
 269   return false;
 270 }
 271
 272 bool AArch64PassConfig::addInstSelector() {
 273   addPass(createAArch64ISelDag(getAArch64TargetMachine(), getOptLevel()));
 274
 275   // For ELF, cleanup any local-dynamic TLS accesses (i.e. combine as many
 276   // references to _TLS_MODULE_BASE_ as possible.
 277   if (TM->getTargetTriple().isOSBinFormatELF() &&
 278       getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
 279     addPass(createAArch64CleanupLocalDynamicTLSPass());
 280
 281   return false;
 282 }
 283
 284 bool AArch64PassConfig::addILPOpts() {
 285   if (EnableCondOpt)
 286     addPass(createAArch64ConditionOptimizerPass());
 287   if (EnableCCMP)
 288     addPass(createAArch64ConditionalCompares());
 289   if (EnableMCR)
 290     addPass(&MachineCombinerID);
 291   if (EnableEarlyIfConversion)
 292     addPass(&EarlyIfConverterID);
 293   if (EnableStPairSuppress)
 294     addPass(createAArch64StorePairSuppressPass());
 295   return true;
 296 }
 297
 298 void AArch64PassConfig::addPreRegAlloc() {
 299   // Use AdvSIMD scalar instructions whenever profitable.
 300   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableAdvSIMDScalar) {
 301     addPass(createAArch64AdvSIMDScalar());
 302     // The AdvSIMD pass may produce copies that can be rewritten to
 303     // be register coaleascer friendly.
 304     addPass(&PeepholeOptimizerID);
 305   }
 306 }
 307
 308 void AArch64PassConfig::addPostRegAlloc() {
 309   // Change dead register definitions to refer to the zero register.
 310   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableDeadRegisterElimination)
 311     addPass(createAArch64DeadRegisterDefinitions());
 312   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && usingDefaultRegAlloc())
 313     // Improve performance for some FP/SIMD code for A57.
 314     addPass(createAArch64A57FPLoadBalancing());
 315 }
 316
 317 void AArch64PassConfig::addPreSched2() {
 318   // Expand some pseudo instructions to allow proper scheduling.
 319   addPass(createAArch64ExpandPseudoPass());
 320   // Use load/store pair instructions when possible.
 321   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableLoadStoreOpt)
 322     addPass(createAArch64LoadStoreOptimizationPass());
 323 }
 324
 325 void AArch64PassConfig::addPreEmitPass() {
 326   if (EnableA53Fix835769)
 327     addPass(createAArch64A53Fix835769());
 328   // Relax conditional branch instructions if they're otherwise out of
 329   // range of their destination.
 330   addPass(createAArch64BranchRelaxation());
 331   if (TM->getOptLevel() != CodeGenOpt::None && EnableCollectLOH &&
 332       TM->getTargetTriple().isOSBinFormatMachO())
 333     addPass(createAArch64CollectLOHPass());
 334 }