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 #include "ARM.h"
  28 #include "ARMBaseInstrInfo.h"
  29 #include "ARMBaseRegisterInfo.h"
  30 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  31 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
  32 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
  33 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  34 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
  35 #include "llvm/Support/Debug.h"
  36 #include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
  37 #include "llvm/Target/TargetSubtargetInfo.h"
  38 #include <set>
  39
  40 using namespace llvm;
  41
  42 #define DEBUG_TYPE "a15-sd-optimizer"
  43
  44 namespace {
  45   struct A15SDOptimizer : public MachineFunctionPass {
  46     static char ID;
  47     A15SDOptimizer() : MachineFunctionPass(ID) {}
  48
  49     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) override;
  50
  51     const char *getPassName() const override {
  52       return "ARM A15 S->D optimizer";
  53     }
  54
  55   private:
  56     const ARMBaseInstrInfo *TII;
  57     const TargetRegisterInfo *TRI;
  58     MachineRegisterInfo *MRI;
  59
  60     bool runOnInstruction(MachineInstr *MI);
  61
  62     //
  63     // Instruction builder helpers
  64     //
  65     unsigned createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
  66                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  67                            DebugLoc DL,
  68                            unsigned Reg, unsigned Lane,
  69                            bool QPR=false);
  70
  71     unsigned createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  72                                  MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  73                                  DebugLoc DL,
  74                                  unsigned DReg, unsigned Lane,
  75                                  const TargetRegisterClass *TRC);
  76
  77     unsigned createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
  78                         MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  79                         DebugLoc DL,
  80                         unsigned Ssub0, unsigned Ssub1);
  81
  82     unsigned createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
  83                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  84                                DebugLoc DL,
  85                                unsigned Reg1, unsigned Reg2);
  86
  87     unsigned createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
  88                                 MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  89                                 DebugLoc DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
  90                                 unsigned ToInsert);
  91
  92     unsigned createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
  93                                MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
  94                                DebugLoc DL);
  95
  96     //
  97     // Various property checkers
  98     //
  99     bool usesRegClass(MachineOperand &MO, const TargetRegisterClass *TRC);
 100     bool hasPartialWrite(MachineInstr *MI);
 101     SmallVector<unsigned, 8> getReadDPRs(MachineInstr *MI);
 102     unsigned getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg);
 103
 104     //
 105     // Methods used for getting the definitions of partial registers
 106     //
 107
 108     MachineInstr *elideCopies(MachineInstr *MI);
 109     void elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 110                             SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs);
 111
 112     //
 113     // Pattern optimization methods
 114     //
 115     unsigned optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg);
 116     unsigned optimizeSDPattern(MachineInstr *MI);
 117     unsigned getPrefSPRLane(unsigned SReg);
 118
 119     //
 120     // Sanitizing method - used to make sure if don't leave dead code around.
 121     //
 122     void eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI);
 123
 124     //
 125     // A map used to track the changes done by this pass.
 126     //
 127     std::map<MachineInstr*, unsigned> Replacements;
 128     std::set<MachineInstr *> DeadInstr;
 129   };
 130   char A15SDOptimizer::ID = 0;
 131 } // end anonymous namespace
 132
 133 // Returns true if this is a use of a SPR register.
 134 bool A15SDOptimizer::usesRegClass(MachineOperand &MO,
 135                                   const TargetRegisterClass *TRC) {
 136   if (!MO.isReg())
 137     return false;
 138   unsigned Reg = MO.getReg();
 139
 140   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
 141     return MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(TRC);
 142   else
 143     return TRC->contains(Reg);
 144 }
 145
 146 unsigned A15SDOptimizer::getDPRLaneFromSPR(unsigned SReg) {
 147   unsigned DReg = TRI->getMatchingSuperReg(SReg, ARM::ssub_1,
 148                                            &ARM::DPRRegClass);
 149   if (DReg != ARM::NoRegister) return ARM::ssub_1;
 150   return ARM::ssub_0;
 151 }
 152
 153 // Get the subreg type that is most likely to be coalesced
 154 // for an SPR register that will be used in VDUP32d pseudo.
 155 unsigned A15SDOptimizer::getPrefSPRLane(unsigned SReg) {
 156   if (!TRI->isVirtualRegister(SReg))
 157     return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 158
 159   MachineInstr *MI = MRI->getVRegDef(SReg);
 160   if (!MI) return ARM::ssub_0;
 161   MachineOperand *MO = MI->findRegisterDefOperand(SReg);
 162
 163   assert(MO->isReg() && "Non-register operand found!");
 164   if (!MO) return ARM::ssub_0;
 165
 166   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 167                                     &ARM::SPRRegClass)) {
 168     SReg = MI->getOperand(1).getReg();
 169   }
 170
 171   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SReg)) {
 172     if (MO->getSubReg() == ARM::ssub_1) return ARM::ssub_1;
 173     return ARM::ssub_0;
 174   }
 175   return getDPRLaneFromSPR(SReg);
 176 }
 177
 178 // MI is known to be dead. Figure out what instructions
 179 // are also made dead by this and mark them for removal.
 180 void A15SDOptimizer::eraseInstrWithNoUses(MachineInstr *MI) {
 181   SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 182   DeadInstr.insert(MI);
 183
 184   DEBUG(dbgs() << "Deleting base instruction " << *MI << "\n");
 185   Front.push_back(MI);
 186
 187   while (Front.size() != 0) {
 188     MI = Front.back();
 189     Front.pop_back();
 190
 191     // MI is already known to be dead. We need to see
 192     // if other instructions can also be removed.
 193     for (unsigned int i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 194       MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 195       if ((!MO.isReg()) || (!MO.isUse()))
 196         continue;
 197       unsigned Reg = MO.getReg();
 198       if (!TRI->isVirtualRegister(Reg))
 199         continue;
 200       MachineOperand *Op = MI->findRegisterDefOperand(Reg);
 201
 202       if (!Op)
 203         continue;
 204
 205       MachineInstr *Def = Op->getParent();
 206
 207       // We don't need to do anything if we have already marked
 208       // this instruction as being dead.
 209       if (DeadInstr.find(Def) != DeadInstr.end())
 210         continue;
 211
 212       // Check if all the uses of this instruction are marked as
 213       // dead. If so, we can also mark this instruction as being
 214       // dead.
 215       bool IsDead = true;
 216       for (unsigned int j = 0; j < Def->getNumOperands(); ++j) {
 217         MachineOperand &MODef = Def->getOperand(j);
 218         if ((!MODef.isReg()) || (!MODef.isDef()))
 219           continue;
 220         unsigned DefReg = MODef.getReg();
 221         if (!TRI->isVirtualRegister(DefReg)) {
 222           IsDead = false;
 223           break;
 224         }
 225         for (MachineRegisterInfo::use_instr_iterator
 226              II = MRI->use_instr_begin(Reg), EE = MRI->use_instr_end();
 227              II != EE; ++II) {
 228           // We don't care about self references.
 229           if (&*II == Def)
 230             continue;
 231           if (DeadInstr.find(&*II) == DeadInstr.end()) {
 232             IsDead = false;
 233             break;
 234           }
 235         }
 236       }
 237
 238       if (!IsDead) continue;
 239
 240       DEBUG(dbgs() << "Deleting instruction " << *Def << "\n");
 241       DeadInstr.insert(Def);
 242     }
 243   }
 244 }
 245
 246 // Creates the more optimized patterns and generally does all the code
 247 // transformations in this pass.
 248 unsigned A15SDOptimizer::optimizeSDPattern(MachineInstr *MI) {
 249   if (MI->isCopy()) {
 250     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(1).getReg());
 251   }
 252
 253   if (MI->isInsertSubreg()) {
 254     unsigned DPRReg = MI->getOperand(1).getReg();
 255     unsigned SPRReg = MI->getOperand(2).getReg();
 256
 257     if (TRI->isVirtualRegister(DPRReg) && TRI->isVirtualRegister(SPRReg)) {
 258       MachineInstr *DPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 259       MachineInstr *SPRMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(2).getReg());
 260
 261       if (DPRMI && SPRMI) {
 262         // See if the first operand of this insert_subreg is IMPLICIT_DEF
 263         MachineInstr *ECDef = elideCopies(DPRMI);
 264         if (ECDef && ECDef->isImplicitDef()) {
 265           // Another corner case - if we're inserting something that is purely
 266           // a subreg copy of a DPR, just use that DPR.
 267
 268           MachineInstr *EC = elideCopies(SPRMI);
 269           // Is it a subreg copy of ssub_0?
 270           if (EC && EC->isCopy() &&
 271               EC->getOperand(1).getSubReg() == ARM::ssub_0) {
 272             DEBUG(dbgs() << "Found a subreg copy: " << *SPRMI);
 273
 274             // Find the thing we're subreg copying out of - is it of the same
 275             // regclass as DPRMI? (i.e. a DPR or QPR).
 276             unsigned FullReg = SPRMI->getOperand(1).getReg();
 277             const TargetRegisterClass *TRC =
 278               MRI->getRegClass(MI->getOperand(1).getReg());
 279             if (TRC->hasSuperClassEq(MRI->getRegClass(FullReg))) {
 280               DEBUG(dbgs() << "Subreg copy is compatible - returning ");
 281               DEBUG(dbgs() << PrintReg(FullReg) << "\n");
 282               eraseInstrWithNoUses(MI);
 283               return FullReg;
 284             }
 285           }
 286
 287           return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(2).getReg());
 288         }
 289       }
 290     }
 291     return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 292   }
 293
 294   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1),
 295                                           &ARM::SPRRegClass)) {
 296     // See if all bar one of the operands are IMPLICIT_DEF and insert the
 297     // optimizer pattern accordingly.
 298     unsigned NumImplicit = 0, NumTotal = 0;
 299     unsigned NonImplicitReg = ~0U;
 300
 301     for (unsigned I = 1; I < MI->getNumExplicitOperands(); ++I) {
 302       if (!MI->getOperand(I).isReg())
 303         continue;
 304       ++NumTotal;
 305       unsigned OpReg = MI->getOperand(I).getReg();
 306
 307       if (!TRI->isVirtualRegister(OpReg))
 308         break;
 309
 310       MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(OpReg);
 311       if (!Def)
 312         break;
 313       if (Def->isImplicitDef())
 314         ++NumImplicit;
 315       else
 316         NonImplicitReg = MI->getOperand(I).getReg();
 317     }
 318
 319     if (NumImplicit == NumTotal - 1)
 320       return optimizeAllLanesPattern(MI, NonImplicitReg);
 321     else
 322       return optimizeAllLanesPattern(MI, MI->getOperand(0).getReg());
 323   }
 324
 325   llvm_unreachable("Unhandled update pattern!");
 326 }
 327
 328 // Return true if this MachineInstr inserts a scalar (SPR) value into
 329 // a D or Q register.
 330 bool A15SDOptimizer::hasPartialWrite(MachineInstr *MI) {
 331   // The only way we can do a partial register update is through a COPY,
 332   // INSERT_SUBREG or REG_SEQUENCE.
 333   if (MI->isCopy() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 334     return true;
 335
 336   if (MI->isInsertSubreg() && usesRegClass(MI->getOperand(2),
 337                                            &ARM::SPRRegClass))
 338     return true;
 339
 340   if (MI->isRegSequence() && usesRegClass(MI->getOperand(1), &ARM::SPRRegClass))
 341     return true;
 342
 343   return false;
 344 }
 345
 346 // Looks through full copies to get the instruction that defines the input
 347 // operand for MI.
 348 MachineInstr *A15SDOptimizer::elideCopies(MachineInstr *MI) {
 349   if (!MI->isFullCopy())
 350     return MI;
 351   if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 352     return nullptr;
 353   MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 354   if (!Def)
 355     return nullptr;
 356   return elideCopies(Def);
 357 }
 358
 359 // Look through full copies and PHIs to get the set of non-copy MachineInstrs
 360 // that can produce MI.
 361 void A15SDOptimizer::elideCopiesAndPHIs(MachineInstr *MI,
 362                                         SmallVectorImpl<MachineInstr*> &Outs) {
 363    // Looking through PHIs may create loops so we need to track what
 364    // instructions we have visited before.
 365    std::set<MachineInstr *> Reached;
 366    SmallVector<MachineInstr *, 8> Front;
 367    Front.push_back(MI);
 368    while (Front.size() != 0) {
 369      MI = Front.back();
 370      Front.pop_back();
 371
 372      // If we have already explored this MachineInstr, ignore it.
 373      if (Reached.find(MI) != Reached.end())
 374        continue;
 375      Reached.insert(MI);
 376      if (MI->isPHI()) {
 377        for (unsigned I = 1, E = MI->getNumOperands(); I != E; I += 2) {
 378          unsigned Reg = MI->getOperand(I).getReg();
 379          if (!TRI->isVirtualRegister(Reg)) {
 380            continue;
 381          }
 382          MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(Reg);
 383          if (!NewMI)
 384            continue;
 385          Front.push_back(NewMI);
 386        }
 387      } else if (MI->isFullCopy()) {
 388        if (!TRI->isVirtualRegister(MI->getOperand(1).getReg()))
 389          continue;
 390        MachineInstr *NewMI = MRI->getVRegDef(MI->getOperand(1).getReg());
 391        if (!NewMI)
 392          continue;
 393        Front.push_back(NewMI);
 394      } else {
 395        DEBUG(dbgs() << "Found partial copy" << *MI <<"\n");
 396        Outs.push_back(MI);
 397      }
 398    }
 399 }
 400
 401 // Return the DPR virtual registers that are read by this machine instruction
 402 // (if any).
 403 SmallVector<unsigned, 8> A15SDOptimizer::getReadDPRs(MachineInstr *MI) {
 404   if (MI->isCopyLike() || MI->isInsertSubreg() || MI->isRegSequence() ||
 405       MI->isKill())
 406     return SmallVector<unsigned, 8>();
 407
 408   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
 409   for (unsigned i = 0; i < MI->getNumOperands(); ++i) {
 410     MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
 411
 412     if (!MO.isReg() || !MO.isUse())
 413       continue;
 414     if (!usesRegClass(MO, &ARM::DPRRegClass) &&
 415         !usesRegClass(MO, &ARM::QPRRegClass) &&
 416         !usesRegClass(MO, &ARM::DPairRegClass)) // Treat DPair as QPR
 417       continue;
 418
 419     Defs.push_back(MO.getReg());
 420   }
 421   return Defs;
 422 }
 423
 424 // Creates a DPR register from an SPR one by using a VDUP.
 425 unsigned
 426 A15SDOptimizer::createDupLane(MachineBasicBlock &MBB,
 427                               MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 428                               DebugLoc DL,
 429                               unsigned Reg, unsigned Lane, bool QPR) {
 430   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(QPR ? &ARM::QPRRegClass :
 431                                                   &ARM::DPRRegClass);
 432   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 433                          InsertBefore,
 434                          DL,
 435                          TII->get(QPR ? ARM::VDUPLN32q : ARM::VDUPLN32d),
 436                          Out)
 437                    .addReg(Reg)
 438                    .addImm(Lane));
 439
 440   return Out;
 441 }
 442
 443 // Creates a SPR register from a DPR by copying the value in lane 0.
 444 unsigned
 445 A15SDOptimizer::createExtractSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
 446                                     MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 447                                     DebugLoc DL,
 448                                     unsigned DReg, unsigned Lane,
 449                                     const TargetRegisterClass *TRC) {
 450   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(TRC);
 451   BuildMI(MBB,
 452           InsertBefore,
 453           DL,
 454           TII->get(TargetOpcode::COPY), Out)
 455     .addReg(DReg, 0, Lane);
 456
 457   return Out;
 458 }
 459
 460 // Takes two SPR registers and creates a DPR by using a REG_SEQUENCE.
 461 unsigned
 462 A15SDOptimizer::createRegSequence(MachineBasicBlock &MBB,
 463                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 464                                   DebugLoc DL,
 465                                   unsigned Reg1, unsigned Reg2) {
 466   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::QPRRegClass);
 467   BuildMI(MBB,
 468           InsertBefore,
 469           DL,
 470           TII->get(TargetOpcode::REG_SEQUENCE), Out)
 471     .addReg(Reg1)
 472     .addImm(ARM::dsub_0)
 473     .addReg(Reg2)
 474     .addImm(ARM::dsub_1);
 475   return Out;
 476 }
 477
 478 // Takes two DPR registers that have previously been VDUPed (Ssub0 and Ssub1)
 479 // and merges them into one DPR register.
 480 unsigned
 481 A15SDOptimizer::createVExt(MachineBasicBlock &MBB,
 482                            MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 483                            DebugLoc DL,
 484                            unsigned Ssub0, unsigned Ssub1) {
 485   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 486   AddDefaultPred(BuildMI(MBB,
 487                          InsertBefore,
 488                          DL,
 489                          TII->get(ARM::VEXTd32), Out)
 490                    .addReg(Ssub0)
 491                    .addReg(Ssub1)
 492                    .addImm(1));
 493   return Out;
 494 }
 495
 496 unsigned
 497 A15SDOptimizer::createInsertSubreg(MachineBasicBlock &MBB,
 498                                    MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 499                                    DebugLoc DL, unsigned DReg, unsigned Lane,
 500                                    unsigned ToInsert) {
 501   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPR_VFP2RegClass);
 502   BuildMI(MBB,
 503           InsertBefore,
 504           DL,
 505           TII->get(TargetOpcode::INSERT_SUBREG), Out)
 506     .addReg(DReg)
 507     .addReg(ToInsert)
 508     .addImm(Lane);
 509
 510   return Out;
 511 }
 512
 513 unsigned
 514 A15SDOptimizer::createImplicitDef(MachineBasicBlock &MBB,
 515                                   MachineBasicBlock::iterator InsertBefore,
 516                                   DebugLoc DL) {
 517   unsigned Out = MRI->createVirtualRegister(&ARM::DPRRegClass);
 518   BuildMI(MBB,
 519           InsertBefore,
 520           DL,
 521           TII->get(TargetOpcode::IMPLICIT_DEF), Out);
 522   return Out;
 523 }
 524
 525 // This function inserts instructions in order to optimize interactions between
 526 // SPR registers and DPR/QPR registers. It does so by performing VDUPs on all
 527 // lanes, and the using VEXT instructions to recompose the result.
 528 unsigned
 529 A15SDOptimizer::optimizeAllLanesPattern(MachineInstr *MI, unsigned Reg) {
 530   MachineBasicBlock::iterator InsertPt(MI);
 531   DebugLoc DL = MI->getDebugLoc();
 532   MachineBasicBlock &MBB = *MI->getParent();
 533   InsertPt++;
 534   unsigned Out;
 535
 536   // DPair has the same length as QPR and also has two DPRs as subreg.
 537   // Treat DPair as QPR.
 538   if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::QPRRegClass) ||
 539       MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPairRegClass)) {
 540     unsigned DSub0 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 541                                          ARM::dsub_0, &ARM::DPRRegClass);
 542     unsigned DSub1 = createExtractSubreg(MBB, InsertPt, DL, Reg,
 543                                          ARM::dsub_1, &ARM::DPRRegClass);
 544
 545     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 0);
 546     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub0, 1);
 547     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 548
 549     unsigned Out3 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 0);
 550     unsigned Out4 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, DSub1, 1);
 551     Out2 = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out3, Out4);
 552
 553     Out = createRegSequence(MBB, InsertPt, DL, Out, Out2);
 554
 555   } else if (MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::DPRRegClass)) {
 556     unsigned Out1 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 0);
 557     unsigned Out2 = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Reg, 1);
 558     Out = createVExt(MBB, InsertPt, DL, Out1, Out2);
 559
 560   } else {
 561     assert(MRI->getRegClass(Reg)->hasSuperClassEq(&ARM::SPRRegClass) &&
 562            "Found unexpected regclass!");
 563
 564     unsigned PrefLane = getPrefSPRLane(Reg);
 565     unsigned Lane;
 566     switch (PrefLane) {
 567       case ARM::ssub_0: Lane = 0; break;
 568       case ARM::ssub_1: Lane = 1; break;
 569       default: llvm_unreachable("Unknown preferred lane!");
 570     }
 571
 572     // Treat DPair as QPR
 573     bool UsesQPR = usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::QPRRegClass) ||
 574                    usesRegClass(MI->getOperand(0), &ARM::DPairRegClass);
 575
 576     Out = createImplicitDef(MBB, InsertPt, DL);
 577     Out = createInsertSubreg(MBB, InsertPt, DL, Out, PrefLane, Reg);
 578     Out = createDupLane(MBB, InsertPt, DL, Out, Lane, UsesQPR);
 579     eraseInstrWithNoUses(MI);
 580   }
 581   return Out;
 582 }
 583
 584 bool A15SDOptimizer::runOnInstruction(MachineInstr *MI) {
 585   // We look for instructions that write S registers that are then read as
 586   // D/Q registers. These can only be caused by COPY, INSERT_SUBREG and
 587   // REG_SEQUENCE pseudos that insert an SPR value into a DPR register or
 588   // merge two SPR values to form a DPR register.  In order avoid false
 589   // positives we make sure that there is an SPR producer so we look past
 590   // COPY and PHI nodes to find it.
 591   //
 592   // The best code pattern for when an SPR producer is going to be used by a
 593   // DPR or QPR consumer depends on whether the other lanes of the
 594   // corresponding DPR/QPR are currently defined.
 595   //
 596   // We can handle these efficiently, depending on the type of
 597   // pseudo-instruction that is producing the pattern
 598   //
 599   //   * COPY:          * VDUP all lanes and merge the results together
 600   //                      using VEXTs.
 601   //
 602   //   * INSERT_SUBREG: * If the SPR value was originally in another DPR/QPR
 603   //                      lane, and the other lane(s) of the DPR/QPR register
 604   //                      that we are inserting in are undefined, use the
 605   //                      original DPR/QPR value.
 606   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 607   //
 608   //   * REG_SEQUENCE:  * If all except one of the input operands are
 609   //                      IMPLICIT_DEFs, insert the VDUP pattern for just the
 610   //                      defined input operand
 611   //                    * Otherwise, fall back on the same stategy as COPY.
 612   //
 613
 614   // First, get all the reads of D-registers done by this instruction.
 615   SmallVector<unsigned, 8> Defs = getReadDPRs(MI);
 616   bool Modified = false;
 617
 618   for (SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I = Defs.begin(), E = Defs.end();
 619      I != E; ++I) {
 620     // Follow the def-use chain for this DPR through COPYs, and also through
 621     // PHIs (which are essentially multi-way COPYs). It is because of PHIs that
 622     // we can end up with multiple defs of this DPR.
 623
 624     SmallVector<MachineInstr *, 8> DefSrcs;
 625     if (!TRI->isVirtualRegister(*I))
 626       continue;
 627     MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(*I);
 628     if (!Def)
 629       continue;
 630
 631     elideCopiesAndPHIs(Def, DefSrcs);
 632
 633     for (SmallVectorImpl<MachineInstr *>::iterator II = DefSrcs.begin(),
 634       EE = DefSrcs.end(); II != EE; ++II) {
 635       MachineInstr *MI = *II;
 636
 637       // If we've already analyzed and replaced this operand, don't do
 638       // anything.
 639       if (Replacements.find(MI) != Replacements.end())
 640         continue;
 641
 642       // Now, work out if the instruction causes a SPR->DPR dependency.
 643       if (!hasPartialWrite(MI))
 644         continue;
 645
 646       // Collect all the uses of this MI's DPR def for updating later.
 647       SmallVector<MachineOperand*, 8> Uses;
 648       unsigned DPRDefReg = MI->getOperand(0).getReg();
 649       for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(DPRDefReg),
 650              E = MRI->use_end(); I != E; ++I)
 651         Uses.push_back(&*I);
 652
 653       // We can optimize this.
 654       unsigned NewReg = optimizeSDPattern(MI);
 655
 656       if (NewReg != 0) {
 657         Modified = true;
 658         for (SmallVectorImpl<MachineOperand *>::const_iterator I = Uses.begin(),
 659                E = Uses.end(); I != E; ++I) {
 660           // Make sure to constrain the register class of the new register to
 661           // match what we're replacing. Otherwise we can optimize a DPR_VFP2
 662           // reference into a plain DPR, and that will end poorly. NewReg is
 663           // always virtual here, so there will always be a matching subclass
 664           // to find.
 665           MRI->constrainRegClass(NewReg, MRI->getRegClass((*I)->getReg()));
 666
 667           DEBUG(dbgs() << "Replacing operand "
 668                        << **I << " with "
 669                        << PrintReg(NewReg) << "\n");
 670           (*I)->substVirtReg(NewReg, 0, *TRI);
 671         }
 672       }
 673       Replacements[MI] = NewReg;
 674     }
 675   }
 676   return Modified;
 677 }
 678
 679 bool A15SDOptimizer::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
 680   TII = static_cast<const ARMBaseInstrInfo *>(Fn.getSubtarget().getInstrInfo());
 681   TRI = Fn.getSubtarget().getRegisterInfo();
 682   MRI = &Fn.getRegInfo();
 683   bool Modified = false;
 684
 685   DEBUG(dbgs() << "Running on function " << Fn.getName()<< "\n");
 686
 687   DeadInstr.clear();
 688   Replacements.clear();
 689
 690   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
 691        ++MFI) {
 692
 693     for (MachineBasicBlock::iterator MI = MFI->begin(), ME = MFI->end();
 694       MI != ME;) {
 695       Modified |= runOnInstruction(MI++);
 696     }
 697
 698   }
 699
 700   for (std::set<MachineInstr *>::iterator I = DeadInstr.begin(),
 701                                             E = DeadInstr.end();
 702                                             I != E; ++I) {
 703     (*I)->eraseFromParent();
 704   }
 705
 706   return Modified;
 707 }
 708
 709 FunctionPass *llvm::createA15SDOptimizerPass() {
 710   return new A15SDOptimizer();
 711 }