lib/Target/IA64/IA64ISelDAGToDAG.cpp

   1 //===---- IA64ISelDAGToDAG.cpp - IA64 pattern matching inst selector ------===//
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file was developed by Duraid Madina and is distributed under
   6 // the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 // This file defines a pattern matching instruction selector for IA64,
  11 // converting a legalized dag to an IA64 dag.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #include "IA64.h"
  16 #include "IA64TargetMachine.h"
  17 #include "IA64ISelLowering.h"
  18 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
  19 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
  20 #include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
  21 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAG.h"
  22 #include "llvm/CodeGen/SelectionDAGISel.h"
  23 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
  24 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
  25 #include "llvm/Constants.h"
  26 #include "llvm/GlobalValue.h"
  27 #include "llvm/Support/Debug.h"
  28 #include "llvm/Support/MathExtras.h"
  29 using namespace llvm;
  30
  31 namespace {
  32   Statistic<> FusedFP ("ia64-codegen", "Number of fused fp operations");
  33   Statistic<> FrameOff("ia64-codegen", "Number of frame idx offsets collapsed");
  34
  35   //===--------------------------------------------------------------------===//
  36   /// IA64DAGToDAGISel - IA64 specific code to select IA64 machine
  37   /// instructions for SelectionDAG operations.
  38   ///
  39   class IA64DAGToDAGISel : public SelectionDAGISel {
  40     IA64TargetLowering IA64Lowering;
  41     unsigned GlobalBaseReg;
  42   public:
  43     IA64DAGToDAGISel(TargetMachine &TM)
  44       : SelectionDAGISel(IA64Lowering), IA64Lowering(TM) {}
  45
  46     virtual bool runOnFunction(Function &Fn) {
  47       // Make sure we re-emit a set of the global base reg if necessary
  48       GlobalBaseReg = 0;
  49       return SelectionDAGISel::runOnFunction(Fn);
  50     }
  51
  52     /// getI64Imm - Return a target constant with the specified value, of type
  53     /// i64.
  54     inline SDOperand getI64Imm(uint64_t Imm) {
  55       return CurDAG->getTargetConstant(Imm, MVT::i64);
  56     }
  57
  58     /// getGlobalBaseReg - insert code into the entry mbb to materialize the PIC
  59     /// base register.  Return the virtual register that holds this value.
  60     // SDOperand getGlobalBaseReg(); TODO: hmm
  61
  62     // Select - Convert the specified operand from a target-independent to a
  63     // target-specific node if it hasn't already been changed.
  64     SDOperand Select(SDOperand Op);
  65
  66     SDNode *SelectIntImmediateExpr(SDOperand LHS, SDOperand RHS,
  67                                    unsigned OCHi, unsigned OCLo,
  68                                    bool IsArithmetic = false,
  69                                    bool Negate = false);
  70     SDNode *SelectBitfieldInsert(SDNode *N);
  71
  72     /// SelectCC - Select a comparison of the specified values with the
  73     /// specified condition code, returning the CR# of the expression.
  74     SDOperand SelectCC(SDOperand LHS, SDOperand RHS, ISD::CondCode CC);
  75
  76     /// SelectAddr - Given the specified address, return the two operands for a
  77     /// load/store instruction, and return true if it should be an indexed [r+r]
  78     /// operation.
  79     bool SelectAddr(SDOperand Addr, SDOperand &Op1, SDOperand &Op2);
  80
  81     SDOperand BuildSDIVSequence(SDNode *N);
  82     SDOperand BuildUDIVSequence(SDNode *N);
  83
  84     /// InstructionSelectBasicBlock - This callback is invoked by
  85     /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
  86     virtual void InstructionSelectBasicBlock(SelectionDAG &DAG);
  87
  88     virtual const char *getPassName() const {
  89       return "IA64 (Itanium) DAG->DAG Instruction Selector";
  90     }
  91
  92 // Include the pieces autogenerated from the target description.
  93 #include "IA64GenDAGISel.inc"
  94
  95 private:
  96     SDOperand SelectCALL(SDOperand Op);
  97   };
  98 }
  99
 100 /// InstructionSelectBasicBlock - This callback is invoked by
 101 /// SelectionDAGISel when it has created a SelectionDAG for us to codegen.
 102 void IA64DAGToDAGISel::InstructionSelectBasicBlock(SelectionDAG &DAG) {
 103   DEBUG(BB->dump());
 104
 105   // The selection process is inherently a bottom-up recursive process (users
 106   // select their uses before themselves).  Given infinite stack space, we
 107   // could just start selecting on the root and traverse the whole graph.  In
 108   // practice however, this causes us to run out of stack space on large basic
 109   // blocks.  To avoid this problem, select the entry node, then all its uses,
 110   // iteratively instead of recursively.
 111   std::vector<SDOperand> Worklist;
 112   Worklist.push_back(DAG.getEntryNode());
 113
 114   // Note that we can do this in the IA64 target (scanning forward across token
 115   // chain edges) because no nodes ever get folded across these edges.  On a
 116   // target like X86 which supports load/modify/store operations, this would
 117   // have to be more careful.
 118   while (!Worklist.empty()) {
 119     SDOperand Node = Worklist.back();
 120     Worklist.pop_back();
 121
 122     // Chose from the least deep of the top two nodes.
 123     if (!Worklist.empty() &&
 124         Worklist.back().Val->getNodeDepth() < Node.Val->getNodeDepth())
 125       std::swap(Worklist.back(), Node);
 126
 127     if ((Node.Val->getOpcode() >= ISD::BUILTIN_OP_END &&
 128          Node.Val->getOpcode() < IA64ISD::FIRST_NUMBER) ||
 129         CodeGenMap.count(Node)) continue;
 130
 131     for (SDNode::use_iterator UI = Node.Val->use_begin(),
 132          E = Node.Val->use_end(); UI != E; ++UI) {
 133       // Scan the values.  If this use has a value that is a token chain, add it
 134       // to the worklist.
 135       SDNode *User = *UI;
 136       for (unsigned i = 0, e = User->getNumValues(); i != e; ++i)
 137         if (User->getValueType(i) == MVT::Other) {
 138           Worklist.push_back(SDOperand(User, i));
 139           break;
 140         }
 141     }
 142
 143     // Finally, legalize this node.
 144     Select(Node);
 145   }
 146
 147   // Select target instructions for the DAG.
 148   DAG.setRoot(Select(DAG.getRoot()));
 149   CodeGenMap.clear();
 150   DAG.RemoveDeadNodes();
 151
 152   // Emit machine code to BB.
 153   ScheduleAndEmitDAG(DAG);
 154 }
 155
 156
 157 SDOperand IA64DAGToDAGISel::SelectCALL(SDOperand Op) {
 158   SDNode *N = Op.Val;
 159   SDOperand Chain = Select(N->getOperand(0));
 160
 161   unsigned CallOpcode;
 162   std::vector<SDOperand> CallOperands;
 163
 164   // save the current GP, SP and RP : FIXME: do we need to do all 3 always?
 165   SDOperand GPBeforeCall = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, IA64::r1, MVT::i64);
 166   Chain = GPBeforeCall.getValue(1);
 167   SDOperand SPBeforeCall = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, IA64::r12, MVT::i64);
 168   Chain = SPBeforeCall.getValue(1);
 169   SDOperand RPBeforeCall = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, IA64::rp, MVT::i64);
 170   Chain = RPBeforeCall.getValue(1);
 171
 172   // if we can call directly, do so
 173   if (GlobalAddressSDNode *GASD =
 174       dyn_cast<GlobalAddressSDNode>(N->getOperand(1))) {
 175     CallOpcode = IA64::BRCALL_IPREL;
 176     CallOperands.push_back(CurDAG->getTargetGlobalAddress(GASD->getGlobal(),
 177                                                           MVT::i64));
 178   } else if (ExternalSymbolSDNode *ESSDN = // FIXME: we currently NEED this
 179                                          // case for correctness, to avoid
 180                                          // "non-pic code with imm reloc.n
 181                                          // against dynamic symbol" errors
 182              dyn_cast<ExternalSymbolSDNode>(N->getOperand(1))) {
 183     CallOpcode = IA64::BRCALL_IPREL;
 184     CallOperands.push_back(N->getOperand(1));
 185   } else {
 186     // otherwise we need to load the function descriptor,
 187     // load the branch target (function)'s entry point and GP,
 188     //  branch (call) then restore the
 189     // GP
 190
 191     SDOperand FnDescriptor = Select(N->getOperand(1));
 192
 193     // load the branch target's entry point [mem] and
 194     // GP value [mem+8]
 195     SDOperand targetEntryPoint=CurDAG->getLoad(MVT::i64, Chain, FnDescriptor,
 196                                         CurDAG->getSrcValue(0));
 197     SDOperand targetGPAddr=CurDAG->getNode(ISD::ADD, MVT::i64, FnDescriptor,
 198                             CurDAG->getConstant(8, MVT::i64));
 199     SDOperand targetGP=CurDAG->getLoad(MVT::i64, Chain, targetGPAddr,
 200                                         CurDAG->getSrcValue(0));
 201
 202     // Copy the callee address into the b6 branch register
 203     SDOperand B6 = CurDAG->getRegister(IA64::B6, MVT::i64);
 204     Chain = CurDAG->getNode(ISD::CopyToReg, MVT::Other, Chain, B6,
 205                      targetEntryPoint);
 206
 207     CallOperands.push_back(B6);
 208     CallOpcode = IA64::BRCALL_INDIRECT;
 209   }
 210
 211   // TODO: support in-memory arguments
 212   unsigned used_FPArgs=0; // how many FP args have been used so far?
 213
 214   unsigned intArgs[] = {IA64::out0, IA64::out1, IA64::out2, IA64::out3,
 215                         IA64::out4, IA64::out5, IA64::out6, IA64::out7 };
 216   unsigned FPArgs[] = {IA64::F8, IA64::F9, IA64::F10, IA64::F11,
 217                        IA64::F12, IA64::F13, IA64::F14, IA64::F15 };
 218
 219   SDOperand InFlag;  // Null incoming flag value.
 220
 221   for (unsigned i = 2, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i) {
 222     unsigned DestReg = 0;
 223     MVT::ValueType RegTy = N->getOperand(i).getValueType();
 224     if (RegTy == MVT::i64) {
 225       assert((i-2) < 8 && "Too many int args");
 226       DestReg = intArgs[i-2];
 227     } else {
 228       assert(MVT::isFloatingPoint(N->getOperand(i).getValueType()) &&
 229              "Unpromoted integer arg?");
 230       assert(used_FPArgs < 8 && "Too many fp args");
 231       DestReg = FPArgs[used_FPArgs++];
 232     }
 233
 234     if (N->getOperand(i).getOpcode() != ISD::UNDEF) {
 235       SDOperand Val = Select(N->getOperand(i));
 236       Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, DestReg, Val, InFlag);
 237       InFlag = Chain.getValue(1);
 238       CallOperands.push_back(CurDAG->getRegister(DestReg, RegTy));
 239     }
 240   }
 241
 242   // Finally, once everything is in registers to pass to the call, emit the
 243   // call itself.
 244   if (InFlag.Val)
 245     CallOperands.push_back(InFlag);   // Strong dep on register copies.
 246   else
 247     CallOperands.push_back(Chain);    // Weak dep on whatever occurs before
 248   Chain = CurDAG->getTargetNode(CallOpcode, MVT::Other, MVT::Flag,
 249                                 CallOperands);
 250
 251 //  return Chain; // HACK: err, this means that functions never return anything. need to intergrate this with the code immediately below FIXME XXX
 252
 253   std::vector<SDOperand> CallResults;
 254
 255   // If the call has results, copy the values out of the ret val registers.
 256   switch (N->getValueType(0)) {
 257     default: assert(0 && "Unexpected ret value!");
 258     case MVT::Other: break;
 259     case MVT::i64:
 260         Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, IA64::r8, MVT::i64,
 261                                        Chain.getValue(1)).getValue(1);
 262         CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
 263       break;
 264     case MVT::f64:
 265       Chain = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, IA64::F8, N->getValueType(0),
 266                                      Chain.getValue(1)).getValue(1);
 267       CallResults.push_back(Chain.getValue(0));
 268       break;
 269   }
 270    // restore GP, SP and RP
 271   Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, IA64::r1, GPBeforeCall);
 272   Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, IA64::r12, SPBeforeCall);
 273   Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, IA64::rp, RPBeforeCall);
 274
 275   CallResults.push_back(Chain);
 276
 277   for (unsigned i = 0, e = CallResults.size(); i != e; ++i)
 278     CodeGenMap[Op.getValue(i)] = CallResults[i];
 279
 280   return CallResults[Op.ResNo];
 281 }
 282
 283 // Select - Convert the specified operand from a target-independent to a
 284 // target-specific node if it hasn't already been changed.
 285 SDOperand IA64DAGToDAGISel::Select(SDOperand Op) {
 286   SDNode *N = Op.Val;
 287   if (N->getOpcode() >= ISD::BUILTIN_OP_END &&
 288       N->getOpcode() < IA64ISD::FIRST_NUMBER)
 289     return Op;   // Already selected.
 290
 291   // If this has already been converted, use it.
 292   std::map<SDOperand, SDOperand>::iterator CGMI = CodeGenMap.find(Op);
 293   if (CGMI != CodeGenMap.end()) return CGMI->second;
 294
 295   switch (N->getOpcode()) {
 296   default: break;
 297
 298   case ISD::CALL:
 299   case ISD::TAILCALL: return SelectCALL(Op);
 300
 301 /* todo:
 302  * case ISD::DYNAMIC_STACKALLOC:
 303 */
 304
 305   case ISD::FrameIndex: { // TODO: reduce creepyness
 306     int FI = cast<FrameIndexSDNode>(N)->getIndex();
 307     if (N->hasOneUse()) {
 308       CurDAG->SelectNodeTo(N, IA64::MOV, MVT::i64,
 309                            CurDAG->getTargetFrameIndex(FI, MVT::i64));
 310       return SDOperand(N, 0);
 311     }
 312     return CurDAG->getTargetNode(IA64::MOV, MVT::i64,
 313                                 CurDAG->getTargetFrameIndex(FI, MVT::i64));
 314   }
 315
 316   case ISD::TokenFactor: {
 317     SDOperand New;
 318     if (N->getNumOperands() == 2) {
 319       SDOperand Op0 = Select(N->getOperand(0));
 320       SDOperand Op1 = Select(N->getOperand(1));
 321       New = CurDAG->getNode(ISD::TokenFactor, MVT::Other, Op0, Op1);
 322     } else {
 323       std::vector<SDOperand> Ops;
 324       for (unsigned i = 0, e = N->getNumOperands(); i != e; ++i)
 325         Ops.push_back(Select(N->getOperand(i)));
 326       New = CurDAG->getNode(ISD::TokenFactor, MVT::Other, Ops);
 327     }
 328
 329     CodeGenMap[Op] = New;
 330     return New;
 331   }
 332   case ISD::CopyFromReg: {
 333     SDOperand Chain = Select(N->getOperand(0));
 334     if (Chain == N->getOperand(0)) return Op; // No change
 335     SDOperand New = CurDAG->getCopyFromReg(Chain,
 336          cast<RegisterSDNode>(N->getOperand(1))->getReg(), N->getValueType(0));
 337     return New.getValue(Op.ResNo);
 338   }
 339   case ISD::CopyToReg: {
 340     SDOperand Chain = Select(N->getOperand(0));
 341     SDOperand Reg = N->getOperand(1);
 342     SDOperand Val = Select(N->getOperand(2));
 343     SDOperand New = CurDAG->getNode(ISD::CopyToReg, MVT::Other,
 344                                     Chain, Reg, Val);
 345     CodeGenMap[Op] = New;
 346     return New;
 347   }
 348
 349   case ISD::GlobalAddress: {
 350     GlobalValue *GV = cast<GlobalAddressSDNode>(N)->getGlobal();
 351     SDOperand GA = CurDAG->getTargetGlobalAddress(GV, MVT::i64);
 352     SDOperand Tmp = CurDAG->getTargetNode(IA64::ADDL_GA, MVT::i64,
 353                                   CurDAG->getRegister(IA64::r1, MVT::i64), GA);
 354     return CurDAG->getTargetNode(IA64::LD8, MVT::i64, Tmp);
 355   }
 356
 357   case ISD::LOAD:
 358   case ISD::EXTLOAD:
 359   case ISD::ZEXTLOAD: {
 360     SDOperand Chain = Select(N->getOperand(0));
 361     SDOperand Address = Select(N->getOperand(1));
 362
 363     MVT::ValueType TypeBeingLoaded = (N->getOpcode() == ISD::LOAD) ?
 364       N->getValueType(0) : cast<VTSDNode>(N->getOperand(3))->getVT();
 365     unsigned Opc;
 366     switch (TypeBeingLoaded) {
 367     default: N->dump(); assert(0 && "Cannot load this type!");
 368     // FIXME: bools? case MVT::i1:
 369     case MVT::i8:  Opc = IA64::LD1; break;
 370     case MVT::i16: Opc = IA64::LD2; break;
 371     case MVT::i32: Opc = IA64::LD4; break;
 372     case MVT::i64: Opc = IA64::LD8; break;
 373
 374     case MVT::f32: Opc = IA64::LDF4; break;
 375     case MVT::f64: Opc = IA64::LDF8; break;
 376     }
 377
 378     CurDAG->SelectNodeTo(N, Opc, N->getValueType(0), MVT::Other,
 379                              Address, Chain); // TODO: comment this
 380
 381     return SDOperand(N, Op.ResNo);
 382   }
 383
 384   case ISD::TRUNCSTORE:
 385   case ISD::STORE: {
 386     SDOperand Address = Select(N->getOperand(2));
 387
 388     unsigned Opc;
 389     if (N->getOpcode() == ISD::STORE) {
 390       switch (N->getOperand(1).getValueType()) {
 391       default: assert(0 && "unknown Type in store");
 392       case MVT::i64: Opc = IA64::ST8;  break;
 393       case MVT::f64: Opc = IA64::STF8; break;
 394      }
 395     } else { //ISD::TRUNCSTORE
 396       switch(cast<VTSDNode>(N->getOperand(4))->getVT()) {
 397       default: assert(0 && "unknown Type in store");
 398       case MVT::i8:  Opc = IA64::ST1;  break;
 399       case MVT::i16: Opc = IA64::ST2;  break;
 400       case MVT::i32: Opc = IA64::ST4;  break;
 401       case MVT::f32: Opc = IA64::STF4; break;
 402       }
 403     }
 404
 405     CurDAG->SelectNodeTo(N, Opc, MVT::Other, Select(N->getOperand(2)),
 406                          Select(N->getOperand(1)), Select(N->getOperand(0)));
 407     return SDOperand(N, 0);
 408   }
 409
 410   case ISD::BRCOND: {
 411     SDOperand Chain = Select(N->getOperand(0));
 412     SDOperand CC = Select(N->getOperand(1));
 413     MachineBasicBlock *Dest =
 414       cast<BasicBlockSDNode>(N->getOperand(2))->getBasicBlock();
 415     //FIXME - we do NOT need long branches all the time
 416     CurDAG->SelectNodeTo(N, IA64::BRLCOND_NOTCALL, MVT::Other, CC, CurDAG->getBasicBlock(Dest), Chain);
 417     return SDOperand(N, 0);
 418   }
 419
 420   case ISD::CALLSEQ_START:
 421   case ISD::CALLSEQ_END: {
 422     int64_t Amt = cast<ConstantSDNode>(N->getOperand(1))->getValue();
 423     unsigned Opc = N->getOpcode() == ISD::CALLSEQ_START ?
 424                        IA64::ADJUSTCALLSTACKDOWN : IA64::ADJUSTCALLSTACKUP;
 425     CurDAG->SelectNodeTo(N, Opc, MVT::Other,
 426                          getI64Imm(Amt), Select(N->getOperand(0)));
 427     return SDOperand(N, 0);
 428   }
 429
 430   case ISD::RET: {
 431     SDOperand Chain = Select(N->getOperand(0));     // Token chain.
 432
 433     switch (N->getNumOperands()) {
 434     default:
 435       assert(0 && "Unknown return instruction!");
 436     case 2: {
 437       SDOperand RetVal = Select(N->getOperand(1));
 438       switch (RetVal.getValueType()) {
 439       default: assert(0 && "I don't know how to return this type! (promote?)");
 440                // FIXME: do I need to add support for bools here?
 441                // (return '0' or '1' in r8, basically...)
 442                //
 443                // FIXME: need to round floats - 80 bits is bad, the tester
 444                // told me so
 445       case MVT::i64:
 446         // we mark r8 as live on exit up above in LowerArguments()
 447         // BuildMI(BB, IA64::MOV, 1, IA64::r8).addReg(Tmp1);
 448         Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, IA64::r8, RetVal);
 449         break;
 450       case MVT::f64:
 451         // we mark F8 as live on exit up above in LowerArguments()
 452         // BuildMI(BB, IA64::FMOV, 1, IA64::F8).addReg(Tmp1);
 453         Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, IA64::F8, RetVal);
 454         break;
 455       }
 456       break;
 457       }
 458     case 1:
 459       break;
 460     }
 461
 462     // we need to copy VirtGPR (the vreg (to become a real reg)) that holds
 463     // the output of this function's alloc instruction back into ar.pfs
 464     // before we return. this copy must not float up above the last
 465     // outgoing call in this function!!!
 466     SDOperand AR_PFSVal = CurDAG->getCopyFromReg(Chain, IA64Lowering.VirtGPR,
 467                                                   MVT::i64);
 468     Chain = AR_PFSVal.getValue(1);
 469     Chain = CurDAG->getCopyToReg(Chain, IA64::AR_PFS, AR_PFSVal);
 470
 471     CurDAG->SelectNodeTo(N, IA64::RET, MVT::Other, Chain); // and then just emit a 'ret' instruction
 472
 473     // before returning, restore the ar.pfs register (set by the 'alloc' up top)
 474     // BuildMI(BB, IA64::MOV, 1).addReg(IA64::AR_PFS).addReg(IA64Lowering.VirtGPR);
 475     //
 476     return SDOperand(N, 0);
 477   }
 478
 479   case ISD::BR:
 480                  // FIXME: we don't need long branches all the time!
 481     CurDAG->SelectNodeTo(N, IA64::BRL_NOTCALL, MVT::Other, N->getOperand(1),
 482                          Select(N->getOperand(0)));
 483     return SDOperand(N, 0);
 484
 485   }
 486
 487   return SelectCode(Op);
 488 }
 489
 490
 491 /// createIA64DAGToDAGInstructionSelector - This pass converts a legalized DAG
 492 /// into an IA64-specific DAG, ready for instruction scheduling.
 493 ///
 494 FunctionPass *llvm::createIA64DAGToDAGInstructionSelector(TargetMachine &TM) {
 495   return new IA64DAGToDAGISel(TM);
 496 }
 497