lib/Target/ARM/A15SDOptimizer.cpp

   1 //=== A15SDOptimizerPass.cpp - Optimize DPR and SPR register accesses on A15==//
   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 // The Cortex-A15 processor employs a tracking scheme in its register renaming
  11 // in order to process each instruction's micro-ops speculatively and
  12 // out-of-order with appropriate forwarding. The ARM architecture allows VFP
  13 // instructions to read and write 32-bit S-registers.  Each S-register
  14 // corresponds to one half (upper or lower) of an overlaid 64-bit D-register.
  15 //
  16 // There are several instruction patterns which can be used to provide this
  17 // capability which can provide higher performance than other, potentially more
  18 // direct patterns, specifically around when one micro-op reads a D-register
  19 // operand that has recently been written as one or more S-register results.
  20 //
  21 // This file defines a pre-regalloc pass which looks for SPR producers which
  22 // are going to be used by a DPR (or QPR) consumers and creates the more
  23 // optimized access pattern.
  24 //
  25 //===----------------------------------------------------------------------===//
  26
  27 #define DEBUG_TYPE "a15-sd-optimizer"
  28 #include "ARM.h"
  29 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  30 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
  31 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  35 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  36 #include "llvm/Support/Debug.h"
  37 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  38 #include <set>
  39
  40 using namespace llvm;
  41
  42 namespace {
  43   struct A15SDOptimizer : public MachineFunctionPass {
  44     static char ID;
  45     A15SDOptimizer() : MachineFunctionPass(ID) {}
  46
  47     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
  48
  49     const char *getPassName() const override {
  50       return "ARM A15 S->D optimizer";
  51     }
  52
  53   private:
  54     const ARMBaseInstrInfo *TII;
  55     const TargetRegisterInfo *TRI;
  56     MachineRegisterInfo *MRI;
  57
  58     bool runOnInstruction(MachineInstr *MI);
  59
  60     //
  61     // Instruction builder helpers
  62     //
  63     unsigned createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
  64                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  65                            DebugLoc DL,
  66                            unsigned Reg, unsigned Lane,
  67                            bool QPR=false);
  68
  69     unsigned createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  70                                  MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  71                                  DebugLoc DL,
  72                                  unsigned DReg, unsigned Lane,
  73                                  const TargetRegisterClass *TRC);
  74
  75     unsigned createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
  76                         MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  77                         DebugLoc DL,
  78                         unsigned Ssub0, unsigned Ssub1);
  79
  80     unsigned createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
  81                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  82                                DebugLoc DL,
  83                                unsigned Reg1, unsigned Reg2);
  84
  85     unsigned createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  86                                 MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  87                                 DebugLoc DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
  88                                 unsigned ToInsert);
  89
  90     unsigned createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
  91                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  92                                DebugLoc DL);
  93
  94     //
  95     // Various property checkers
  96     //
  97     bool usesRegClass(MachineOperand &MO, const TargetRegisterClass *TRC);
  98     bool hasPartialWrite(MachineInstr *MI);
  99     SmallVector<unsigned, 8> getReadDPRs(MachineInstr *MI);
 100     unsigned getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg);
 101
 102     //
 103     // Methods used for getting the definitions of partial registers
 104     //
 105
 106     MachineInstr *elideCopies(MachineInstr *MI);
 107     void elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 108                             SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs);
 109
 110     //
 111     // Pattern optimization methods
 112     //
 113     unsigned optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg);
 114     unsigned optimizeSDPattern(MachineInstr *MI);
 115     unsigned getPrefSPRLane(unsigned SReg);
 116
 117     //
 118     // Sanitizing method - used to make sure if don't leave dead code around.
 119     //
 120     void eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI);
 121
 122     //
 123     // A map used to track the changes done by this pass.
 124     //
 125     std::map<MachineInstr*, unsigned> Replacements;
 126     std::set<MachineInstr *> DeadInstr;
 127   };
 128   char A15SDOptimizer::ID = 0;
 129 } // end anonymous namespace
 130
 131 // Returns true if this is a use of a SPR register.
 132 bool A15SDOptimizer::usesRegClass(MachineOperand &MO,
 133                                   const TargetRegisterClass *TRC) {
 134   if (!MO.isReg())
 135     return false;
 136   unsigned Reg = MO.getReg();
 137
 138   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 139     return MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(TRC);
 140   else
 141     return TRC->contains(Reg);
 142 }
 143
 144 unsigned A15SDOptimizer::getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg) {
 145   unsigned DReg = TRI->getMatchingSuperReg(SReg, ARM::ssub_1,
 146                                            &ARM::DPRRegClass);
 147   if (DReg != ARM::NoRegister) return ARM::ssub_1;
 148   return ARM::ssub_0;
 149 }
 150
 151 // Get the subreg type that is most likely to be coalesced
 152 // for an SPR register that will be used in VDUP32d pseudo.
 153 unsigned A15SDOptimizer::getPrefSPRLane(unsigned SReg) {
 154   if (!TRI->isVirtualRegister(SReg))
 155     return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 156
 157   MachineInstr *MI = MRI->getVRegDef(SReg);
 158   if (!MI) return ARM::ssub_0;
 159   MachineOperand *MO = MI->findRegisterDefOperand(SReg);
 160
 161   assert(MO->isReg() && "Non-register operand found!");
 162   if (!MO) return ARM::ssub_0;
 163
 164   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 165                                     &ARM::SPRRegClass)) {
 166     SReg = MI->getOperand(1).getReg();
 167   }
 168
 169   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SReg)) {
 170     if (MO->getSubReg() == ARM::ssub_1) return ARM::ssub_1;
 171     return ARM::ssub_0;
 172   }
 173   return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 174 }
 175
 176 // MI is known to be dead. Figure out what instructions
 177 // are also made dead by this and mark them for removal.
 178 void A15SDOptimizer::eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI) {
 179   SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 180   DeadInstr.insert(MI);
 181
 182   DEBUG(dbgs() << "Deleting base instruction " << *MI << "\n");
 183   Front.push_back(MI);
 184
 185   while (Front.size() != 0) {
 186     MI = Front.back();
 187     Front.pop_back();
 188
 189     // MI is already known to be dead. We need to see
 190     // if other instructions can also be removed.
 191     for (unsigned int i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 192       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 193       if ((!MO.isReg()) || (!MO.isUse()))
 194         continue;
 195       unsigned Reg = MO.getReg();
 196       if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
 197         continue;
 198       MachineOperand *Op = MI->findRegisterDefOperand(Reg);
 199
 200       if (!Op)
 201         continue;
 202
 203       MachineInstr *Def = Op->getParent();
 204
 205       // We don't need to do anything if we have already marked
 206       // this instruction as being dead.
 207       if (DeadInstr.find(Def) != DeadInstr.end())
 208         continue;
 209
 210       // Check if all the uses of this instruction are marked as
 211       // dead. If so, we can also mark this instruction as being
 212       // dead.
 213       bool IsDead = true;
 214       for (unsigned int j = 0; j < Def->getNumOperands(); ++j) {
 215         MachineOperand &MODef = Def->getOperand(j);
 216         if ((!MODef.isReg()) || (!MODef.isDef()))
 217           continue;
 218         unsigned DefReg = MODef.getReg();
 219         if (!TRI->isVirtualRegister(DefReg)) {
 220           IsDead = false;
 221           break;
 222         }
 223         for (MachineRegisterInfo::use_instr_iterator
 224              II = MRI->use_instr_begin(Reg), EE = MRI->use_instr_end();
 225              II != EE; ++II) {
 226           // We don't care about self references.
 227           if (&*II == Def)
 228             continue;
 229           if (DeadInstr.find(&*II) == DeadInstr.end()) {
 230             IsDead = false;
 231             break;
 232           }
 233         }
 234       }
 235
 236       if (!IsDead) continue;
 237
 238       DEBUG(dbgs() << "Deleting instruction " << *Def << "\n");
 239       DeadInstr.insert(Def);
 240     }
 241   }
 242 }
 243
 244 // Creates the more optimized patterns and generally does all the code
 245 // transformations in this pass.
 246 unsigned A15SDOptimizer::optimizeSDPattern(MachineInstr *MI) {
 247   if (MI->isCopy()) {
 248     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(1).getReg());
 249   }
 250
 251   if (MI->isInsertSubreg()) {
 252     unsigned DPRReg = MI->getOperand(1).getReg();
 253     unsigned SPRReg = MI->getOperand(2).getReg();
 254
 255     if (TRI->isVirtualRegister(DPRReg) && TRI->isVirtualRegister(SPRReg)) {
 256       MachineInstr *DPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 257       MachineInstr *SPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(2).getReg());
 258
 259       if (DPRMI && SPRMI) {
 260         // See if the first operand of this insert_subreg is IMPLICIT_DEF
 261         MachineInstr *ECDef = elideCopies(DPRMI);
 262         if (ECDef != 0 && ECDef->isImplicitDef()) {
 263           // Another corner case - if we're inserting something that is purely
 264           // a subreg copy of a DPR, just use that DPR.
 265
 266           MachineInstr *EC = elideCopies(SPRMI);
 267           // Is it a subreg copy of ssub_0?
 268           if (EC && EC->isCopy() &&
 269               EC->getOperand(1).getSubReg() == ARM::ssub_0) {
 270             DEBUG(dbgs() << "Found a subreg copy: " << *SPRMI);
 271
 272             // Find the thing we're subreg copying out of - is it of the same
 273             // regclass as DPRMI? (i.e. a DPR or QPR).
 274             unsigned FullReg = SPRMI->getOperand(1).getReg();
 275             const TargetRegisterClass *TRC =
 276               MRI->getRegClass(MI->getOperand(1).getReg());
 277             if (TRC->hasSuperClassEq(MRI->getRegClass(FullReg))) {
 278               DEBUG(dbgs() << "Subreg copy is compatible - returning ");
 279               DEBUG(dbgs() << PrintReg(FullReg) << "\n");
 280               eraseInstrWithNoUses(MI);
 281               return FullReg;
 282             }
 283           }
 284
 285           return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(2).getReg());
 286         }
 287       }
 288     }
 289     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 290   }
 291
 292   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 293                                           &ARM::SPRRegClass)) {
 294     // See if all bar one of the operands are IMPLICIT_DEF and insert the
 295     // optimizer pattern accordingly.
 296     unsigned NumImplicit = 0, NumTotal = 0;
 297     unsigned NonImplicitReg = ~0U;
 298
 299     for (unsigned I = 1; I < MI->getNumExplicitOperands(); ++I) {
 300       if (!MI->getOperand(I).isReg())
 301         continue;
 302       ++NumTotal;
 303       unsigned OpReg = MI->getOperand(I).getReg();
 304
 305       if (!TRI->isVirtualRegister(OpReg))
 306         break;
 307
 308       MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(OpReg);
 309       if (!Def)
 310         break;
 311       if (Def->isImplicitDef())
 312         ++NumImplicit;
 313       else
 314         NonImplicitReg = MI->getOperand(I).getReg();
 315     }
 316
 317     if (NumImplicit == NumTotal - 1)
 318       return optimizeAllLanesPattern(MI, NonImplicitReg);
 319     else
 320       return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 321   }
 322
 323   assert(0 && "Unhandled update pattern!");
 324   return 0;
 325 }
 326
 327 // Return true if this MachineInstr inserts a scalar (SPR) value into
 328 // a D or Q register.
 329 bool A15SDOptimizer::hasPartialWrite(MachineInstr *MI) {
 330   // The only way we can do a partial register update is through a COPY,
 331   // INSERT_SUBREG or REG_SEQUENCE.
 332   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 333     return true;
 334
 335   if (MI->isInsertSubreg() && usesRegClass(MI->getOperand(2),
 336                                            &ARM::SPRRegClass))
 337     return true;
 338
 339   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 340     return true;
 341
 342   return false;
 343 }
 344
 345 // Looks through full copies to get the instruction that defines the input
 346 // operand for MI.
 347 MachineInstr *A15SDOptimizer::elideCopies(MachineInstr *MI) {
 348   if (!MI->isFullCopy())
 349     return MI;
 350   if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 351     return NULL;
 352   MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 353   if (!Def)
 354     return NULL;
 355   return elideCopies(Def);
 356 }
 357
 358 // Look through full copies and PHIs to get the set of non-copy MachineInstrs
 359 // that can produce MI.
 360 void A15SDOptimizer::elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 361                                         SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs) {
 362    // Looking through PHIs may create loops so we need to track what
 363    // instructions we have visited before.
 364    std::set<MachineInstr *> Reached;
 365    SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 366    Front.push_back(MI);
 367    while (Front.size() != 0) {
 368      MI = Front.back();
 369      Front.pop_back();
 370
 371      // If we have already explored this MachineInstr, ignore it.
 372      if (Reached.find(MI) != Reached.end())
 373        continue;
 374      Reached.insert(MI);
 375      if (MI->isPHI()) {
 376        for (unsigned I = 1, E = MI->getNumOperands(); I != E; I += 2) {
 377          unsigned Reg = MI->getOperand(I).getReg();
 378          if (!TRI->isVirtualRegister(Reg)) {
 379            continue;
 380          }
 381          MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(Reg);
 382          if (!NewMI)
 383            continue;
 384          Front.push_back(NewMI);
 385        }
 386      } else if (MI->isFullCopy()) {
 387        if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 388          continue;
 389        MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 390        if (!NewMI)
 391          continue;
 392        Front.push_back(NewMI);
 393      } else {
 394        DEBUG(dbgs() << "Found partial copy" << *MI <<"\n");
 395        Outs.push_back(MI);
 396      }
 397    }
 398 }
 399
 400 // Return the DPR virtual registers that are read by this machine instruction
 401 // (if any).
 402 SmallVector<unsigned, 8> A15SDOptimizer::getReadDPRs(MachineInstr *MI) {
 403   if (MI->isCopyLike() || MI->isInsertSubreg() || MI->isRegSequence() ||
 404       MI->isKill())
 405     return SmallVector<unsigned, 8>();
 406
 407   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
 408   for (unsigned i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 409     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 410
 411     if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
 412       continue;
 413     if (!usesRegClass(MO, &ARM::DPRRegClass) &&
 414         !usesRegClass(MO, &ARM::QPRRegClass) &&
 415         !usesRegClass(MO, &ARM::DPairRegClass)) // Treat DPair as QPR
 416       continue;
 417
 418     Defs.push_back(MO.getReg());
 419   }
 420   return Defs;
 421 }
 422
 423 // Creates a DPR register from an SPR one by using a VDUP.
 424 unsigned
 425 A15SDOptimizer::createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
 426                               MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 427                               DebugLoc DL,
 428                               unsigned Reg, unsigned Lane, bool QPR) {
 429   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(QPR ? &ARM::QPRRegClass :
 430                                                   &ARM::DPRRegClass);
 431   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 432                          InsertBefore,
 433                          DL,
 434                          TII->get(QPR ? ARM::VDUPLN32q : ARM::VDUPLN32d),
 435                          Out)
 436                    .addReg(Reg)
 437                    .addImm(Lane));
 438
 439   return Out;
 440 }
 441
 442 // Creates a SPR register from a DPR by copying the value in lane 0.
 443 unsigned
 444 A15SDOptimizer::createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
 445                                     MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 446                                     DebugLoc DL,
 447                                     unsigned DReg, unsigned Lane,
 448                                     const TargetRegisterClass *TRC) {
 449   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(TRC);
 450   BuildMI(MBB,
 451           InsertBefore,
 452           DL,
 453           TII->get(TargetOpcode::COPY), Out)
 454     .addReg(DReg, 0, Lane);
 455
 456   return Out;
 457 }
 458
 459 // Takes two SPR registers and creates a DPR by using a REG_SEQUENCE.
 460 unsigned
 461 A15SDOptimizer::createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
 462                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 463                                   DebugLoc DL,
 464                                   unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
 465   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::QPRRegClass);
 466   BuildMI(MBB,
 467           InsertBefore,
 468           DL,
 469           TII->get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), Out)
 470     .addReg(Reg1)
 471     .addImm(ARM::dsub_0)
 472     .addReg(Reg2)
 473     .addImm(ARM::dsub_1);
 474   return Out;
 475 }
 476
 477 // Takes two DPR registers that have previously been VDUPed (Ssub0 and Ssub1)
 478 // and merges them into one DPR register.
 479 unsigned
 480 A15SDOptimizer::createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
 481                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 482                            DebugLoc DL,
 483                            unsigned Ssub0, unsigned Ssub1) {
 484   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 485   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 486                          InsertBefore,
 487                          DL,
 488                          TII->get(ARM::VEXTd32), Out)
 489                    .addReg(Ssub0)
 490                    .addReg(Ssub1)
 491                    .addImm(1));
 492   return Out;
 493 }
 494
 495 unsigned
 496 A15SDOptimizer::createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
 497                                    MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 498                                    DebugLoc DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
 499                                    unsigned ToInsert) {
 500   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPR_VFP2RegClass);
 501   BuildMI(MBB,
 502           InsertBefore,
 503           DL,
 504           TII->get(TargetOpcode::INSERT_SUBREG), Out)
 505     .addReg(DReg)
 506     .addReg(ToInsert)
 507     .addImm(Lane);
 508
 509   return Out;
 510 }
 511
 512 unsigned
 513 A15SDOptimizer::createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
 514                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 515                                   DebugLoc DL) {
 516   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 517   BuildMI(MBB,
 518           InsertBefore,
 519           DL,
 520           TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), Out);
 521   return Out;
 522 }
 523
 524 // This function inserts instructions in order to optimize interactions between
 525 // SPR registers and DPR/QPR registers. It does so by performing VDUPs on all
 526 // lanes, and the using VEXT instructions to recompose the result.
 527 unsigned
 528 A15SDOptimizer::optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 529   MachineBasicBlock::iterator InsertPt(MI);
 530   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 531   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 532   InsertPt++;
 533   unsigned Out;
 534
 535   // DPair has the same length as QPR and also has two DPRs as subreg.
 536   // Treat DPair as QPR.
 537   if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::QPRRegClass) ||
 538       MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPairRegClass)) {
 539     unsigned DSub0 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 540                                          ARM::dsub_0, &ARM::DPRRegClass);
 541     unsigned DSub1 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 542                                          ARM::dsub_1, &ARM::DPRRegClass);
 543
 544     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 0);
 545     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 1);
 546     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 547
 548     unsigned Out3 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 0);
 549     unsigned Out4 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 1);
 550     Out2 = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out3, Out4);
 551
 552     Out = createRegSequence(MBB, InsertPt, DL, Out, Out2);
 553
 554   } else if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPRRegClass)) {
 555     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 0);
 556     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 1);
 557     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 558
 559   } else {
 560     assert(MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::SPRRegClass) &&
 561            "Found unexpected regclass!");
 562
 563     unsigned PrefLane = getPrefSPRLane(Reg);
 564     unsigned Lane;
 565     switch (PrefLane) {
 566       case ARM::ssub_0: Lane = 0; break;
 567       case ARM::ssub_1: Lane = 1; break;
 568       default: llvm_unreachable("Unknown preferred lane!");
 569     }
 570
 571     // Treat DPair as QPR
 572     bool UsesQPR = usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::QPRRegClass) ||
 573                    usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::DPairRegClass);
 574
 575     Out = createImplicitDef(MBB, InsertPt, DL);
 576     Out = createInsertSubreg(MBB, InsertPt, DL, Out, PrefLane, Reg);
 577     Out = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Out, Lane, UsesQPR);
 578     eraseInstrWithNoUses(MI);
 579   }
 580   return Out;
 581 }
 582
 583 bool A15SDOptimizer::runOnInstruction(MachineInstr *MI) {
 584   // We look for instructions that write S registers that are then read as
 585   // D/Q registers. These can only be caused by COPY, INSERT_SUBREG and
 586   // REG_SEQUENCE pseudos that insert an SPR value into a DPR register or
 587   // merge two SPR values to form a DPR register.  In order avoid false
 588   // positives we make sure that there is an SPR producer so we look past
 589   // COPY and PHI nodes to find it.
 590   //
 591   // The best code pattern for when an SPR producer is going to be used by a
 592   // DPR or QPR consumer depends on whether the other lanes of the
 593   // corresponding DPR/QPR are currently defined.
 594   //
 595   // We can handle these efficiently, depending on the type of
 596   // pseudo-instruction that is producing the pattern
 597   //
 598   //   * COPY:          * VDUP all lanes and merge the results together
 599   //                      using VEXTs.
 600   //
 601   //   * INSERT_SUBREG: * If the SPR value was originally in another DPR/QPR
 602   //                      lane, and the other lane(s) of the DPR/QPR register
 603   //                      that we are inserting in are undefined, use the
 604   //                      original DPR/QPR value.
 605   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 606   //
 607   //   * REG_SEQUENCE:  * If all except one of the input operands are
 608   //                      IMPLICIT_DEFs, insert the VDUP pattern for just the
 609   //                      defined input operand
 610   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 611   //
 612
 613   // First, get all the reads of D-registers done by this instruction.
 614   SmallVector<unsigned, 8> Defs = getReadDPRs(MI);
 615   bool Modified = false;
 616
 617   for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I = Defs.begin(), E = Defs.end();
 618      I != E; ++I) {
 619     // Follow the def-use chain for this DPR through COPYs, and also through
 620     // PHIs (which are essentially multi-way COPYs). It is because of PHIs that
 621     // we can end up with multiple defs of this DPR.
 622
 623     SmallVector<MachineInstr *, 8> DefSrcs;
 624     if (!TRI->isVirtualRegister(*I))
 625       continue;
 626     MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(*I);
 627     if (!Def)
 628       continue;
 629
 630     elideCopiesAndPHIs(Def, DefSrcs);
 631
 632     for (SmallVectorImpl<MachineInstr *>::iterator II = DefSrcs.begin(),
 633       EE = DefSrcs.end(); II != EE; ++II) {
 634       MachineInstr *MI = *II;
 635
 636       // If we've already analyzed and replaced this operand, don't do
 637       // anything.
 638       if (Replacements.find(MI) != Replacements.end())
 639         continue;
 640
 641       // Now, work out if the instruction causes a SPR->DPR dependency.
 642       if (!hasPartialWrite(MI))
 643         continue;
 644
 645       // Collect all the uses of this MI's DPR def for updating later.
 646       SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
 647       unsigned DPRDefReg = MI->getOperand(0).getReg();
 648       for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(DPRDefReg),
 649              E = MRI->use_end(); I != E; ++I)
 650         Uses.push_back(&*I);
 651
 652       // We can optimize this.
 653       unsigned NewReg = optimizeSDPattern(MI);
 654
 655       if (NewReg != 0) {
 656         Modified = true;
 657         for (SmallVectorImpl<MachineOperand *>::const_iterator I = Uses.begin(),
 658                E = Uses.end(); I != E; ++I) {
 659           // Make sure to constrain the register class of the new register to
 660           // match what we're replacing. Otherwise we can optimize a DPR_VFP2
 661           // reference into a plain DPR, and that will end poorly. NewReg is
 662           // always virtual here, so there will always be a matching subclass
 663           // to find.
 664           MRI->constrainRegClass(NewReg, MRI->getRegClass((*I)->getReg()));
 665
 666           DEBUG(dbgs() << "Replacing operand "
 667                        << **I << " with "
 668                        << PrintReg(NewReg) << "\n");
 669           (*I)->substVirtReg(NewReg, 0, *TRI);
 670         }
 671       }
 672       Replacements[MI] = NewReg;
 673     }
 674   }
 675   return Modified;
 676 }
 677
 678 bool A15SDOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 679   TII = static_cast<const ARMBaseInstrInfo*>(Fn.getTarget().getInstrInfo());
 680   TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
 681   MRI = &Fn.getRegInfo();
 682   bool Modified = false;
 683
 684   DEBUG(dbgs() << "Running on function " << Fn.getName()<< "\n");
 685
 686   DeadInstr.clear();
 687   Replacements.clear();
 688
 689   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
 690        ++MFI) {
 691
 692     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MFI->begin(), ME = MFI->end();
 693       MI != ME;) {
 694       Modified |= runOnInstruction(MI++);
 695     }
 696
 697   }
 698
 699   for (std::set<MachineInstr *>::iterator I = DeadInstr.begin(),
 700                                             E = DeadInstr.end();
 701                                             I != E; ++I) {
 702     (*I)->eraseFromParent();
 703   }
 704
 705   return Modified;
 706 }
 707
 708 FunctionPass *llvm::createA15SDOptimizerPass() {
 709   return new A15SDOptimizer();
 710 }